![]() | |
Главная Источники вторичного электропитания - часть 1 сети соответствующие токи помех /с, /нь /н2. Симметричные токи замыкаются через сопротивление нагрузки, как правило, имеют равные и встречно направленные векторы и с точки зрения радиопомех являются менее опасными. Основными способами снижения радиопомех являются: экранирование источников и приемников помех; заземление и металлизация; применение помехозащитных фильтров; оптимизация параметров линий связи; рациональный монтаж. Экранирование как средство борьбы с электромагнитными помехами лри-меняется для элементов, которые могут быть как источниками, так и приемниками помех на всех уровнях. Эффективность экранирования определяется в децибелах: 5=:20Ig (£i/£2). где Я], Еч - напряженность полей с внешней и внутренней сторон экрана соответственно, В/м. Экранирующий эффект рассчитывается как сумма затухания при отражении А, поглощении В и внутреннем отражении С; Затухание при поглощении определяется из соотношения где t - толщина экрана, мкм; f - частота, МГц; G - электропроводность относительная (для меди С = 1); Цг - относительная магнитная проницаемость. Затухание за счет отражения можно выразить через отношение волнового сопротивления Z© к поверхностному сопротивлению Zn экрана: Л « 20 Ig (Z lo/Zn), = lC8-b!0!g(G/i,r)-Составляющей С можно пренебречь. На ,рис. 3.81 приведены зависимости Л и S от частоты. Видно, что на частотах f>300 МГц преобладает затухание за счет поглощения. Сравнительные данные некоторых материалов приведены в табл. 3.5. ![]() Рис. 3.81. Графики зависимости расчетных коэффициентов от частоты для стали (б = = 0,25 мм) и меди (6 = 0,25 мм) Заэе.мление и общая металлизация блоков и устройств. Заземление устройств и систем имеет два основных назначения: защиту от перенапряжений, вызванных статическими зарядами; уменьшение электромагнитных помех. 146 Таблица 3.5
Заземляющий провод необходимо прокладывать рядом с прямым и обратным проводами. Незадействованные выводы корпусов должны заземляться. Полное сопротивление между двумя точками заземления Z= /?/ (1 -f tg 2л IIX\) = /Сп.з /?= (1 -Mtg2n ИМ). где ;?/=/<„ 3 =0,26 • 1 о-« Vfi2;/ «J- поверхностное сопротивление на частоте /; -поверхностные сопротивления на постоянном токе; Кп.ь-коэффициент поверхностного эффекта; - относительная магнитная проницаемость; о - относительная электропроводность; / - расстояние между точками заземления. Сложные электрические системы, состоящие из нескольких блоков (подсистем), заземляют в различных точках. На рис. 3.82 показаны различные способы заземления. Электрические соединения между элементами блока или системы должны выполняться проводами или шинами с малым сопротивлением для частоты помехи и минимальной индуктивностью соединения. В частности, медная лента должна иметь отношение длины к ширине не более 5. Для уменьшения переходного сопротивления в месте контакта соединительного провода или шины с платой нли корпусом блока необходимо применять пары металлов с возможно меньшей разностью электрохимических потенциалов. С целью уменьшения коррозии следует избегать использования корпуса блока в качестве обратного провода. Электрические помехозащитные фильтры применяются для уменьшения помех, распространяющихся по цепям питания; устранения высокочастотных связей; подавления широ- p -•52. Схемьаземлеиия блоков кополосных помех; защиты уст- многоточечная; б - одноточечная; роиств, чувствительных к помехам. а - гибридная ![]() Прн выборе фильтров для цепей питания необходимо обеспечить: номинальное значение тока и напряжения в цепи питания; при максимальном токе нагрузки падение напряжения на фильтре не должно превышать 0,2 дБ, или 2% Упом; реактивная составляющая тока фильтра не должна превышать допустимое значение (например, 10% номинального тока нагрузки) для фильтров в цепях питания переменным током; необходимое затухание при заданном значении сопротивления нагрузки в источника питания; допустимые массо-габаритные показатели; степень экранирования фильтра от посторонних полей. Фильтры с затуханием более 100 дБ необходимо выполнять в виде узла с электромагнитным экранированием для уменьшения связи между входом в выходом. Из-за наличия такой связи в блоке трудно практически реализовать затухание более 60 дБ. Для фильтрации крайне низких частот (f<50 Гц) целесообразно применение активных фильтров (см. гл. 2) вместо LC-фильтров. Дроссели фильтров рекомендуется размещать ближе к источнику помех. Конденсаторы фильтров должны иметь минимальную длину выводов и подключаться непосредственно у соединителя. Наилучшие характеристики имеют симметричные схемы фильтров (рнс. 3.83) с проходными конденсаторами. Конструкции фильтров прявелены на рис. 3.84, 3.85. Рис. 3.83. Схема симметричного фильтра Рис. 3.84. Конструкция помехопо- давляющего фильтра: / - дроссель; 2 -слюдяные прокладки; 3 - керамические дисковые конденсаторы ![]() ![]() Рис. 3.85. Конструкции симметричных помехоподавляющих фильтров (а) и их эквивалентная схема (б) ГЛАВА 4 ИМПУЛЬСНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ. ПРИМЕРЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ В данной главе приводятся примеры расчета и проектирования основных типов импульсных преобразователей напряжения « краткие описания некоторых схем. Эти (примеры основаны на результатах проектирования и промышленного .производства ряда преобразовательных устройств и могут являться основой для разработки аналогичных по назначению ИПН другой мощности как в интегральном гибридном исполнении, так и в виде конструкций из дискретных элементов. Учитывая, что в гл. 3 даны примеры расчета некоторых параметров ИПН, в данной главе эти расчеты не •повторяются. 4.1. Стабилизирующий преобразователь напряжения мощностью 60 Вт. Пример расчета Стабилизирующий преобразователь напряжения включает в себя импульсный стабилизатор «апряжения с выходной мощностью 80 Вт и преобразователь напряжения с выходной мощностью 60 Вт. Каждое из этих устройств может быть использовано отдельно друг от друга. Расчет стабилизатора напряжения с выходной мощностью 80 Вт Основные параметры стабилизатора: Напряжение питания.......... 23-34 В Сопротивление первичной сети....... 0,02 Ом Выходная мощность.......... 40-80 Вт Выходное напряжение......... il8±3% В Амплитуда пульсаций выходного напряжения . . 10~ В Диапазон рабочих температур...... -60Ч-+70 С Рабочая частота ........... 50-10 Гц Коэффициент полезного действия при максимальной нагрузке............. 90% Дополнительные напряжения получаются от вспомогательного источника электропитания. Применяем схему понижающего ИСН (рис. 4.1). На входы операционного усилителя Лг поступают опорное напряжение .и часть 1выходного напряжения, снимаемого с резистора Rn. Широтно-импульсный модулятор выполнен на операционном усилителе Ai. Эмиттерные повторители на транзисторах различной структуры 74, 75 предназначены для усиления выходного тока усилителя Ль В качестве усилителя мощности используется составной транзистор 7,, 72, 7з. 1. Расчет стабильности ИСН. Суммарная погрешность стабилизации определяется по формуле где AUu, AUj, AUt - погрешности стабилизатора, связанные с изменениями напряжения питания, тока нагрузки, температуры окружающей среды; AUt - временная нестабильность, обусловленная в основном источником опорного напряжения. ![]() (> Сиихр. Рис. 4.1. Схема стабилизатора мощностью 80 Вт ь-цв Суммарная погрещность по заданию составляет не более 6% Uh - 1080 мВ (все ноле допуска). Выбираем бескорпуоный стабилитрон типа 2С168К-1, имеющий юсновные параметры: t/cT = 6,464-7,14 В цри /ст = 0,5 мА; ТКН = = 0,05%/°С; AUt = ±\,b% \ /„ = 0,50,88 мА. Для уменьшения температурной погрешности последовательно •со стабилитроном включены два диода в прямом направлении. Для этой цели использованы эмиттерные переходы транзисторов типа 2Т378А1-2. Полагая напряжение на этом переходе равным 0,7 В и смещение вольт-амперной характеристики 2 мВ/°С, определяем номинальное значение и суммарный ТКН источника опорного напряжения: эт = ст+2из.б = 6,8 + 2-0,7==8,2В; ТКН2 = 0,34-10-2-103-0,4-10-• 103 =-0,6 joq При этом температурный коэффициент нестабильности стабилизатора составит ТКН = ТКН 2 = - 0,6• - - - 1,32 мВ/°С. эт 8,2 Во всем рабочем интервале температур с учетом перегрева конструкции на 30°С получим \AUt I = 1ТКН ЛГ = 1,32-160 = 211 мВ. Погрешность напряжения на нагрузке за счет временной нестабильности стабилитрона AUi = 0,03 С/„ = 0,03.18 = 540 мВ. Далее можно определить допустимое значение погрешности стабилизатора, связанной с изменениями входного напряжения в тока нагрузки: At/cT+AC/T =1080-211 -540 = 330 мВ. В дальнейшем это значение должно быть обеспечено соответствующим расчетом схемы. 2. Определение параметров сглаживающего фильтра. Без учета паразитных параметров дросселя и конденсатора произведение LC фильтра равно (. 2„.макс""з.м„н где /Сз.д = - = 0,53; 34 П.Макс 2.34.sin0.53 п,Ы0- Гн-Ф.-4л (5.10)2.0,01 Индуктивность выберем из условия непрерывности тока в дросселе для всех квазиустановившихся режимов работы: 0-з.мии)н (1-0,53) 18.18. 33 2Ьн.расч 2.50.103.40 В качестве материала сердечника дросселя фильтра выбирае\5 пресс-пермаллой марки МП-140. Для уменьшения размера дросселя по высоте используем последовательное включение двух дросселей, сердечник каждого выполняется на кольце К13х7х5. Определим число витков дросселя V 1гИо5с V 140.4л.10-9.0,15 витков. При /(з~0,5 амплитуду индукции в сердечнике определим по формуле В Ul Q-0~M34-18)/2 2 rs, 15.15.10-« При индукции 0,18 Тл и частоте 50 кГц потери в сердечнике составляют 150 мВт. Следовательно, при амплитуде переменного напряжения 8 В (на один дроссель) сопротивление потерь =-61 = 427 Ом. 0,15 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 [24] 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 0.0166 |