Источники вторичного электропитания ИВЭ ИВЭ служат для преобразования

Источники вторичного электропитания (ИВЭ) ИВЭ служат для преобразования переменного тока в постоянный ток (выпрямление), либо постоянный ток – в переменный (инвертирование), требуемого значения. Конструкция блока питания диоды конденсатор трансформатор элементы схемы стабилизатора 2/13/2018 4: 14 AM 1

Однофазные Переменный ток По типу источника питания Трехфазные Постоянный ток И С постоянным напряжением (выпрямители) По роду тока на выходе В Малой (до 100 Вт) Э По мощности выделяемой в нагрузке Средней (до 1000 Вт) Большой (более 1000 Вт) По напряжению на выходе 2/13/2018 4: 14 AM С переменным напряжением (инверторы) Низкого среднего высокого 2

Ø Структурная схема вторичного источника электропитания u 1(t) ТР u 2(t) U 2 В СФ Uст СТ Uн нагрузка v Входное напряжение u 1(t) v Трансформатор (ТР) v Блок вентилей (В) v Сглаживающий фильтр (СФ) v Стабилизатор напряжения (СТ) v Выходное напряжение Uн 2/13/2018 4: 14 AM 3

n Трансформатор ТР предназначен для согласования входного (сетевого) напряжения u 1 и выходного (выпрямленного) напряжения Uн нагрузки. n Блок вентилей В выполняет функцию выпрямления переменного тока. n Для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения в нагрузке, применяют сглаживающий фильтр СФ. n Стабилизатор постоянного напряжения СТ поддерживает постоянство выходного напряжения нагрузки Uн при изменении напряжения сети, сопротивления нагрузки (включают его в неуправляемые выпрямители). 2/13/2018 4: 14 AM 4

Схема стабилизированного однофазного однополупериодного выпрямителя переменного тока. 2/13/2018 4: 14 AM 5

Форма напряжений u(t) Uд Uф Uст 2/13/2018 4: 14 AM Напряжение сети Напряжение на выходе выпрямителя Напряжение на выходе фильтра Напряжение на выходе стабилизатора 6

2. Блок вентилей v Основным узлом источника питания является вентильный комплект. v В нем преобразование переменного тока в постоянный осуществляется с помощью нелинейных элементов с несимметричной ВАХ, обладающих вентильными свойствами (односторонней проводимостью). v Строят различные схемы выпрямления, то есть устройства, называемые выпрямителями. 2/13/2018 4: 14 AM 7

Ø Классификация выпрямителей 1). Неуправляемые (Uн = const) Диоды 2). Управляемые (Uн = var. ) Тиристоры, транзисторы, электронные лампы. Имеют третий (управляющий) электрод Однофазные Трехфазные (мощность менее 1 к. Вт) (мощность более 1 к. Вт) 3). Однополупериодные 2/13/2018 4: 14 AM Двухполупериодные 8

Ø Основные параметры выпрямителя n Uн. ср (Iн. ср) – среднее значение выпрямленного напряжения (тока) нагрузки (или постоянная составляющая); n U m. осн – амплитуда основной гармоники выпрямленного напряжения; n qп – коэффициент пульсации выпрямленного напряжения; n S – мощность трансформатора; n Uобр. max и Iпр. max – максимальные допустимые 2/13/2018 4: 14 AM обратное напряжение и прямой ток вентиля. 9

4. Параметрический стабилизатор Стабилизатором напряжения (тока) называют устройство, автоматически обеспечивающее поддержание напряжения (тока) нагрузочного устройства с заданной степенью точности. Rбал I IН VD Iст Rн Uвх Uвых Uc т 2/13/2018 4: 14 AM 10

Стабилитрон - кремниевый диод, работающий в режиме электрического пробоя. Анод Катод Стабилитроны предназначены для использования в параметрических стабилизаторах напряжения. 2/13/2018 4: 14 AM 11

Рабочим участком ВАХ стабилитрона является участок обратной её ветви, соответствующий области обратного электрического пробоя p-n - перехода и ограниченный минимальным Iст. min и максимальным Iст. max значениями тока. v При работе в этой области обратное напряжение на стабилитроне Uст меняется незначительно при относительно больших изменениях тока стабилитрона Iст. 2/13/2018 4: 14 AM 12

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) стабилитрона 2/13/2018 4: 14 AM 13

Ø Основные параметры стабилитронов: • Uст = 3… 180 В – напряжение на стабилитроне; R д= = • - динамическое сопротивление на участке стабилизации; Чем меньше сопротивление, тем лучше стабилитрон. • Iст. min и Iст. max – минимальный и максимальный допустимые токи стабилизации (от 5 м. А до 5 А); • Pmax – максимальная допустимая рассеиваемая 2/13/2018 4: 14 AM мощность. 14

ü Стабилитрон в параметрическом стабилизаторе включают параллельно нагрузочному резистору Rн. ü Параллельное включение не допустимо, т. к. из всех параллельно соединённых стабилитронов ток будет только в одном из них, имеющем наименьшее напряжение стабилизации. ü Последовательно со стабилитроном для создания требуемого режима работы включают балластный резистор Rбал. 2/13/2018 4: 14 AM 15

Ø Для нормальной работы стабилизатора сопротивление резистора Rбал должно быть таким, чтобы его ВАХ пересекала ВАХ стабилитрона в точке «А» , соответствующей номинальному току стабилитрона Iст. ном (указывается в паспортных данных стабилитрона). ВАХ: Формула для расчета Rбал: 2/13/2018 4: 14 AM 16

n n Принцип действия параметрического стабилизатора постоянного напряжения удобно объяснять с помощью ВАХ стабилитрона и «опрокинутой» ВАХ резистора Rбал. Такое построение позволяет графически решить уравнение электрического состояния стабилизатора напряжения: 2/13/2018 4: 14 AM Uвх = Ucт + URбал 17

Основные соотношения токов и напряжений в стабилизаторе определяются первым и вторым законами Кирхгофа: 2/13/2018 4: 14 AM 18

Ø Коэффициент стабилизации по напряжению - основной параметр, характеризующий качество работы стабилизатора. § Коэффициент стабилизации параметрического стабилизатора напряжения на полупроводниковом стабилитроне: Кст = 5 – 50 2/13/2018 4: 14 AM 19

v Стабилитрон выбирается по справочнику: Ø Расчет стабилизатора сводится к тому, чтобы выбрать стабилитрон и выбрать величину Rбал. Ø Ø Uст - напряжение стабилизации, которое определяется напряжением на нагрузочном устройстве. Iст max, который не должен превышать максимально допустимый ток через стабилитрон; Iст min, Rдиф. 2/13/2018 4: 14 AM 20

Ø Достоинства параметрического стабилизатора: n простота конструкции; n надежность работы. Ø Недостатки: n небольшой (не более 0, 3); n большое внутреннее (5 -20 Ом); n узкий и нерегулируемый диапазон стабилизируемого напряжения. 2/13/2018 4: 14 AM коэффициент полезного сопротивление действия стабилизатора 21

Электрические фильтры n Электрические фильтры – это четырехполюсники, содержащие катушки, конденсаторы и резисторы и предназначенные для выделения или подавления на нагрузочном устройстве напряжения в заданном диапазоне частот.

Коэффициент передачи фильтра n n К – зависит от частоты, т. к. Xс и XL зависят от частоты

Характеристики фильтров n n n KU(f) – называется Амплитудночастотная характеристика АЧХ φ(f) – называется Фазочастотная характеристика ФЧХ Область частот пропускаемых фильтром, называется полосой пропускания

Классификация фильтров n n Низкочастотные НЧФ (интегрирующие) Высокочастотные ВЧФ (дифференцирующие) Избирательные Заграждающие

Низкочастотный фильтр

Высокочастотный фильтр

Избирательный фильтр

Заграждающий фильтр