Источники питания электронных устройств

Для работы различных электрических устройств необходимы источники электрической энергии (источники питания) постоянного напряжения. Преобразование переменного напряжения первичного источника питания (например, промышленной сети переменного тока) в постоянное осуществляется с помощью выпрямителей. Выпрямительные устройства, в состав которых входит блок выпрямителя, применяют для питания большинства электронных устройств, как на дискретных элементах, так и на интегральных микросхема, в электроприводе, в установках для электролиза и т.д.

Структурная схема выпрямительного устройства показана на рис.2.30. В нее входит: Тр - трансформатор, изменяющий величину получаемого от сети переменного напряжения в соответствии с необходимой величиной напряжения на выходе выпрямителя; В – выпрямитель, содержащий один или несколько вентилей (диодов); СФ – сглаживающий фильтр, уменьшающий пульсации выпрямленного напряжения; Ст - стабилизатор, поддерживающий постоянное напряжение на нагрузочном устройстве; Н – нагрузочное устройство (например, нагрузочный резистор).

Рис. 2.30. Структурная схема источника питания

В зависимости от требований к выпрямительному устройству отдельные элементы его могут отсутствовать. Выпрямители бывают управляемые и неуправляемые. В управляемом выпрямителе, используемом, в частности, в электроприводе, в структурной схеме предусматриваются также элементы регулирования выпрямленного напряжения.

По числу фаз различают однофазные и многофазные (обычно трехфазные) выпрямители. По величине мощности их подразделяют на выпрямители малой, средней и большой мощности. Выпрямители малой мощности, как правило, однофазные, а средней и большой – трехфазные.

Выпрямитель характеризуют следующие основные параметры:

Среднее выпрямленное напряжение на нагрузке U , средний ток I , определяемые требованиями потребителя; коэффициент пульсаций на выходе Р. последний характеризует величину пульсаций на выходе выпрямителя и определяется

Р = ,

где U – амплитуда основной гармоники выпрямленного напряжения.

Рассчитывают диоды для выпрямителей по основным параметрам:

Максимальное обратное напряжение на диоде U_{обр m}, средний ток I_{а ср}, и максимальный ток I _а , диода.

Полученные значения U_{обр m}, I_{а m} и I_{а ср} не должны превышать соответствующих предельных параметров диода.

Анализ работы выпрямителей проводят при допущениях, что диод (вентиль) и трансформатор идеальны. Это означает, что

а) вентиль идеален, когда сопротивление вентеля в прямом направлении равно нулю, а в обратном – бесконечно велико,

б) трансформатор идеален, когда активные и индуктивные сопротивления рассеяния обмоток трансформатора равны нулю.

Работа выпрямителя рассматривается с помощью временных диаграмм.