Site Loader

Содержание

Россия напала на Украину!

Россия напала на Украину!

Мы, украинцы, надеемся, что вы уже знаете об этом. Ради ваших детей и какой-либо надежды на свет в конце этого ада –  пожалуйста, дочитайте наше письмо .

Всем нам, украинцам, россиянам и всему миру правительство России врало последние два месяца. Нам говорили, что войска на границе “проходят учения”, что “Россия никого не собирается захватывать”, “их уже отводят”, а мирное население Украины “просто смотрит пропаганду”. Мы очень хотели верить вам.

Но в ночь на 24-ое февраля Россия напала на Украину, и все самые худшие предсказания  стали нашей реальностью .

Киев, ул. Кошица 7а. 25.02.2022

 Это не 1941, это сегодня. Это сейчас. 
Больше 5 000 русских солдат убито в не своей и никому не нужной войне
Более 300 мирных украинских жителей погибли
Более 2 000 мирных людей ранено

Под Киевом горит нефтебаза – утро 27 февраля, 2022.

Нам искренне больно от ваших постов в соцсетях о том, что это “все сняли заранее” и “нарисовали”, но мы, к сожалению, вас понимаем.

Неделю назад никто из нас не поверил бы, что такое может произойти в 2022.

Метро Киева, Украина — с 25 февраля по сей день

Мы вряд ли найдем хоть одного человека на Земле, которому станет от нее лучше. Три тысячи ваших солдат, чьих-то детей, уже погибли за эти три дня. Мы не хотим этих смертей, но не можем не оборонять свою страну.

И мы все еще хотим верить, что вам так же жутко от этого безумия, которое остановило всю нашу жизнь.

Нам очень нужен ваш голос и смелость, потому что сейчас эту войну можете остановить только вы. Это страшно, но единственное, что будет иметь значение после – кто остался человеком.

ул.

Лобановского 6а, Киев, Украина. 26.02.2022

Это дом в центре Киева, а не фото 11-го сентября. Еще неделю назад здесь была кофейня, отделение почты и курсы английского, и люди в этом доме жили свою обычную жизнь, как живете ее вы.

P.S. К сожалению, это не “фотошоп от Пентагона”, как вам говорят. И да, в этих квартирах находились люди.

«Это не война, а только спец. операция.»

Это война.

Война – это вооруженный конфликт, цель которого – навязать свою волю: свергнуть правительство, заставить никогда не вступить в НАТО, отобрать часть территории, и другие. Обо всем этом открыто заявляет Владимир Путин в каждом своем обращении.

«Россия хочет только защитить ЛНР и ДНР.»

Это не так.

Все это время идет обстрел городов во всех областях Украины, вторые сутки украинские военные борются за Киев.

На карте Украины вы легко увидите, что Львов, Ивано-Франковск или Луцк – это больше 1,000 км от ЛНР и ДНР. Это другой конец страны.
25 февраля, 2022 – места попадания ракет

25 февраля, 2022 – места попадания ракет «Мирных жителей это не коснется.»

Уже коснулось.

Касается каждого из нас, каждую секунду. С ночи четверга никто из украинцев не может спать, потому что вокруг сирены и взрывы. Тысячи семей должны были бросить свои родные города.
Снаряды попадают в наши жилые дома.

Больше 1,200 мирных людей ранены или погибли. Среди них много детей.
Под обстрелы уже попадали в детские садики и больницы.
Мы вынуждены ночевать на станциях метро, боясь обвалов наших домов.
Наши жены рожают здесь детей. Наши питомцы пугаются взрывов.

«У российских войск нет потерь.»

Ваши соотечественники гибнут тысячами.

Нет более мотивированной армии чем та, что сражается за свою землю.
Мы на своей земле, и мы даем жесткий отпор каждому, кто приходит к нам с оружием.

«В Украине – геноцид русскоязычного народа, а Россия его спасает.»

Большинство из тех, кто сейчас пишет вам это письмо, всю жизнь говорят на русском, живя в Украине.

Говорят в семье, с друзьями и на работе. Нас никогда и никак не притесняли.

Единственное, из-за чего мы хотим перестать говорить на русском сейчас – это то, что на русском лжецы в вашем правительстве приказали разрушить и захватить нашу любимую страну.

«Украина во власти нацистов и их нужно уничтожить.»

Сейчас у власти президент, за которого проголосовало три четверти населения Украины на свободных выборах в 2019 году. Как у любой власти, у нас есть оппозиция. Но мы не избавляемся от неугодных, убивая их или пришивая им уголовные дела.

У нас нет места диктатуре, и мы показали это всему миру в 2013 году.

Мы не боимся говорить вслух, и нам точно не нужна ваша помощь в этом вопросе.

Украинские семьи потеряли больше 1,377,000 родных, борясь с нацизмом во время Второй мировой. Мы никогда не выберем нацизм, фашизм или национализм, как наш путь. И нам не верится, что вы сами можете всерьез так думать.

«Украинцы это заслужили.»

Мы у себя дома, на своей земле.

Украина никогда за всю историю не нападала на Россию и не хотела вам зла. Ваши войска напали на наши мирные города. Если вы действительно считаете, что для этого есть оправдание – нам жаль.

Мы не хотим ни минуты этой войны и ни одной бессмысленной смерти. Но мы не отдадим вам наш дом и не простим молчания, с которым вы смотрите на этот ночной кошмар.

Искренне ваш, Народ Украины

Построение импульсных источников питания для светодиодных светильников

Часть 1

Большое количество включенных в сеть нагрузок с нелинейным характером потребления тока, таких как импульсные источники питания и светильники с газоразрядными лампами, приводит к значительным искажениям формы напряжения в сети. Форма напряжения в сети становится ближе к прямоугольной, что приводит к появлению большого количества гармоник.

Негативное влияние на питающую сеть определяется двумя составляющими: искажение формы тока питающей сети и потребление реактивной мощности. Степень влияния потребителя на питающую сеть зависит от его мощности.
В США и Европейских странах давно принят стандарт, регламентирующий нормы по коэффициенту нелинейных искажений в сетях и коэффициенту мощности для источников электропитания с выходной мощностью более 50 Вт, а для источников питания люминесцентных ламп и других осветительных приборов более 25 Вт. Для реализации устройств коррекции коэффициента мощности разработаны и выпускаются специализированные микросхемы, с помощью которых легко создать источники питания небольшой мощности.
Традиционное схемное решение входной цепи импульсного источника питания с мостовым выпрямителем и входной емкостью представлена на рис. 1, а на рис. 2 показана диаграмма работы такого выпрямителя.
Пока напряжение на входе выпрямителя (2) меньше чем на фильтрующей емкости (1) диоды закрыты, и ток (3) не протекает. Ток из сети потребляется во временном промежутке, обозначенном t1 — t2, когда выпрямленное напряжение сети становится больше напряжения на конденсаторе, причем, ток заряда емкости ограничен, только внутренним сопротивлением емкости и динамическим сопротивлением вентилей. Если в сеть включено достаточно большое количество источников с подобным характером потребления тока, возникает картина, когда протекающие импульсные токи значительно искажают форму напряжения в сети, что приводит к появлению гармоник, причем преимущественно нечетных. Повышение коэффициента гармоник оказывают крайне негативное влияние на многих потребителей, заставляя их применять специальные (зачастую весьма дорогостоящие) меры по их нейтрализации. Коэффициент мощности (отношение активной составляющей мощности к полной мощности) для такой схемы, находится в пределах 0,5 — 0,7 и зависит от величины ёмкости конденсатора и сопротивления нагрузки.

Рис.1 Выпрямитель со сглаживающей емкостью

Рис.2 Форма напряжения и тока на выпрямителе со сглаживающей ёмкостью:
1 — напряжение на емкости, 2 — выпрямленное напряжение, 3 — ток нагрузки.

Принцип работы ККМ

Основная задача корректора мощности (ККМ) сведение к нулю отставания потребляемого тока от напряжения в сети при сохранении синусоидальной формы тока. Для этого необходимо отбирать от сети ток не короткими интервалами, а на всем периоде работы. Мощность, отбираемая от источника, должна оставаться постоянной даже в случае изменения напряжения сети. Это значит, что при снижении напряжения сети ток нагрузки должен быть увеличен, и наоборот. Для этих целей пригодны преобразователи с индуктивным накопителем и передачей энергии на обратном ходу.

Большинство современных корректоров мощности строятся по схеме, приведенной на рис 3. Входное напряжение, выпрямленное, мостом, состоящим из диодов VD1 — VD4 подается на схему, аналогичную схеме повышающего преобразователя на элементах L1, VT1, VD5, C1. Силовой транзистор управляется ШИМ со схемы управления (СУ). Длительность ШИМ зависит от напряжения на выходе корректора мощности (задается делителем R4, R5), и пропорциональна величине входного напряжения (делитель R1, R2).

Рис. 3. Схема корректора мощности

На сегодняшний день наибольшее распространение получили два режима работы ККМ для такой схемы:
Первый режим получил название Transition Mode (ТМ). В этом режиме индуктивность работает в режиме прерывистых токов. Время накопления энергии индуктивностью неизменно, изменяется время передачи энергии в нагрузку, индуктивность в этом режиме разряжается до «нуля». Цикл работы в этом режиме всегда начинается при нулевом токе ключа. Диаграмма работы корректора мощности в этом режиме показана на рис. 4.
Второй режим работы схемы называется Continuous Conduction Mode (CCM). В этом режиме индуктивность преобразователя работает в режиме непрерывных токов. В этом режиме изменяется время накопления энергии индуктивностью, а время передачи остается неизменным. Диаграмма работы корректора мощности в этом режиме показана на рис.5.

Рис. 4. Диаграмма работы корректора мощности в режиме TM.

Рис. 5. Диаграмма работы корректора мощности в режиме CCM.

Во второй части будут приведены и разобраны конкретные схемы ККМ разных производителей.

Получить более подробную информацию по данной тематике Вы можете, обратившись в инженерный отдел:

Техническая поддержка:
Милёхин Дмитрий
E-mail: [email protected]
Телефон: +7 (343) 372 92 27

🥇 Трансформаторные и импульсные источники питания.Достоинства и недостатки — «Ви-Конт»

Трансформаторные и импульсные источники питания.Достоинства и недостатки

17.07.2010


Трансформаторные БП

Классическим блоком питания является трансформаторный БП. В общем случае он состоит из понижающего трансформатора или автотрансформатора, у которого первичная обмотка рассчитана на сетевое напряжение. Затем устанавливается выпрямитель, преобразующий переменное напряжение в постоянное (пульсирующее однонаправленное). В большинстве случаев выпрямитель состоит из одного диода (однополупериодный выпрямитель) или четырёх диодов, образующих диодный мост (двухполупериодный выпрямитель). Иногда используются и другие схемы, например, в выпрямителях с удвоением напряжения. После выпрямителя устанавливается фильтр, сглаживающий колебания (пульсации). Обычно он представляет собой просто конденсатор большой ёмкости.

Также в схеме могут быть установлены фильтры высокочастотных помех, всплесков, защиты от КЗ, стабилизаторы напряжения и тока

Схема простейшего трансформаторного БП c двухполупериодным выпрямителем

Габариты трансформатора

Существует формула, несложно выводимая из базовых законов электротехники (и даже уравнений Максвелла):
( 1 / n ) ~ f * S * B

где n — число витков на 1 вольт (в левой части формулы стоит ЭДС одного витка, которая есть по уравнению Максвелла производная от магнитного потока, поток есть нечто в виде sin ( f * t ), в производной f выносится за скобку), f — частота переменного напряжения, S — площадь сечения магнитопровода, B — индукция магнитного поля в нем. 2.

Увеличение S означает повышение габаритов и веса трансформатора. Если же идти по пути снижения S, то это означает повышение n, что в трансформаторе небольшого размера означает снижение сечения провода (иначе обмотка не поместится на сердечнике).

Увеличение n и снижение сечения означает сильное увеличение активного сопротивления обмотки. В маломощных трансформаторах, где ток через обмотку невелик, этим можно пренебречь, но с повышением мощности ток через обмотку растет и, при высоком сопротивлении обмотки, рассеивает на ней значительную тепловую мощность, что недопустимо.

Перечисленные выше соображения приводят к тому, что на частоте 50 Гц трансформатор большой (от десятков ватт) мощности может быть успешно реализован только как устройство большого габарита и веса (по пути повышения S и сечения провода со снижением n).

Потому в современных БП идут по другому пути, а именно по пути повышения f, т.е. переходу на импульсные блоки питания. Таковые блоки питания в разы легче (причем основная часть веса приходится на экранирующую клетку) и значительно меньше габаритами, чем классические. Кроме того, они не требовательны к входному напряжению и частоте.

Достоинства трансформаторных БП
Простота конструкции
Надёжность
Доступность элементной базы
Отсутствие создаваемых радиопомех (в отличие от импульсных, создающих помехи за счет гармонических составляющих)

Недостатки трансформаторных БП
Большой вес и габариты, особенно при большой мощности
Металлоёмкость
Компромисс между снижением КПД и стабильностью выходного напряжения: для обеспечения стабильного напряжения требуется стабилизатор, вносящий дополнительные потери.

Импульсные БП

Импульсные блоки питания являются инверторной системой. В импульсных блоках питания переменное входное напряжение сначала выпрямляется. Полученное постоянное напряжение преобразуется в прямоугольные импульсы повышенной частоты и определенной скважности, либо подаваемые на трансформатор (в случае импульсных БП с гальванической развязкой от питающей сети) или напрямую на выходной ФНЧ (в импульсных БП без гальванической развязки). В импульсных БП могут применяться малогабаритные трансформаторы — это объясняется тем, что с ростом частоты повышается эффективность работы трансформатора и уменьшаются требования к габаритам (сечению) сердечника, требуемым для передачи эквивалентной мощности. В большинстве случаев такой сердечник может быть выполнен из ферромагнитных материалов, в отличие от сердечников низкочастотных трансформаторов, для которых используется электротехническая сталь.

В импульсных блоках питания стабилизация напряжения обеспечивается посредством отрицательной обратной связи. Обратная связь позволяет поддерживать выходное напряжение на относительно постоянном уровне вне зависимости от колебаний входного напряжения и величины нагрузки. Обратную связь можно организовать разными способами. В случае импульсных источников с гальванической развязкой от питающей сети наиболее распространенными способами являются использование связи посредством одной из выходных обмоток трансформатора или при помощи оптрона. В зависимости от величины сигнала обратной связи (зависящему от выходного напряжения), изменяется скважность импульсов на выходе ШИМ-контроллера. Если развязка не требуется, то, как правило, используется простой резистивный делитель напряжения. Таким образом, блок питания поддерживает стабильное выходное напряжение.

Принципиальная схема простейшего однотактного импульсного БП

  Достоинства импульсных БП

Сравнимые по выходной мощности с линейными стабилизаторами соответствующие им импульсные стабилизаторы обладают следующими основными достоинствами:
меньшим весом за счет того, что с повышением частоты можно использовать трансформаторы меньших размеров при той же передаваемой мощности. Масса линейных стабилизаторов складывается в основном из мощных тяжелых низкочастотных силовых трансформаторов и мощных радиаторов силовых элементов, работающих в линейном режиме;
значительно более высоким КПД (вплоть до 90-98%) за счет того, что основные потери в импульсных стабилизаторах связаны с переходными процессами в моменты переключения ключевого элемента. Поскольку основную часть времени ключевые элементы находятся в одном из устойчивых состояний (т.е. либо включен, либо выключен) потери энергии минимальны;
меньшей стоимостью, благодаря массовому выпуску унифицированной элементной базы и разработке ключевых транзисторов высокой мощности. Кроме этого следует отметить значительно более низкую стоимость импульсных трансформаторов при сравнимой передаваемой мощности, и возможность использования менее мощных силовых элементов, поскольку режим их работы ключевой;
сравнимой с линейными стабилизаторами надежностью. (Блоки питания вычислительной техники, оргтехники, бытовой техники почти исключительно импульсные).
широким диапазоном питающего напряжения и частоты, недостижимым для сравнимого по цене линейного. На практике это означает возможность использования одного и того же импульсного БП для носимой цифровой электроники в разных странах мира — Россия/США/Англия, сильно отличных по напряжению и частоте в стандартных розетках.
наличием в большинстве современных БП встроенных цепей защиты от различных непредвиденных ситуаций, например от короткого замыкания и от отсутствия нагрузки на выходе

Недостатки импульсных БП

Работа основной части схемы без гальванической развязки от сети, что, в частности, несколько затрудняет ремонт таких БП;

Все без исключения импульсные блоки питания являются источником высокочастотных помех, поскольку это связано с самим принципом их работы. Поэтому требуется предпринимать дополнительные меры помехоподавления, зачастую не позволяющие устранить помехи полностью. В связи с этим часто недопустимо применение импульсных БП для некоторых видов аппаратуры.

В распределённых системах электропитания: эффект гармоник кратных трём. При наличии эффективно действующих корректоров фактора мощности и фильтров во входных цепях этот недостаток обычно не актуален.


Импульсные источники питания — Детский технопарк «Кванториум»

Как известно, с электростанции, в целях минимизации потерь,электричество передается под очень большим напряжением. Обычно это десятки-сотни киловольт. Такое напряжение попадает в трансформаторные пункты, где понижается до привычных нам 220 вольт. В нашей розетке среднее напряжение колеблется около 220-230 вольт с частотой 50 герц.

Однако для работы большинства бытовых электроприборов необходим постоянный ток с гораздо меньшим напряжением, порядка 3, 5 или же 12 вольт. Для этой цели служат вторичные источники питания, которые не генерируют энергию, а преобразуют полученную из сети. Такие источники питания делятся на два типа: линейные и импульсные.

Линейные источники питания просты по своей сути. Поступающее из сети переменное напряжение попадает на линейный трансформатор, где понижается до необходимого значения, а затем выпрямляется благодаря диодной сборке и конденсаторам высокой емкости. Как видно из рисунка, такой трансформатор имеет внушительные размеры, что делает итоговый прибор не только большим, но и тяжелым. Как же тогда делают такие удобные и компактные приборы, которые нас окружают?

Ответ прост – в современных электроприборах используются источники питания импульсного типа. Их строение уже гораздо сложнее, чем у линейных, однако это позволяет значительно уменьшить размеры прибора, увеличив вместе с тем его мощность. Принцип действия у импульсных блоков питания следующий (рис. 2):

1. Сначала напряжение поступает на фильтрующую сборку из конденсаторов и дросселей.
2. Далее идет схема выпрямителя – диодный мост.
3. После этого уже постоянное напряжение попадает на схему инвертора.
4. Инвертор, управляемый ШИМ-контроллером, представляет собой сборку транзисторов, которые, открываясь и закрываясь в нужный момент, формируют импульсное напряжение
5. Это напряжение попадает на импульсный трансформатор. Такой тип трансформаторов куда меньше по габаритам за счет особенностей работы: он работает в режиме переходных процессов, его сердечник всегда остается в состоянии намагничивания. Импульсные трансформаторы позволяют изменить уровень и полярность формируемого импульса напряжения или тока, согласовать сопротивление генератора импульсов с сопротивлением нагрузки, отделить потенциалы источника и приёмника импульсов, получить на нескольких раздельных нагрузках импульсы от одного генератора, создать обратную связь в контурах схемы импульсного устройства.
6.На выходе трансформатора ставится второй выпрямитель, обычно используют быстродействующие сборки диодов Шоттки.

В основе работы импульсных источников питания лежит ШИМ контроллер. Именно он задает длительность импульса, подаваемого на затвор транзистора. А от длительности импульсов зависит и величина выходного напряжения.

Подробнее о ШИМ:

В итоге можно сказать, что с появлением импульсных источников питания наша жизнь стала куда проще. Ведь теперь электроприборы могут быть компактными и удобными в использовании.

Источники среднего напряжения импульсный. Преимущество импульсных источников питания перед линейными

Во многих электрических приборах уже давно применяется принцип реализации вторичной мощности за счет использования дополнительных устройств, на которые возложены функции обеспечения электроэнергией схем, нуждающихся в питании от отдельных типов напряжений, частоты, тока…

Для этого создаются дополнительные элементы: , преобразующие напряжение одного вида в другой. Они могут быть:

    встроены внутрь корпуса потребителя, как на многих микропроцессорных приборах;

    или изготовлены отдельными модулями с соединительными проводами по образцу обычного зарядного устройства у мобильного телефона.

В современной электротехнике успешно уживаются два принципа преобразования энергии для электрических потребителей, основанные на:

1. использовании аналоговых трансформаторных устройств для передачи мощности во вторичную схему;

2. импульсных блоках питания.

Они имеют принципиальные отличия в своей конструкции, работают по разным технологиям.

Трансформаторные блоки питания

Первоначально создавались только такие конструкции. Они изменяют структуру напряжения за счет работы силового трансформатора, питающегося от бытовой сети 220 вольт, в котором происходит понижение амплитуды синусоидальной гармоники, направляемой далее на выпрямительное устройство, состоящее из силовых диодов, включенных, как правило, по схеме моста.

После этого пульсирующее напряжение сглаживается параллельно подключенной емкостью, подобранной по величине допустимой мощности, и стабилизируется полупроводниковой схемой с силовыми транзисторами.

За счет изменения положения подстроечных резисторов в схеме стабилизации удается регулировать величину напряжения на выходных клеммах.

Импульсные блоки питания (ИБП)

Подобные конструктивные разработки массово появились несколько десятилетий назад и стали пользоваться все большей популярностью в электротехнических приборах благодаря:

    доступностью комплектования распространенной элементной базой;

    надежностью в исполнении;

    возможностями расширения рабочего диапазона выходных напряжений.

Практически все источники импульсного питания незначительно отличаются по конструкции и работают по одной, типичной для других устройств схеме.

В состав основных деталей источников питания входят:

    сетевой выпрямитель, собранный из: входных дросселей, электромеханического фильтра, обеспечивающего отстройку от помех и развязку статики с конденсаторами, сетевого предохранителя и диодного моста;

    накопительная фильтрующая емкость;

    ключевой силовой транзистор;

    задающий генератор;

    схема обратной связи, выполненная на транзисторах;

    оптопара;

    импульсный источник питания, со вторичной обмотки которого исходит напряжение для преобразования в силовую цепь;

    выпрямительные диоды выходной схемы;

    цепи управления выходного напряжения, например, на 12 вольт с подстройкой, изготовленной на оптопаре и транзисторах;

    фильтрующие конденсаторы;

    силовые дроссели, выполняющие роль коррекции напряжения и его диагностики в сети;

    выходные разъемы.

Пример электронной платы подобного импульсного блока питания с кратким обозначением элементной базы показан на картинке.

Как работает импульсный блок питания

Импульсный блок питания выдает стабилизированное питающее напряжение за счет использования принципов взаимодействия элементов инверторной схемы.

Напряжение сети 220 вольт поступает по подключенным проводам на выпрямитель. Его амплитуда сглаживается емкостным фильтром за счет использования конденсаторов, выдерживающих пики порядка 300 вольт, и отделяется фильтром помех.

Импульсные или ключевые, источники электропитания в настоящее время получили распространение не меньше, чем линейные стабилизаторы напряжения. Их основными достоинствами являются: высокий коэффициент полезного действия, малые габариты и масса, высокая удельная мощность. Это стало возможным благодаря применению ключевого режима работы силовых элементов. В ключевом режиме рабочая точка большую часть времени находится в области насыщения или области отсечки ВАХ, а зону активного (линейного) режима проходит с высокой скоростью за очень малое время переключения. В состоянии насыщения напряжение на транзисторе близко к нулю, а в режиме отсечки отсутствует ток, благодаря чему потери в транзисторе оказываются достаточно малыми. Поэтому средняя за период коммутации мощность, рассеиваемая в ключевом транзисторе, оказывается намного меньше, чем в линейных регуляторах. Малые потери в силовых ключах приводят к уменьшению или полному исключению радиаторов.

Улучшение массогабаритных характеристик источников питания обусловлено, прежде всего, тем, что из схемы источника питания исключается силовой трансформатор, работающей на частоте 50 Гц. Вместо него в схему вводится высокочастотный трансформатор или дроссель, габариты и масса которого намного меньше низкочастотного силового трансформатора.

К недостаткам импульсных источников электропитания относятся: сложность схемы, наличие высокочастотных шумов и помех, увеличение пульсаций выходного напряжения, большое время выхода на рабочий режим. Сравнительные характеристики обычных (т.е. с низкочастотным силовым трансформатором) и импульсных источников питания приведены в таблице 2.1.

Сравнение этих характеристик показывает, что КПД импульсных источников питания увеличивается по сравнению с обычными (линейными) в отношении 1:2, а удельная мощность в отношении 1:4. При повышении частоты преобразования с 20 кГц до 200 кГц удельная мощность возрастает в соотношении 1:8, т.е. почти в два раза. Импульсные источники питания имеют также большее время удержания выходного напряжения при внезапном отключении сети.

Это обусловлено тем, что в сетевом выпрямителе импульсного источника используются конденсаторы большой емкости и с высоким рабочим напряжением (до 400 В). При этом размеры конденсаторы растут пропорционально произведению CU, а энергия конденсатора пропорционально CU 2 . Этой энергии конденсатора достаточно для поддержания в рабочем состоянии источника питания в течении примерно 30 мс, что очень важно для сохранения информации в компьютерах при внезапном отключении питания.

Таблица 2.1 – Сравнение импульсных и линейных источников

В то же время пульсации выходного напряжения в импульсных источниках питания больше, чем у линейных, что обусловлено сложностью подавления коротких импульсов при работе импульсного преобразователя. Другие характеристики у этих источников практически совпадают.

Структура построения ИВЭП . При всем разнообразии структурных схем рисунки 2.1…2.8 обязательным является наличие силового каскада,

осуществляющего преобразование постоянного напряжения в другое постоянное, условно будем считать, что импульсные преобразователи реализуют функцию электрической изоляции (гальванической развязки) входных и выходных цепей, а импульсные стабилизаторы нет. Функциональное назначение силовых каскадов преобразователей и стабилизаторов одинаково.

Широкое распространение получили ИВЭП компенсационного типа, выполненного с обратной связью рисунок 2.1, Силовой каскад 3,на управляющий вход которого подается последовательность импульсов с определенными временными параметрами, осуществляет импульсное преобразование напряжения постоянного тока от первичного источника Еп в выходное напряжение Uн (утолщенными линиями показаны силовые цепи ИВЭП).

В общем случае выходных цепей с напряжениями Uн у одного ИВЭП может быть несколько. Усилитель импульсов 2 может выполнять не только функцию усиления управляющих импульсов по мощности для транзисторов 3, но и функции формирования импульсов: осуществляет временное разделение импульсов, например, для двухтактных преобразователей напряжения формирует короткие управляющие импульсы для схем 3 с трансформаторами тока или специальными типами силовых транзисторов и др..

Рисунок 2.1 — Структурная схема импульсного компенсационного ИВЭП

Импульсы, синхронизирующие работу ИВЭП, вырабатываются модулятором 1. Выходное напряжение постоянного тока Uн подается на вход схемы сравнения 4, где сравнивается с опорным напряжением Uоп. Сигнал рассогласования (ошибки) поступает на вход модулятора, который задает временные параметры синхронизирующих импульсов. Увеличение или уменьшение напряжения Uн приводит к изменению сигнала рассогласования на выходе 4 и временных параметров синхронизирующих импульсов на входе 1, что вызывает восстановление прежнего значения напряжения Uн, т.е. его стабилизацию. Таким образом, ИВЭП, выполненный по схеме рисунка 2.1 является стабилизирующим импульсным преобразователем напряжения компенсационного типа, поддерживающим неизменность выходного напряжения при изменениях выходного тока Iн, входного напряжения Еп, температуры окружающей среды и воздействия других дестабилизирующих факторов.

Рассмотрим ИВЭП с инвариантной (называемой иногда параметрической) стабилизацией выходного напряжения на рисунке 2.2 .

Сущность такого способа стабилизации заключается в том, что при воздействии какого-либо фактора, который может вызвать отклонение значения напряжения Uн от заданного, происходит изменение временных параметров управляющих импульсов, приводящее к тому, что Uн останется неизменным. Однако, в отличие от компенсационных стабилизаторов, изменение временных характеристик управляющих импульсов в этом случае зависит от величины отклонения самого дестабилизирующего воздействия.

Рисунок 2.2 — Структурная схема импульсного параметрического ИВЭП

На рисунке 2.2 генератор, обеспечивающий подобную функциональную зависимость, обозначен 1. Здесь штриховой линией показана связь Еп с управляющим входом генератора для обеспечения закона инвариантности Uн от Еп.

Источники вторичного электропитания без стабилизации выходного напряжения выполняются по схеме, приведенной на рисунок 2.3. Генератор импульсов 1 вырабатывает импульсы с неизменными временными параметрами. Очевидно, что для неизменности напряжения Uн необходимо иметь стабильное напряжение Еп.

Рисунок 2.3 — Структурная схема нестабилизированного ИВЭП

ИВЭП представленный на рисунке 2.4, осуществляет двойное преобразование энергии постоянного тока. Первый силовой каскад 1, как правило, импульсный стабилизатор преобразует напряжение Еп в стабилизированное напряжение Еп1. Второй силовой каскад 2 осуществляет гальваническую развязку напряжения и при необходимости дополнительную стабилизацию Uн. В общем случае компенсация и инвариантная стабилизация может осуществляется не только в 1, но и в обоих каскадах, что показано штриховыми линиями цепей отрицательной обратной связи. Силовые каскады 1 и 2 могут представлять собой различные варианты силовых каскадов любого из ИВЭП.

Рисунок 2.4 — Структурная схема ИВЭП двойного преобразования

Структурная схема блочного ИВЭП со ступенчатым наращиванием мощности приведена на рисунке 2.5. Для увеличения выходной мощности применено параллельное включение каскадов 3…5.

Рисунок 2.5 — Структурная схема модульного ИВЭП

Так как параллельное включение традиционных ИВЭП без применения специальных мер выравнивания мощности каждого из них невозможно, то в данном случае использован принцип многофазного построения ИЭВП. Он заключается в том, что модулятор-формирователь МФ осуществляет не только преобразование сигнала рассогласования СС в соответствующую импульсную последовательность, но и выполняет функцию фазового распределения импульсных сигналов по нескольким силовым каскадам. В результате такой работы ИЭВП временные этапы открытого и закрытого состояния силовых ключей транзисторов различных силовых каскадов оказываются разнесенными во времени.

Все рассмотренные схемы ИВЭП можно сравнивать по различным параметрам – стабильности выходных напряжений, массогабаритным характеристикам, энергетическим показателям, технологичности и себестоимости, а также возможности унификации. При этом, одна и та же схема в зависимости от заданных требований может оказаться неоптимальной по комплексу показателей. Заранее невозможно выбрать конкретную схему как наиболее эффективную, поэтому целесообразно рассмотреть наиболее общие свойства приведенных схем. Будем считать, что надежностные, энергетические и массогабаритные показатели силовых каскадов одинаковы и в равной степени зависят от мощности, выходного напряжения и частоты преобразования.

Наибольшей стабильностью выходного напряжения обладает ИВЭП, реализованный по схеме рисунка 2.1, так как обратная связь, воздейстующая на временные параметры управляющих импульсов, берётся непосредственно с выхода ИЭВП. Высокой стабильностью выходного напряжения обладает и схема ИВЭП, приведенная на рисунке 2.4, если обратная связь на СС берётся с выхода — Uн. Несколько худшей стабильностью, но большей простой схемы управления обладает ИВЭП, выполненные по схеме рисунка 2.2. Однако, здесь не учитывается изменение падения напряжения на индуктивных и активных элементах 3 при изменении тока нагрузки Iн. Дестабилизирующие изменения напряжения Еп могут быть скомпенсированы введением дополнительной, прямой связи (штриховая линия). Бывают ИВЭП с инвариантной стабилизацией не только возмущающего воздействия по напряжению Еп, но и возмущающих воздействий по току нагрузки Iн, температуре окружающей среды и др., однако они не получили широкого применения. Наихудшей стабильностью обладают ИВЭП, выполненные по схеме рисунка 2.3, из-за отсутствия какой-либо обратной связи при воздействии дестабилизирующих факторов. Схема ИВЭП рисунок 2.4, как указывалось выше, принципиально может иметь высокую стабильность выходного напряжения, однако при отсутствии инвариантных или компенсационных каналов регулирования ее показатели идентичны схеме рисунка 2.3.

Применение схем ИВЭП рисунка 2.2 предпочтительно при относительно высоких напряжениях Uн, во много раз превышающих падение напряжения на силовых ключах 3, так как получение требуемой функции 1, учитывающей изменения падения напряжения на этих ключах при колебаниях тока нагрузки и температуры окружающей среды, затруднительно.

Таким образом, в тех случаях, когда выходное напряжение ИВЭП невелико (не превышает нескольких вольт) и имеются значительные изменения тока нагрузки, температуры окружающей среды и напряжения Еп, необходимо использовать ИВЭП, выполненные по структурным схемам (см. рисунки 2.2,2.4,2.5) с компенсационным принципом регулирования.

Схема рисунка 2.2 может применяться также при удовлетворении компромиссных требований по стабильности выходного напряжения и простоте схемы управления ИВЭП. Если первичное напряжение стабильно и изменения падения напряжения на внутренних элементах СК заметно не влияют на точность поддержания напряжения Uн, применяют более простые ИВЭП (рисунки 2.3 и 2.5).

Приведенные схемы ИВЭП могут использоваться в широком диапазоне первичных напряжений – от единицы до сотен вольт. Однако, для высоких первичных напряжений целесообразной может оказаться схема ИВЭП рисунка 2.4, в которой двойное преобразование электрической энергии дает возможность понизить импульсным стабилизатором СКI высокое первичное напряжение Еп постоянного тока до Еп1 и использовать его в качестве первичного для импульсного преобразователя СК2. В этом случае преобразователь СК2, как более сложное по сравнению с СКI устройство работает в облегченных электрических режимах, что может обеспечить уменьшение количества элементов, повышение надежности работы и улучшение энергетических показателей преобразователя.

Крупногабаритными, наиболее материалоемкими и трудно поддающимися микроминиатюризации элементами являются дроссели и трансформаторы. В схемах ИВЭП необходимо стремиться к минимизации их числа. В схеме ИВЭП рисунка 2.4 для двойного преобразования энергии требуются два силовых каскада с принципиально необходимыми индуктивными элементами.

Блочное наращивание выходной мощности требуется для построения различных систем электропитания, которые должны выполняться на базе однотипных, унифицированных ИВЭП. В этом случае разработка и изготовление ИВЭП, питающих электронную аппаратуру, целесообразно при использовании однотипных блоков с возможностью параллельного соединения для получения требуемой суммарной выходной мощности. В итоге возможно получение экономического эффекта. В этом случае одной из основных целей разработки ИВЭП является выбор дискретного значения мощности единичного блока, который должен удовлетворять всем технико-экономическим требованиям имеющихся систем электропитания. Другим преимуществом блочных (многофазных) преобразователей является уменьшение суммарной емкости конденсаторов выходных фильтров, что объясняется распределением во времени процессов переноса энергии на выход отдельных силовых каскадов. Кроме того, многофазные преобразователи позволяют реализовать различные варианты сложных систем электропитания, состоящие их одинаковых унифицированных блоков.

На рисунке 2.6 приведена схема ИВЭП, содержащего нерегулируемый сетевой выпрямитель 1 и конвертор выпрямленного напряжения сети. Конвертор состоит из регулируемого инвертора 2, работающего на повышенной частоте (обычно 20…100 кГц), трансформаторного выпрямительного узла 3 и высокочастотного фильтра 4. Для стабилизации выходного напряжения используется схема управления 5.

Рисунок 2.6 — Структурная схема импульсного ИВЭП с регулируемым инвертором

В схеме управления сравнивается выходное напряжение Uн и напряжение опорного источника 6. Разность этих напряжений, называется сигналом ошибки, используется для регулировки частоты регулируемого инвертора (f = var) или скважности импульсов при их неизменной частоте (g = var) . Конвертор, выполненный на базе однотактного трансформаторного инвертора, называют трансформаторным однотактным конвертором — ТОК. Конвертор, выполненный на базе двухтактного трансформаторного инвертора, называют трансформаторным двухтактным конвертором — ТДК.

На рисунке 2.7 приведена схема ИВЭП с регулируемым сетевым выпрямителем 1 и нерегулируемым инвертором 2. Остальные узлы этой схемы имеют то же назначение, что и предыдущих схемах. Отличительной особенностью этой структурной схемы является использование нерегулируемого инвертора (НИ). Стабилизация выходного напряжения в этой схеме обеспечивается за счет регулирования напряжения на входе конвертора с помощью 1, который обычно выполняется на тиристорах с фазовым управлением.

Рисунок 2.7 — Структурная схемы импульсного ИВЭП с регулируемым сетевым выпрямителем

Для схемы, приведенной на рисунке 2.6 характерным является то, что инвертор должен быть рассчитан на работу от выпрямленного напряжения сети, которое имеет максимальное значение около 311В для однофазной сети и около 530 В для трехфазной сети. Кроме того, изменение частоты или скважности импульсов инвертора 2 приводит к ухудшению фильтрации выходного напряжения. В результате ухудшаются массогабаритные показатели фильтра 4, так как его параметры рассчитываются исходя из минимального коэффициента заполнения импульсов g min при условии непрерывности тока в нагрузке.

Положительными свойствами схемы рисунка 2.7 является совмещение функции преобразования напряжения и стабилизации выходного напряжения Uн. Это позволяет упростить схему управления 5, так как уменьшается число управляемых ключей. Кроме того, наличие паузы позволяет устранить сквозные токи в ключах инвертора. Достоинством схемы является также возможность обеспечить работу инвертора при пониженном входном напряжении (обычно его снижают в 1,5…2 раза, то есть до 130…200В). Это существенно облегчает работу ключей транзисторного инвертора. Другим достоинством этой схемы является то, что инвертор работает с максимальным коэффициентом заполнения g max импульсов, что существенно упрощает фильтрацию выходного напряжения. Исследование кпд и удельной мощности обоих схем показало, что эти показатели у них отличаются незначительно.

Схемы многоканальных ИВЭП с нерегулируемым выпрямителем 1 приведены на рисунках 2.8 и 2.9. В схеме на рисунке 2.8, используется нерегулируемый инвертор 2 и индивидуальные стабилизаторы 5…7 , в отдельных каналах. Такая структурная схема может использоваться при небольшом количестве выходных каналов. При увеличении числа выходных каналов схема становится неэкономичной.

Рисунок 2.8 — Структурная схема многоканального ИВЭП с индивидуальной стабилизацией

Схема, изображенная на рисунке 2.9, работает на принципе групповой стабилизации выходного напряжения. Для этого в ней применяется регулируемый инвертор, который управляется напряжением наиболее мощного из каналов. Стабилизация выходных напряжений в других каналах в этом случае ухудшается, так они не охвачены отрицательной обратной связью. Для улучшения стабилизации напряжения в других каналах, можно использовать дополнительные индивидуальные стабилизаторы, так же, как в схеме рисунка 2.8.

Рисунок 2.9 — Структурная схема ИВЭП с групповой стабилизацией

Импульсный источник питания — это инверторная система, в которой входное переменное напряжение выпрямляется, а потом полученное постоянное напряжение преобразуется в импульсы высокой частоты и установленой скважности, которые как правило, подаются на импульсный трансформатор.

Импульсные трансформаторы изготавливаются по такому же принципу, как и низкочастотные трансформаторы, только в качестве сердечника используется не сталь (стальные пластины), а феромагнитные материалы — ферритовые сердечники.

Рис. Как работает импульсный источник питания.

Выходное напряжение импульсного источника питания стабилизировано , это осуществляется посредством отрицательной обратной связи, что позволяет удерживать выходное напряжение на одном уровне даже при изменении входного напряжения и нагрузочной мощности на выходе блока.

Обратная отрицательная связь может быть реализована при помощи одной из дополнительных обмоток в импульсном трансформаторе, или же при помощи оптрона, который подключается к выходным цепям источника питания. Использование оптрона или же одной из обмоток трансформатора позволяет реализовать гальваническую развязку от сети переменного напряжения.

Основные плюсы импульсных источников питания (ИИП):

  • малый вес конструкции;
  • небольшие размеры;
  • большая мощность;
  • высокий КПД;
  • низкая себестоимость;
  • высокая стабильность работы;
  • широкий диапазон питающих напряжений;
  • множество готовых компонентных решений.

К недостаткам ИИП можно отнести то что такие блоки питания являются источниками помех, это связано с принципом работы схемы преобразователя. Для частичного устранения этого недостатка используют экранировку схемы. Также из-за этого недостатка в некоторых устройствах применение данного типа источников питания является невозможным.

Импульсные источники питания стали фактически непременным атрибутом любой современной бытовой техники, потребляющей от сети мощность свыше 100 Вт. В эту категорию попадают компьютеры, телевизоры, мониторы.

Для создания импульсных источников питания, примеры конкретного воплощения которых будут приведены ниже, применяются специальные схемные решения.

Так, для исключения сквозных токов через выходные транзисторы некоторых импульсных источников питания используют специальную форму импульсов, а именно, биполярные импульсы прямоугольной формы, имеющие между собой промежуток во времени.

Продолжительность этого промежутка должна быть больше времени рассасывания неосновных носителей в базе выходных транзисторов, иначе эти транзисторы будут повреждены. Ширина управляющих импульсов с целью стабилизации выходного напряжения может изменяться с помощью обратной связи.

Обычно для обеспечения надежности в импульсных источниках питания используют высоковольтные транзисторы, которые в силу технологических особенностей не отличаются в лучшую сторону (имеют низкие частоты переключения, малые коэффициенты передачи по току, значительные токи утечки, большие падения напряжения на коллекторном переходе в открытом состоянии).

Особенно это касается устаревших ныне моделей отечественных транзисторов типа КТ809, КТ812, КТ826, КТ828 и многих других. Стоит сказать, что в последние годы появилась достойная замена биполярным транзисторам, традиционно используемых в выходных каскадах импульсных источников питания.

Это специальные высоковольтные полевые транзисторы отечественного, и, главным образом, зарубежного производства. Кроме того, существуют многочисленные микросхемы для импульсных источников питания.

Схема генератора импульсов регулируемой ширины

Биполярные симметричные импульсы регулируемой ширины позволяет получить генератор импульсов по схеме на рис.1. Устройство может быть использовано в схемах авторегулирования выходной мощности импульсных источников питания. На микросхеме DD1 (К561ЛЕ5/К561 ЛАТ) собран генератор прямоугольных импульсов со скважностью, равной 2.

Симметрии генерируемых импульсов добиваются регулировкой резистора R1. Рабочую частоту генератора (44 кГц) при необходимости можно изменить подбором емкости конденсатора С1.

Рис. 1. Схема формирователя биполярных симметричных импульсов регулируемой длительности.

На элементах DA1.1, DA1.3 (К561КТЗ) собраны компараторы напряжения; на DA1.2, DA1.4 — выходные ключи. На входы компараторов-ключей DA1.1, DA1.3 в противофазе через формирующие RC-диодные цепочки (R3, С2, VD2 и R6, СЗ, VD5) подаются прямоугольные импульсы.

Заряд конденсаторов С2, СЗ происходит по экспоненциальному закону через R3 и R5, соответственно; разряд — практически мгновенно через диоды VD2 и VD5. Когда напряжение на конденсаторе С2 или СЗ достигнет порога срабатывания компараторов-ключей DA1.1 или DA1.3, соответственно, происходит их включение, и резисторы R9 и R10, а также управляющие входы ключей DA1.2 и DA1.4 подключаются к положительному полюсу источника питания.

Поскольку включение ключей производится в противофазе, такое переключение происходит строго поочередно, с паузой между импульсами, что исключает возможность протекания сквозного тока через ключи DA1.2 и DA1.4 и управляемые ими транзисторы преобразователя, если генератор двухполярных импульсов используется в схеме импульсного источника питания.

Плавное регулирование ширины импульсов осуществляется одновременной подачей стартового (начального) напряжения на входы компараторов (конденсаторы С2, СЗ) с потенциометра R5 через диодно-ре-зистивные цепочки VD3, R7 и VD4, R8. Предельный уровень управляющего напряжения (максимальную ширину выходных импульсов) устанавливают подбором резистора R4.

Сопротивление нагрузки можно подключить по мостовой схеме — между точкой соединения элементов DA1.2, DA1.4 и конденсаторами Са, Сb. Импульсы с генератора можно подать и на транзисторный усилитель мощности.

При использовании генератора двухполярных импульсов в схеме импульсного источника питания в состав резистивного делителя R4, R5 следует включить регулирующий элемент — полевой транзистор, фотодиод оптрона и т.д., позволяющий при уменьшении/увеличении тока нагрузки автоматически регулировать ширину генерируемого импульса, управляя тем самым выходной мощностью преобразователя.

В качестве примера практической реализации импульсных источников питания приведем описания и схемы некоторых из них.

Схема испульсного источника питания

Импульсный источник питания (рис. 2) состоит из выпрямителей сетевого напряжения, задающего генератора, формирователя прямоугольных импульсов регулируемой длительности, двухкаскадного усилителя мощности, выходных выпрямителей и схемы стабилизации выходного напряжения.

Задающий генератор выполнен на микросхеме типа К555ЛАЗ (элементы DDI .1, DDI .2) и вырабатывает прямоугольные импульсы частотой 150 кГц. На элементах DD1.3, DD1.4 собран RS-триггер, на выходе которого частота вдвое меньше — 75 кГц. Узел управления длительностью коммутирующих импульсов реализован на микросхеме типа К555ЛИ1 (элементы DD2.1, DD2.2), а регулировка длительности осуществляется с помощью оптрона U1.

Выходной каскад формирователя коммутирующих импульсов собран на элементах DD2.3, DD2.4. Максимальная мощность на выходе формирователя импульсов достигает 40 мВт. Предварительный усилитель мощности выполнен на транзисторах VT1, VT2 типа КТ645А, а оконечный — на транзисторах VT3, VT4 типа КТ828 или более современных. Выходная мощность каскадов — 2 и 60…65 Вт, соответственно.

На транзисторах VT5, VT6 и оптроне U1 собрана схема стабилизации выходного напряжения. Если напряжение на выходе источника питания ниже нормы (12 В), стабилитроны VD19, VD20 {КС182+КС139) закрыты, транзистор VT5 закрыт, транзистор VT6 открыт, через светодиод (U1.2) оптрона протекает ток, ограниченный сопротивлением R14; сопротивление фотодиода (U1.1) оптрона минимально.

Сигнал, снимаемый с выхода элемента DD2.1 и поступающий на входы схемы совпадения DD2.2 напрямую и через регулируемый элемент задержки (R3 — R5, С4, VD2, U1.1), в силу его малой постоянной времени поступает практически одновременно на входы схемы совпадения (элемент DD2.2).

На выходе этого элемента формируются широкие управляющие импульсы. На первичной обмотке трансформатора Т1 (выходах элементов DD2.3, DD2.4) формируются двухполярные импульсы регулируемой длительности.

Рис. 2. Схема импульсного источника питания.

Если по какой-либо причине напряжение на выходе источника питания будет увеличиваться сверх нормы, через стабилитроны VD19, VD20 начнет протекать ток, транзистор VT5 приоткроется, VT6 — закроется, уменьшая ток через светодиод оптрона U1.2.

При этом возрастает сопротивление фотодиода оптрона U1.1. Длительность управляющих импульсов уменьшается, и происходит уменьшение выходного напряжения (мощности). При коротком замыкании нагрузки светодиод оптрона гаснет, сопротивление фотодиода оптрона максимально, а длительность управляющих импульсов — минимальна.2, вторичная обмотка имеет 3×6 витков провода ПЭВ-2 1,28 мм (параллельное включение). При подключении обмоток трансформаторов необходимо правильно их фазировать. Начала обмоток показаны на рисунке звездочками.

Источник питания работоспособен в диапазоне изменения сетевого напряжения 130…250 В. Максимальная выходная мощность при симметричной нагрузке достигает 60…65 Вт (стабилизированное напряжение положительной и отрицательной полярности 12 S и стабилизированное напряжение переменного тока частотой 75 кГц, снимаемые,со вторичной обмотки трансформатора Т3). Напряжение пульсаций на выходе источника питания не превышает 0,6 В.

При налаживании источника питания сетевое напряжение на него подают через разделительный трансформатор или фер-рорезонансный стабилизатор с изолированным от сети выходом. Все перепайки в источнике допустимо производить только при полном отключении устройства от сети.

Последовательно с выходным каскадом на время налаживания устройства рекомендуется включить лампу накаливания 60 Вт на 220 В. Эта лампа защитит выходные транзисторы в случае ошибок в монтаже. Оптрон U1 должен иметь напряжение пробоя изоляции не менее 400 В. Работа устройства без нагрузки не допускается.

Сетевой импульсный источник питания

Сетевой импульсный источник питания (рис. 3) разработан для телефонных аппаратов с автоматическим определителем номера или для других устройств с потребляемой мощностью 3…5Вт, питаемых напряжением 5…24В.

Источник питания защищен от короткого замыкания на выходе. Нестабильность выходного напряжения не превышает 5% при изменении напряжения питания от 150 до 240 В и тока нагрузки в пределах 20… 100% от номинального значения.

Управляемый генератор импульсов обеспечивает на базе транзистора VT3 сигнал частотой 25…30 кГц.

Дроссели L1, L2 и L3 намотаны на магнитопроводах типа К10x6x3 из пресспермаллоя МП140. Обмотки дросселя L1, L2 содержат по 20 витков провода ПЭТВ 0,35 мм и расположены каждая на своей половине кольца с зазором между обмотками не менее 1 мм.

Дроссель L3 наматывают проводом ПЭТВ 0,63 мм виток к витку в один слой по внутреннему периметру кольца. Трансформатор Т1 выполнен на магнитопроводе Б22 из феррита М2000НМ1.

Рис. 3. Схема сетевого импульсного источника питания.

Его обмотки наматывают на разборном каркасе виток к витку проводом ПЭТВ и пропитывают клеем. Первой наматывают в несколько слоев обмотку I, содержащую 260 витков провода 0,12 мм. Таким же проводом наматывают экранирующую обмотку с одним выводом (на рис. 3 показана пунктирной линией), затем наносят клей БФ-2 и обматывают одним слоем лакот-кани.

Обмотку III наматывают проводом 0,56 мм. Для выходного напряжения 5В она содержит 13 витков. Последней наматывают обмотку II. Она содержит 22 витка провода 0,15…0,18 мм. Между чашками обеспечивают немагнитный зазор.

Высоковольтный источник постоянного напряжения

Для создания высокого напряжения (30…35 кВ при токе нагрузки до 1 мА) для питания электроэффлювиальной люстры (люстры А. Л. Чижевского) предназначен источник питания постоянного тока на основе специализированной микросхемы типа К1182ГГЗ .

Источник питания состоит из выпрямителя сетевого напряжения на диодном мосте VD1, конденсатора фильтра С1 и высоковольтного полумостового автогенератора на микросхеме DA1 типа К1182ГГЗ. Микросхема DA1 совместно с трансформатором Т1 преобразует постоянное выпрямленное сетевое напряжение в высокочастотное (30…50 кГц) импульсное.

Выпрямленное сетевое напряжение поступает на микросхему DA1, а стартовая цепочка R2, С2 запускает автогенератор микросхемы. Цепочки R3, СЗ и R4, С4 задают частоту генератора. Резисторы R3 и R4 стабилизируют длительность полупериодов генерируемых импульсов. Выходное напряжение повышается обмоткой L4 трансформатора и подается на умножитель напряжения на диодах VD2 — VD7 и конденсаторах С7 — С12. Выпрямленное напряжение подается на нагрузку через ограничительный резистор R5.

Конденсатор сетевого фильтра С1 рассчитан на рабочее напряжение 450 В (К50-29), С2 — любого типа на напряжение 30 В. Конденсаторы С5, С6 выбирают в пределах 0,022…0,22 мкФ на напряжение не менее 250 В (К71-7, К73-17). Конденсаторы умножителя С7 — С12 типа КВИ-3 на напряжение 10 кВ. Возможна замена на конденсаторы типов К15-4, К73-4, ПОВ и другие на рабочее напряжение 10кB или выше.

Рис. 4. Схема высоковольтного источника питания постоянного тока.

Высоковольтные диоды VD2 — VD7 типа КЦ106Г (КЦ105Д). Ограничительный резистор R5 типа КЭВ-1. Его можно заменить тремя резисторами типа МЛТ-2 по 10 МОм.

В качестве трансформатора используется телевизионный строчный трансформатор, например, ТВС-110ЛА. ВЬюоковольтную обмотку оставляют, остальные удаляют и на их месте размещают новые обмотки. Обмотки L1, L3 содержат по 7 витков провода ПЭЛ 0,2 мм, а обмотка L2 — 90 витков такого же провода.

Цепочку резисторов R5, ограничивающих ток короткого замыкания, рекомендуется включить в «минусовой» провод, который подводится к люстре. Этот провод должен иметь вьюоко-вольтную изоляцию.

Корректор коэффициента мощности

Устройство, именуемое корректором коэффициента мощности (рис. 5), собрано на основе специализированной микросхемы TOP202YA3 (фирма Power Integration) и обеспечивает коэффициент мощности не менее 0,95 при мощности нагрузки 65 Вт. Корректор приближает форму тока, потребляемую нагрузкой, к синусоидальной.

Рис. 5. Схема корректора коэффициента мощности на микросхеме TOP202YA3.

Максимальное напряжение на входе — 265 В. Средняя частота преобразователя — 100 кГц. КПД корректора — 0,95.

Импульсный источник питания с микросхемой

Схема источника питания с микросхемой той же фирмы Power Integration показана на рис. 6. В устройстве применен полупроводниковый ограничитель напряжения — 1,5КЕ250А.

Преобразователь обеспечивает гальваническую развязку выходного напряжения от напряжения сети. При указанных на схеме номиналах и элементах устройство позволяет подключать нагрузку, потребляющую 20 Вт при напряжении 24 В. КПД преобразователя приближается к 90%. Частота преобразования — 100 Гц. Устройство защищено от коротких замыканий в нагрузке.

Рис. 6. Схема импульсного источника питания 24В на микросхеме фирмы Power Integration.

Выходная мощность преобразователя определяется типом используемой микросхемы, основные характеристики которых приведены в таблице 1.

Таблица 1. Характеристики микросхем серии TOP221Y — TOP227Y.

Простой и высокоэффективный преобразователь напряжения

На основе одной из микросхем ТОР200/204/214 фирмы Power Integration может быть собран простой и высокоэффективный преобразователь напряжения (рис. 7) с выходной мощностью до 100 Вт.

Рис. 7. Схема импульсного Buck-Boost преобразователя на микросхеме ТОР200/204/214.

Преобразователь содержит сетевой фильтр (С1, L1, L2), мостовой выпрямитель (VD1 — VD4), собственно сам преобразователь U1, схему стабилизации выходного напряжения, выпрямители и выходной LC-фильтр.

Входной фильтр L1, L2 намотан в два провода на феррито-вом кольце М2000 (2×8 витков). Индуктивность полученной катушки — 18…40 мГн. Трансформатор Т1 выполнен на ферритовом сердечнике со стандартным каркасом ETD34 фирмы Siemens или Matsushita, хотя можно использовать и иные импортные сердечники типа ЕР, ЕС, EF или отечественные Ш-образные ферритовые сердечники М2000.

Обмотка I имеет 4×90 витков ПЭВ-2 0,15 мм; II — 3×6 того же провода; III — 2×21 витков ПЭВ-2 0,35 мм. Все обмотки наматывают виток к витку. Между слоями должна быть обеспечена надежная изоляция.

Импульсные источник питания(ИИП) на сегодняшний день получили самое широкое распространение и с успехом используются во всех современных радиоэлектронных устройствах.

На рисунке3 представлена структурная схема импульсного источника питания, выполненного по традиционной схеме.вторичные выпрямители, выполняются по однополупериодной схеме. Названия этих узлов раскрывает их назначение и не нуждается в пояснении. Основными узлами первичной цепи являются: входной фильтр, выпрямитель сетевого напряжения и ВЧ Преобразователь выпрямленного питающего напряжения с трансформатором.

Сетевой выпрямительный фильтр

Трансформатор

ВЧ преобразователь

Вторичные выпрямители

Входной фильтр

Рисунок 3 — Структурная схема импульсного БП

Основной принцип, положенный в основу работы ИИП заключается в преобразовании сетевого переменного напряжения 220 вольт и частотой 50 Гц в переменное высокочастотное напряжение прямоугольной формы, которое трансформируется до требуемых значений, выпрямляется и фильтруется.

Преобразование осуществляется с помощью мощного транзистора, работающего в режиме ключа и импульсного трансформатора, вместе образующих схему ВЧ преобразователя. Что касается схемного решения, то здесь возможны два варианта преобразователей: первый выполняется по схеме импульсного автогенератора (например, такой использовался в ИБП телевизоров) и второй с внешним управлением (используется в большинстве современных радиоэлектронных устройств).

Поскольку частота преобразователя обычно выбирается от 18 до 50 кГц, то размеры импульсного трансформатора, а, следовательно, и всего блока питания достаточно компактны, что является немаловажным параметром для современной аппаратуры.Упрощенная схема импульсного преобразователя с внешним управлением приведена на рисунке 4.

Рисунок 4 — Принципиальная схема импульсного БП с ВУ.

Преобразователь выполнен на транзисторе VT1 и трансформаторе Т1. Сетевое напряжение через сетевой фильтр (СФ) подается на сетевой выпрямитель (СВ), где оно выпрямляется, фильтруется конденсатором фильтра (Сф) и через обмотку W1 трансформатора Т1 подается на коллектор транзистора VT1. При подаче в цепь базы транзистора прямоугольного импульса, транзистор открывается и через него протекает нарастающий ток I к. Этот же ток будет протекать и через обмотку W1 трансформатора Т1, что приведет к тому, что в сердечнике трансформатора увеличивается магнитный поток, при этом во вторичной обмотке W2 трансформатора наводится ЭДС самоиндукции. В конечном итоге на выходе диода VD появиться положительное напряжение. При этом если мы будем увеличивать длительность импульса приложенного к базе транзистора VT1, во вторичной цепи будет увеличиваться напряжение, т.к. энергии будет отдаваться больше, а если уменьшать длительность, соответственно напряжение будет уменьшаться. Таким образом, изменяя длительность импульса в цепи базы транзистора, мы можем изменять выходные напряжения вторичной обмотки Т1, а следовательно осуществлять стабилизацию выходных напряжений БП. Единственное что для этого необходимо -схема, которая будет формировать импульсы запуска и управлять их длительность (широтой). В качестве такой схемы используется ШИМ контроллер. ШИМ – широтно – импульсная модуляция.

Для стабилизации выходных напряжений ИБП, схема ШИМ контроллера «должна знать» величину выходных напряжений. Для этих целей используется цепь слежения (или цепь обратной связи), выполненная на оптопаре U1 и резистореR2. Увеличение напряжения во вторичной цепи трансформатора Т1 приведет к увеличению интенсивности излучения светодиода, а следовательно уменьшению сопротивления перехода фототранзистора (входящих в состав оптопары U1). Что в свою очередь, приведет к увеличению падения напряжения на резисторе R2, который включен последовательно фототранзистору и уменьшению напряжения на выводе 1 ШИМ контроллера. Уменьшение напряжения заставляет логическую схему, входящую в состав ШИМ контроллера, увеличивать длительность импульса до тех пор, пока напряжение на 1-м выводе не будет соответствовать заданным параметрам. При уменьшении напряжения – процесс обратный.

В ИБП используются два принципа реализации цепей слежения – «непосредственный» и «косвенный». Выше описанный метод называется «непосредственный», так как напряжение обратной связи снимается непосредственно с вторичного выпрямителя. При «косвенном» слежении напряжение обратной связи снимается с дополнительной обмотки импульсного трансформатора рисунок 5.

Рисунок 5 — Принципиальная схема импульсного БП с ВУ.

Уменьшение или увеличение напряжения на обмотке W2, приведет к изменению напряжения и на обмотке W3, которое через резистор R2 также приложено к выводу 1 ШИМ контроллера.

Защита ИИП от короткого замыкания.

Короткое замыкание (КЗ) в нагрузке ИБП. В этом случае вся энергия, отдаваемая во вторичную цепь ИБП, будет теряться и напряжение на выходе будет практически равно нулю. Соответственно схема ШИМ контроллера будет пытаться увеличить длительность импульса для того, что бы поднять уровень этого напряжения до соответствующего значения. В итоге транзистор VT1 будет все дольше и дольше находиться в открытом состоянии, и через него будет увеличиваться протекающий ток. В конце концов, это приведет к выходу из строя этого транзистора. В ИБП предусмотрена защита транзистора преобразователя от перегрузок по току в таких нештатных ситуациях. Основу ее составляет резисторRзащ, включенный последовательно в цепь, по которой протекает ток коллектораIк. Увеличение тока Iк протекающего через транзистор VT1, приведет к увеличению падения напряжения на этом резисторе, а, следовательно, напряжение, подаваемое на вывод 2 ШИМ контроллера также будет уменьшаться. Когда это напряжение снизится до определенного уровня, который соответствует максимально допустимому току транзистора, логическая схема ШИМ контроллера прекратит формирование импульсов на выводе 3 и блок питания перейдет в режим защиты или другими словами отключится.

В заключении необходимо подробно остановиться на достоинствах ИБП. Как уже упоминалось, частота импульсного преобразователя достаточно высока, в связи с чем, габаритные размеры импульсного трансформатора уменьшены, а значит, как это не парадоксальнозвучит, стоимость ИБП меньшетрадиционного БП т.к. меньше расход металла на магнитопровод и меди на обмотки, даже не смотря на то, что количество деталей в ИБП увеличивается. Еще одним из достоинств ИБП является малая, по сравнению с обычным БП, емкость конденсатора фильтра вторичного выпрямителя. Уменьшение емкости стало возможным за счет увеличения частоты. И, наконец, КПД импульсного блока питания доходит до 80%. Связано это с тем, что ИБП потребляет энергию электрической сети только во время открытого транзистора преобразователя, при его закрытии энергия в нагрузку отдается за счет разряда конденсатора фильтра вторичной цепи.

К недостаткам можно отнести усложнение схемы ИБП и увеличение импульсных помех излучаемым ИБП. Увеличение помех связано с тем, что транзистор преобразователя работает в ключевом режиме. В таком режиме транзистор является источником импульсных помех, возникающих в моменты переходных процессов транзистора. Это является недостатком любого транзистора работающего в ключевом режиме. Но если транзистор работает с малыми напряжениями (например, транзисторная логика с напряжением в 5В) это не страшно, в нашем же случае напряжение, приложенное к коллектору транзистора, составляет, примерно 315 В. Для борьбы с этими помехами в ИБП используются более сложные схемы сетевых фильтров, чем в обычном БП.

Рекомендуем также

СТАБИЛИЗАЦИЯ ВЫХОДНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
ИМПУЛЬСНЫХ БЛОКОВ ПИТАНИЯ

СТАТЬЯ ПОДГОТОВЛЕНА НА ОСНОВЕ КНИГИ А. В. ГОЛОВКОВА и В. Б ЛЮБИЦКОГО «БЛОКИ ПИТАНИЯ ДЛЯ СИСТЕМНЫХ МОДУЛЕЙ ТИПА IBM PC-XT/AT» ИЗДАТЕЛЬСТВА «ЛАД и Н»

Схема стабилизации выходных напряжений в рассматриваемом классе ИБП представляет собой замкнутую петлю автоматического регулирования (рис. 31). Эта петля включает в себя:
схему управления 8;
согласующий предусилительный каскад 9;
управляющий трансформатор DT;
силовой каскад 2;
силовой импульсный трансформатор РТ;
выпрямительный блок 3;
дроссель межканальной связи 4;
блок фильтров 5;
делитель напряжения обратной связи 6;
делитель опорного напряжения 7.
В составе схемы управления 8 имеются следующие функциональные узлы:
усилитель сигнала рассогласования 8.1 с цепью коррекции Zk;
ШИМ-компаратор (модулятор) 8.2;
генератор пилообразного напряжения (осциллятор) 8.3;
источник опорного стабилизированного напряжения Uref 8.4.
В процессе работы усилитель сигнала рассогласования 8.1 сравнивает выходной сигнал делителя напряжения б с опорным напряжением делителя 7. Усиленный сигнал рассогласования поступает на широтно-импульсный модулятор 8.2, управляющий предоконечным каскадом усилителя мощности 9, который, в свою очередь, подает модулированный управляющий сигнал на силовой каскад преобразователя 2 через управляющий трансформатор DT. Питание силового каскада производится по бестрансформаторной схеме. Переменное напряжение питающей сети выпрямляется сетевым выпрямителем 1 и подается на силовой каскад, где сглаживается конденсаторами емкостной стойки. Часть выходного напряжения стабилизатора сравнивается с постоянным опорным напряжением и затем осуществляется усиление полученной разности (сигнала рассогласования) с введением соответствующей компенсации. Широтно-импульсный модулятор 8.2 преобразует аналоговый сигнал управления в широтно-модулированный сигнал с переменным коэффициентом заполнения импульса. В рассматриваемом классе ИБП схема модулятора осуществляет сравнение сигнала, поступающего с выхода усилителя сигнала рассогласования с напряжением пилообразной формы, которое получается от специального генератора 8.3.

Рисунок 31. Контур регулирования типового импульсного блока питания на основе управляющей микросхемы TL494.


Рисунок 32. Регулировка уровня выходных напряжений ИБП PS-200B.


Рисунок 33. Регулировка уровня выходных напряжений ИБП LPS-02-150XT.


Рисунок 34. Регулировка уровня выходных напряжений ИБП «Appis».


Рисунок 35. Регулировка уровня выходных напряжений ИБП GT-200W.

Однако наиболее распространенным является случай, когда регулировка, позволяющая воздействовать на выходные напряжения блока, отсутствует. В этом случае напряжение на любом из входов 1 или 2 выбирается произвольным в пределах от +2,5 до +5 В, а напряжение на оставшемся входе подбирается с помощью высокоом-ного шунтирующего резистора таким, чтобы блок выдавал оговоренные в паспорте выходные напряжения в номинальном нагрузочном режиме. Рис. 35 иллюстрирует случай подбора уровня опорного напряжения, рис. 34 — показывает случай подбора уровня сигнала обратной связи. Ранее было отмечено, что значение нестабильности выходного напряжения при воздействии любых дестабилизирующих факторов (изменение тока нагрузки, напряжения питающей сети и температуры окружающей среды) можно было бы уменьшить, увеличивая коэффициент усиления цепи обратной связи (коэффициент усиления усилителя DA3).
Однако максимальное значение коэффициента усиления DA3 ограничивается условием обеспечения устойчивости. Поскольку как ИБП, так и нагрузка содержат реактивные элементы (индуктивность или емкость), накапливающие энергию, то в переходных режимах происходит перераспределение энергии между этими элементами. Это обстоятельство может привести к тому, что при определенных параметрах элементов переходный процесс установления выходных напряжений ИБП примет характер незатухающие колебаний, или же величина перерегулирования в переходном режиме будет достигать недопустимых значений.


Рисунок 36. Переходные процессы (колебательный и апериодический) выходного напряжения ИБП при скачкообразном изменении тока нагрузки (а) и входного напряжения (б).

На рис. 36 изображены переходные процессы выходного напряжения при скачкообразном изменении тока нагрузки и входного напряжения. ИБП работает устойчиво, если выходное напряжение вновь принимает установившееся значение после прекращения действия возмущения, выведшего его из первоначального состояния (рис. 37,а).


Рисунок 37. Переходные процессы выходного напряжения ИБП в устойчивой (а) и неустойчивой (б) системах.

Если это условие не соблюдается, то система является неустойчивой (рис.37,6). Обеспечение устойчивости импульсного блока питания является необходимым условием его нормального функционирования. Переходный процесс в зависимости от параметров ИБП носит колебательный или апериодический характер, при этом выходное напряжение ИБП имеет определенное значение перерегулирования и время переходного процесса. Отклонение выходного напряжения от номинального значения выявляется в измерительном элементе цепи обратной связи (в рассматриваемых ИБП в качестве измерительного элемента используется резистивный делитель, подключаемый к шине выходного напряжения +5В). Из-за инерционности петли регулирования номинальное значение выходного напряжения устанавливается с определенным запаздыванием. При этом схема управления по инерции некоторое время еще будет продолжать свое воздействие в том же направлении. В результате этого имеет место перерегулирование, т.е. отклонение выходного напряжения от его номинального значения в направлении, противоположном первоначальному отклонению. Схема управления вновь изменяет выходное напряжение в противоположную сторону и т.д. Для того чтобы обеспечить устойчивость петли регулирования выходных напряжений ИБП при минимальной длительности переходного процесса, амплитудно-частотная характеристика усилителя ошибки DA3 подвергается коррекции. Это делается с помощью RC-цепочек, включаемых как цепи отрицательной обратной связи, охватывающей усилитель DA3. Примеры таких корректирующих цепочек показаны на рис. 38.


Рисунок 38. Примеры конфигурвции корректирующих RC-цепочек для усилителя ошибки по напряжению DA3.

Для уменьшения уровня помехообразования на вторичной стороне импульсного блока питания устанавливаются апериодические RC-цепочки. Остановимся подробнее на принципе их действия.
Переходный процесс тока через диоды выпрямителя в моменты коммутации происходит в виде ударного возбуждения (рис. 39,а).


Рисунок 39. Временные диаграммы напряжения на диоде восстановления обратного сопротивления:
а) — без RC-цепочки; б) — при наличии RC-цепочки.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ИМПУЛЬСНЫХ БЛОКОВ ПИТАНИЯ ДЛЯ IBM Рассматриваются основные параметры импульсных блоков питания, приведена цоколевка разъема, принцип работы от напряжения сети 110 и 220 вольт,
Подробно расписана микросхема TL494, схема включения и варианты использования для управления силовыми ключами импульсных блоков питания.
УПРАВЛЕНИЕ СИЛОВЫМИ КЛЮЧАМИ ИМПУЛЬСНОГО БЛОКА ПИТАНИЯ ПРИ ПОМОЩИ TL494 Описаны основные способы управления базовыми цепями силовых транзисторов импульсных блоков питания, варианты построения выпрямителей вторичного питания.
СТАБИЛИЗАЦИЯ ВЫХОДНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ИМПУЛЬСНЫХ БЛОКОВ ПИТАНИЯ Описаны варианты использования усилителей ошибки TL494 для стабилизации выходных напряжений, описан принцип работы дросселя групповой стабилизации.
СХЕМЫ ЗАЩИТЫ Описаны несколько вариантов построения систем защиты импульсных болков питания от перегрузки
СХЕМА «МЕДЛЕННОГО ПУСКА» Описаны принципы формирования мягкого старта и выработки напряжения POWER GOOD
ПРИМЕР ПОСТРОЕНИЯ ОДНОГО ИЗ ИМПУЛЬСНЫХ БЛОКОВ ПИТАНИЯ Полное описание принципиальной схемы и ее работы импульсного блока питания

Методы ограничения бросков тока импульсных источников питания

Семёнов Артём Николаевич

В наше время существует широкая номенклатура специализированных функциональных микросхем, которые содержат схемы управления и борьбы с бросками тока импульсных источников питания. Данные схемы реализуют разные методы коррекции бросков тока.

В представленной статье рассмотрены основные методы ограничения бросков тока, которые применяются в схемах импульсных источников питания. Каждый из методов имеет свои преимущества и недостатки, которые влияют на выбор оптимальной функциональной схемы.

1. Метод «граничного» управления.

Данный метод выполняет управление на границе между режимами безразрывных и разрывных токов. Этот метод является наиболее простым для понимания общих принципов борьбы с бросками тока импульсных источников питания. Функциональная схема применения данного метода, ограничения бросков тока импульсных источников питания, указана на рисунке 1, а диаграмма токов изображена на рисунке 2 [1].


Преимущества этого метода [2]:

— «мягкие» условия переключения силового диода \1О;

— простая схема управления;

— малые динамические потери при открывании ключа Q.

Недостатки этого метода [2]:

— изменение частоты переключения в течение полупериода питающего напряжения и ее зависимость от нагрузки и входного напряжения;

— возникновение режима разрывных токов, которые сопровождаются значительными бросками тока.

2. Метод управления по пиковому значению тока.

Функциональная схема, данного метода, ограничения бросков тока импульсных источников питания, а также системы управления указана на рисунке 3. Здесь характер изменения потребляемого тока отличается от того, который изображён на рисунке 2 и имеет вид, указанный на рисунке 4 [1].


Преимущества этого метода [2]:

— постоянная частота переключения;

— необходимость лишь одного датчика тока, который позволит ограничить пиковое значение тока дросселя в пределах каждого такта.

— режим безразрывных токов, который сопровождается малыми выбросами тока при меньшем его среднеквадратическом значении, позволяющее применять малогабаритный входной фильтр;

Недостатки этого метода [2]:

— чувствительность к помехам, которые возникают при коммутации;

— искажения формы кривой входного тока, которые возрастают при уменьшении нагрузки и при увеличении входного напряжения;

— жесткие условия закрывания силового диода, которые приводят к увеличению динамических потерь и, как следствие, к высокому уровню высокочастотных помех.

3. Метод управления по среднему значению тока.

Функциональная схема данного метода ограничения бросков тока импульсных источников питания, указана на рисунке 5. Форма кривой потребляемого тока представлена на рисунке 6 [1].


Преимущества этого метода [2]:

— режим безразрывных токов;

— постоянная частота переключения;

— устойчивость к коммутационным помехам.

Недостатки данного метода [2]:

— жесткие условия закрывания силового диода.

— сравнительно сложная схема управления, которая требуюет включения датчика тока в цепь дросселя и наличия инверсного входа;

4. Метод разрывных токов с использованием ШИМ.

Этот метод, по своему принципу, приближен к «граничному» методу. Отличия есть в том, что открывание ключа Q выполняется не по достижению нуля тока дросселя L, а по сигналу от тактового генератора (ТГ). При этом некоторое время ток дросселя будет = 0, что и характеризует режим разрывных токов [1].

Функциональная схема этого метода ограничения бросков тока импульсных источников питания указана на рисунке 7, а форма кривой тока изображена на рисунке 8 [1].


Преимущества данного метода [2]:

— постоянное время открытого состояния ключа;

— постоянная частота переключения;

— «мягкие» условия переключения силового диода;

— простая схема ШИМ-управления.

Недостатки данного метода [2]:

— увеличенные габариты и масса ФЭМП.

— режим разрывных токов;

Далее рассмотрим пример функционирования схемы в момент включения импульсного источника питания, например, блока питания компьютера, сглаживающий конденсатор выпрямителя полностью разряжен. Бросок зарядного тока, в особенности в том случае, когда емкость конденсатора велика, может привести к срабатыванию автоматов защиты сети, или, даже, к выходу из строя выпрямительных диодов [3].

Несмотря на то, что эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора, а также сопротивление и индуктивность проводов уменьшают бросок тока, пиковые значения могут достигать десятков ампер. Эти броски приходится принимать во внимание при выборе диодов выпрямителя, но наиболее заметно их влияние на срок службы конденсатора. Схема, позволяющая ограничивать выбросы тока при включении, показана на рисунке 9 [3].


Рисунок 9 — Схема позволяющая ограничивать выбросы тока при включении и защищать нагрузку от перенапряжений свыше 380В

Если в момент включения мгновенное значение выпрямленного переменного напряжения сети больше 14В, MOSFET транзистор Q1 будет включен, вследствие чего IGBT транзистор Q2 выключен, и конденсатор не заряжается.

Если же выпрямленное напряжение меньше, чем напряжение на конденсаторе плюс 14В (V1 = VIN − VOUT ≤ 14В), Q1 выключен, а Q2 включается через резистор R3, подключая конденсатор и нагрузку (RLOAD) к выпрямителю. Соответственно, Q2 остается включенным, а Q1 перестает оказывать какое-либо влияние на работу схемы [3].

В стационарном состоянии, когда напряжение на конденсаторе сравняется с выпрямленным переменным напряжением, Q1 выключен, а Q2 включен, и заряду конденсатора ничто не препятствует.

Ограничитель тока позволяет дополнить схему защитой от перенапряжения. Если выпрямленное выходное напряжение превысит 380В, напряжение между выходом опорного напряжения и анодом микросхемы IC1 будет больше ее внутреннего опорного напряжения 2.495В, вследствие чего, напряжение анод-катод упадет примерно до 2В. Ток резистора R3 потечет в катод, и Q2 закроется [3].

Когда выпрямленное сетевое напряжение меньше 380В, катодный ток TL431 практически отсутствует. Вследствие этого, Q2 включается через R3 и подключает конденсатор и RLOAD к двухполупериодному выпрямителю (при условии V1 = VIN − VOUT ≤ 14 В) [3].

Мощность, рассеиваемая компонентами схемы, очень незначительна. При входном напряжении 230В с.к.з. и мощности нагрузки до 500Вт в качестве Q2 можно использовать GP10NC60KD [3].

Список использованной литературы

  1. «Микросхемы для современных импульсных источников питания»: Справочник. 2-е издание/Сост.: Э.Т.Тагворян, М.М.Степанов. М.: Додэка. 2013г.
  2. Семенов Б.Ю. «Силовая электроника». М.: Солон-Р. 2012г.
  3. Электронный ресурс, режим доступа: http://www.dei.unipd.it/,ре1/Articoli/2015/ Ере/tutorial.pdf

Импульсный блок питания для усилителя

материалы в категории

Импульсный блок питания для усилителя

В последнее время вместо традиционных выпрямителей с сетевыми трансформаторами для питания бытовой радиоаппаратуры все чаще используют так называемые импульсные источники питания. Достоинства таких устройств очевидны — это экономичность (высокий КПД), компактность, малая масса. 
о сравнению с традиционными импульсные источники питания мощных усилителей ЗЧ имеют в три-четыре раза меньшие габариты и массу и более высокий КПД. Отметим, что повышенный КПД источника питания выгоден не только из-за экономии электроэнергии, но и с точки зрения облегчения теплового режима усилителя ЗЧ и связанного с ним улучшения его параметров и увеличения срока службы транзисторов. 
У радиолюбителей давно уже выработался некий стереотип подхода к проектированию блоков питания бытовой радиоаппаратуры. В большинстве случаев их строят по традиционной структурной схеме: трансформатор питания — выпрямитель — сглаживающий фильтр и (довольно часто) — стабилизатор напряжения. Однако такая структура блока питания целесообразна только в усилителях ЗЧ с выходной мощностью, не превышающей 30…50 Вт. При большей выходной мощности традиционные блоки питания оказываются слишком громоздкими и тяжелыми.

Возможный выход из положения в подобных случаях — примененить блок питания с преобразователем напряжения. По сравнению с традиционным он имеет значительно меньшие габариты и массу и более высокий КПД, что позволяет не только сэкономить электроэнергию, но и облегчить тепловой режим усилителя. 
Структурная схема такого блока питания показана на рис.1. Через включенный на входе фильтр Z1 сетевое напряжение поступает на выпрямители UZ1 и UZ2. Фильтр Z1 исключает попадание высокочастотных помех в сеть переменного тока. Выпрямитель UZ1 преобразует сетевое напряжение в сравнительно высокое (около 310 В) постоянное напряжение, которое поступает далее на транзисторный фильтр Z2, уменьшающий пульсации выпрямленного напряжения. К выходу этого фильтра подключен высокочастотный преобразователь напряжения U1. Частоту преобразования и форму колебаний задает генератор прямоугольных импульсов G1, питающийся от выпрямителя UZ2 через сглаживающий фильтр Z3 и стабилизатор напряжения U2. С целью уменьшения габаритов и массы устройства частота преобразования выбрана довольно высокой (100 кГц). С выхода преобразователя через понижающий трансформатор прямоугольное напряжение поступает ив выходные выпрямители UZ3, сглаживающие фильтры Z4 и далее на нагрузку. 


Основные технические характеристики блока питания следующие: напряжение питания — 200…240 В, выходные напряжения — ±25, 20 и 10 В при токах нагрузки соответственно 3, 1 и 3 А; КПД — 0,75.

 

Функции сетевого фильтра выполняют элементы С2, Т1, С3. Выпрямитель преобразователя напряжения — двухполупериодный мостовой на диодах VD1-VD4, транзисторный фильтр образован элементами R3, С5, R4, VT1, С7. Он уменьшает пульсации выпрямленного напряжения частотой 100 Гц в 125 раз, что необходимо для предотвращения модуляции ими прямоугольного напряжения высокочастотного преобразователя. Последний выполнен на транзисторах VT5, VT6. Через понижающий трансформатор Т3 его выходное напряжение поступает на двухполупериодные выпрямители VD13-VD16; VD17, VD18 и VD19, VD20. Пульсации выпрямленных напряжений сглаживают конденсаторы С11-С18. 
Задающий генератор собран на элементах микросхемы DD1. Подстроечным резистором R1 частоту следования его импульсов можно изменять в пределах от 100 до 200 кГц. Триггер DD2.1 формирует из них импульсы с более крутыми фронтами и вдвое меньшей частотой следования. С преобразователем напряжения генератор связан через комплементарный эмиттерный повторитель на транзисторах VT3, VT4 и трансформатор Т2. Питание на задающий генератор поступает через выпрямитель (VD5-VD8) и стабилизатор напряжения (VT2, R5, VD9, VD10). Избыток сетевого напряжения гасит конденсатор С4. 
Конструкция и детали. В блоке питания могут быть использованы любые подходящие по габаритам и параметрам резисторы и конденсаторы. Вместо транзисторов КТ812А можно применить КТ809А или КТ704Б. Статические коэффициенты передачи тока h31э транзисторов VT5, VT6 должны быть примерно одинаковыми. Заменять микросхемы серии К511 какими-либо другими не рекомендуется, поскольку они менее всего подвержены действию высокочастотных помех и позволяют получить довольно большой (около 13 В) размах импульсов на выходе триггера. В крайнем случае можно воспользоваться микросхемами серии К155, однако это потребует дополнительного усиления импульсов, подаваемых на базы транзисторов VT3, VT4. Не следует заменять и диоды КД213Г и КД212А, так как они имеют довольно высокую граничную частоту (около 100 кГц), позволяющую выбрать такую же частоту преобразования и, как следствие этого, уменьшить габариты выходного трансформатора Т3 и поднять КПД блока питания.

 Трансформатор сетевого фильтра Т1 выполнен на кольцевом магнитопроводе типоразмера К20х10х5 из феррита М2000НМ-3, обе его обмотки содержат по 17 витков провода МГТФ 0,5. Магнитопровод трансформатора преобразователя Т2 — К16х8х6 из феррита М2000НН-1, все его обмотки намотаны в три провода (ПЭЛШО 0,12) и содержат по 90 витков. В выходном трансформаторе Т3 использован магнитопровод К38х24х7 из такого же материала. Его обмотки 1-2, 3-4-5 и 9-10 содержат соответственно 30+5+5; 5+5 и 2 витка провода ПЭВ-2 1,0, обмотка 6-7-8 — 4+4 витка провода ПЭВ-1 0,6. Все обмотки равномерно распределяют по кольцу и тщательно закрепляют, а для исключения межобмоточных замыканий отделяют одну от другой фторолластовой пленкой. Мощные транзисторы VT2, VT5, VT6 размещены на трех теплоотводах с площадью охлаждающей поверхности 65 см2 каждый.

При сборке нужно стремиться к тому, чтобы все соединения были возможно короче. Сам блок питания необходимо поместить в экран из пермаллоя. 
Налаживание устройства начинают с генератора прямоугольных импульсов. Вынув предохранитель FU1 и включив питание, с помощью осциллографа проверяют наличие противофазных прямоугольных импульсов на обмотках 3-4 и 5-6 трансформатора Т2. Затем подстроенным резистором R1 устанавливают частоту импульсов 100 кГц. 
После этого вставляют предохранитель на место, проверяют наличие и амплитуду импульсов на вторичных обмотках трансформатора Т3 и измеряют выходные напряжения блока питания. При необходимости их можно понизить подключением дополнительных секций обмотки 1-2. Следует, однако, иметь в виду, что в этом случае снизится и КПД блока питания. 
Габариты описанного устройства — 220х100х37 мм (объем 0,8 дм3), масса — 1 кг. Блок питания такой мощности, построенный по традиционной схеме, имеет в три раза больший объем и в четыре раза большую массу.

Обсудить на форуме

В. ЖУЧКОВ, О. ЗУБОВ, И. РАДУТНЫЙ, г. Москва, Радио №1, 1987 г., стр.35

История технологий силовой электроники, породивших импульсный источник питания|Мир силовой электроники|TDK Techno Magazine

От электронных ламп к полупроводникам, от линейных к импульсным источникам питания

Полупроводники, такие как диоды и транзисторы, уже давно заменили электронные лампы, но различные технологии, унаследованные от той эпохи, все еще являются частью современной силовой электроники.Даже диод был назван в честь оригинальной биполярной электронной лампы.

Первой вакуумной лампой был биполярный термоэлектронный диод, который имеет общие корни с лампой накаливания. В 1884 году, проводя эксперименты по усовершенствованию изобретенной им лампочки, Томас Эдисон обнаружил, что размещение электрода внутри лампочки и приложение к нему положительного заряда вызывает протекание тока между электродом и нитью накала через вакуум. Это известно как эффект Эдисона. Эдисон был лично безразличен к этому явлению, потому что оно не помогло улучшить лампочку, но Джон Флеминг, в то время технический консультант Edison Electric Light Company, проявил живой интерес.Отметив, что ток между электродом и нитью течет только в одном направлении, Флеминг предположил, что его можно использовать в качестве детектора для извлечения сигналов из радиоволн. Его усилия увенчались изобретением биполярного термоэмиссионного диода в 1904 году. Название «диод» происходит от di-, что означает «два», и hodos, что означает «путь» на греческом языке.

Изначально биполярная трубка использовалась в качестве детектора, а позже стала применяться и в выпрямительных цепях. На заре радиовещания приемники работали от батареек.Частая замена батарей была обременительна, поэтому были созданы схемы электропитания для преобразования коммерческой мощности переменного тока в постоянный. (Кристаллические радиоприемники могли принимать сигналы без батарей, но не были достаточно мощными, чтобы управлять динамиками.) Ниже показана принципиальная схема секции выпрямителя ламповых радиоприемников, в просторечии называемых типами «Намисан» и «Намиён», использовавшихся в Японии около время Второй мировой войны. Силовой трансформатор и большой электролитический конденсатор, используемые для сглаживания, составляли большую часть веса и объема.

К 1950-м годам полупроводники, такие как диоды и транзисторы, производились массово, а источники питания постепенно перешли от эпохи электронных ламп к эре полупроводников. Тем не менее, блоки питания медленно становились меньше и легче. Пока оставался в силе традиционный метод сначала преобразования переменного напряжения с последующим выпрямлением тока, большие, тяжелые силовые трансформаторы и громоздкие электролитические конденсаторы были неизбежны. Кроме того, в отличие от вакуумных ламп, транзисторы уязвимы для тепла, что требует больших радиаторов.Революционный прорыв в схемотехнике был необходим для уменьшения размеров и веса источников питания. Одновременно развивалось космическое развитие, и для использования в космосе требовались новые формы источников питания. Именно на этом фоне НАСА разработало импульсный источник питания для программы «Аполлон».

Импульсный источник питания — это сердце электронного устройства

Как часто упоминалось в предыдущей статье, импульсные источники питания управляют своим выходом с помощью высокоскоростного переключения полупроводников, таких как транзисторы.В отличие от линейного метода, при котором ток постоянно течет через полупроводники, метод переключения пропускает ток только тогда, когда транзисторы включены, что снижает расточительное энергопотребление и повышает эффективность.

Сам метод переключения был разработан в 1950-х годах. Первоначально входное напряжение переменного тока преобразовывалось с помощью трансформатора, а затем выпрямлялось диодами, а затем включалось и выключалось с помощью транзисторов — таким образом, это называлось линейным импульсным источником питания. Он был более эффективным, чем обычный линейный источник питания, но по-прежнему требовал тяжелого силового трансформатора, поэтому вес не уменьшился.Естественно, следующей технической задачей было уменьшение размеров трансформатора. Размер трансформатора определяется частотой переменного тока, проходящего через первичную обмотку. Чем выше частота, тем меньший трансформатор требуется. Воспользовавшись этим свойством, был разработан метод, при котором входной переменный ток напрямую выпрямляется с помощью диодов, затем переключается с высокой скоростью и подается на первичную обмотку трансформатора. Для этой цели пришлось разработать специальные переключающие транзисторы, способные выдерживать высокие напряжения.В результате размер и вес трансформатора были значительно уменьшены, и был достигнут превосходный КПД более 70%. Схемные и полупроводниковые технологии успешно отреагировали на потребность в более компактных, легких и более эффективных источниках питания.

Сегодня источники питания, которые обеспечивают требуемое напряжение постоянного тока от коммерческих источников питания переменного тока (называемых работающими от сети), обычно называются импульсными источниками питания или импульсными стабилизаторами. Импульсный источник питания подобен сердцу электронного устройства, и, очевидно, было бы удобно, если бы его можно было заменять в соответствии с требованиями к производительности и мощности устройства.Благодаря такому мышлению возникли серийные стандартизированные блоки питания. В Японии стандартизированные блоки питания впервые начали появляться в начале 1970-х годов. Распространение аркадных игр, таких как Space Invaders, персональных компьютеров и торговых автоматов быстро повысило важность стандартизированных источников питания. Их сокращение, снижение веса и повышение эффективности значительно прогрессировали. Размеры были уменьшены до менее чем одной десятой того, что было раньше. Они также доступны сегодня в различных формах, таких как упакованные блоки (закрытые или открытые) и устанавливаемые платы для различных приложений.

Тонкая настройка выпрямителя и сглаживающих цепей

Импульсный источник питания состоит из схемы выпрямления/сглаживания; преобразователь постоянного тока, который преобразует напряжение постоянного тока; и стабилизирующая схема, которая контролирует выход и обеспечивает необходимую обратную связь для обеспечения стабильного напряжения.В дополнение к этим первичным цепям импульсные источники питания включают в себя множество других технологий для дальнейшего повышения эффективности и подавления шума. Одним из примеров является ограничитель пускового тока в цепи выпрямления/сглаживания.

В импульсных источниках питания есть два типа схем выпрямления/сглаживания: вход конденсатора и вход дросселя. Ток, выпрямленный диодом, по-прежнему является пульсирующим током, и тип входа конденсатора сглаживает его, помещая конденсатор параллельно сразу после цепи выпрямления.Хотя тип входа конденсатора прост, его недостатком является низкий коэффициент мощности. Коэффициент мощности представляет собой отношение активной мощности к полной мощности (произведение фактических измерений напряжения и тока). С низким коэффициентом мощности,
о высокой эффективности не может быть и речи.

Дроссельный вход обеспечивает превосходное сглаживание. Он использует эффект торможения катушки (самоиндукция) для улучшения коэффициента мощности за счет смягчения пульсаций напряжения. Однако дроссель неизбежно увеличивает объем и вес блока питания.По этой причине сегодня среди обычных импульсных источников питания преобладает конденсаторный тип входа. (В последние годы источники питания оснащаются схемами коррекции коэффициента мощности для решения этой проблемы — эта тема будет рассмотрена в следующей статье.)

При входе с конденсатором необходимо принять меры против пускового тока. Пусковой ток — это большой мгновенный ток, который возникает в момент включения питания. Без дросселя для сдерживания пускового тока в конденсатор внезапно поступает интенсивный ток.Простое решение состоит в том, чтобы вставить резистор, но это влечет за собой потерю мощности и применимо только к небольшим источникам питания. Вместо этого чаще используются термисторы и тиристоры.

Термистор — это элемент, электрическое сопротивление которого уменьшается при повышении температуры. Когда пусковой ток повышает температуру, сопротивление падает, а пусковой ток подавляется с небольшими потерями мощности. В тиристорной схеме тиристор и резистор соединены параллельно. Первоначально тиристор неактивен, а резистор сдерживает пусковой ток.Как раз когда конденсатор полностью заряжен, тиристор включается, отрицая резистор. Даже в небольших цепях, которые работают с пусковым током, предусмотрены меры по экономии энергии и повышению эффективности. Силовая электроника — более сложная область, чем можно себе представить.

Цепь выпрямителя — Цепи питания

Для создания постоянного напряжения, например, первичных элементов (аккумуляторов) и вторичных элементов (батарей).Они производят постоянное напряжение путем преобразования химической энергии в электрическую.

Альтернативой является создание напряжения постоянного тока из напряжения переменного тока. Этот клапан сделан на эффекте p-n перехода полупроводникового диода.

Примечание. Следующая цепь представляет собой резистор, включенный последовательно с диодом. Сопротивление необходимо для выполнения измерений с помощью осциллографа. Без сопротивления не будет замкнутой цепи.

Схема однополупериодного выпрямителя

Схема однополупериодного выпрямителя.Он состоит из простого диода. Полярность диода определяет, подается ли положительное или отрицательное напряжение на выход схемы.
Дело в том, что полупроводниковый диод, пропуская ток только в одном направлении, запирает вторую половину приходящей с ним волны переменного тока.

При получении схемы однополупериодного выпрямителя подается обычное синусоидальное переменное напряжение.

На выходе схемы однополупериодного выпрямителя вырабатывается импульс постоянного напряжения. Поскольку через диод протекает ток в одном направлении, отсутствует в каждом втором полупериоде переменный ток в выходном напряжении U.
Под резистивной нагрузкой (сопротивление R) пробивает импульсное постоянное напряжение U DC с пульсациями.

Центральная цепь двухстороннего выпрямителя

Центральная двухполосная схема выпрямителя называется двухимпульсной средней точкой M2. Требуется трансформатор с центром, в котором ток может течь обратно. Два диода, ток двух полупериодов входного напряжения U э точки вне цепи. На общей линии к трансформатору токи уменьшаются.

Ток, протекающий через диод D 1 , не изменяется на Сопротивлении.Из-за диода D 2 он не может течь в трансформатор.
Протекание тока по второй полуволне определяется диодом D 2 вых. Через диод D 1 она не может поступать на трансформатор. Поток второго полупериода проводится через резистор к центральному отводу.

Схема мостового выпрямителя


Схема мостового выпрямителя также известна как схема двухпульсного мостового выпрямителя B2. Он состоит из двух параллельных пар диодов.Вход переменного тока расположен между парами диодов.
Расположение полупроводниковых диодов в цепи переменного тока протекает по двум различным путям в цепи.
Потребитель всегда перемещается в одном направлении потока.

Через диодную схему ток, протекающий через вторую полуволну, изменяется так, что выходное напряжение U a пульсирует. Он также известен как пульсирующее напряжение постоянного тока, при котором второй полупериод входного напряжения U e переворачивается вверх.
Под резистивной нагрузкой пробивает пульсирующее постоянное напряжение U DC с пульсацией.

Родственные

Теги: мост диодный мост выпрямитель двухполупериодный выпрямитель однополупериодный выпрямитель схема выпрямителя

Чем отличается импульсный блок питания от линейного, как он работает?

Когда нам нужен высокоэффективный блок питания небольшого размера. Многие выбирают импульсный блок питания. Раньше мне нравился линейный источник питания. Но иногда я должен попробовать другие способы.

В этом посте мы узнаем, что такое импульсный блок питания и линейный, как он работает?

Возможно, вам это нравится так же, как и мне.После прочтения этой статьи.

Типы источников питания

Источник питания является источником энергии для различных цепей. Он преобразует сеть переменного тока в напряжение постоянного тока. Это фиксированное или переменное напряжение, применяемое в ваших работах.

Существует 2 основных типа источников питания:

  • Обычно используется линейный источник питания.
    Это просто схемы не сложны. Но они большие и с низким КПД всего около 50% и более. При их работе несут потери в виде сильного нагрева.
  • Импульсный блок питания В настоящее время
    Много работает, выбирайте этот тип блока питания. Потому что небольшой высокий КПД составляет около 85% или более. Представьте, что мы вводим 100% электрическую энергию. Он может быть преобразован в 85% энергии. И 15% теряется энергия в виде тепла.

А вот схема импульсного питания довольно сложная. Чего раньше я старался избегать, потому что не был уверен, что смогу легко это объяснить.

Готовы начать?

Начнем с рассмотрения блок-схемы импульсного блока питания.Хотя конструкция выглядит сложной. Но если схему можно разделить на части, ее будет легче понять.

Блок-схема импульсного источника питания

Изюминкой этой схемы является работа с высокой частотой. Поэтому имеет меньший трансформатор. Имеется система коммутации с высокими частотами.

Входная и выходная цепи включают в себя выпрямитель и фильтрующую цепь. и детектор напряжения ошибки для контроля стабильного напряжения.

Конечно, сейчас вы можете не понять.Но при чтении в следующем разделе друзья поймут больше.

Что еще?

Импульсный источник питания имеет 4 типа выпрямительных цепей

Выпрямитель переменного тока в постоянный простой, но очень полезный

Импульсный источник питания имеет схему выпрямителя как на входе, так и на выходе. Большинство из них представляет собой схему мостового выпрямителя.

Детали, преобразующие переменный ток в постоянный, это выпрямитель. В линейной схеме эта схема важна. В схеме импульсного питания большое значение имеет и схема выпрямителя.

Важным устройством является диод, представляющий собой полупроводниковое устройство, пропускающее ток только в одном направлении. Затем напряжение постоянного тока будет проходить через фильтр, чтобы сгладить ток.

Рекомендуется: Как работает схема выпрямителя

В импульсном источнике питания есть 4 типа цепей выпрямителя:

1#

Импульсный мост переменного тока к постоянному току

Обычно сначала мы находим схему выпрямителя. Входная сторона импульсного источника питания, как показано на схеме ниже.

Входное переменное напряжение в импульсное напряжение постоянного тока с использованием мостового выпрямителя.

Входное переменное напряжение 220 В (среднеквадратичное значение) или 311 Впик выпрямляется до импульсного постоянного напряжения 160 Впик. Затем дело доходит до принципиальной схемы радиочастотного переключателя.

2#

Однополупериодный выпрямитель от ВЧ-сигнала переменного тока

В импульсном источнике питания входной сигнал постоянного тока будет коммутироваться высокочастотным ВЧ-сигналом. Затем понижающий трансформатор преобразует его в переменный ток низкого напряжения. Далее он поступает на однополупериодный выпрямитель, тоже в импульс постоянного тока.

3# Двухполупериодный выпрямитель с использованием трансформатора с центральным отводом

Разработан на основе однополупериодного выпрямителя.Мы часто будем видеть такой выпрямитель. И обратите внимание, что он использует центральный отвод вторичного трансформатора. Это ссылка на землю.

4# Двухполупериодный мостовой выпрямитель из понижающего трансформатора

Для этой схемы не нужен трансформатор с центральным отводом, но нам нужно использовать еще 2 диода.

Выбор диодов для схемы выпрямителя

Есть 2 важных фактора:

Пиковое обратное напряжение — PIV

Это максимальное напряжение, которое может выдержать диод.При этом он получает обратное смещение. Или когда диод выключен.

Значение PIV используемого диода должно выдерживать как минимум 2-кратное рабочее напряжение. И при расчете залог тоже надо увеличить на 50%.

При входном напряжении переменного тока 220 Вэфф пиковое напряжение составляет 1,414 x Вэфф = 311 Впик.

Мы должны выбрать диод со значением:

Piv = (311Vpkx2) + (311Vpkx0.5)
= 777,5Vpiv

Прямой ток-IF

Это ток, который диод пропускает через него при получении форварда без повреждений.И что еще более важно, не забудьте добавить значение безопасности с 50%.

Например, вводной выпрямитель с током 1А. Диод следует выбирать с проходным током:
IF = 1+ (1×0,5) = 1,5А

Насколько важен фильтр

Напряжение от выпрямителя постоянное. Но мы не можем его использовать. Нам нужно сгладить его фильтрующим конденсатором. Его необходимо использовать как для линейного, так и для импульсного источника питания.

Конденсатор — это устройство, используемое для хранения энергии. Он заряжает энергию внутри себя, пока не достигнет максимального значения импульсного напряжения.И отпустит при загрузке.

Эффект фильтрации импульсного сигнала постоянного тока и ответный ток нагрузки

На изображении показан эффект фильтра конденсатора как при зарядке, так и при разрядке. При подключении к нагрузке. Пульсации напряжения на конденсаторе называются пульсациями.

  • Высокая пульсация. Если высокий ток нагрузки
  • Напротив, низкие пульсации. Если это малый ток нагрузки.

И если мы посмотрим на блок-схему работы.В схеме фильтра на переменное напряжение 50-60Гц. Мы будем использовать конденсатор довольно большой.

Обычно в диапазоне от 1000 мкФ до 2000 мкФ. Это зависит от тока нагрузки.

Читать дальше: Как спроектировать нерегулируемый источник питания

Увеличение его значения (параллельно) уменьшает время разряда между импульсами В результате также уменьшаются значения пульсаций напряжения

Коэффициент рабочего напряжения
Важно, что нам нужно использовать номинальное рабочее напряжение конденсатора больше, чем напряжение при рабочем токе примерно 50%

Высокочастотный трансформатор

Трансформатор – это устройство, которое используется для преобразования высокого напряжения на первичной низкое напряжение на вторичной обмотке, как показано на рисунке ниже.

RF Высокочастотные трансформаторы соединяют соединение между входом и выходом

 Это форма соединения трансформатора со входом и выходом. Используем Импульсный блок питания для коммутации на высоких частотах от 20КГц.

Обычно используемые трансформаторы на 50 Гц нельзя использовать на высоких частотах.

Хотя размер и форма переключающих трансформаторов отличаются от трансформаторов 50 Гц. Но в операции по-прежнему используются те же основные принципы связи магнитного поля.

Это высокое напряжение, подключенное к первичной обмотке. И он будет накапливать энергию и создавать магнитные поля, чередующиеся между фазами включения и выключения.

Который сердечник трансформатора действует как магнитное поле, индуцированное вторичной обмоткой в ​​виде трансформатора связи.

Что такое импульсный ВЧ-регулятор

Основой импульсного источника питания является ВЧ-регулятор. Также известен как импульсный регулятор.

Импульсный регулятор с широтно-импульсной модуляцией

Хотя существует множество различных коммутационных схем.Но обычно используется ШИМ-широтно-импульсная модуляция.

Это базовая блок-схема импульсного стабилизатора с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Он поддерживает уровень напряжения в замкнутом контуре.

Для получения постоянного выходного напряжения. Эта схема обнаружит ошибку напряжения. Этот сигнал ошибки используется для управления шириной импульса схемы переключения. Это изменение ширины импульса схемы генератора в регуляторе.

Ширина импульсов, измененная с генератора, отправляется для управления транзистором, действующим как переключатель.В котором изменение ширины импульса вызывает соответствующее изменение среднего напряжения на выходе.

Высокочастотные трансформаторы понижают напряжение в сигнале переменного тока, затем он снова выпрямляется и фильтруется.

Для окончательного вывода напряжения постоянного тока. Вывод будет снова рандомизирован. И будет регулировать сигнал ошибки после. До получения постоянного напряжения по мере необходимости.

Это означает, что цепь будет работать в замкнутом контуре. Выходное напряжение постоянно контролируется до нормальной работы.

Теперь мы можем узнать основной принцип работы импульсного регулятора. Как это работает? Так, что дальше? Наверное, пришло время применить его.

См. также: Цепь импульсного источника питания постоянного тока 0–45 В, 8 А

Гибридный импульсный регулятор Принцип работы

Не всегда необходимо использовать высокочастотный трансформатор для разработки импульсного источника питания.

Обычно трансформатор используется для изменения напряжения импульса с высокого напряжения на более низкое.

Если входное напряжение постоянного тока близко к фактическому рабочему напряжению. ВЧ трансформатор не нужен.

Мы можем использовать понижающий трансформатор напряжения 50 Гц, чтобы снизить напряжение до более низкого значения. Перед подачей его на вход схемы выпрямителя.

Посмотрите в схеме гибридного импульсного регулятора, что вход схемы имеет характеристики, аналогичные характеристикам линейного источника питания. Но это повышает производительность.

Гибридный импульсный регулятор 5 В, 500 мА

Посмотрите примеры фактического использования, гибридный импульсный регулятор, 5 В, 500 мА.В схеме используется LM341 фирмы NS. Как правило, это 3-контактный регулятор положительного напряжения.

Мне не нравится читать текст. Но мне нравится изучать его работу с помощью схем и блок-схем. Ты такой же, как я? Смотрим в цепи. Будем больше разбираться.

Но это служит осциллятору. Частота генератора в цепи определяется соотношением сопротивлений R2 и R3.

Выходное напряжение возвращается дросселем L1. Транзистор Q1 служит реальным переключающим устройством в схеме.

Ознакомьтесь также со следующими статьями по теме:

Узнайте, как работает импульсный регулятор обратного хода

Если вам нужен импульсный регулятор, в котором используется несколько компонентов. А для вашей нагрузки требуется мощность менее 100 Вт.

Посмотрите на блок-схему ниже.

Это обратноходовая импульсная схема питания.

Высокочастотный трансформатор очень важен в этой схеме. Потому что у него есть 3 основные функции:

  • Уменьшение напряжения.
  • Разделите входную и выходную цепи.
  • Также ограничивайте линейный ток переменного тока.

В котором первичная и вторичная катушки намотаны в противоположных направлениях.

При наличии импульсного управляющего сигнала смещения транзистор работает. Ток будет проходить через высокочастотный трансформатор. Но выходной выпрямитель не проводит ток.

Напротив, когда транзистор выключен. Первичное напряжение меняется на противоположное. И этот результат вызывает протекание тока обратного хода на выход выпрямителя и выход фильтра.Мы можем контролировать ширину импульса через трансформатор. Для поддержания постоянного выходного напряжения.

Импульсный блок питания обратного хода имеет номинальную мощность 100 Вт. Из-за тока трансформатора. И ограничение на значение пикового тока переключения транзистора.

Для приложений мощностью более 100 Вт. Мы будем использовать другие схемы импульсного регулятора. Это будет объяснено в следующей схеме.

Подобранные схемы, которые вы, возможно, захотите прочесть:

Схема регулятора прямого переключения мощностью от 80 до 200 Вт

Посмотрите на регулятор прямого переключения на блок-схеме ниже.Это высокая мощность от 80 Вт до 200 Вт. Мы можем улучшить пульсацию, чтобы снизить. Потому что мы используем схему мостового выпрямителя. Который имеет пульсацию ниже, чем у однополупериодного выпрямителя импульсного регулятора обратного хода.

Кроме того, мы можем еще больше уменьшить пульсации, подключив дроссель последовательно с емкостным фильтром.

Когда работает транзистор (ON). Выход схемы будет проводить ток и иметь напряжение на себе.

И при остановке транзистора (OFF).Ток перестанет течь в выходном выпрямителе. Напряжение на дросселе изменит полярность. И поставляет в нагрузку. Вот почему он снижает пульсации.

Имеются небольшие отличия в цепи импульсного управления регулятора прямого переключения.

На практике необходимо изменить длительность импульса выхода, чтобы он соответствовал разным размерам выхода. Для лучших результатов.

Вот несколько сообщений по теме, которые вы, возможно, захотите прочитать:

Двухтактный импульсный блок питания

Если вам нужна мощность более 200 Вт.Эта схема предназначена для обеспечения мощности до 600 Вт.

Посмотрите на блок-схему. Он состоит из двух импульсных регуляторов с широтно-импульсной модуляцией, работающих вместе для управления переключающим транзистором с каждой стороны.

Этот тип подключения цепи позволяет управлять большим током.

Пульсации в двухтактной схеме переключения можно уменьшить по величине. Предоставляя схему для каждой широтно-импульсной модуляции, которая должна быть сбалансирована.

Как правило, двухтактные схемы переключения имеют наименьшую пульсацию.По сравнению с другими схемами импульсного питания.

И выпрямители, и схемы фильтрации импульсов с импульсной модуляцией одинаковы. С точки получить ошибку напряжения выхода той же точки.

Заключение

Недостатком импульсного источника питания является радиочастотный шумовой сигнал. Которые он может распространять и мешать другим цепям. Если плохо экранировать.

Значения регулирования и пульсации аналогичны линейным цепям.

Таким образом, импульсный источник питания подходит для приложений, требующих небольшого размера, высокой эффективности и низкого тепловыделения.

Кроме того, вот несколько связанных сообщений, которые вы тоже должны прочитать:

ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ

Я всегда стараюсь, чтобы электроника Обучение было легким .

Разработка схемы источника питания


Никакая электроника не может работать без питания, точнее низковольтный источник постоянного тока , а блок питания — это устройство, специально предназначенное для выполнения этой цели.

 

Здесь мы подробно расскажем о том, как спроектировать блок питания.Мы начинаем с простых схем, а затем переходим к сложным схемам, чтобы любой новичок мог легко понять концепции.

Основные компоненты цепи питания

Цепь питания состоит из четырех основных компонентов.

  1. Трансформатор
  2. Выпрямитель (диод)
  3. Фильтр (конденсатор)
  4. Регулятор напряжения

Трансформатор является одним из основных компонентов в цепи электропитания, потому что нам нужно преобразовать более высокое напряжение, доступное в точке питания, в более низкое напряжение, которое нам нужно.Например, если вторичная обмотка трансформатора рассчитана на 12 вольт, то полученные 12 вольт от вторичной обмотки трансформатора будут представлять собой 12 вольт переменного тока на соответствующих проводах.

 

Электронная схема никогда не может работать с переменным током, поэтому это напряжение должно быть преобразовано в постоянное. Функция диода , используемого в схеме, заключается в преобразовании переменного тока на выходе трансформатора в постоянный. Переменный ток низкого напряжения на выходе трансформатора будет выпрямляться диодом.

 

Конденсатор используется в качестве фильтра для удаления пульсаций из выпрямленного сигнала постоянного тока. Пульсации означают компоненты переменного тока в сигнале постоянного тока. Конденсатор фильтрует эти компоненты переменного тока и обеспечивает стабильный постоянный ток. Для этой цели можно использовать конденсаторы 50 В 1000 мкФ, 25 В 1000 мкФ или 35 В 1000 мкФ.

 

Регулятор напряжения обеспечивает регулируемый выход. На рынке доступно множество микросхем регуляторов напряжения.Для выхода 5 В постоянного тока мы можем использовать LM7805, для источника питания 9 В постоянного тока мы можем использовать LM7809, а для источника питания 12 В постоянного тока можно использовать LM7812.

Конфигурации диодов

Диод — это устройство, которое эффективно преобразует переменный ток в постоянный. Существует три конфигурации, с помощью которых могут быть сконфигурированы основные конструкции источников питания.

  1. Использование одного диода
  2. Использование двух диодов
  3. Использование 4 диодов
Цепь питания с использованием одного диода

Это самая простая конструкция блока питания, в которой используется один диод и конденсатор.

 

Поскольку один диод выпрямляет только половину периода сигнала переменного тока, для этого типа конфигурации требуется большой конденсатор выходного фильтра для компенсации вышеуказанного ограничения.

 

Блок питания с использованием одного диода

Конденсатор фильтра гарантирует, что после выпрямления в падающих или убывающих участках результирующей диаграммы постоянного тока, где напряжение имеет тенденцию к падению, эти участки заполняются и дополняются накопленной внутри конденсатора энергией.

 

Вышеупомянутая компенсация, осуществляемая за счет накопленной энергии конденсаторов, помогает поддерживать чистый и свободный от пульсаций выход постоянного тока, который был бы невозможен только при использовании одних только диодов.

 

Для конструкции источника питания с одним диодом вторичная обмотка трансформатора должна иметь одну обмотку с двумя концами.

Однако описанную выше конфигурацию нельзя считать эффективной конструкцией источника питания из-за грубого однополупериодного выпрямления и ограниченных возможностей формирования выходного сигнала.

Цепь источника питания с использованием двух диодов
Источник питания с использованием двух диодов

Использование пары диодов для создания источника питания требует трансформатора со средней обмоткой вторичной обмотки. На схеме показано, как диоды подключены к трансформатору.

 

Однако два диода работают в тандеме и охватывают обе половины сигнала переменного тока и производят двухполупериодное выпрямление,

 

Этот метод неэффективен, так как в любой момент используется только половина обмотки трансформатора.

 

Это приводит к плохому насыщению сердечника и ненужному нагреву трансформатора, что делает этот тип конфигурации источника питания менее эффективным и обычной конструкцией.

Цепь источника питания с использованием четырех диодов

Это наилучшая и общепринятая форма конфигурации источника питания с точки зрения процесса выпрямления. Этот тип диодной конфигурации широко известен как мостовая сеть

.

Умное использование четырех диодов делает все очень просто, требуется только одна вторичная обмотка, насыщение сердечника идеально оптимизировано, что обеспечивает эффективное преобразование переменного тока в постоянный.

Схема блока питания с использованием четырех диодов

На рисунке показано, как создается двухполупериодный источник питания с выпрямлением с использованием четырех диодов и фильтрующего конденсатора относительно малой емкости.

 

Все вышеперечисленные конструкции блоков питания обеспечивают выходы с обычным регулированием и поэтому не могут считаться идеальными. Они не обеспечивают идеальных выходов постоянного тока и поэтому нежелательны для многих сложных электронных схем.

Кроме того, эти конфигурации не включают функции управления переменным напряжением и током.Однако вышеуказанные проблемы можно преодолеть за счет использования в этих конструкциях одной ИС и нескольких других пассивных компонентов.

Регулятор 9 В с использованием 7809

Вот принципиальная схема стабилизатора на 9 В на популярной микросхеме 7809.

Схема питания регулятора 9В

7809 представляет собой ИС регулятора напряжения 9 В с такими функциями, как внутреннее ограничение тока, защита безопасной зоны, тепловая защита и т. д. Трансформатор 16 В отключает сеть 230 В, мостовой выпрямитель 1 А выпрямляет ее, а конденсатор C1 фильтрует ее, а 7809 регулирует ее. для получения стабильного выходного напряжения 9 В постоянного тока.

Если требуется ток 300 мА или выше, установите соответствующий радиатор на IC 7809. Если перемычка на 1 А недоступна, сделайте ее с использованием четырех диодов 1N 4007.

Разница между линейным источником питания и импульсным источником питания (со сравнительной таблицей)

Линейный источник питания и импульсный источник питания , оба обеспечивают питание постоянного тока для электрических и электронных цепей, но на этом сходство заканчивается. Решающим фактором, который отличает линейный источник питания от SMPS, является рабочий процесс.Линейный источник питания преобразует высокое напряжение переменного тока в низкое напряжение с помощью трансформатора, а затем преобразует его в постоянное напряжение, в то время как импульсный источник питания сначала преобразует переменный ток в постоянный, а затем преобразует это постоянное напряжение в желаемое напряжение.

Импульсный источник питания также сокращенно называется SMPS. SMPS чаще всего используется в мобильных зарядных устройствах , двигателях постоянного тока и т. Д. Напротив, линейный источник питания используется в высокочастотных приложениях, таких как радиочастотное приложение и т. Д.

Еще одним важным фактором, определяющим разницу между этими линейными блоками питания и SMPS, является размер. Линейный блок питания громоздкий, а SMPS легкий. Это делает ИИП портативным и может легко использоваться где угодно, в то время как линейный источник питания можно использовать только для лабораторных или больших электрических и электронных схем.

Мы обсудим некоторые более существенные различия между линейным и импульсным блоком питания в сравнительной таблице, но перед этим давайте осветим дорожную карту этой статьи.

Содержание: Линейный блок питания и SMPS

  1. Сравнительная таблица
  2. Определение
  3. Ключевые отличия
  4. Заключение


Сравнительная таблица
Параметры Линейный источник питания Импульсный источник питания (SMPS)
Определение Сначала понижает переменное напряжение, а затем преобразует его в постоянное. Сначала он преобразует входной сигнал в постоянный, а затем понижает напряжение до желаемого уровня.
Эффективность Низкая эффективность, т.е. около 20-25% Высокая эффективность, т.е. около 60-65%
Регулирование напряжения Регулирование напряжения осуществляется регулятором напряжения. Регулировка напряжения осуществляется цепью обратной связи.
Используется магнитный материал Используется сердечник из стали или CRGO Используется ферритовый сердечник
Вес Громоздкий. Менее громоздкий по сравнению с линейным блоком питания.
Надежность Более надежный по сравнению с SMPS. его надежность зависит от транзисторов, используемых для переключения
Сложность Менее сложная, чем SMPS. Более сложный, чем линейный источник питания.
Переходная характеристика Обладает более быстрой реакцией. Обладает более медленным откликом.
ВЧ-помехи ВЧ-помехи отсутствуют ВЧ-экранирование требуется, так как переключение создает больше ВЧ-помех.
Шум и электромагнитные помехи Невосприимчив к шуму и электромагнитным помехам. Влияние шума и электромагнитных помех достаточно велико, поэтому необходимы фильтры электромагнитных помех.
Применение Используется в аудиочастотных и радиочастотных приложениях. Используется в зарядных устройствах мобильных телефонов, двигателях постоянного тока и т. д.


Определение

Линейный источник питания

Линейный источник питания представляет собой цепь питания, которая используется в электрических и электронных схемах для подачи питания постоянного тока в цепь.Он состоит из понижающего трансформатора, выпрямителя, схемы фильтра и регулятора напряжения.

Переменный ток всегда подается с высоким напряжением, потому что подавать переменный ток с высоким напряжением экономически выгодно. Частота сигнала переменного тока очень низкая, т.е. 50 Гц или 60 Гц. Для снижения напряжения переменного тока используется понижающий трансформатор. Размер трансформатора велик для линейного источника питания.

Трансформатор, который используется для понижения низкочастотного сигнала переменного тока, будет громоздким.Если частота сигнала переменного тока высока, то можно использовать небольшой трансформатор, но в этом приложении сигнал переменного тока состоит из низкочастотного переменного тока, поэтому для схемы требуется большой размер и громоздкий трансформатор.

Затем понижающее напряжение подается на схему выпрямителя для преобразования его в постоянный ток. Напряжение постоянного тока, полученное от выпрямителя, состоит из импульсов переменного тока. Таким образом, схема фильтра используется для удаления пульсаций переменного тока.

Полученное напряжение постоянного тока не остается постоянным; он изменяется с изменением входного напряжения или значения нагрузочного резистора.Такое изменение выходного напряжения нежелательно. Поэтому стабилизатор напряжения используется после фильтрации сигнала.

Регулятор напряжения состоит из переменного резистора, значение которого изменяется в зависимости от требуемой мощности. Этот переменный резистор создает падение напряжения, когда требуемое выходное напряжение низкое.

Недостаток линейного источника питания

Недостатком линейного блока питания является то, что использование стабилизатора напряжения требует стока, что увеличивает размер блока питания.Регулятор напряжения рассеивает мощность, из-за чего возникают омических потерь с, это увеличивает температуру, поэтому требуется радиатор.

Вследствие использования радиатора и трансформатора больших размеров размер линейного блока питания становится больше, что делает блок питания громоздким в использовании. Кроме того, рассеяние на переменном резисторе снижает КПД линейного блока питания до 25-50%.

Импульсный блок питания

Импульсный источник питания работал по принципу переключения с использованием МОП-транзистора . Он состоит из схемы выпрямителя, схемы фильтра, прерывателя, контроллера прерывателя, выходного трансформатора и схемы фильтра.

Принцип работы импульсного источника питания основан на технике переключения. Низкочастотный переменный ток сначала преобразуется в постоянный сигнал. Затем этот сигнал постоянного тока прерывается с помощью прерывателя. Цепь прерывателя состоит из переключающего транзистора MOSFET, который включается или выключается с помощью схемы контроллера прерывателя.

Выходной сигнал, полученный прерывателем, представляет собой высокочастотный сигнал постоянного тока.Теперь снова используется понижающий трансформатор для преобразования этого высокочастотного сигнала высокого напряжения в сигнал низкого напряжения. Понижающий трансформатор, используемый в этом случае, будет небольшого размера, потому что трансформатор, используемый для работы на высоких частотах, имеет небольшие размеры.

Это преимущество использования схемы SMPS (импульсный источник питания). Блок питания этой конфигурации не является громоздким и, следовательно, портативным. Регулирование напряжения в SMPS осуществляется схемой обратной связи. Цепь обратной связи получает вход от выходного напряжения постоянного тока и подает сигнал на контроллер прерывателя.Контроллер прерывателя генерирует стробирующий импульс в соответствии с выходным постоянным током.

Таким образом, регулирование напряжения в SMPS не рассеивает мощность и, следовательно, не требует стока. Это увеличивает эффективность источника питания SMPS, так как нет омических потерь, а размер также мал. КПД SMP
S находится в диапазоне 65-75%.

Основные различия между линейным источником питания и импульсным источником питания

  1. Основное отличие между линейным источником питания и SMPS заключается в том, что линейный источник питания сначала преобразует высокое напряжение переменного тока в низкое напряжение переменного тока, после чего происходит процедура выпрямления.Напротив, SMPS сначала преобразует сигнал переменного тока в сигнал постоянного тока, а затем происходит понижение сигнала напряжения.
  2. Линейный источник питания использует регулятор напряжения для регулирования напряжения выходного напряжения, в то время как SMPS использует цепь обратной связи для регулирования напряжения.
  3. Рассеиваемая мощность также играет ключевую роль в дифференциации линейного источника питания и SMPS. Линейный источник питания также рассеивает мощность и, следовательно, требует радиатора, но SMPS не требует радиатора , поскольку рассеивание мощности отсутствует.
  4. Понижающий трансформатор, используемый в линейном источнике питания , громоздкий , в то время как в SMPS понижающий трансформатор имеет малый вес.
  5. шумовая помеха больше в SMPS из-за коммутационного действия; это делает SMPS непригодными для аудио- и радиочастотных приложений. Линейный источник питания невосприимчив к шумовым помехам и поэтому используется в аудио- и радиочастотных приложениях.
  6. Существует основное различие между эффективностью линейного источника питания и SMPS.КПД линейного источника питания низкий около 20-25% из-за омических потерь, а КПД ИИП высокий, т.е. около 65-75%.


Заключение

Линейный блок питания сначала понижает переменное напряжение, а затем преобразует его в постоянное, тогда как SMPS сначала преобразует в постоянное, а затем использует понижающий трансформатор для получения желаемого напряжения. У SMPS есть недостаток, заключающийся в том, что он создает шумовые помехи из-за переключения. Кроме того, переключение также создает электромагнитные помехи и радиочастотные помехи , таким образом, фильтры электромагнитных помех и радиочастотное экранирование также используются вместе с цепью SMPS.

Серия учебных курсов по электротехнике и электронике ВМФ (NEETS), модуль 6

Модуль 6 — Введение в электронную эмиссию, лампы и питание Расходные материалы

страниц я, 1−1, 1−11, 1−21, 1−31, 1−41, 1−51, 2−1, 2−11, 2−21, 2−31, 3−1, 3−11, 3−21, 3−31, 3−41, 3-51, АИ-1, индекс

 

Глава 3

 

БЛОКИ ПИТАНИЯ

Цели обучения

По завершении этой главы вы сможете:

1.Определите различные разделы власти поставка.

2. Укажите назначение каждой секции источника питания.

3. Описать работу силового агрегата снабжения как с точки зрения всего подразделения, так и с точки зрения подразделения.

4. Опишите назначение различные типы схем выпрямителей, используемых в источниках питания.

5. Опишите назначение различных типов схем фильтров, используемых в источниках питания.

6. Описать работу различных устройств напряжения и тока регуляторы в блоке питания.

7. Проследите поток переменного и постоянного тока в источнике питания от входа переменного тока к выход постоянного тока на принципиальной схеме.

8. Выявите неисправные компоненты с помощью визуального осмотра.

9. Идентифицировать проблемы в определенных областях источника питания с использованием метода логической изоляции для устранения неполадок.

10. Соблюдайте меры предосторожности при работе с электронными источниками питания.

Введение

В начале этого века, когда впервые появилась электроника, большинство электронного оборудования питалось по батареям. В то время как использование батарей позволяло оборудованию быть портативным (в некоторой степени), оно также помещало несколько ограничений на использование оборудования. Из-за их общей неэффективности батареи пришлось либо часто заменять, либо, если они были перезаряжаемыми, хранить рядом с зарядным устройством.Таким образом, преимущество наличие портативного оборудования было более чем компенсировано необходимостью часто заменять или перезаряжать батареи.

Пользователям электронного оборудования нужен надежный, удобный и недорогой источник питания. С батареи не смогли удовлетворить этим требованиям, был разработан «электронный блок питания».

В современном флоте все электронное оборудование, как на берегу, так и на борту корабля, требует определенного источника питания.Следовательно, это Глава чрезвычайно важна для вас. Обсудим разделы и отдельные компоненты питания источника питания и их назначение в системе электропитания. Мы также обсудим устранение неполадок в каждом разделе и его компоненты.

 

3-1

БАЗОВЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ

На рис. 3-1 показана блок-схема базового блока питания. Большинство блоков питания состоит из четырех основных секции: трансформатор , ВЫПРЯМИТЕЛЬ , ФИЛЬТР и РЕГУЛЯТОР .

Рис. 3-1. — Блок-схема основного источника питания.

 

Как видите, первая секция — это Трансформер. Трансформатор служит двум основным целям: (1) повышать или понижать входное линейное напряжение до желаемого уровня и (2) соединять это напряжение с раздел выпрямителя. Секция RECTIFIER преобразует сигнал переменного тока в пульсирующее постоянное напряжение. Однако далее в этой главе вы увидите, что пульсирующее постоянное напряжение нежелательно.По этой причине ФИЛЬТР Секция используется для преобразования пульсирующего постоянного напряжения в отфильтрованное постоянное напряжение. Последний раздел, РЕГУЛЯТОР делает именно то, что следует из названия. Он поддерживает выходную мощность источника питания на постоянном уровне. уровне, несмотря на большие изменения тока нагрузки или входного сетевого напряжения. В зависимости от конструкции оборудования, на выходе регулятора будет поддерживаться постоянное напряжение постоянного тока в определенных пределах.

Теперь, когда вы знаете, что делает каждый раздел, давайте проследим сигнал через источник питания и посмотрим, какие изменения внесены в входной сигнал. На рис. 3-2 входной сигнал 120 В переменного тока подается на первичную обмотку трансформатора. с передаточным числом 1:3. Мы можем рассчитать выход, умножив входное напряжение на соотношение витков во вторичной обмотке к виткам в первичной обмотке. Следовательно, выходное напряжение нашего примера: 120 вольт переменного тока × 3 или 360 вольт переменного тока.В зависимости от типа используемого выпрямителя (двухполупериодный или двухполупериодный) выпрямитель будет частью входа. На рис. 3-2 показана форма волны пульсаций, связанная с полноволновым выпрямитель. Секция фильтра содержит сеть резисторов, конденсаторов или катушек индуктивности, которая контролирует нарастание и время спада переменного сигнала, чтобы сигнал оставался на более постоянном уровне постоянного тока. Вы увидите это более ясно при обсуждении реальных схем фильтров.Вы можете видеть, что выход фильтра находится на уровне 180-вольтовый уровень постоянного тока с пульсирующим переменным напряжением. (Напряжение пульсаций — это небольшое переменное напряжение, возникающее при некотором постоянном уровень напряжения. Обычно пульсирующее напряжение представляет собой нежелательное переменное напряжение, создаваемое секцией фильтра источника питания. питания.) Этот сигнал теперь поступает на регулятор, где он будет поддерживаться на уровне приблизительно 180 вольт постоянного тока для нагрузка.

Рис. 3-2.- Блок-схема блока питания.

 

Q1. Из каких четырех основных частей состоит блок питания?

 

Q2. Какова цель регулятор?

 

3-2

Трансформатор

Трансформатор имеет несколько назначений: Помимо передачи входного сигнала переменного тока на источник питания, он также изолирует электронный источник питания от внешнего источника питания и либо повышает, либо понижает переменный ток напряжение до нужного уровня.Кроме того, большинство входных трансформаторов имеют отдельные понижающие обмотки для питания. напряжения накала как на лампах источника питания, так и на лампах внешнего оборудования (нагрузки). Такой трансформатор есть показано на рис. 3-3. Поскольку входной трансформатор расположен в блоке питания и является конечным источником мощность как для нагрузки, так и для источника питания, он называется силовым трансформатором . Обратите внимание, что Трансформатор имеет возможность поставить как 6.Напряжение накала 3 и 5 вольт переменного тока к электронным лампам. То Обмотка высокого напряжения представляет собой повышающую обмотку 1:3 и подает на выпрямитель переменное напряжение 360 вольт. Этот трансформатор также имеет так называемый центральный кран. Этот центральный ответвитель обеспечивает возможность создания двух высоковольтных выходов. от одного трансформатора.

Рис. 3-3. — Обычный силовой трансформатор.

 

Q3. Каково назначение трансформатора в блоке питания?

 

Q4.Для чего низкие обмотки напряжения в используемом трансформаторе?

 

Q5. Для чего используется средний отвод трансформатора?

ВЫПРЯМИТЕЛИ

Из предыдущих обсуждений вы знаете, что исправление — это изменение переменного напряжения в пульсирующее постоянное напряжение. Теперь давайте обсудим процесс ректификации.

Так как диод вакуумная трубка пропускает ток только в одном направлении, она идеально подходит для преобразования переменного тока в постоянный ток.Если к диоду приложено переменное напряжение, диод будет проводить ТОЛЬКО ВО ВРЕМЯ положительного ЧЕРЕДОВАНИЕ напряжения , когда пластина диода сделана положительной по отношению к катоду.

На рис. 3-4 показан диод, подключенный к сети переменного тока напряжением 120 вольт. При положительном чередовании источника напряжения, синусоидальная волна, приложенная к трубке, делает пластину положительной по отношению к катоду. В это время диод проводит, и ток пластины течет от отрицательного провода питания, через миллиамперметр, через трубку, и к положительному проводу питания.На это указывает заштрихованная область выходного сигнала. Этот ток существует в течение всего времени, пока пластина положительна по отношению к катоду (для первых 180 град. входной синусоидальной волны).

 

3-3

Рис. 3-4. — Простой диодный выпрямитель.

 

При отрицательном чередовании напряжения на пластине (пунктирные знаки полярности) на пластину подается отрицательное напряжение и трубка не может проводить.Когда условия не позволяют трубке проводить ток, говорят, что трубка находится в состоянии CUTofF . На это указывает пунктирная форма волны. Трубка будет отключена, и ток не будет течь в течение всего времени. отрицательное чередование.

Для каждого 360-градусного цикла входного напряжения трубка проводит на 180 градусов и в отсечке на 180 градусов. Таким образом, ток в цепи имеет вид серии положительных импульсов, как показаны заштрихованными областями.Обратите внимание, что хотя ток имеет форму импульсов, ток всегда течет через цепь в ЖЕ НАПРАВЛЕНИЕ . Ток, протекающий импульсами в одном направлении, равен называется ПУЛЬСИРУЮЩИЙ DC . Таким образом, диод имеет ВЫПРЯМЛЕННОЕ входное напряжение. Хотя Принцип выпрямления применим ко всем схемам выпрямителей, некоторые выпрямители более эффективны, чем другие. Для По этой причине мы объясним три схемы выпрямителя, наиболее часто используемые сегодня в электронике: полуволновая, полноволновые и мостовые.

Практичный однополупериодный выпрямитель

Рис. 3-5 представляет собой схему полная схема однополупериодного выпрямителя. Чтобы диод можно было использовать в качестве выпрямителя, его нужно соединить последовательно. с нагрузочным устройством (R L для этой цепи), по которому протекает постоянный ток. Поскольку электронное оборудование ВМФ требует различных входных напряжений необходимо, чтобы выпрямленное напряжение было больше (или меньше в некоторых случаях), чем напряжение источника.Схема пластины выпрямителя питается от повышающего (или понижающего) трансформатора. Уведомление что трансформатор имеет две вторичные обмотки, упомянутые ранее. Нижняя обмотка подает высокое напряжение на пластина и катод диода, а верхняя обмотка подает низкое переменное напряжение на нити накала диода. Обратите также внимание на то, что катод диода соединен со вторичной обмоткой трансформатора через нагрузочный резистор (R L ).Любой ток, протекающий через трубку, также протекает через нагрузочный резистор, вызывая напряжение, которое должно развиваться на нем. Величина напряжения, развиваемого на нагрузочном резисторе, напрямую пропорциональна величине тока, протекающего через него (закон Ома: E = IR).

3-4

Рис. 3-5. — Схема однополупериодного выпрямителя.

 

Вы лучше поймете работу схемы однополупериодного выпрямителя, если ее перерисовать в виде упрощенная последовательная схема.Как вы можете видеть на рис. 3-6, диод (V1) и нагрузочный резистор (R L ) подключены. последовательно со вторичной обмоткой трансформатора. При положительном чередовании входа, так как напряжение во вторичной обмотке увеличивается ток через диод (V1) и нагрузочный резистор (R L ). Поскольку диодная трубка и нагрузочный резистор образуют последовательную цепь, через лампу и резистор. Этот ток вызывает падение напряжения на трубке и нагрузочном резисторе, которые имеют полярность как показано.Поскольку сопротивление пластины трубки составляет всего около 500 Ом, а сопротивление нагрузочного резистора равно 10 000 Ом, примерно 95 процентов приложенных 425 вольт падает на нагрузочный резистор (425 × 0,95 = 404 В) и 5 ​​процентов (425 × 0,05 = 21 В) поперек трубки.

Рис. 3-6. — Упрощенная схема однополупериодного выпрямителя и формы сигналов.

 

Во время отрицательной половины изменения входного напряжения трубка не может проводить ток и ток течет в цепи.Поскольку ток через RL не течет, напряжение на нагрузке остается нулевым вольтом на протяжении всего времени. отрицательное чередование. За это время в трубке ощущается все отрицательное чередование. Причина для это вытекает из закона Кирхгофа, который гласит:

Е Л + Е б = Е а

 

Сумма напряжения нагрузки и напряжения диода равна приложенному напряжению.

 

3-5

Поскольку однополупериодный выпрямитель проводит один раз за каждый полный цикл входного напряжения, частота импульсов совпадает с частотой входной синусоиды.Частота выходного импульса называется RIPPLE. Частота . Если на схему выпрямителя подается питание от сети переменного тока частотой 60 Гц, 60 импульсов нагрузки ток будет происходить каждую секунду. Следовательно, ЧАСТОТА ПУЛЬСАЦИЙ ПОЛУПОЛНОВОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ ТАКАЯ, ЧТО Частота LINE .

Если на нагрузку подается серия импульсов тока, подобных полученным от однополупериодного выпрямителя сопротивление, среднее количество мощности будет рассеиваться за заданный период времени.Эта средняя мощность постоянного тока определяется амплитудой импульсов и временной задержкой между импульсами. Чем выше пиковая амплитуда импульсов или чем меньше время между импульсами, тем больше средняя мощность постоянного тока, подводимая к нагрузке. Чтобы определить среднее напряжение постоянного тока (E avg ), необходимо знать среднее значение импульсов и пиковое значение напряжения нагрузки. Это показано на рис. 3-7.

 

Рис. 3-7.- Пиковые и средние значения для однополупериодного выпрямителя.

 

Поскольку формы сигналов тока и напряжения в схеме однополупериодного выпрямителя представляют собой полусинусоидальные волны, мы можно разработать коэффициент преобразования. Формула для среднего значения обсуждалась ранее в NEETS, модуль 2. К настоящему времени вы должны знать, что среднее значение для полной синусоиды в 0,637 раз превышает ее пиковое или максимальное значение. Следовательно, если вам нужно среднее значение выходного сигнала однополупериодного выпрямителя, вы должны умножить половину значения .637 (0,318) умноженное на пиковое или максимальное напряжение, выраженное в следующем уравнении:

E avg (среднее напряжение нагрузки) = 0,318 × E max

 

Где:

 

E max = Пиковое значение импульса напряжения нагрузки

 

В большинстве приложений падение напряжения на трубке выпрямителя мало по сравнению с напряжением нагрузки, поэтому мы можем предположим, что Emax в нашем уравнении совпадает с пиковым значением входной синусоиды.

Поскольку ток нагрузки имеет ту же форму волны, что и напряжение нагрузки, мы можем изменить уравнение так, чтобы оно применялось к току нагрузки. Таким образом,

I avg (средний ток нагрузки) = 0,318 × I max

 

Где:

 

I max = Пиковый ток нагрузки

 

Если линия проведена через выпрямленный сигнал в точке, равной 0.318 расстояния от нуля до максимум, осциллограмма будет разделена так, что площадь a будет равна площади B (рис. 3-7). Поэтому ток или

3-6

импульса напряжения со значением 0,318 от пикового значения оказывают такое же влияние на нагрузку, как и установившееся напряжение или ток.

Однополупериодный выпрямитель использует трансформатор только в течение половины цикла. Следовательно, для трансформатора любого заданного размера вырабатывается меньшая мощность, чем если бы трансформатор использовался на обеих половинах цикла.Другими словами, для получения большого количества энергии полуволна трансформатор должен быть относительно большим по сравнению с тем, каким он должен был бы быть, если бы оба использовались половины цикла. Этот недостаток ограничивает использование однополупериодного выпрямителя приложениями. которые требуют очень малого потребления тока. Однополупериодный выпрямитель широко используется в коммерческих радиостанциях переменного и постоянного тока. приемники и другие приложения, где достаточно недорогих источников напряжения. Как вы можете видеть из вашего исследования на однополупериодных выпрямителях этот тип схемы наложил много ограничений на электронное оборудование.По этой причине пришлось разработать другой тип схемы выпрямителя. Одним из факторов, который необходимо было учитывать, было то, как использовать полную мощность трансформатора для получения самых высоких средних значений напряжения и тока. Таким образом, Разработан выпрямитель FULL-WAVE .

Q6. Выпрямительная трубка проводит на плюс или минус? чередование входного сигнала?

 

Q7. Какой термин используется для описания периода, когда диод не проведение?

 

Q8.Ток, который течет импульсами в одном направлении, называется ______.

 

Q9. Для Диод для работы в качестве выпрямителя, он должен быть подключен последовательно или параллельно с нагрузкой?

 

Q10. Что Частота пульсаций однополупериодного выпрямителя при входной частоте 60 Гц?

 

Q11. Что такое уравнение для определения среднего напряжения в однополупериодном выпрямителе?

 

Обычный двухполупериодный выпрямитель

Двухполупериодный выпрямитель — это устройство, имеет два или более диода, расположенных таким образом, чтобы ток нагрузки протекал в одном направлении в течение каждого полупериода переменного тока. поставка.

Принципиальная схема простого двухполупериодного выпрямителя показана на рис. 3-8. Трансформер подает напряжение источника для двух ламп выпрямителя (V1 и V2). Этот силовой трансформатор имеет С ЦЕНТРАЛЬНОЙ РЕЗЬБОЙ вторичная обмотка высокого напряжения, разделенная на две равные части (W1 и W2). W1 обеспечивает напряжение источника для V1, а другая обмотка (W2) обеспечивает напряжение источника для V2. Соединения с диодами расположены так что диоды проводят через чередующиеся полупериоды.

 

Рис. 3-8. — Простой двухполупериодный выпрямитель (первое чередование).

3-7

Во время одного изменения вторичного напряжения полярность будет такой, как показано на рис. 3-8. То источником для диода V2 является напряжение, индуцируемое в нижней половине вторичной обмотки трансформатора (W2). В В конкретный момент времени, показанный на рисунке, напряжение пластины на V2 отрицательное, и V2 не может проводить ток.

В течение всего периода времени, когда пластинка V2 отрицательна, пластинка V1 положительна. Это проиллюстрировано знаками полярности на W1, которые указывают источник для V1. Поскольку пластина V1 положительна, он проводит, заставляя ток течь через нагрузочный резистор в направлении, указанном стрелкой.

Рисунок 3-9 показан следующий полупериод вторичного напряжения. Как видите, полярность на W1 и W2 поменялась местами.Во время этого чередования пластина V1 становится отрицательной, и V1 не может проводить ток.

 

 

Рис. 3-9. — Простое полноволновое кресло (второе чередование).

 

В течение периода времени, когда V1 отрицателен, пластина V2 положительна, позволяя V2 проводить ток. Обратите внимание, что ток пластины V2 проходит через нагрузочный резистор в том же направлении, что и пластина. ток V1.В этой схемной схеме импульс тока нагрузки протекает при каждом изменении входного цикл. Поскольку используются оба чередования цикла входного напряжения, схема называется FULL-WAVE. ВЫПРЯМИТЕЛЬ .

Теперь, когда у вас есть общее представление о том, как работает двухполупериодный выпрямитель, давайте подробно рассмотрим практический двухполупериодный выпрямитель и его формы сигналов.

Практичный двухполупериодный выпрямитель

Практичная схема двухполупериодного выпрямителя показана на рис. 3-10.В нем используются два диода (V1 и V2) и трансформатор с отводом от средней точки (T1). Когда центральный ответвитель заземлен, напряжения на противоположных концах вторичные обмотки сдвинуты по фазе на 180 градусов друг к другу. Таким образом, когда напряжение в точке а положительно относительно земли напряжение в точке B отрицательно по отношению к земле. Рассмотрим работу цепи в течение одного полного цикла.

3-8

Рисунок 3-10.- Полный двухполупериодный выпрямитель.

 

В течение первого полупериода (как показано сплошными стрелками) пластина V1 положительна по отношению к земле и пластина V2 отрицательная. Как показано, ток течет от земли (центральный отвод) вверх через нагрузочный резистор. (RL), через диод V1 в точку А. В трансформаторе ток течет из точки А, через верхнюю обмотку и назад на землю (центральное касание). Когда V1 проводит, он действует как замкнутый переключатель, так что положительный полупериод чувствуется при нагрузке.

Во время второго полупериода (пунктирные линии) полярность приложенного напряжения изменилась перевернуто Теперь пластина V2 положительна по отношению к земле, а пластина V1 отрицательна. Только V2 может провести. Теперь ток течет, как показано, от земли (центральный отвод), вверх через нагрузочный резистор (RL), через диод. V2 в точку B T1. В трансформаторе ток течет из точки В вверх по нижним обмоткам и обратно в заземление (центральный кран).Обратите внимание, что ток протекает через нагрузочный резистор (RL) в ОДНОМ НАПРАВЛЕНИИ для обеих половин входных циклов.

Форма выходного сигнала двухполупериодного выпрямителя состоит из двух импульсы тока (или напряжения) для каждого цикла входного напряжения. Частота пульсаций на выходе поэтому двухполупериодный выпрямитель ДВАЖДЫ Частота LINE .

Высшая частота пульсаций на выходе двухполупериодного Выпрямитель имеет явное преимущество: из-за более высокой частоты импульсов выходной сигнал очень близок к чистый постоянный ток.Эта более высокая частота также значительно упрощает фильтрацию по сравнению с выходным сигналом однополупериодного выпрямителя.

По пиковому значению среднее значение тока и напряжения на выходе двухполупериодного выпрямителя вдвое равно среднему току или напряжению на выходе однополупериодного выпрямителя. Связь между пиком а средние значения показаны на рис. 3-11.

Рис. 3-11. — Пиковые и средние значения для двухполупериодного выпрямителя.

3-9

Поскольку форма выходного сигнала по существу представляет собой синусоидальную волну с обоими чередованиями одинаковой полярности, средний ток или напряжение составляет 63,7 процента (или 0,637) от пикового тока или напряжения.

В виде уравнения:

E avg (среднее напряжение нагрузки) = 0,637 × E max

 

Где

 

E max = Пиковое значение импульса напряжения нагрузки

 

 И

I ср (средний ток нагрузки) = .637 × I max

 

Где:

 

Imax = Пиковое значение импульса тока нагрузки

Пример: Общее напряжение на высоковольтной вторичной обмотке трансформатора, используемого для питания двухполупериодного выпрямитель 600 вольт. Найдите среднее напряжение нагрузки. (Не обращайте внимания на падение напряжения на выпрямительной трубке.)

Решение: Поскольку общее вторичное напряжение составляет 600 вольт, на каждый диод подается половина этого значения, или 300 вольт. вольт.Поскольку вторичное напряжение представляет собой среднеквадратичное значение, пиковое напряжение нагрузки составляет:

 

E макс. = 1,414 × E с

E макс. = 1,414 × 300

 

E макс. = 424 В

 

Среднее напряжение нагрузки:

5

E среднее = 0,637 × E макс.

 

E среднее = 0,637 × 424

E avg = 270 вольт

 

Примечание. Если у вас возникли проблемы с этим уравнением, просмотрите NEETS, модуль 2, относящихся к этой области.Как вы, возможно, помните из своих прошлых занятий электричеством, существуют преимущества и недостатки в каждой цепи. Двухполупериодный выпрямитель не является исключением. Изучая двухполупериодный выпрямитель, вы обнаружили, что при удвоении выходной частоты среднее напряжение также удваивается, и в результате Сигнал намного легче фильтровать из-за высокой частоты пульсаций. Единственным недостатком является то, что пик напряжение двухполупериодного выпрямителя составляет лишь половину пикового напряжения однополупериодного выпрямителя.Это потому, что вторичная обмотка силового трансформатора двухполупериодного выпрямителя имеет отвод от середины; поэтому только половина источника напряжение идет на каждый диод.

К счастью, существует выпрямитель, который выдает такое же пиковое напряжение, как однополупериодный выпрямитель и та же частота пульсаций, что и двухполупериодный выпрямитель. Эта схема, называемая BRIDGE RECTIFIER станет главой нашего следующего обсуждения.

 

Q12.Какая частота пульсаций двухполупериодного выпрямителя с входной частотой 60 Гц?

 

3-10

Материя, Энергия, и постоянного тока
Переменный ток и трансформаторы
Защита цепи, контроль и измерение
Электрические проводники, техника электромонтажа, и схематическое чтение
Генераторы и двигатели
Электронное излучение, лампы и источники питания
Твердотельные устройства и блоки питания
Усилители
Схемы генерации и формирования волн
Распространение волн, линии передачи и Антенны
Принципы работы с микроволнами
Принципы модуляции
Введение в системы счисления и логические схемы
— Введение в микроэлектронику
Принципы синхронизаторов, сервоприводов и гироскопов
Знакомство с испытательным оборудованием
Принципы радиочастотной связи
Принципы радиолокации
Справочник техника, основной глоссарий
Методы испытаний и практика
Введение в цифровые компьютеры
Магнитная запись
Введение в волоконную оптику
Примечание: Обучение электротехнике и электронике военно-морского флота Содержание серии (NEETS) — U.S. Собственность ВМФ в общественном достоянии.

Глоссарий | Camtec Power Supplies GmbH

Температура окружающей среды :
Обычно определяется как комнатная температура. Под температурой окружающей среды понимается температура воздуха, окружающего источник питания.
 
Перекрестная регулировка:
Когда источник питания имеет более одного выхода, изменения нагрузки на один выход вызывают изменения напряжения на других выходах. Чтобы определить перекрестное регулирование, вы делите изменение напряжения на его номинальное значение.
 
Лом:
Для обеспечения защиты от перенапряжения на выходные клеммы источника питания устанавливается силиконовый управляемый выпрямитель (SCR). Этот вид защиты именуется ломом.
 
Цепь ограничения тока:
Существует три типа схем ограничения тока: постоянная, обратная и поцикловая. Эти схемы предотвращают перегрузку источника постоянного напряжения.
 
Снижение номинальных характеристик:
Когда рабочий параметр уменьшается для компенсации изменений других параметров, этот процесс называется снижением номинальных характеристик.В случае источника питания снижение номинальных характеристик может быть достигнуто за счет снижения уровня мощности при повышении температуры.
 
Шум дифференциального режима:
Отдельно от синфазного шума этот тип шума рассчитывается в выходном сигнале. Токи дифференциального режима текут в противоположных направлениях и не совпадают по фазе друг с другом.
 
Двойная изоляция:
Независимая изоляция, применяемая к основной изоляции для снижения риска поражения электрическим током в случае выхода из строя основной изоляции.
 
Динамическая нагрузка:
Это тип нагрузки, который может быстро менять уровни. Чтобы установить этот тип нагрузки, вы должны рассчитать общее изменение и скорость изменения.

Эффективность:
Эффективность может быть измерена в нескольких различных условиях, таких как полная нагрузка или номинальная линия. Если вы используете импульсный источник питания с несколькими выходами, вам следует рассчитать эффективность на основе общей выходной мощности и разделения отдельных выходов.
 
Электромагнитные помехи (электромагнитные помехи):
При работе переключающих транзисторов они могут производить высокочастотную энергию, называемую электромагнитными помехами. Другими причинами электромагнитных помех являются выходные выпрямители и стабилитроны. Это также можно назвать RFI или радиочастотными помехами. ЭМИ могут проводиться как во входных, так и в выходных линиях, а также излучаться в пространстве.
 
ESR (эквивалентное последовательное сопротивление):
ESR относится к величине сопротивления последовательно с идеальным конденсатором.Если уровень ESR низкий, конденсатор будет работать более эффективно. ESR используется для определения причины пульсаций в импульсных источниках питания.
 
Фильтр:
Фильтр — это чувствительная к частоте схема, которая работает путем удаления нежелательных шумов и/или пульсаций в выпрямленных выходах.
 
Плавающее заземление:
Цепь, общая электрическая точка которой не заземлена. Потенциал общей точки может отличаться от потенциала земли.
 
Обратноходовой преобразователь:
Если у вас есть источник питания, в котором используется один транзистор, а также обратноходовой диод, он называется обратноходовым преобразователем.
 
Свернутая схема ограничения тока:
Схема ограничения тока, которая работает за счет снижения выходного тока в условиях перегрузки. Этот тип цепи будет продолжать работать при прямом коротком замыкании до тех пор, пока не будет достигнут установленный минимальный уровень тока.

Полномостовой преобразователь:
В этом типе источника питания используются четыре транзистора для управления высокими уровнями мощности.
 
Контур заземления:
Некоторые блоки питания имеют проблемы с обратной связью, обычно из-за наличия двух или более цепей на общей электрической линии, которая также является общей линией заземления. Для исправления этой ситуации рекомендуется одноточечное заземление.
 
Полумостовые преобразователи:
В этом типе источника питания используются два транзистора. Обычно используется для оборудования или приложений средней мощности.
 
Hi-Pot (высокое потенциальное напряжение):
Технические характеристики, необходимые для обеспечения безопасности.Hi-Pot — это способность источника питания эффективно справляться с потенциалом высокого напряжения, поступающим либо от входных клемм к земле, либо от выходных клемм к земле, либо между входными и выходными клеммами. Эта спецификация может варьироваться в зависимости от отдельного источника питания.
 
Время удержания:
Время удержания — это общее время, в течение которого выход остается в диапазоне регулирования после отключения линии входного напряжения. Это измеряется как при полной нагрузке, так и при номинальных условиях сети.
 
Диапазон входного напряжения:
Спецификация для источников питания с различными диапазонами сетевого напряжения.
 
Пусковой ток:
Всплеск тока, возникающий в фазе включения источника питания при зарядке конденсаторов большой емкости.
 
Изоляция:
Чтобы максимизировать эффективность источника питания, необходима надлежащая изоляция входа-выхода. Это рассчитывается путем определения степени электрического разделения между двумя точками либо по напряжению (пробой), и по току (гальванический), либо по сопротивлению и/или емкости.

Ток утечки:
Ток утечки возникает при наличии дефектов в определенных электрических компонентах или в конструкции самих компонентов. В результате возникает ток, протекающий между токовой землей и выходными шинами. Очень важно контролировать ток утечки, чтобы поддерживать соответствие правилам техники безопасности UL и VDE.
 
Линейное регулирование:
Линейное регулирование происходит в результате отклонения выходного напряжения, вызванного отклонением входного напряжения.Это определяется максимальным процентным изменением выходного напряжения при изменении входного напряжения в заданном диапазоне.
 
Нагрузка:
Определяется как выходной ток в источниках питания с регулируемым напряжением.
 
Регулирование нагрузки:
Изменение выходного напряжения, возникающее в результате изменения нагрузки на выходе (обычно от холостого хода до полной нагрузки). Это выражается в процентах от номинального выходного напряжения постоянного тока.
 
Ведущий:
Блок, который может управлять выходами хотя бы одного ведомого блока.Это обеспечивает правильное распределение нагрузки с параллельными источниками питания.
 
MTBF (среднее время наработки на отказ):
Тип стандарта, используемого для расчета надежности с использованием процедур, установленных MIL-HDBK 217.
 
Многоканальный источник питания:
различных выходных напряжениях, это называется источником с несколькими выходами.
 
Шум:
Обычно случайная составляющая отклонений выходного напряжения.Шум нежелателен и обычно указывается в сочетании с рябью. См. также PARD и Ripple.
 
Номинальное выходное напряжение:
Модельное выходное напряжение.

Открытый блок питания:
Блок питания без корпуса. Обычно встречается в технологиях производства OEM-блоков питания. Бескорпусная конструкция может состоять из печатной платы, смонтированной на шасси, не имеющем крышки, или отдельной печатной платы.
 
Рабочая температура:
Установленный предел, при котором блок питания может работать на оптимальном уровне.
 
Выходное сопротивление:
Значение идеального источника напряжения в сочетании с воображаемым резистором, который будет подавать такое же количество переменного напряжения на клемму источника питания, как величина и частота переменного тока.
 
OVP (защита от перенапряжения):
Тип механизма, который защищает схемы нагрузки, предотвращая превышение выходным напряжением своего текущего заданного уровня.Всякий раз, когда выходное напряжение уменьшается, входная мощность повторно используется для поддержания выходной мощности источника питания.
 
Параллельная работа:
При подключении двух или более источников питания это называется параллельной работой. Это позволяет источникам питания объединять ток в одну нагрузку.
 
Пиковый переходный выходной ток:
В условиях переходной нагрузки пиковый переходный выходной ток относится к максимальной величине пикового тока, который может подаваться на нагрузку.
 
Модуляция с фазовым управлением:
Тип схемы, который обычно используется в импульсных стабилизаторах. Он используется, когда рабочая частота поддерживается на постоянном уровне, обычно 60 Гц. Он может одновременно контролировать изменения линии и нагрузки, не вызывая больших потерь.

Коэффициент мощности:
Отношение фактической мощности к полной мощности в цепи. Также определяется как мера доли тока, которая совпадает по фазе с напряжением и вносит свой вклад в среднюю мощность.
 
Коррекция коэффициента мощности (PFC):
Метод увеличения коэффициента мощности источника питания. Обычно имеется в виду европейское требование. Нужен при входной мощности выше 70 ватт — нормально 60 ватт на выходе пройдет без специальной схемотехники. Источники питания Elpac с обозначением FWP или MWP в названии серии имеют встроенную схему коррекции коэффициента мощности.
 
Сигнал сбоя питания:
Сигнал TTL, указывающий на сбой входного питания. Этот сигнал дает пользователю возможность сохранить информацию или переключиться на резервное питание до того, как система выйдет из строя.
 
Сигнал наличия питания:
Сигнал, используемый для предотвращения запуска компьютера до тех пор, пока питание не стабилизируется. Линия Power Good переключается с 0 на +5 вольт в течение от одной десятой до половины секунды после того, как источник питания достигает нормального уровня напряжения. Всякий раз, когда низкое входное напряжение приводит к падению выходного напряжения ниже рабочего уровня, сигнал мощности возвращается к нулю.
 
Широтно-импульсная модуляция (ШИМ):
Тип схемы, используемой в импульсных регулируемых источниках питания.Этот тип схемы поддерживает постоянную частоту при изменении ширины импульса мощности и контролирует изменения как линии, так и нагрузки без значительных рассеяний.
 
Номинальная импульсная мощность:
Когда блок питания работает в импульсном режиме, это максимальная мощность, которую может обеспечить блок питания. Эта величина номинальной импульсной мощности обычно усредняется до максимальной продолжительной выходной мощности.
 
Время восстановления:
Количество времени, необходимое для затухания переходного отставания или перерегулирования стабилизированной выходной величины, обычно в пределах точного предела.

Резервирование:
При подключении более одного источника питания или использовании параллельных источников питания создается резервирование. Это означает, что в случае отказа одного источника питания другие могут продолжать подавать питание на нагрузку. Резервирование обычно используется, когда отказ источника питания невозможен.
 
Ссылка:
Известная величина стабильного напряжения, которая используется для сравнения выходного напряжения с целью стабилизации величины напряжения в источнике питания.
 
Дистанционное зондирование:
Этот тип зондирования может компенсировать падение ИК-излучения в шине распределения питания. Это способ перемещения точки регулирования между выходной клеммой и нагрузкой.
 
Время отклика:
Время реакции выхода на динамическое изменение нагрузки. Время отклика также включает время, необходимое для того, чтобы нагрузка стабилизировалась в пределах допустимого диапазона после изменения нагрузки.
 
Защита от обратного напряжения:
Способность источника питания выдерживать обратное напряжение на выходных клеммах при подключении с обратной полярностью.

Пульсация:
Периодическая составляющая шума переменного тока на выходе источника питания.
 
Диод Шоттки:
Этот тип диода отличается быстрым временем восстановления и малым падением прямого напряжения (0,6 В). Если диод необходим для питания с большим током и низким напряжением (5 В постоянного тока), а также когда важны малые потери и высокая скорость, можно с большим успехом использовать диод Шоттки.
 
Ведомый:
Дополнительный блок, управляемый ведущим, обычно используемый в схемах параллельной конфигурации ведущий-ведомый.

Снаббер:
Сеть, состоящая из конденсатора, резистора и диода, которая используется в импульсных источниках питания. Эта сеть работает путем улавливания высокоэнергетических переходных процессов, а также для защиты чувствительных компонентов.
 
Плавный пуск:
Тип ограничения входного импульсного тока, который используется в импульсном источнике питания, в котором привод источника постепенно увеличивается.
 

Частота коммутации:
Когда напряжение источника переключается либо в импульсном регуляторе, либо в преобразователе постоянного тока, частота коммутации относится к скорости, с которой это происходит.
 
Тепловая защита:
Тип устройства, обеспечивающего защиту посредством термовыключателя, который останавливает работу источника питания, как только температура внутри источника достигает заданного уровня.
 
UL (Underwriters’ Laboratories):
Компания по тестированию общественной безопасности, расположенная в США и являющаяся независимым некоммерческим агентством. Признание UL может быть обязательным для оборудования, используемого в определенных приложениях.
 
ИБП (источник бесперебойного питания):
Устройство, которое может работать либо от резервной батареи постоянного тока, либо от входной линии переменного тока. Обычно используется для обеспечения питания оборудования во время временного или постоянного отключения питания.
 
VDE (Verband Deutscher Elektrotechniker):
Компания по тестированию общественной безопасности, расположенная в Германии. В работе аналогичен своему аналогу в США, UL.

Дрейф прогрева:
Дрейф прогрева обычно происходит в течение 30-минутного периода времени после включения холодного источника питания.Это рассчитывается при постоянной нагрузке, температуре окружающей среды и сети переменного тока и происходит в результате достижения внутренними компонентами источника питания своего теплового равновесия.
 
Конденсатор X:
Конденсатор X используется в приложениях Across-the-Line. Обычно между горячей и нейтральной линиями электропередач в Северной Америке и между L-1 и L-2 в Европе и других линиях электропередач.
 
Y-конденсатор:
Y-конденсатор используется в приложениях обхода линии.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.