35.Устройства электропитания, классификация, характеристики.
Основными функциями устройств электропитания являются функции преобразования энергии источника переменного тока в энергиютпостоянного тока. Источником энергии является источник переменного тока, например, промышленная сеть частотой 50 Гц. Для питания постоянным током систем и устройств промышленной электроники, решающих задачи управления, регулирования, переработки, отображения информации т.д. требуются ,большей частью маломощные устройства электропитания В этом случае задача преобразования электрической энергии переменного тока в энергию постоянного тока решают с помощью однофазных выпрямителей, питающихся от однофазной сети переменного тока. Структурная
схема системы преобразования электрической энергии с однофазным выпрямителем показана на рис.6.1.
Трансформаторы
Наиболее важными характеристиками трансформаторов можно счиатать: Коэффициент трансформации n = w2 / w1, где w1, w2 – числа витков первичной и вторичной обмоток соответственно. При n > 1 трансформатор называется повышающим, при n < 1 – понижающим. Номинальная мощность соответствует номинальной нагрузке, при которой трансформатор работает с допустимыми искажениями. Коэффициент полезного действия η характеризует потери мощности в
трансформаторе и определяется отношением выходной мощности P2
т
рансформатора
к входной P1: η
=
P2/P1.
Однополупериодный выпрямитель с емкостной нагрузкой
Однофазная двухтактная схема выпрямителя с емкостной нагрузкой
Однофазная мостовая схема выпрямителя с емкостной нагрузкой
Схемы выпрямителя с удвоением напряжения
Электронные стабилизаторы напряжения Существует два вида стабилизаторов напряжения: параметрические и компенсационные.
В
первом типе стабилизаторов используется
постоянство напряжения некоторых видов
приборов при изменении протекающего
через них тока (напри
мер,
стабилитрон). Во втором типе стабилизаторов
задачу стабилизации напряжения решают
по компенсационному принципу, основанному
на автоматическом регулировании
напряжения, подводимого к нагрузке.
Компенсационные стабилизаторы
Импульсные блоки питания
36. Однофазные выпрямители переменного напряжения: однополупериодные, двухполупериодные, мостовые.
Однополупериодный выпрямитель с емкостной нагрузкой
Диаграмма:
При включении выпрямителя, когда напряжение на зажимах конденсатора С равно нулю, ток через диод VD1 будет протекать с того момента, как только на анод диода будет подан положительный потенциал. При этом конденсатор начнет заряжаться. По мере заряда конденсатора С напряжение на нем будет возрастать, а ток, протекающий через него уменьшаться. Когда конденсатор зарядится до максимального напряжения, равного амплитуде напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора U2m, ток через диод VD1 прекратится и заряд конденсатора С на этом закончится. Диод перестанет проводить ток, когда как напряжение на зажимах трансформатора начнет уменьшаться и анод диода VD1 станет отрицательным по отношению к катоду, и после закрывания диода конденсатор окажется замкнутым на сопротивление нагрузки R и будет разряжаться через это сопротивление. При этом будет падать напряжение на его зажимах. Если сопротивление R значительно по величине и емкость конденсатора достаточно велика, то ток разряда мал и, конденсатора разрядится незначительно и к началу следующего полупериода выпрямляемого тока на конденсаторе будет еще достаточно большое напряжение. Катод диода при этом будет оставаться более положительным, чем анод и ток через диод не будет проходить. В следующий полупериод напряжение на вторичной обмотке снова станет больше напряжения на конденсаторе и диод снова начнет пропускать ток. Таким образом, время протекания тока через диод будет сопровождаться отсечкой анодного тока. Обычно величина емкости С и нагрузки R выбираются так, чтобы время протекания тока через диод составляло 0.1…0.2 периода выпрямляемого тока.
Среднее значение тока диода равно току нагрузки:
Ёмкость конденсатора:
где
f — частота входного напряжения.
Недостатки: большое обратное напряжение, действующеезначение тока I2 в 2.5…3 раза больше тока нагрузки.
Схемы выпрямителя с удвоением напряжения
Такую схему можно представить как две однотактные схемы, соединенные последовательно по постоянному току. Каждая схема работает с емкостной нагрузкой и создает на одном из конденсаторов (С1 или С2) напряжение, равное половине выпрямленного напряжения на нагрузке, а нагрузка подключена параллельно конденсаторам С1 и С2, включенным последовательно. В течение одного полупериода ток протекает через диод VD1 и заряжает конденсатор С1. Во время другого полупериода ток зарядит конденсатор С2. В момент отсутствия тока через диоды происходит разряд конденсаторов через нагрузку R. Все ранее сказанное о схемах выпрямления с емкостной нагрузкой действительно и для этой схемы.
Схема последовательного выпрямителя с удвоением напряжения представляет собой два однополупериодных выпрямителя, подключенных к одной обмотке трансформатора. В один из полупериодов входного напряжения, когда потенциал точки б положителен, а потенциал точки а отрицателен, диод VD1 открыт, а диод VD2 закрыт. В этот момент времени конденсатор С1 заряжается через диод VD1 до амплитудного значения U2m. В следующий полупериод диод VD1 будет закрыт, а диод VD2 – открыт. Конденсатор С2 при этом начинает заряжаться через диод VD2, но от напряжения, равного сумме напряжения вторичной обмотки трансформатора U2 и напряжения ранее заряженного конденсатора С1. Следовательно, напряжение на резисторе Rн будет равно удвоенному значению напряжения U2m. Последовательный выпрямитель имеет ряд преимуществ по сравнению с параллельным удвоителем: пульсации выходного напряжения меньше, астабильность работы выше.
Однофазная
мостовая схема выпрямителя с емкостной
нагрузкой
Обратное напряжение прикладывается одновременно к двум непроводящим диодам на интервале проводимости двух других диодов. При этом оно создается напряжением вторичной обмотки трансформатора, т.е. оно вдвое меньше, чем в только что рассмотренных схемах однотактного и двухтактного выпрямления.