Глава 8

1.Какие функциональные блоки содержит полная блок-схема вторичного источника питания (структура источника)?

Вторичные источники питания – это преобразовательные устройства, которые преобразуют электрическую энергию синусоидального тока в электрическую энергию постоянного тока.

Вторичный источник постоянного тока в общем случае включает в себя трансформатор, выпрямитель, сглаживающий фильтр и стабилизатор напряжения постоянного тока.

Трансформатор Тр преобразует синусоидальное напряжение u1 сети в синусоидальное напряжение u2 той же самой частоты, но другой, заданной величины, необходимой для получения величины напряжения Uн , требуемой нагрузкой Н.

Выпрямитель В преобразует синусоидальное напряжение u2 в пульсирующее (в виде полусинусоид) напряжение ud одной полярности.

Сглаживающий фильтр Ф производит сглаживание выпрямленного пульсирующего напряжения ud.

СН, который поддерживает с заданной точностью неизменный заданный уровень напряжения Uн , независимо от изменений уровня напряжения U1 сети и величины тока Iн нагрузки приемника.

2.Какие основные параметры источника питания?

3.Какая основная характеристика источника питания?

Основной характеристикой вторичного источника, как и любого источника, является внешняя характеристика – это зависимость напряжения Uн на выходе источника (напряжение на нагрузке) от тока Iн нагрузки, при неизменном действующем значении напряжения U1 сети Uн = f (Iн) при U1 = const .

4.На каких элементах построены выпрямители?

Трансформатор (Тр) преобразует по величине напряжение u1

сети в требуемое напряжение u2 , получаемое во вторичной обмотке.

т.е Трансформатор (Тр) нагрузка Rн диод VD

При положительном аноде относительно катода диод VD пропускает (открывается) ток id , который протекает по замкнутому контуру: вывод а вторичной обмотки трансформатора – диод VD – нагрузка Rн – вывод b – вторичная обмотка – вывод а.

При отрицательном аноде относительно катода во вторую полуволну напряжения u2 (рис. 8.3, б) диод VD не пропускает (закрывается) ток id и на нагрузке Rн напряжение ud = idRн не возникает, т. к. id = 0 .

5.Чем отличается однофазный однополупериодный выпрямитель от

однофазного двухполупериодного выпрямителя (схема, параметры)?

в двухполупериодном выпрямителе среднее значение выпрямленного напряжения будет в 2 раза больше по сравнению с однополупериодным выпрямителем. Ud=0.9U2

среднее значение тока в нагрузке будет в 2 раза больше Id=Ud/Rн

Для определения коэффициента пульсаций выпрямленного напряжения без сглаживающего фильтра используют формулу q=2/m2-1

где m – число пульсов выпрямленного напряжения ud за один период

напряжения u2 . В данном случае m = 2 и коэффициент пульсации имеет вели-

чину q = 0,67 , что более чем в 2 раза меньше, чем у однополупериодного выпрямителя q=1.57. В качестве недостатка двухполупериодного выпрямителя со средним выводом трансформатора можно отметить высокое обратное напряжение, прикладываемое к закрытому диоду.

параметры:

Однополупериодный выпрямитель

Трансформатор (Тр) преобразует по величине напряжение u1

сети в требуемое напряжение u2 , получаемое во вторичной обмотке.

т.е Трансформатор (Тр) , нагрузка Rн ,диод VD

Двухполупериодный выпрямитель

В этом выпрямителе трансформатор имеет две одинаковые обмотки во вторичной цепи, соединенные последовательно, а от места соединения сделан вывод 0 (из двух схем однополупериодных выпрямителей, работающих поочередно на одну и ту же нагрузку Rн) ,т.е Трансформатор (Тр), нагрузка Rн ,диод VD1 и диод VD2

6.Какое различие между двухполупериодным ''мостовым" и "со средним выводом трансформатора" выпрямителями?

В отличие от выпрямителя со средним выводом трансформатора, в мостовом выпрямителе к закрытым диодам прикладываются в 2 раза меньшие напряжения, т. е. максимальное обратное напряжение в мостовом выпрямителе равно Uобmax =Um2 .

И второе преимущество мостового выпрямителя –для него требуется только одна вторичная обмотка трансформатора.

7.Для чего необходимы сглаживающие фильтры?

Для уменьшения пульсаций выпрямленного выходного напряжения ud выпрямителя устанавливают сглаживающие фильтры (см рис №1)Для оценки способности сглаживающего фильтра уменьшать пульсации напряжения ud ввели специальный параметр- коэффициент сглаживания , где - коэффициент пульсаций напряжения на входе фильтра; -коэффициент пульсаций напряжения на выходе фильтра.

8.На каких элементах построены фильтры?

сглаживающие фильтры создают на основе реактивных

элементов – конденсаторов и катушек индуктивностей (часто называемых дросселями). Такие катушки индуктивности (дроссели) для повышения индуктивности L имеют ферромагнитные сердечники. В сглаживающих фильтрах конденсаторы необходимо включать параллельно нагрузке Rн .

катушку индуктивности необходимо включать последовательно с нагрузкой Rн .

9.На чем основан эффект сглаживания пульсаций?

эффект сглаживания пульсации основан на режимах заряда и разряда конденсаторов.

ud > uф , конденсатор заряжается током id .

uф > ud конденсатор выполняет роль генератора, отдавая накопленную энергию в нагрузку Rн

Чем меньше сопротивление Rн , тем быстрее разряжается конденсатор, т. к. ток разряда Iн

увеличивается. Rн = ∞ (режим холостого хода),

10.Типы сглаживающих фильтров.

С-фильтр (1)

L-фильтр (2)

Для расширения диапазона сглаживания фильтра по мощности

(следовательно, и по току) используют комбинированный фильтр, так

называемый Г-образный LC-фильтр, (3)

Чаще используют сочетание С-фильтра и Г-образного

LC-фильтра(4)

RС-фильтр (5)

СХЕМЫ ЭТИХ ФИЛЬТРОВ:

11.Как оценить степень сглаживания фильтром?

Для оценки способности сглаживающего фильтра уменьшать пульсации

напряжения ud ввели специальный параметр – коэффициент сглаживания

s=q1/q2

где q1 – коэффициент пульсаций напряжения на входе фильтра;

q2 –коэффициент пульсаций напряжения на выходе фильтра.

12.Для чего необходимы стабилизаторы напряжений?

стабилизаторы напряжения поддерживают напряжение Uн в заданных пределах.

Для большинства электронных устройств такие изменения напряжения недопустимы.

Для их надежной и точной работы требуется неизменное напряжение Uн независимо от изменения напряжения сети и тока нагрузки.

13.Как оценить степень стабилизации?

14.На каких элементах построен параметрический стабилизатор? Оцените его работу.

Самый простейший маломощный стабилизатор напряжения

можно построить на лавинном диоде – стабилитроне VD.

Стабилитрон VD включается в схему стабилизации с последовательно включенным «балластным» резистором Rб.

При электрическом (лавинном) пробое напряжение Uст остается почти неизменным в широком диапазоне изменения тока стабилизации Iстmin до Iстmax

15.Что такое компенсационный стабилизатор? Чем он отличается от параметрического стабилизатора?

сложные электронные устройства, представляющие собой устройства автоматического регулирования напряжения. Поэтому компенсационные стабилизаторы напряжения обеспечивают высокую стабилизацию и необходимую мощность для питания различных электронных устройств. Обладая высоким быстродействием, компенсационные стабилизаторы напряжения одновременно хорошо сглаживают выходное напряжение Uн , т. е. выполняют ли роль сглаживающего фильтра. У параметрических стабилизаторов Kст = 20 ÷ 40 , что обычно бывает недостаточным для стабилизации напряжения питания электронных устройств. Да и по мощности такие стабилизаторы чаще всего не удовлетворяют пользователя. Поэтому параметрические стабилизаторы больше используются в качестве стабильного опорного напряжения в более качественных и мощных компенсационных стабилизаторах Kст ≤ 100.