Источники питания электронных утройств

 

Неотъемлемой частью электронных устройств являются источники питания, предназначенные для формирования необходимых для работы их электронных компонентов напряжений (токов) с заданными характеристиками. Все источники питания можно разделить на первичные, преобразующие различные виды энергии в электрическую (электромеханические генераторы, электрохимические батареи и аккумуляторы, фотоэлектрические элементы, термоисточники энергии и т.п.), и вторичные, осуществляющие преобразование энергии первичных источников в совокупность питающих напряжений (токов), обеспечивающих нормальное функционирование электронного устройства. Источники вторичного питания (ИВП) делятся на две основные группы: инверторные, изменяющие и род, и значение питающего параметра (выпрямители), и конверторные, служащие для преобразования одного значения, например, напряжения в другое (трансформаторы, стабилитроны и т.п.).

К основным характеристикам ИВП относятся:

- параметры первичного источника питания (напряжение, ток, их вид, частота, стабильность);

- эксплуатационные параметры (диапазон рабочих температур, допустимые механические нагрузки, к.п.д., надежность и т.п.).

Диапазон изменения этих параметров в значительной степени зависит от того, является ИВП нерегулируемым, регулируемым или стабилизированным.

Выпрямители

Выпрямителем называется устройство для преобразования переменного напряжения (тока) в постоянное. Простейший вариант однофазного однополупериодного выпрямителя напряжения приведен на рис. 7.1 а, а зависимость его выходного параметра от времени – на рис. 7.1 б. Поскольку U_вых этой схемы отлично от нуля только в течение половины периода, КПД ее невелик и использование ограничено. Более высокий показатель КПД обеспечивает схема двухфазного двухполупериодного выпрямителя (рис. 7.2 а), U_вых которого (рис. 7.2 б) является инверсией обеих полупериодов переменного U_вх, однако его реализация требует наличия вывода от средней точки выходной обмотки трансформатора Тр, поэтому на практике они применяются редко.

Двухполупериодную форму U _вых (t) можно получить и в однофазном варианте, если использовать мостовую схему выпрямителя (рис. 7.3), где даже можно обойтись без трансформатора, увеличив вдвое количество диодов. Поскольку это связано с увеличением потерь, то мостовые схемы редко используются при выпрямлении напряжений ниже 5 В. Наконец, однофазный выпрямитель с удвоением напряжения (рис. 7.4) – это последовательное соединение двух однофазных однополупериодных выпрямителей, когда в первом полупериоде D ₁ заряжает С ₁, а во-втором D ₂ заряжает С ₂ напряжением противоположной полярности. Так как С ₁, С ₂ включены последовательно, то U _вых почти удваивается. Схема аналогична мостовой, если D ₃, D ₄ заменить на С ₁, С ₂, поэтому ее часто называют полумостовой. Заметим, что подобным образом возможно утроение, учетверение, короче, умножение напряжения.