Zasilacze impulsowe zwane także aparatami zasilającymi wraz z rozwojem technologicznym stały się nieodzownym elementem automatyki przemysłowej. W większości przypadków urządzenia elektroniczne oraz elektryczne wymagają zastosowania odpowiedniego aparatu zasilającego.

Co to jest zasilacz impulsowy i do czego służy?

Krótko rzecz ujmując zasilacz impulsowy zbudowany jest z kilku elementów, takich jak: mostka Graetza, kondensator, filtr PFC, cewka, transformator, układu sprężenia zwrotnego

• Mostek Graetza odpowiada on za sprostowanie napięcia przemiennego, a jego wartość szczytowa zostaje wygładzana przy pomocy kondensatorów. Wymienione elementy tworzą wstępny układ, który służy do zmiany napięcia przemiennego AC na napięcie stałe DC.
• Filtr PFC - jest on umieszczony między mostkiem, a kondensatorem. Występuje on tylko w niektórych modelach. Nie jest to stały elementu układu w zasilaczach impulsowych.
• Kondensator i cewka mają za zadanie dokonanie obniżenia pulsowania, przepięcia, a także różnych zakłóceń o dużej częstotliwości. W tej części układu tranzystory przy pomocy impulsów sterujących o różnej długości przełączane są pomiędzy stanem nasycenia oraz zatkania. Jest to proces w którym otrzymuje się napięcie o przebiegu prostokątnym.
• Transformator jest on podłączony poprzez tranzystor, który załącza i wyłącza prąd z dużą częstotliwością pracy.
• Układ sprzężenia zwrotnego jego zadaniem jest sprawdzanie wartości napięcia na wyjściu, w przypadku jakich kolwiek zmian podaje on informacje do tranzystora sterującego dostarczaniem prądu do transformatora. Układ ten różni się nieznacznie od poprzedniego. W skład układu sprzężenia zwrotnego wchodzą: diody prostownicze, dławiki oraz kondensatory o dużej pojemności.

Celem stosowania zasilacza impulsowego są następujące zadania:

• stabilizacja napięć z dokładnością wymaganą dla poszczególnych obwodów zasilanych,
• zapewnienie odpowiedniej izolacji pomiędzy obwodami niskich napięć wyjściowych a siecią energetyczną stanowią najczęściej niskich pierwotne źródło zasilania. Izolacja taka jest konieczna pod względem bezpieczeństwa, ochrony przed porażeniem elektrycznym,
• zapewnienie jednego lub kilku napięć stałych, najczęściej tych niskich. Tych, które są konieczne do zasilania cyfrowego lub analogowego układów sterujących, kontrolnych, pomiarowych oraz wykonawczych. Przykładami takich układów są: silniki, siłowniki, przekaźniki itp.
• Zasilacze impulsowe dały się poznać jako ekonomiczne rozwiązania dedykowane do automatyki przemysłowej oraz budynkowej. Urządzenia zasilające do paneli HMI cechują się bardzo wysoką sprawnością energetyczną.

Rynek jest dość obfity w różnorodne urządzenia zasilające, więc kiedy mamy dokonać wyboru odpowiedniego zasilacza do paneli HMI okazuje się to nie być prostym zadaniem. Moduły zasilające tworzą bardzo szeroką gamę produktową. Pochodzą od renomowanych producentów, którzy z wielką precyzją przykładają się do stworzenia produktu, który będzie niezawodnie pracował przed długi okres czasu. Spośród producentów wyróżnia się m.in. Mean Well, Relpol, Murrelektronik, Siemens, Delta Eletcronics, Schneider Electric, Fatek. To tylko kilku producentów zasilaczy impulsowych, którzy zasługują na szczególną uwagę, natomiast ich grono jest znacznie szersze. Ponadto zasilacze produkowane są o różnych mocach oraz różnią się także napięciem wyjściowym prądu. Zasilacze impulsowe dzielimy na kilka rodzin pod względem napięcia zasilania, są to:

• zasilacze o napięciu wyjściowym prądu 5V DC,
• zasilacze o napięciu wyjściowym prądu 12V DC,
• zasilacze o napięciu wyjściowym prądu 15V DC,
• zasilacze o napięciu wyjściowym prądu 24V DC.

Prąd wyjściowy jest różny w zależności od wybranego modelu. Również pod względem częstotliwości zasilacze różnią się od siebie. Całość zamknięta jest w kompaktowej obudowie metalowej lub plastikowej. Występują również zasilacze impulsowe mini w tzw. wersji slim. Jest to mniejsza wersja aparatów zasilających dedykowana w momencie, kiedy miejsce w szafie jest mocno ograniczone. Zasilacze impulsowe występują zarówno do montażu na szynę DIN jak i do zabudowy. Montaż na szynę DIN Jest to najbardziej popularny sposób montażu. Spośród przekształtników w ten sposób montowane są te zasilane napięciem 24VDC oraz 12VDC. Urządzenia te mają wbudowane specjalny uchwyt, który umożliwia łatwe zamontowanie zasilacza. Uchwyty te zostały usytuowane na tylnej obudowie urządzenia.  Z kolei przetwornice napięciowe do zabudowy montowane są bezpośrednio w danym urządzeniu, które ma zasilać. Wszyscy producenci zasilaczy impulsowych posiadają certyfikaty, zgodność z szeregiem obowiązujących norm oraz zasad rynkowych. Ponadto oferują zasilacze impulsowe w przystępnych cenach, a dodatkowo adekwatnych w stosunku do jakości.

Charakterystyka poszczególnych zasilaczy pod względem napięcia zasilania

1. 5V DC przeznaczone są w głównej mierze do aplikacji o niskim napięciu stałym. Ze względu na wysoka sprawność, chętnie są wykorzystywane zarówno w automatyce budynkowej, ale także do zasilania samodzielnych urządzeń. Dodatkowo moduły zasilające 5V DC charakteryzują się odpornością na zakłócenia oraz krótkie zaniki napięcia. Wyposażone są również zabezpieczenia przeciw napięciowe, przeciwzwarciowe oraz nadnapięciowe.
2. 12V DC przeznaczone są do pracy w bardzo trudnych warunkach przemysłowych. Posiadają one możliwość tzw. zimnego startu nawet przy -40 stopniach Celsjusza. Wyposażone są w liczne zabezpieczenia takie jak: zwarciowe, temperaturowe oraz nadnapięciowe. Zasilacze impulsowe o napięciu stałym 12V DC cenione są bardzo wysoką sprawność sięgająca w przedziale 85...87%. Moduły o napięciu stałym 12V DC zaprojektowane są ze swoboda montażu na szynę DIN, do zabudowy oraz do montażu tablicowego. Wśród zasilaczy o napięciu stałym 12V DC występują modele, które mają fabrycznie wbudowaną diodę LED służącą do sygnalizowania napięcia.
3. 15V DC są to zasilacze, których sprawność sięga nawet nieco ponad 90%, ale są to wybrane modele. Bezproblemowo pracują w trudnych warunkach przemysłowych. Moduły o napięciu zasilania 15V DC posiadają bardzo małe wymiary, dzięki którym swobodnie można je umieścić w szafach o małym wymiarze.
4. 24V DC zasilacze te posiadają stabilizator impulsowy, co oznacza, że są one o wysokiej sprawności. W większości modeli zasilanych napięciem stałym 24V DC wydajność waha się w granicy 84%. Wszystkie zasilacze 24V DC występują w metalowej obudowie i przeznaczone są do montażu na szynę DIN. Dominującym atutem modułów zasilających o napięciu zasilania 24V DC jest to, iż posiadają stosunkowo niską stratę ciepła.  

Skupiając się na doborze odpowiedniego zasilacza impulsowego, który będzie odpowiednio do naszego panelu HMI należy wziąć pod uwagę kilka najważniejszych aspektów. Pierwszym kryterium, które jest tym najważniejszym jest moc danego urządzenia oraz napięcie wyjściowe prądu. Również ważnym atrybutem jest tutaj moc panelu operatorskiego HMI oraz jego napięcie zasilania. Należy także zwrócić uwagę na parametry innych komponentów uwzględnionych w danej aplikacji. Warto pamiętać o zasadzie, iż odpowiednio dobrany asortyment do gwarancja prawidłowej pracy całego układu sterującego. 

Zastosowanie modułów zasilających 

Zasilacze impulsowe jak już było wspominane przede wszystkim swoje zastosowanie znajdują w automatyce przemysłowej oraz budynkowej. Stosowane są w licznych szeregach aplikacji, w których niezbędny jest zasilacz impulsowy. Przykładami takich zastosowań są między innymi układy sterowania oświetleniem lub alarmem. Ponadto przetwornice napięcia sprawdzają się w aplikacjach maszyn pakujących czy budowlanych. Są także bezproblemowe w sterowaniu aplikacjami w kolejnictwie czy też fotowoltaice.