Источники вторичного электропитания

Все источники электропитания можно разделить на первичные и вторичные. Первичные источники преобразуют неэлектрическую энергию в электрическую, обеспечивая на выходе напряжение постоянного или переменного тока. К ним относятся электромеханические генераторы, электрохимические источники (аккумуляторы или гальванические элементы), фотоэлектрические элементы и др. Выходное напряжение первичных источников в большинстве случаев не может быть непосредственно использовано для питания электронных устройств.

1. Назначение, классификация, структурная схема источников вторичного электропитания

Обычно для питания электронной аппаратуры требуется постоянное стабилизированное напряжение с низким уровнем пульсаций. Поэтому практически любое электронное устройство содержит источник вторичного электропитания (ИВЭП). Основной задачей ИВЭП является преобразование энергии первичного источника в выходное напряжение с заданными параметрами.

Классификация ИВЭП

• По виду используемых первичных источников:

– инверторные ИВЭП используются для преобразования напряже­ния переменного тока в напряжение постоянного тока и наоборот, т. е. они изменяют не толь­ко значение, но и род (форму) выходного напряжения;

– конверторные ИВЭП используются для преобразования как постоянного, так и переменного напряже­ния одного уровня в напряжение другого уровня. Например, к первым можно отнести электронные стабилизаторы постоянного напряжения, ко вторым – трансформаторы.

• Любой конвертор может содержать внутри себя инвертор, и наоборот.

• По принци­пу действия:

– с трансформа­торным входом, в которых напряжение пере­менного тока вначале изменяется по значению при помощи трансформатора, а затем выпрямляется и стабилизируется;

– с бестрансформаторным входом, в которых переменное напряжение сети вначале вы­прямляется, а затем преобразуется в переменное напряжение более высокой часто­ты. Преобразователи в таких источни­ках обычно работают в импульсном режиме, то и ИВЭП такого типа часто на­зывают импульсными.

• По выходной мощности:

– микромощные – до 1 Вт;

– мало­мощные – от 1 до 100 Вт;

– средней мощности – от 100 Вт до 1 кВт;

– мощные – свыше 1 кВт.

• Может классифицироваться и по другим признакам.

Структурная схема ИВЭП с трансформаторным входом.

Чаще всего в качестве первичного используется напряжение однофазной или трёхфазной сети переменного тока. В этом случае ИВЭП имеет структуру, показанную на рисунке 1. Он состоит из силового трансформатора Тр, вентильного блока ВБ (выпрямителя), сглаживающего фильтра CФ и стабилизатора Ст.

Силовой трансформатор преобразует напряжение сети Uс в выходное переменное напряжение необходимой величины и обеспечивает гальваническую развязку от сети. Вентильный блок обеспечивает однонаправленное протекание тока в нагрузке (выпрямляет переменное напряжение). На выходе вентильного блока напряжение пульсирующее. Сглаживающий фильтр уменьшает пульсации выпрямленного напряжения до требуемого уровня. Стабилизатор поддерживает неизменным напряжение на нагрузочном устройстве при изменениях напряжения сети или сопротивления нагрузки Rн.

Кроме основных узлов, в состав ИВЭП могут входить различные вспомогательные элементы, выполняющие функции контроля, защиты и др.

В зависимости от условий работы и требований, предъявляемых к ИВЭП, отдельные узлы их могут отсутствовать.

Тип трансформатора и выпрямителя определяется видом используемой сети (одно- или трёхфазная). Чаще всего трёхфазная сеть используется для ИВЭП большой мощности, питающих промышленное оборудование. Трансформатор выбирается на первичное напряжение, соответствующее напряжению сети. При этом желательно применять унифицированные трансформаторы со стандартными значениями вторичного напряжения.