2. Расчет и моделирование работы импульсного источника питания измерительного прибора

Рассмотрим важнейшие этапы проектирования сетевого импульсного источника питания, который потенциально может быть использован для применения в различных приборах общего и специального назначения с несколькими напряжениями как униполярного, так и биполяного питания. Следует заметить, что большинство современных приборов требуют питания цифровых схем как стандартным напряжения +5 В, так и пониженным напряжением +3.3 В (например, цифровые сигнальные процессоры), а также биполярное питание для аналоговых подсхем ±12 В. Совокупная мощность такого источника должна лежать в пределах 220 Вт для обеспечения широкого спектра применений. Проектирование такого источника включает в себя следующие важнейшие этапы:

• расчет и схемотехническое проектирование первичного источника питания;

• расчет и схемотехническое проектирование преобразователя постоянного напряжения (DC/DC);

• выбор диодов;

• расчет дросселей;

• расчет конденсаторов;

• расчет трансформатора.

Выходные параметры импульсного источника питания, как правило, устанавливаются в соответствии с потребностями системы, для которой он предназначен. Для разрабатываемого источника питания они предположительного могут быть следующими (табл. 2.1.):

Таблица 2.1. Требования для импульсного источника питания

Выходное напряжение	Выходной ток	Напряжение пульсаций
+5.0 В (±5%)	18 А	50 мВ
+12 В (±5%)	14 А	120 мВ
−12 В (±10%)	0.5 А	120 мВ
+3.3 В (±5%)	14 А	50 мВ

Полный список параметров и характеристик импульсных источников включает значительно большее число характеристик, которые могут быть использованы для уточнения этапов проектирования устройства. Часть такого списка характеризующего данную разработку приведена в табл. 2.2.

Таблица 2.2. Характеристики импульсного источника питания

Параметр	Выбор
Выбор напряжения (ручной/автоматический)	Автоматический
Частота питающей сети (50/60/универсальная)	Универсальная
Коррекция коэффициента мощности (да/нет)	Нет
Диапазон напряжения питания (10%/15%/20%)	20%
Время удержания напряжения	2 периода
Нестабильность выходного напряжения по сети	0.5%
Нестабильность выходного напряжения по нагрузке	0.1%
Ограничение тока (постоянное/перегрузочное)	Постоянное
Максимальная внутренняя температура	60°С
Температура окружающей среды	10...50°С
Средняя наработка на отказ	>100000 часов (11 лет)
Общая производительность (с максимальной нагрузкой)	80%

Перейдем непосредственно к рассмотрению этапов схемотехнического проектирования устройства и расчету параметров его элементов.