Лекция №2 (2 часа).

Тема: «Источники вторичного электропитания»

1.2.1 Вопросы лекции:

1. Структуры линейных и импульсных источников вторичного электропитания.

2. Основные схемы выпрямителей. Сглаживающие фильтры.

3. Стабилизаторы напряжения линейного типа.

Краткое содержание вопросов

1. Структуры линейных и импульсных источников вторичного электропитания.

Источники вторичного электропитания (ИВЭП) – электронные устройства, предназначенные для преобразования энергии первичного источника электропитания в электрическую энергию значения частоты, уровня и стабильности которой согласованы с требованиями, предъявляемыми к этим параметрам конкретными электронными устройствами (ЭУ) и системами.

В качестве первичных источников электропитания для ЭУ и систем обычно используют либо промышленную сеть переменного тока, либо автономные источники переменного (генераторы) или постоянного (аккумуляторы, химические батареи и т.д.) тока.

Практика показывает, что возможности непосредственного использования этих источников для питания различных ЭУ и систем весьма ограничены. Причина этого в том, что современные ЭУ выполняются с использованием интегральных схем (ИС), требующих для своего питания постоянного напряжения низкого уровня (как правило, ±5…±15 В). При этом отклонения этого напряжения от заданного значения не должны превышать ±(5…10)%. В ряде случаев, например для питания прецизионных аналоговых устройств или аналогово-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей, стабильность напряжения питания должна быть существенно выше (0, 1…0, 01%).

Реальные параметры применяемых на практике первичных источников, как правило, этим требованиям не отвечают. Это обусловлено:

- несовпадением частот напряжения промышленной сети и потребителя, ибо промышленная сеть формирует переменное напряжение с частотой 50 Гц, в то время как ЭУ в основном используют для питания напряжение постоянного тока, т.е. напряжение с частотой равной нулю;

- несовпадением уровней напряжения, т.к., например, действующее значение напряжения промышленной сети равно 220 или 380 В, напряжение аккумуляторной батареи 12 В, что не соответствует диапазону напряжения питания, необходимому для надежного функционирования ИС;

- несовпадением стабильностей напряжений, ибо промышленная сеть допускает статические (долговременные) отклонения напряжения в диапазоне +15%...-20%, а напряжение аккумуляторной батареи может изменяться от 7, 5 до 15 В, что также не соответствует требованиям, предъявляемым к напряжению питания для устройств, выполненных на основе ИС.

Поэтому в большинстве случаев приходится применять источники вторичного электропитания (ИВЭП). Под этим термином обычно понимаются преобразователи вида электрической энергии, выполняющие преобразования исходя из требований, предъявляемых к источнику питания конкретного электрического или электронного устройства.

В большинстве случаев с помощью источников вторичного электропитания преобразуется энергия переменного напряжения электрической сети в постоянные напряжения требуемого уровня, которые с помощью электронных устройств стабилизации поддерживаются неизменными. Более редко встречаются источники вторичного электропитания, обеспечивающие получение требуемого значения электрического тока (неизменного или меняющегося по определенному закону).

Вследствие того, что ИВЭП является массовым функциональным узлом, необходимым для функционирования большинства электронных устройств, разработано достаточно много способов их построения. Известны различные схемотехнические решения, эффективные в тех или иных случаях. Причем основной проблемой, возникающей при их проектировании, является получение заданной мощности при минимальных массогабаритных показателях и стоимости, а также высокой надежности при работе.

Источники вторичного электропитания являются преобразовательными устройствами, т.е. устройствами преобразующими напряжение или ток источника энергии одного вида в напряжение или ток другого вида (или с другими параметрами), необходимыми приемнику энергии. Преобразователи напряжения используются самостоятельно или в комбинации друг с другом для получения наилучших технико-экономических показателей.