Для самого простого способа стабилизации напряжения можно использовать линейные стабилизаторы, которые обеспечивают приемлемый уровень пульсаций и позволяют получить широкий диапазон питающих напряжений, но есть очень большой недостаток – крайне низкий КПД, который падает с увеличением отношения входного напряжения стабилизатора к выходному [1]. Из этого следует, что применять линейные стабилизаторы целесообразно только при относительно небольшом токе нагрузки.
Кроме того, цифровые схемы управления часто нуждаются в отделенном от основных силовых цепей стабилизированном источнике питания. Это обусловлено тем, что большие токи, протекающие в основных силовых шинах, могут вызывать скачки напряжения, существенно влияющие на работу управляющей части и способные вывести ее из строя.
Так, импульсные стабилизаторы имеют очень высокий КПД (более 70 %) по сравнению с линейными стабилизаторами. Это обусловлено тем, что транзисторы в силовой части импульсного преобразователя работают в ключевом режиме, то есть имеют два устойчивых состояния – состояние насыщения, когда падение напряжения на транзисторе в идеальном случае равно нулю, и состояние отсечки, когда ток через транзистор не протекает. В таком случае основная часть тепловых потерь на силовых ключах приходится на момент их переключения [2, 3]. Отсюда вытекает одно из важнейших правил построения импульсных инверторов – необходимость обеспечения достаточно быстрого открытия и закрытия транзисторов, что позволяет значительно уменьшить их нагрев и увеличить КПД стабилизатора.
В отличие от линейных стабилизаторов, импульсные стабилизаторы могут преобразовывать входное напряжение произвольным образом. То есть выходное напряжение может быть как меньше, так и больше входного. Однако ключевой преобразователь является источником импульсных помех, что предъявляет к его схеме высокие требования в части электромагнитной совместимости с другими устройствами.
Для устранения такого рода помех используют входные и выходные фильтры. Они обеспечивают подавление высокочастотных помех, возникающих вследствие переключения силовых ключей с достаточно высокой частотой. Конструктивно, помехоподавляющие цепи выполнены в виде LC-фильтров нижних частот.