Лекция 15

Источники вторичного питания

15.1 Электронные выпрямители, сглаживающие фильтры

и стабилизаторы

Для получения электрической энергии нужного вида приходится преобразовывать электрическую энергию переменного тока в энергию постоянного тока (выпрямление) либо энергию постоянного тока – в энергию переменного тока (инвертирование). Выпрямление осуществляется с помощью устройств, называемых выпрямителями, а инвертирование производится инверторами. Выпрямители и инверторы являются вторичными источниками электропитания. Они состоят из функциональных узлов, выполняющих одну или несколько функций: выпрямление, инвертирование, стабилизацию, регулирование значений электрических характеристик.

Современные микроэлектронные устройства предъявляют следующие требования к качеству потребляемой электрической энергии:

- высокая стабильность питающего (первичного) напряжения;

- требуемая форма (обычно синусоидальная) переменного напряжения;

- высокая стабильность частоты и угла сдвига фаз переменного питающего напряжения;

- минимально возможный уровень пульсации питающего постоянного напряжения.

15.1.1 Классификация выпрямителей

Самым распространенными источниками вторичного электропитания (ИВЭ) являются источники, которые преобразуют электрическую энергию сети переменного тока частотой 50 Гц. Такие ИВЭ включают в себя выпрямитель и стабилизатор.

Выпрямители бывают неуправляемыми и управляемыми. С помощью неуправляемых выпрямителей на выходе ИВЭ получают постоянное напряжение неизменного значения. Управляемые выпрямители применяют тогда, когда необходимо изменять значение выпрямленного тока или напряжения.

В зависимости от числа фаз первичного источника питания (сети переменного тока) различают однофазные и трехфазные выпрямители. Выпрямители малой и средней мощности, как правило, являются однофазными, а выпрямители большой мощности – трехфазными.

По форме выпрямления напряжения выпрямители разделяют на однополупериодные и двухполупериодные. У выпрямителя бывают четыре основных вида нагрузки: активная, активно – индуктивная, активно – ёмкостная, и с противо – Э.Д.С. (когда он питает двигатель постоянного тока или зарядное устройство).

15.1.2 Основные энергетические характеристики выпрямителя

Ими являются:

1. Среднее значение выпрямленного тока и напряжения I_н.ср. и U_н.ср..

2. Мощность нагрузочного устройства P_н.ср.= I_н.ср. · U_н.ср.

3. Амплитуда основного выпрямленного напряжения .

4. Действующие значения тока и напряжения первичной и вторичной обмоток трансформатора .

5. Типовая мощность трансформатора .

6. Коэффициент полезного действия , где Р_ТР - потери в трансформаторе, Р_д – потери в диодах.

Рисунок 15.1 - Схема (а) и динамические диаграммы напряжений и токов (б)

однополупериодного выпрямителя

Для однополупериодного выпрямителя

.

Прямой ток диода

.

- коэффициент пульсации р ≈1,57.

Предельный электрический режим выпрямительного диода характеризует следующие величины: Максимальное обратное напряжение U_обр.max; максимальный прямой ток I_np.max, соответствующий I_выпр.max; максимальная частота диодов , так как в случае превышения этой частоты диоды теряют свои вентильные свойства.