«Электропитание устройств связи» Тема: Импульсные стабилизаторы
Достоинства и недостатки импульсных стабилизаторов 1 Достоинства: КПД, независимо от величины входного (выходного) напряжения, практически постоянен и составляет, в зависимости от схемы и используемых комплектующих, до 80. . . 95%. Благодаря столь высокому КПД облегчается тепловой режим устройства: его компоненты практически не греются. Уменьшается также потребляемый устройством ток, что очень важно при автономном режиме работы. Недостатки: Стабилизатор работает в импульсном режиме и на довольно высокой частоте, поэтому он излучает весьма мощные электромагнитные (радиоволны) и электрические (пульсации напряжения) помехи. Избавиться от них очень сложно. Поэтому применять импульсные стабилизаторы целесообразно только там, где нагрузка потребляет значительный ток или мощность (более 10. . . 20 Вт), есть большая разница между входным и выходным напряжениями (минимум в 2. . . 5 раз), а нагрузка сравнительно нечувствительна к помехам и пульсациям
Импульсные стабилизаторы 2 Импульсный стабилизатор состоит из: - схемы управления; - ключевого транзистора; - дросселя (катушки индуктивности с ферритовым сердечником); - фильтрующих конденсаторов; - обратноходового диода, в качестве которого для небольшого увеличения КПД (и значительного уменьшения нагрева корпуса) можно использовать мощный транзистор. В зависимости от того, как соединены эти элементы, импульсный стабилизатор может повышать, понижать, а также инвертировать полярность напряжения.
Повышающие преобразователи напряжения 3
Повышающие преобразователи напряжения 4 Во время рабочего хода, когда транзистор открыт, катушка запасает энергию. Ее можно представить как батарейку (конденсатор), положительный полюс которой — вверху схемы (рис. 1 б). Диод при этом закрыт, постоянное напряжение на выходе поддерживается конденсатором. После запирания транзистора полярность напряжения на выводах катушки из-за ЭДС самоиндукции меняется на противоположную, она суммируется с напряжением питания и через открывшийся диод подзаряжает конденсатор (рис. 1 в). Таким способом, в принципе, можно получить сколь угодно большое напряжение, но обычно оно не превышает несколько сотен вольт изза потерь как в самой катушке, так и в других элементах схемы. При сборке такой схемы нужно уделить особое внимание надежности элементов и монтажа. Транзистор, конденсатор и диод в этой схеме должны быть рассчитаны на максимальное выходное напряжение плюс 10. . . 20 В запаса.
Инвертор напряжения 5 Пока транзистор открыт (рис. 2 б), катушка накапливает энергию. , а диод закрыт обратным напряжением. После запирания транзистора на верхнем по схеме выводе катушки появляется отрицательный потенциал, и она через диод подзаряжает отрицательным напряжением конденсатор (рис. 2 в). Конденсатор в этой схеме должен быть рассчитан на максимальное выходное напряжение (плюс запас), транзистор и диод — на выходное плюс напряжение питания.
Понижающий преобразователь 6 Понижающий преобразователь напряжения собирают по несколько иной схеме (рис. За). Пока транзистор открыт, катушка медленно накапливает заряд, одновременно подзаряжая выходной накопительный конденсатор (рис. Зб). После запирания транзистора катушка через диод разряжается на конденсатор (рис. Зв). Как только напряжение на конденсаторе чуть снизится (под влиянием тока нагрузки), схема управления подаст еще один открывающий импульс на транзистор, подзаряжая конденсатор, и так до бесконечности.
Повышающе-понижающий преобразователь напряжения 7 Повышающе-понижающий преобразователь напряжения, если напряжение на нагрузке должно быть, например, 5 В. а напряжение питания — 3. . . 12 В, собирается по комбинированной схеме (рис. 4 а). Пока входное напряжение меньше напряжения нагрузки, транзистор VT 1 всегда полностью открыт (рис. 4 б), a VT 2 "повышает" напряжение, работая в импульсном режиме (рис. 4 в) аналогично схеме повышающего преобразователя. При равенстве входного напряжения выходному VT 1 открыт, VT 2 закрыт. Как только входное напряжение станет больше выходного, VT 2 закрывается, a VT 1 начинает "работать", ограничивая выходное напряжение (рис. 4 г и д). Схема управления в этом случае будет гораздо сложнее, а также чуть снизится КПД (на 1. . . 5%) из-за двух диодов в режиме понижающего преобразователя.
Коэффициент заполнения 8 Отношение длительности открытого состояния транзистора, при котором генерируется импульс напряжения длительностью Ти, к периоду коммутации Т называется коэффициентом заполнения. Кз=Ти/Т Коэффициент заполнения характеризует возможность изменения выходного напряжения при постоянном входном напряжении путем подачи управляющих импульсов различной скважности. Uвых=Кз. Uвх
«Электропитание устройств связи» Тема: Импульсные стабилизаторы
Скачать презентацию «Электропитание устройств связи» Тема: Импульсные стабилизаторы
Импульсный стабилизатор.ppt