Дисциплина «Электроника»
Лекция 4
Средства электропитания электронной аппаратуры
1. Общие сведения об источниках первичного и вторичного питания.
Генераторы, аккумуляторные батареи – это первичные источники электропитания потребителей. Но потребители могут требовать для их питания напряжения других величин, токи другого рода. Эти преобразования осуществляются с помощью вторичных источников электрической энергии. К ним можно отнести электромашинные и статические преобразователи (трансформаторы, выпрямители).
трансформаторы;
= выпрямители;
= электромашинные и статические преобразователи. С их помощью может также вестись преобразование ( ), если необходимо производить изменение частоты);
= = делители напряжения, усилители. Данное преобразование может осуществляться многоступенчато:
(= ) ( ) ( = )
2. Однофазные выпрямительные устройства.
Выпрямителем называется устройство, преобразующее переменное напряжение, полярность которого изменяется, в пульсирующее, полярность которого остается постоянной.
В состав выпрямителя входят:
силовой трансформатор;
вентиль;
сглаживающий фильтр.
Структурная схема простейшего выпрямителя представлена на рис. 1.
Рис. 1. Схема выпрямителя.
Трансформатор изменяет напряжение сети Uс до значения, необходимого для вентильной группы, электрически отделяет потребителя от сети.
Вентильная группа преобразует переменный ток в пульсирующий однонаправленный. В простейшем случае вентильная группа может состоять из одного диода (однополупериодный выпрямитель), на четырех диодах может быть построена вентильная группа двухполупериодного выпрямителя.
Сглаживающий фильтр уменьшает пульсации выпрямленного напряжения до величины, допустимой для работы нагрузки. Простейший фильтр состоит из одного конденсатора или одного дросселя. Более сложные – из соединения дросселя и конденсатора или конденсатора и резистора. Для улучшения сглаживания пульсаций применяют многозвенные фильтры, состоящие из нескольких последовательно включенных звеньев.
Выпрямители широко применяются в различных электронных аппаратах, так как большинства блоков этих аппаратов требует питания постоянным током.
Современные выпрямители различают по типу вентилей, схеме их включения и числу фаз источника переменного напряжения.
Выпрямители подразделяют также на управляемые и неуправляемые. В неуправляемых выпрямительных устройствах для преобразования синусоидального тока в постоянный применяются полупроводниковые диоды, в управляемых выпрямительных устройствах – тиристоры.
При питании от однофазной сети применяются следующие схемы выпрямителей:
однополупериодные;
двухполупериодные
2.1. Однополупериодный выпрямитель.
На рис. 2 представлена схема однополупериодного выпрямителя:
Рис. 2. Схема однополупериодного выпрямителя
Переменное синусоидальное напряжение u2 (рис.3, а) подают на диод.
Рис. 3. Напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора (о);
выпрямленный ток 1ч, постоянная составляющая тока /о (б)
За счет односторонней проводимости диодов ток i2 (рис. 3, б) проходит только в положительные полупериоды напряжения и2 и, следовательно, имеет импульсную форму. Постоянная составляющая этого тока I0 определяется средним значением тока i2 , проходящего через нагрузку RН за полупериод.
Средним значением тока i2 называется среднее арифметическое значение из всех мгновенных значений за полупериод:
I0 = 0,318 I2m
Постоянная составляющая выпрямленного напряжения на RН определяется законом Ома:
U0 = I0 RН = 0,318 I2m RН = 0,318 U2m
Однополупериодная схема наиболее проста и содержит всего один диод. В положительный полупериод напряжения на вторичной обмотке трансформатора диод находится в проводящем состоянии и через него протекает ток в нагрузку; а в отрицательный - диод закрыт, и тока в нагрузке нет. Следовательно, ток в нагрузке протекает в одном направлении и только в один положительный полупериод напряжения вторичной обмотки трансформатора