Меню

Вторичные источники питания стабилизаторы напряжения

Вторичные источники питания: назначение, структурная схема

рис. 2.71Вторичные источники питания предназначены для получения напряжения, необходимого для непосредственного питания электронных и других устройств. Предполагается, что вторичные источники в свою очередь получают энергию от первичных источников питания, вырабатывающих электричество — от генераторов, аккумуляторов и т. д. Питать электронные устройства непосредственно от первичных источников обычно нельзя.

Васильев Дмитрий Петрович

Рассмотрим типичные структурные схемы источников питания, получающих энергию от промышленной сети с частотой 50 Гц.

Рассмотрим вначале источник питания без преобразователя частоты, структурная схема которого представлена на рис. 2.71.

рис. 2.71

Трансформатор предназначен для гальванической развязки питающей сети и нагрузки и изменения уровня переменного напряжения. Обычно трансформатор является понижающим. Выпрямитель преобразует переменное напряжение в напряжение одной полярности (пульсирующее). Сглаживающий фильтр уменьшает пульсации напряжения на выходе выпрямителя. Стабилизатор уменьшает изменения напряжения на нагрузке (стабилизирует напряжение), вызванные изменением напряжения сети и изменением тока, потребляемого нагрузкой.

Напряжение в сети обычно может изменяться в диапазоне +15 … −20 % от номинального значения.

рис. 2.72

Рассмотрим источник питания с преобразователем частоты (рис. 2.72).

Абрамян Евгений Павлович

В этих источниках напряжение от сети подается непосредственно на выпрямитель — 1. На выходе сглаживающего фильтра-1 создается постоянное напряжение, которое вновь преобразуется в переменное с помощью так называемого инвертора. Полученное переменное напряжение имеет частоту, значительно превышающую 50 Гц (обычно используют частоты в десятки килогерц).

Затем напряжение передается через трансформатор, выпрямляется и фильтруется. Так как трансформатор в этой схеме работает на повышенной частоте, то его вес и габариты, а также вес и габариты сглаживающего фильтра-2 оказываются очень незначительными. Как и в предыдущей схеме, основная роль трансформатора состоит в гальванической развязке сети и нагрузки. Инвертор, трансформатор и выпрямитель-2 образуют конвертор — устройство для изменения уровня постоянного напряжения.

Необходимо отметить, что в такой схеме инвертор выполняет роль стабилизатора напряжения. В качестве активных приборов в инверторе используются транзисторы (биполярные или полевые). Иногда применяются тиристоры.

В любом случае активные приборы работают в ключевом режиме (например, транзистор или включен и находится в режиме насыщения, или выключен и находится в режиме отсечки), поэтому источники питания с преобразованием частоты называют также импульсными. Однако следует иметь в виду, что и в источниках без преобразования частоты могут использоваться импульсные стабилизаторы, я которых транзисторы работают в ключевом режиме.

Читайте также:  Электромеханический стабилизатор напряжения suntek 11000

Рассматриваемые источники питания широко исполь­зуются в современных устройствах электроники, в частно­сти в компьютерах. Они обладают, как правило, значи­тельно лучшими технико-экономическими показателями в сравнении с рассмотренными выше источниками без преобразования частоты.

Источник



Вторичные источники питания

Преобразование напряжения первичного источника питания осуществляет схема электропитания. Схема электропитания — состоит из устройств, предназначенных для стабилизации, регулирования, распределения, резервирования, контроля и защиты напряжений и токов, обеспечивающих нормальную работу радиоэлектронных устройств или микросхем, если речь идет об отдельной печатной плате радиоэлектронной аппаратуры. Именно эти устройства и называются вторичными источниками питания.

Рисунок 1. Пример схемы питания печатной платы

Схема электропитания радиоэлектронной аппаратуры зависит от ее сложности, габаритов и потребляемого тока. В простейших электронный устройствах для их питания достаточно подключить аккумулятор или батарею питания. В более сложных потребуются стабилизаторы питания для отдельных микросхем. Как это уже упоминалось ранее, в качестве вторичных источников питания используются:

  1. Трансформаторы напряжения и тока;
  2. Выпрямители;
  3. Стабилизаторы напряжения или тока;
  4. Фильтры питания.

Следует отметить, что в современной аппаратуре многие из перечисленных вторичных источников питания могут выполнять функции друг друга. Например, стабилизаторы напряжения могут работать в качестве фильтров питания. Импульсные стабилизаторы напряжения могут одновременно выполнять функции транформатора напряжения, увеличивая или уменьшая выходное напряжение по отношению к входному. При этом одновременно производится и трансформация тока. Выпрямители могут выполнять функции стабилизации напряжения.

Внешний вид печатной платы РЭА
Рисунок 3. Внешний вид печатной платы РЭА

Рассмотрим схему питания материнской платы компьютера. Ее питание осуществляется напряжением +12 В. В то же самое время для питания цифровых микросхем требуются более низкие напряжения. Для питания периферии микросхем нужно напряжение +3,3 В, для питания ядра центрального процессора&nbsb;— напряжение от 1,2 до 1,5 В. При таких низких напряжениях питания микросхемы потребляют значительный ток и если применить одиночный стабилизатор питания, то на проводниках, подводящих питание будет создаваться значительное падение напряжения и возникать существенные выделение тепловой энергии. Поэтому стабилизаторы питания располагаются на плате в непосредственной близости от основных потребителей энергии — центрального процессора и микросхемы северного моста.

Читайте также:  Регулятор напряжения 300 квт

Для того, чтобы сократить потребление энергии всей платой в целом, в качестве стабилизаторов питания цифровых микросхем в настоящее время применяются импульсные стабилизаторы. В качестве примера на рисунке 4 приведена фотография участка платы, на которой показан внешний вид импульсных стабилизаторов питания.

Внешний вид импульсных стабилизаторов питания
Рисунок 4. Внешний вид импульсных стабилизаторов питания

В радиоприемной и радиопередающей аппаратуре предъявляются повышенные требования к уровню пульсаций вторичного источника питания. Поэтому в схемах этих устройств до сих пор часто применяются компенсационные стабилизаторы, обладающие достаточно низким коэффициентом полезного действия. При этом стараются использовать компенсационные стабилизаторы с низким падением напряжения. Они хорошо подходят как с точки зрения экономичности, так и с точки зрения хорошей фильтрации помех на проводниках питания. В ряде случаев они полностью заменили фильтрующие LC и RC-цепочки.

В последнее время в качестве вторичных источников питания стали широко распространяться AC-DC и DC-DC модули питания. Примение этих модулей питания позволяет значительно сократить сроки разработки новых схем радиоэлектронных устройств. Кроме того, применение DC-DC преобразователей позволяет уменьшить уровень пульсаций напряжения питания и в ряде случаев увеличить экономичность радиоэлектронной аппаратуры. На рисунках 5 и 6 приведен внешний вид DC-DC преобразователей.

DC-DC преобразователи
Рисунок 5. Внешний вид DC-DC преобразователей

Фото DC-DC модуля
Рисунок 6. Внешний вид DC-DC преобразователей

Дата последнего обновления файла 28.02.2020

  1. Сажнёв А.М., Рогулина Л.Г., Абрамов С.С. “Электропитание устройств и систем связи”: Учебное пособие/ ГОУ ВПО СибГУТИ. Новосибирск, 2008г. – 112 с.
  2. Алиев И.И. Электротехнический справочник. – 4-е изд. испр. – М.: ИП Радио Софт, 2006. – 384с.
  3. Гейтенко Е.Н. Источники вторичного электропитания. Схемотехника и расчёт. Учебное пособие. – М., 2008. – 448 с.
  4. Электропитание устройств и систем телекоммуникаций: Учебное пособие для вузов / В.М.Бушуев, В.А. Деминский, Л.Ф. Захаров и др. – М.,2009. – 384 с.
  5. DC/DC-преобразователи Traco Electronic http://www.autex.spb.ru/traco.php
  6. Дмитрий Макашов Обратноходовой преобразователь 2006
  7. Инструмент выбора микросхем-драйверов DC-DC преобразователей фирмы ON Semiconductor
Читайте также:  Мегаомметры классы по напряжению

Вместе со статьей «Вторичные источники питания» читают:

Источник