- •Тема 1. Вступ. Умови, що призвели до розробки сучасних джерел живлення реа.
- •1. Аналіз недоліків традиційних силових вдж.
- •2. Класифікація.
- •Перетворювачі з високою частотою перетворення.
- •Структури трансформаторно-ключового типу.
- •Особливості перетворювальних комірок на транзисторах.
- •Однотактні перетворювачі з двостороннім ключем.
Тема 1. Вступ. Умови, що призвели до розробки сучасних джерел живлення реа.
Аналіз недоліків традиційних силових ВДЖ.
Класифікація модуляційних джерел живлення (МДЖ).
Функціональні схеми МДЖ та джерел з без трансформаторним входом.
1. Аналіз недоліків традиційних силових вдж.
РЕА потребує постійних джерел, в той час як первинні виробляють змінний струм.
Основні недоліки традиційних трансформаторно-випростовувальних джерел живлення енергії:
маса;
габарити;
низький к.к.д. (20 25%);
висока вартість.
Почали розробляти джерела нового типу – модуляційні.
З широким використанням мікроелектронних пристроїв в РЕА традиційні джерела живлення почали складати до 70 80% маси та об’єму апаратури. В першу чергу це зумовлено металоємністю таких пристроїв, а також низьким коефіцієнтом енергії в цілому (к.к.д. 25 30%). Вирішення цієї проблеми в деякій мірі забезпечити імпульсні джерела або джерела з без трансформаторним входом. Економічно підраховано, що використання в країнах СНД 5 млн. телевізорів з імпульсними джерелами живлення, забезпечує річну економію 20 тис. тон високоякісної трансформаторної сталі, 5 – 6 тис. тон мідного дроту, 500 млн. кВт електроенергії.
Необхідністю розробки нових модуляційних джерел живлення стало також використання в потужних радіостанціях та ретрансляційних центрах вихідних каскадів підсилювачів з розподіленим підсиленням, а також розробка апаратури з суміщеними функціональними можливостями (рядкова розгортка та блок живлення в телевізорах).
За попередніми підрахунками останні розробки повинні дати економічний ефект 30 40%, однак застосування МДЖ в потребують складних систем керування і комутації. Так для забезпечення потужної АМ сигналів звук діапазону до 20 кГц, частота модуляційного перетворення повинна становити
300 400 кГц, а це призводить до значних динамічних втрат в МДЖ. Складність схеми комутації призводить до зменшення їх надійності. Тому в цілому економічний ефект одержується на рівні 10%.
Розвиток сучасних ВДЖ характеризується двома напрямками:
розробка малопотужних імпульсних джерел живлення з без трансформаторним входом для побутової електроапаратури;
розробка універсальних потужних модуляційних джерел живлення з багатозонною модуляцією.
В останніх вся область зміни енергетичного потоку кантується за рівнем сигналу і за тривалістю модуляції, утворюючи таким чином амплітудно-часові зони. Закон модуляції сигналу в кожній зоні може бути довільним і визначатися тільки інформаційним керуючим сигналом.
2. Класифікація.
Розробка загальної класифікації МДЖ, враховуючи їх багатогранність і функціональну складність є досить складним завданням. Однак, за певними характеристичними ознаками, всі ДЖ можна систематизувати:
За енергетичною ознакою, яка вказує в першу чергу на економічність перетворення
однотактні
однокоміркові
багатотактні
багатокоміркові.
За особливістю формування інформаційних керуючих сигналів:
Однокоміркові структури характеризуються
широтно-імпульсною модуляцією (ШІМ);
частотно-імпульсною модуляцією (ЧІМ);
лінійною модуляцією (ЛМ).
Багатокоміркові також можуть використовувати
амплітудно-імпульсну модуляцію (АІМ);
імпульсно-кодову модуляцію (ІКМ).
На основі даних простих видів модуляції ШІМ та ЧІМ – тракти можуть утворювати комбінований вид комірок керування з часо-широтно-імпульсною модуляцією (ЧШІМ), а також більш складні види модуляції, характерні для багатокоміркових:
бі-модуляція (БМ);
дельта-модуляція (ДМ);
багатозонна імпульсна модуляція (БІМ);
комбінована модуляція (Ком.М).
Незалежно від типу перетворення, основним елементом кожного МДЖ є перетворювальна комірка (інвертор). Такі комірки можна класифікувати за різними ознаками:
Модуляційним джерелом можна назвати таке джерело, в якому здійснюється перетворення енергії первинного джерела для задання певного рівня і форми енергетичного потоку, необхідного для живлення апаратури за деяким інформаційним сигналом (потоком).
Загальна структурна схема МДЖ складається з двох каналів: енергетичного і інформаційного (каналу керування).
До енергетичного каналу відносять:
вхідні та вихідні фільтруючі пристрої (Ф1, Ф2);
силовий перетворювач.
Інформаційний канал включає:
пристрій керування (комутації) силового перетворювача (ПК);
схему узгодження (СУ);
вимірювальний перетворювач (ВП);
схему керування та підсилення (СКП).
Особливістю МДЖ є наявність двох входів: потужного енергетичного Uвх(t) та керуючого інформаційного x(t). ВП забезпечує модуляційне перетворення керуючого сигналу на основі аналізу характеристик вхідного та вихідного енергетичних сигналів і подує керуючий сигнал розузгодження на СКП, що далі використовується для комутації ПК. Інформаційний сигнал через СКП і ПК комутуючи П буде впливати не тільки на форму вихідного сигналу і його параметри, а також і на вхідний сигнал Uвх(t). Тому вхідний фільтр Ф1 повинен забезпечувати частотне розділення силового та інформаційного модулюючого сигналу.
В багатозонних МДЖ П, як правило, має складну будову. Може включати кілька паралельних каналів, які працюють на спільне або розділене навантаження. У П можна виділити
вхідний та вихідний пристрої;
модулятор.
Найпростішим багатозонним перетворювачем можна вважати навіть трифазну мережу живлення, кожну фазу розглядати як окремий енергетичний канал. Прикладом одно-коміркового перетворювача також може бути імпульсний БЖ для РЕА.
Обов’язковим елементом Ф1 є високочастотний керамічний конденсатор для шунтування модулюючого ВЧ сигналу, який може проникати на вхід силової мережі. В побутовій техніці, як правило, використовують однотактні перетворювачі невеликої потужності, оскільки це спрощує схеми керування і комутації. Відмінністю даного джерела від багатозонного МДЖ є відсутність вхідного інформаційного сигналу, тобто схема працює за певним схемотехнічно заданим законом перетворення.
