Принцип импульсной стабилизации напряжения. Импульсные вторичные источники питания.

Структурная схема импульсного стабилизатора постоянного напряжения приведена на рисунке 12.9. Импульсный блок (ИБ) обеспечивает работу регулируемого элемента (РЭ) в ключевом режиме, характеристики которого определяются блоком сравнения (БС).

Рисунок 12.9 – Структурная схема импульсного стабилизатора: РЭ – регулируемый элемент; – сглаживающий фильтр; БС – блок сравнения; ИБ – импульсный блок; – источник эталонного напряжения

Используются в основном два способа управления: релейный и широтно-импульсный. В первом случае импульсы на выходе РЭ имеют амплитуду, равную вкаждый данный момент входному напряжению, и регулирование обеспечивается изменением их длительности. Во втором случае амплитуда импульсов постоянна, по сигналам ИБ изменяется их ширина.

Принцип работы релейного импульсного стабилизатора поясняется схемой, представленной на рисунок 12.10. РЭ на схеме представлен транзистором , включенным по схеме с ОЭ, функции БС выполняет переменный резистор R4 делителя выходного напряжения . Источником эталонного напряжения служит стабилитрон , ИБ выполнен на транзисторе . Резисторы , , обеспечивают допустимые режимы работы транзисторов, диод необходим для защиты от перенапряжений из-за ЭДС самоиндукции дросселя фильтра, возникающей при снижении тока через катушку индуктивности (в паузе между импульсами на эмиттере ).

Рисунок 12.10 – Схема импульсного стабилизатора

Временная диаграмма, поясняющая процесс регулирования напряжения на нагрузке при отклонениях входного напряжения относительно номинального значения, приведена на рисунке 12.11. Нарастание во время действия импульса ограничено моментом равенства напряжения, снимаемого с движка , сумме напряжения пробоя стабилитрона и порогового напряжения открывания транзистора . В паузе между импульсами конденсатор фильтра разряжается на сопротивление нагрузки до момента равенства напряжению пробоя стабилитрона . Разность напряжений срабатывания блока сравнения (гистерезис) определяет величину пульсаций относительно среднего значения напряжения на нагрузке. Достоинства схемы: относительная простота при приемлемом уровне коэффициента пульсаций, импульсный стабилизатор с широтно-импульсным регулированием схемотехнически сложнее, но имеет несколько лучшие показатели качества выходного напряжения.

Рисунок 12.11 – Временная диаграмма релейного регулирования напряжения

Импульсные вторичные источники питания.

ВИП указанного типа в настоящее время используются в блоках питания компьютеров, телевизоров и другой аппаратуре бытового и технического назначения.

Структурная схема импульсного ВИП приведена на рисунке 12.12. Новым элементом здесь является высокочастотный (ВЧ) преобразователь постоянного напряжения в импульсную последовательность.

Рисунок 12.12 – Структурная схема импульсного ВИП

В качестве такого преобразователя используются трансформаторные каскады, управляемые задающим импульсным генератором, или импульсные генераторы с самовозбуждением. Частота преобразования обычно находится в пределах 30...50 кГц.

Остальные блоки приведенной ранее структурной схемы импульсного ВИП принципиально не отличаются от таковых для ВИП, выполненного по аналоговой схеме.

 

Контрольные вопросы

1 Каковы преимущества и недостатки аналоговой и импульсной схем вторичных источников питания?

2 Поясните назначение основных блоков структурной схемы аналогового ВИП.

3 Поясните назначение основных блоков структурной схемы импульсного ВИП.

4 В чем преимущества двухполупериодного выпрямителя по сравнению с однополупериодным?

5 Перечислите типы и основные особенности стабилизаторов напряжения.

6 При какой полярности напряжения работает стабилитрон в параметрическом стабилизаторе?

7 В каком режиме работают транзисторы в компенсационном стабилизаторе?

8 Какие принципы регулирования используются в импульсных стабилизаторах?

Лекция 13