Преобразователи переменного напряжения

ЭЛЕКТРОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

Источник вторичного электропитания (ИВП) — это электронное устройство, предназначенное для преобразования энергии первичного источника электропи­тания в электрическую энергию частоты, уровня и стабильности, значения кото­рых согласованы с требованиями, предъявляемыми конкретными электронными устройствами (ЭУ).

В качестве первичных источников электропитания для ЭУ и систем обычно используют либо промышленную сеть переменного тока, либо автономные ис­точники переменного или постоянного тока.

Возможности непосредственного использования этих источников для пита­ния различных ЭУ и систем весьма ограниченны. Причина в том, что современ­ные ЭУ выполняются с использованием интегральных схем, требующих для сво­его питания постоянного напряжения низкого уровня — +(5-15) В. Отклонения этого напряжения от заданного значения не должны превышать ±(5-10) %. В ряде случаев, например при питании прецизионных аналоговых устройств или ана­лого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей, стабильность напряжения питания должна быть существенно выше (0,1-0,01 %).

Реальные параметры применяемых на практике первичных источников, как правило, этим требованиям не отвечают. Это обусловлено:

Ø несовпадением частот напряжения промышленной сети и потребителя, по­скольку промышленная сеть формирует переменное напряжение с частотой 50 Гц, в то время как ЭУ в основном используют для питания напряжение по­стоянного тока, то есть напряжение с частотой, равной нулю;

Ø несовпадением уровней напряжения, так как, например, действующее значе­ние напряжения промышленной сети равно 220 В или 380 В, а напряжение аккумуляторной батареи 12 В, что не соответствует диапазону напряжения питания, необходимому для надежного функционирования ИС;

Ø несовпадением стабильностей напряжений, так как промышленная сеть до­пускает статические (долговременные) отклонения напряжения в диапазоне от +15 % до -20 %, что также не соответствует требованиям, предъявляемым к напряжению питания для устройств, выполненных на основе ИС.

Следует отметить, что колебания напряжения питания должны рассматривать­ся в качестве внешнего возмущения, воздействующего на работу ЭУ и системы в целом. Как было показано ранее на примере усилительных устройств, измене­ние этого напряжения существенно влияет на их технические характеристики. Так, например, в усилителях постоянного тока следствием изменения питания является дрейф нуля выходного напряжения, а в усилителях переменного тока значение напряжения питания определяет уровень вносимых искажений.

Это обусловливает необходимость применения специального электронного устройства, согласующего частоты, уровни и стабильности напряжений, необхо­димых для питания отдельных узлов электронной системы. Роль этого ЭУ и вы­полняют ИВП.

В общем случае ИВП состоит из нескольких функционально законченных блоков, все схемотехническое многообразие которых может быть разбито на три основные группы: устройства согласования частоты, уровня и стабильности на­пряжения.

Устройства согласования частоты в зависимости от вида преобразуемой энер­гии подразделяются на два основных класса:

выпрямители - преобразователи напряжения переменного тока в напряже­ние, содержащее постоянную составляющую (пульсирующее напряжение);

инверторы -- преобразователи постоянного напряжения в переменное с за­
данной формой и частотой.

Устройства согласования уровня напряжения предназначаются для преобра­зования как постоянного, так и переменного напряжения одного уровня в напря­жение другого уровня.

Устройства согласования стабильности напряжения можно разделить на два основных класса:

сглаживающие фильтры — устройства, предназначенные для стабилизации мгновенного пульсирующего напряжения (тока);

стабилизаторы — устройства, стабилизирующие среднее значение выходного напряжения, тока и мощности.

В соответствии с вышеизложенным обобщенную структурную схему ИВП можно представить в виде последовательного соединения трех блоков (рисунок 1.1).

 

Рисунок 1.1 – Обобщенная структурная схема ИВП

Следует отметить, что с точки зрения конечного результата — согласования параметров напряжения — последовательность включения указанных блоков мо­жет быть произвольной и определяется дополнительными требованиями к ИВП, а также используемыми схемотехническими решениями отдельных блоков.

На рисунке 1.2 приведена наиболее типичная структурная схема построения ИВП, предназначенного для преобразования напряжения промышленной сети в посто­янное напряжение.

 

Рисунок 1.2 – Структурная схема ИВП с входным низкочастотным трансформатором

В этой схеме последовательно происходит согласование уровня, затем часто­ты и, наконец, стабильности входного и выходного напряжений.

Следует заметить, что представление ИВП в виде каскадного соединения трех функционально законченных блоков является условным. В конкретной структу­ре часто невозможно выделить законченные функциональные блоки, выполня­ющие только один из указанных выше типов преобразования (согласования) напряжений. Однако такое представление позволяет четко сформулировать тре­бования, предъявляемые к ИВП, определить его место в составе электронных систем и основные характеристики.

Независимо от структурной схемы и конкретных схемотехнических решений, ИВП характеризуются рядом электрических параметров.

 

12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: