4. Расчет источников электропитания Теоретические сведения Обобщенная структура источника электропитания

В общем случае ИЭП включает в себя блок первичного электропитания (БПЭП) и блок вторичного электропитания (БПВП) (см. рисунок 4.1). Первый блок, состоящий из силового трансформатора (ТР), выпрямителя (В) и сглаживающего фильтра (СФ), образует нестабилизированный источник питания, на выходе которого формируется напряжение Е_нест. Стабилизатор напряжения (СТ), соответствующий БПВП, дополнительно сглаживает пульсации напряжения Е_нест, и обеспечивает, при необходимости, регулирование выходного напряжения U_н на заданной нагрузке (Н). При низких требованиях к уровню пульсаций выпрямленного напряжения (например, при питании управляющих обмоток электромагнитного вибратора) сглаживающий фильтр и стабилизатор в структуре ИЭП могут отсутствовать.

Рисунок 4.1 - Структурная схема стабилизированного ИЭП

Силовой трансформатор

В ИЭП целесообразно применять промышленные накальные или анодные трансформаторы типа ТН, ТА (например, ТН-30, 32, 47, 54, 61 и т. п.). При этом необходимо чтобы габаритная мощность трансформатора в 3…5 раза превышала максимальную мощность нагрузки. В этом случае исключается магнитное насыщение сердечника и перегрев обмоток, что влечет за собой повышение коэффициента полезного действия ИЭП в целом, а также надежности его функционирования.

Неуправляемые выпрямители

На рисунке 4.2 представлены электрические схемы соответственно однополупериодного а), двухполупериодного б) и мостового в) выпрямителей, работающих на резистивную (активную) нагрузку. Для уменьшения уровня пульсаций выпрямленного напряжения параллельно нагрузке включается конденсатор .

Рисунок 4.2 - Электрические схемы однополупериодного а), двухполупериодного б) и мостового в) выпрямителей

Сглаживающие фильтры

Сглаживающие фильтры в нестабилизированных ИВП включают между выпрямителем и нагрузкой (см. рисунок 4.1). Наибольшее распространение получили пассивные Г-образные фильтры, которые реализуются на RC и LC-элементах (Рисунок 4.3), либо активные фильтры на транзисторах (Рисунок 4.4).

Рисунок 4.3 - Электрические схемы пассивных фильтров

Рисунок 4.4 - Электрические схемы простейших транзисторных фильтров

Стабилизаторы напряжения

В тех случаях, когда уровень пульсаций выпрямленного напряжения на выходе сглаживающего фильтра не удовлетворяет требованиям нагрузки, применяют стабилизаторы напряжения (тока). При мощности нагрузки Р_н, меньшей либо равной 25 Вт используют компенсационные стабилизаторы напряжения (КСН), а при Р_н, большей 25 Вт - импульсные стабилизаторы напряжения (ИСН).

Характеристические параметры стабилизаторов

1. Коэффициент нестабильности по напряжению

К_нu=dU_вых/dU_вхU_вых»DU_вых/DU_вхU_вых^.100 %,

где U_вых-номинальное выходное напряжение;

DU_вх, DU_вых - абсолютные изменения входного и выходного напряжений соответственно .

2. Коэффициент нестабильности по току

К_н.i=DU_вых/U_вых^.100 %,

где DU_вых-изменение выходного напряжения при изменении выходного тока в заданных пределах.

3. Коэффициент стабилизации напряжения

К_ст=1/К_нuU_вх.

4. Выходное сопротивление стабилизатора

R_вых= К_н.i U_вых/DI_вых.

5. Коэффициент полезного действия

h=(Р_вых/Р_вх)^.100 %.

6. Коэффициент сглаживания пульсаций

q_ст=U_п.вх/U_п.вых,

где U_п.вх, U_п.вых- напряжение пульсаций на входе и на выходе стабилизатора соответственно.