6.2. Типовые схемы источников питания

В данном разделе рассмотрим типовые схемы источ­ников питания непрерывного типа.

В качестве сглаживающих используют RC- или LC-фильтры (в бытовой РЭА чаще всего электролитические конден­саторы большой емкости). Принцип действия емкостного сглаживающего фильтра основан на том, что конденсатор большой емкости при подаче пульсирующего напряжения не успевает разряжаться, происходит накопление заряда и пульсации сглаживаются. Принцип действия индуктивно­го сглаживающего фильтра основан на том, что при изме­нении силы тока в катушке индуктивности возникает ЭДС самоиндукции, направленная так, что она препятствует этому изменению.

В ыпрямители бывают однополупериодные, двухполупериодные со средней точкой и двухполупериодные мосто­вые. Схемы и осциллограммы входных и выходных напря­жений показаны на рис. 6.5. Схемы включения емкостных и индуктивных сглаживающих фильтров и осциллограм­мы напряжений приведены на рис. 6.6.

Рис. 6.6. Схемы емкостного (а) и индуктивного (б) сгла­живающих фильтров

Стабилизаторы напряжений бывают параметрическими и компенсационными. При построении параметрических стабилизаторов напряжения используют нелинейность ВАХ варисторов, стабилитронов, стабисторов. Пример схе­мы параметрического стабилизатора напряжения приве­ден на рис. 6.7.

Рис. 6.7. Схема параметрического стабилизатора напря­жения

Резистор R1 в данной схеме задает режим работы стаби­литрона VD1 (силу тока I_ст). Эта схема проста, но она имеет ряд существенных недостатков: малый КПД, небольшой коэффициент стабилизации, ограниченное применение при больших токах нагрузки.

Лучший эффект дают компенсационные стабилизато­ры напряжения. Принцип их работы состоит в автомати­ческом поддержании постоянного выходного напряжения с помощью регулирующего элемента, управляемого по цепи обратной связи (выход - схема сравнения и управле­ние - регулирующий элемент). При этом выходное напря­жение сравнивается с опорным Uoп, источником которого обычно является стабилитрон, и разность этих напряже­ний становится управляющей для регулирующего элемен­та (например, транзистора).

Простейший компенсационный стабилизатор напряже­ния показан на рис. 6.8.

Рис. 6.8. Схема компенсационного стабилизатора на­пряжения

Для приведенной схемы назначение радиоэлементов следующее: транзистор VT1 - регулирующий элемент, включенный последовательно; стабилитрон VD1 - ис­точник опорного напряжения Uon; резистор R1 - задает необходимую силу тока через стабилитрон I_ст Если рас­смотреть замкнутую цепь стабилитрон VD1 - переход Б-Э транзистора VT1 - нагрузка R_H, то в соответствии со вто­рым законом Кирхгофа будет справедливо равенство:

U_CT = U_в._э + U_H, откуда получим U_H = U_ст - U_B._Э.

В связи с выбранным режимом работы стабилитрона VD1 (силой тока I_ст), напряжение на нем будет постоянным (U_CT = const). В этом случае любое изменение напряжения нагрузки U_H вызовет противоположное изменение напря­жения Uб-э и, соответственно, изменятся токи через тран­зистор, в том числе и ток нагрузки I_д. Если дестабилизи­рующие факторы должны, например, вызвать увеличение напряжения U_H, то в этом случае уменьшится напряжение U_вэ, уменьшится сила тока 1_Н и в результате выходное на­пряжение U_H останется постоянным. Промышленностью выпускаются микросхемы, кото­рые являются стабилизаторами напряжения. Примеры стабилизаторов напряжений на микросхемах приведены на рис. 6.9.

С хемы, приведенные на данном рисунке, отличаются простотой, надежностью и рассчитаны на токи нагрузки до 1 А. Значение выходного напряжения 12 В зависит от делителя напряжения Rl, R2 (для схем рис. 6.9 а, б). Для схемы, приведенной на рис. 6.9 б, возможны два режима работы. В одном случае, когда вывод 1 микросхемы DA1 подключен к корпусу, на выходе стабилизатора напряже­ния имеется напряжение 1,3 В. Это будет, если транзис­тор VT1 открыт, то есть на его базу подано напряжение 0,7 В, что соответствует команде «Выкл.» стабилизатора. При подключенном выводе 1 микросхемы DA1 к делителю напряжения Rl, R2, на выходе микросхемы будет напря­жение 12 В, точное значение которого зависит от делите­ля. В этом случае транзистор VT1 закрыт, на его базе от­сутствует напряжение, что соответствует команде «Вкл.» стабилизатора.