Главная Источники вторичного электропитания - часть 2



Следует отметить, что сравнивать по удельным показателям можно только идентичные приборы, разработанные для одинаковых условий эксплуатации, питающиеся от входной сети с одинаковыми характеристиками.

1.3. Типовые структурные схемы источников вторичного электропитания

Выпрямители

К простейшим источникам питания относятся выпр5шители и трансформаторы, в которых выходное выпрямленное или переменное напряжения изменяются при изменении входного напряжения питания или тока нагрузки.

В источниках вторичного электропитания находят применение нерегулируемые и регулируемые выпрямители, выполняемые иа полупроводниковых приборах; диодах, тиристорах нли транзисторах.

Выпрямители нерегулируемые выполняются на полупроводниковых диодах по структурной схеме, приведенной иа рис. 1.1. Здесь на первичную обмотку трансформатора TV подается переменное напряжение питающей сети Uc, а вторичная обмотка, рассчитанная с определенным коэффициентом трансформации для получения требуемого выпрямленного напряжения {/„. подключена к диодам выпрямителя В, соединенным по определенной схеме. Фильтр Ф сглаживает пульсации выпрямленного напряжения до требуемого уровня.

Выходное постоянное напряжение U„ на рис. 1.1 не регулируется внешними органами; оно может быть незначительно уменьшено или увеличено скачком за счет соответствующей перепайки отводов обмоток трансформатора, если они предусмотрены в нем. Трансформатор в схеме выпрямителя не только устанавливает требуемый уровень выпрямленного напряжения, но и обеспечивает гальваническую развязку и электрическую изоляцию выходных цепей от первичной сети питания.

Выпрямители регулируемые выполняются на тиристорах. На рис. 1.2 приведена структурная схема регулируемого выпрямителя, в состав которой входят силовой трансформатор TV, иа вход которого подается переменное напряжение питающей сети 1), регулирующие вентили - тиристоры BP, схема управления включением тиристоров СУ и сглаживающий фильтр Ф. Регулирование выходного напряжения Uo достигается за счет изменения угла включения тиристоров. При этом с увеличением угла вк,лючения выходное выпрямленное напряжение уменьшается. Фазирование угла включения тиристоров осуществляется от переменного напряжения входной сети питания. Таким образом, на рис. 1.2 тиристоры выполняют одновременно две

Рис. 1.1. Структурная схема нерегулируемого выпрямителя

СУ 1

Рис. 1.2. Структурная схема регулируемого выпрямителя



функции: преобразуют переменное напряжение в постоянное и регулируют уровень выходного напряжения.

Тиристорные регулируемые выпрямители применяются в источниках питания для получения выпрямленных напряжений больше 5--10 В при токах нагрузки от единиц до десятков ампер.

Стабилизаторы напряжения и тока

Напряжение источников входной электроэнергии переменного или постоянного тока, от которых питаются ИВЭ, в силу разных причин имеют широкие пределы изменения номинала: ±20-30%. Кроме того, в процессе работы изменяется ток, потребляемы-й аппаратурой. Поэтому большинство ИВЭ содержат в своем составе стабилизаторы напряжения и тока как простейшие параметрические, так и более сложные - компенсационные.

Непрерывные стабилизаторы

Параметрический стабилизатор осуществляет стабилизацию выходного напряжения за счет свойств вольт-амперных характеристик нелинейного элемента, например стабилитрона, стабистора, дросселя насыщения. Структурная схема параметрического стабилизатора приведена на рис. 1.3. В ней нелинейный элемент НЭ подключен к входному питающему напряжению и„ через гасящий резистор J?r, а параллельно НЭ включена нагрузка J?h. При изменении входного напряжения Uo ток через нелинейный элемент НЭ увеличивается, в результате чего возрастает падение напряжения иа гасящем резисторе так, что выходное напряжение на нагрузке остается постоянным. Стабильность выходного напряжения в параметрическом стабилизаторе определяется наклоном вольт-амперной характеристики НЭ и является невысокой. Кроме того, в параметрическом стабилизаторе нет возможности плавной регулировки выходного напряжения н точной установки его номинала.

Непрерывный последовательный стабилизатор выполняется по структурной схеме, приведенной на рис. 1.4, в которой регулирующий элемент РЭ -транзистор, включенный последовательно с нагрузкой /?д. При изменении входного выпрямленного напряжения Uo или тока нагрузки в измерительном элементе ИЭ, в который входит сравнивающий делитель и источник опорного напряжения, выделяется сигнал рассогласования, который усиливается усилителем постоянного тока УПТ и подается на вход регулирующего элемента РЭ, изменяя его сопротивление по постоянному току таким образом, что выходное напряжение U„ на нагрузке R„ сохраняется постоянным с определенной степенью точности. Измерительный эле-

о-1 РЭ

Uo -

Рис. 1.3. Структурная схема параметрического стабилизатора напряжения

Рис. 1,4, Структурная схема непрерывного последовательного стабилизатора



РЭ ]*] Упт\-\ т

<А Рз

Рис. 1.5. Структурная схема не- Рис. 1.6. Структурная схема стаби-прерывного параллельного ста- лизатора с регулированием на билизатора стороне переменного тока

мент ИЭ выделяет также сигнал переменной составляющей (пульсации) выпрямленного напряжения и сглаживает ее регулирующим элементом РЭ до весьма малого уровня.

Непрерывный параллельный стабилизатор выполняется по структурной схеме, приведенной на рис. 1.5, в которой регулирующий элемент РЭ - транзистор, включенный параллельно нагрузке /?„. Здесь выходное напряжение f/н поддерживается постоянным за счет изменения тока, протекающего через регулирующий элемент РЭ. Например, при увеличении входного напряжения Do возрастает ток через РЭ, за счет этого увеличивается падение напряжения на гасящем резисторе /?г на приблизительно такую же величину, а выходное напряжение i/н остается стабильным с определенной степенью точности. При измеиеиии тока нагрузки стабильность выходного напряжения поддерживается за счет того, что сумма токов разветвления, протекающих через параллельно соединенные регулирующий элемент РЭ и нагрузку Phi остается неизменной.

Магнитно-полупроводниковые стабилизаторы с регулированием на стороне переменного тока выполняются по структурной схеме, приведенной на рис. 1.6. Здесь регулирующий элемент стабилизатора РЭ включен в первичную обмотку трансформатора TV, на вход которого подается переменное напряжение питающей сети U, а слежение ведется за выходным постоянным напряжением t/„, получаемым после выпрямителя В и фильтра Ф. При изменении входного напряжения Uc или тока нагрузки сигнал рассогласования, выделенный измерительным элементом ИЭ через схему управления СУ, подается на регулирующий элемент РЭ, который уменьшает или увеличивает среднее (или действующее) значение напряжения на первичной обмотке трансформатора УК таким образом, что выходное напряжение {/„ остается стабильным с определенной степенью точности. В качестве регулирующего элемента в этой схеме может использоваться дроссель насыщения, транзистор или тиристор.

Если в качестве РЭ применен дроссель насыщения или тиристор, включенный в диагонали диодного моста, то стабилизация выходного напряжения {/„ осуществляется изменением среднего значения переменного напряжения, поступающего на первичную обмотку трансформатора TV. Это изменение реализуется за счет вертикальной отсечки части синусоиды напряжения питающей сети t/<., т. е. изменением угла включения (отсечки).

Транзистор в качестве регулирующего элемента РЭ в схеме на рис. 1.6 может работать в линейном или в импульсном режимах, изменяя среднее значение переменного напряжения на первичной об-



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 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189


0.0127