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

в, дБ/мм

Материал

11(100 кГц)

100 Гц

10 кГц

I МГц

Серебро

Медь

Алюминий

Железо

Пермаллой

0,17

0,03

1 1 1

1 ООО 80 ООО

1,3 1,3

17 64

13 13 10 171 641

133 131 100 1716 6417

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


0.0123