Структурная схема блока питания. Назначение элементов.
Источники питания (ИП) являются неотъемлемой частью любых устройств промышленной электроники. Как правило, это устройства, преобразующие напряжение питания сети переменного тока в стабильное напряжение постоянного тока. Типовая структурная схема источника питания представлена на рисунке. В ней используются следующие обозначения:
~ сеть – сетевое напряжение частотой 50 Гц и номинальным напряжением 220 В, следует отметить, что частота может находиться в пределах 
Гц, а напряжение 
В ( 
);
СТ– силовой трансформатор, служащий целям масштабирования переменного напряжения и гальванического разделения первичной обмотки от вторичных. Последнее условие обусловлено требованиями техники безопасности;
В – выпрямитель – устройство, преобразующее переменное напряжение вторичных обмоток силового трансформатора в однополярное выходное напряжение. Выпрямители выполняются с использованием свойств нелинейности полупроводниковых диодов;
СФ – сглаживающий фильтр – устройство, позволяющее получить напряжение с уменьшенным уровнем пульсаций;
СПН – стабилизатор постоянного напряжения – устройство, позволяющее получать на выходе стабильное напряжение независимо от изменения напряжения на его входе и изменения нагрузки на его выходе.
Рис.1. Структурная схема источника питания
Однополупериодный выпрямитель. Достоинства, недостатки.
Выпрямитель – это устройство, позволяющее получать однополярное выходное напряжение при двухполярном входном.
Основные схемы выпрямителей можно разделить на однополупериодные и двухполупериодные. Входы выпрямителей подключаются ко вторичным обмоткам силового трансформатора, а выходы, как правило, к сглаживающему фильтру. На рис.1 представлена схема однополупериодного выпрямителя с использованием диода VD и временные диаграммы, поясняющие его работу.
Рис.1. Схема однополупериодного выпрямителя – а), временные диаграммы его работы – б)
Напряжение 
– это напряжение на вторичной обмотке силового трансформатора в интервалы времени, когда верхний зажим вторичной обмотки силового трансформатора более положителен, чем нижний 
. В дальнейшем будем говорить, что на вторичной обмотке положительная полуволна. Когда диод VD находится в прямосмещенном состоянии, его проводимость высока, а сопротивление мало, и практически все напряжение подается в сопротивление нагрузки 
(рис.1б), при этом по нему протекает ток 
. Пренебрегая потерями напряжения на омическом сопротивлении вторичной обмотки трансформатора и падением напряжения на диоде, можно считать, что все напряжение прикладывается к сопротивлению нагрузки .
Когда напряжение имеет отрицательную полуволну (напряжение на верхнем зажиме вторичной обмотки более отрицательное по отношению к нижнему), диод VD переходит в состояние с низкой проводимостью, что эквивалентно разрыву цепи. Таким образом, в интервале времени 
(см. рис.1б) напряжение на нагрузке нулевое.
С качественной точки зрения всегда интересует вопрос о среднем напряжении на нагрузке 
и о среднеквадратичном напряжении на нагрузке 
.
, 
.
Полагая напряжение сети синусоидальным, найдем 
и 
для напряжения, выделяемого на сопротивлении нагрузки в случае однополупериодного напряжения. Пусть в интервале времени 
, а в интервале 
, тогда
,
откуда 
.
Из выражения для среднего напряжения видно, что среднее напряжение, а значит и средний ток в нагрузке, составляет 
. Поскольку ток в нагрузке протекает только в одном направлении, то и ток во вторичной обмотке силового трансформатора также протекает в одном направлении, т. е. через трансформатор протекает постоянный ток. Это является основным недостатком данного выпрямителя и ограничивает его использование только для маломощных схем (иначе трансформатор может быть замагничен). Другим недостатком является значительный уровень пульсаций выходного напряжения. К достоинствам следует отнести простоту.
Дата добавления: 2018-05-13; просмотров: 281; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!