44. Назначение и структура источников вторичного электропитания, их основные характеристики.

Назначение вторичных источников питания (ВИП) – преобразование сетевого напряжения  в постоянные напряжения заданных номиналов, необходимые для обеспечения работоспособности электронных схем. Можно выделить  две основные структурные  схемы ВИП: классическую (сетевой трансформатор-выпрямитель-фильтр-стабилизатор постоянного напряжения) и импульсную (выпрямитель сетевого напряжения - высокочастотный преобразователь в импульсные напряжения необходимых номиналов – выпрямитель импульсного напряжения – сглаживающий фильтр – стабилизатор постоянного напряжения). Классическая схема, обладая простотой реализации, имеет существенный недостаток – громоздкий сетевой трансформатор, поэтому в настоящее время широкое применение получили импульсные ВИП, которые несмотря на большее число структурных блоков, в целом имеют меньшие габариты и вес поскольку  эти параметры  у высокочастотных  трансформаторов на ферритовых сердечниках  несравнимо лучше  чем у сетевых трансформаторов с сердечниками из электротехнической стали. Структурная схема классического ВИП представлена на рис.82. Рис.82 Структура  классического ВИПТрансформатор-преобразует сетевое напряжение в переменные напряжения, необходимые для формирования заданных уровней постоянных выходных напряжений. Выбор типа магнитопровода  из стандартизированных значений производится по так называемой  габаритной мощности, определяемой по заданной мощности во вторичных обмотках (суммарной мощности нагрузки). Например, для двухполупериодного выпрямления  Ргаб.=1,2 Рнаг., сечения проводов первичной и вторичных обмоток также определяются габаритной мощностью,а также коэффициентом трансформации К= W1/W2 и допустимой плотностью тока для  медных проводов, например : I 2 = 1,1 Ргаб./Uнагр. (действующее значение тока вторичной обмотки), I1 = I2/К (действующее значение тока в первичной обмотке). Выпрямитель  - преобразует  переменное напряжение в пульсирующее, содержащее постоянную составляющую и переменное напряжение пульсаций.

Схема

однополупериодного выпрямителя приведена на рис.83. Во вторичных источниках питания данная схема практически не применяется и имеет лишь теоретический интерес. Временные диаграммы приведены на рис.84.                                                                                                                  

    

                Рис.83                                                                      Рис.84 Простейший  выпрямитель                                  Временные диаграммы                                                                                                                

Существенно улучшается форма кривой напряжения на нагрузке при шунтировании  её конденсатором, при этом возрастает постоянная составляющая напряжения и уменьшается амплитуда переменного напряжения пульсаций, поскольку конденсатор поддерживает напряжение на нагрузке в паузе между  полуволнами входного напряжения(рис.85,86). Рис.85                                      Рис.86 Схема  резистивно-емкостной  нагрузки     Влияние  ёмкостной нагрузки однополупериодного выпрямителя  Наиболее распространенная схема  двухполупериодного мостового выпрямителя, схема  и временные диаграммы напряжений представлены на рис.87 и 88 соответственно .

 

                    Рис.87                                                                     Рис.88 Мостовой выпрямитель                                         Временные диаграммы

Фильтр выполняет роль сглаживания пульсаций на выходе выпрямителя, обычно  это Г - образный LC  фильтр , в простейшем случае – однозвенный, реализованный на дросселе и конденсаторе (рис.89). Рис.89.Однозвенный сглаживающий  LC  фильтр

Стабилизатор предназначен для  поддержания неизменным в заданных пределах выходного постоянного напряжения при колебаниях входного напряжения ( поступающего с фильтра). Используются три  основные схемы стабилизаторов: параметрический, компенсационный ,импульсный.  Основным параметром стабилизатора является коэффициент стабилизации, определяемый как:  Кст =( DUвх/Uвх )/( DUвых/Uвых ) Здесь D - знакопеременные приращения  входного и выходного напряжений соответственно. Принцип работы параметрического стабилизатора  основан на свойстве  полупроводникового элемента – стабилитрона  сохранять неизменным напряжение обратимого пробоя  (напряжение стабилизации)  при  колебаниях  в известных пределах входного напряжения.