Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Vvedenie

.doc
Скачиваний:
3
Добавлен:
22.06.2022
Размер:
64 Кб
Скачать

Введение

Развитие электронных устройств автоматики поставило перед разработчиками проблему миниатюризации источников питания данных устройств. До сих пор источники питания занимали больше всего места и имели массу, превосходящую сами схемы, для питания которых они предназначались. Использование современных электронных средств импульсной техники и цифровой электроники позволяют создавать источники питания электронных схем, имеющие несравненно меньшие массогабаритные параметры, чем свои предшественники, обладая при этом не худшими, и даже несколько превосходящими электрическими харак­теристиками. Использование полупроводниковых приборов дает огромную экономию в расходовании электрической энергии источников питания.

Источники электрической энергии (ИЭЭ) подразделяются на первичные и вторичные. К первичным относятся все непосредственные преобразователи различных видов энергии в электрическую: электромашинные генераторы, гальванические и топливные элементы, солнечные батареи и т. д. Ко вторичным относятся преобразователи электрической энергии одного вида в электрическую энергию другого вида.

Электрическая энергия, вырабатываемая первичными источниками, не всегда может быть непосредственно использована для питания электронной аппаратуры. Поэтому электропитание радиоэлектронной аппаратуры осуществляется средствами вторичного электропитания, которые подключаются к источникам первичного электропитания, преобразуют их переменное или постоянное напряжение в ряд выходных напряжений различных номиналов как постоянного, так и переменного тока с характеристиками, обеспечивающими нормальную работу РЭА в заданных режимах..

Для выполнения этих задач в состав средств вторичного электропитания входят как сами источники питания, так и ряд дополнительных устройств, обеспечивающих их работу в составе комплекса РЭА

Источник электропитания может быть интегрированным в общую схему (обычно в простых устройствах; либо, когда недопустимо даже незначительное падение напряжения на подводящих проводах — например материнская плата компьютера имеет встроенные преобразователи напряжения для питания процессора), выполненным в виде модуля (блока питания, стойки электропитания и т. д.), или даже расположенным в отдельном помещении (цехе электропитания).

Две наиболее типичных конструкции — это трансформаторные и импульсные источники питания.

Импульсные блоки питания являются инверторной системой. В импульсных блоках питания переменное входное напряжение сначала выпрямляется. Полученное постоянное напряжение преобразуется в прямоугольные импульсы повышенной частоты и определенной скважности, либо подаваемые на трансформатор (в случае импульсных БП с гальванической развязкой от питающей сети) или напрямую на выходной фильтр нижних частот (в импульсных БП без гальванической развязки). В импульсных БП могут применяться малогабаритные трансформаторы — это объясняется тем, что с ростом частоты повышается эффективность работы трансформатора и уменьшаются требования к габаритам (сечению) сердечника, требуемым для передачи эквивалентной мощности. В большинстве случаев такой сердечник может быть выполнен из ферромагнитных материалов, в отличие от сердечников низкочастотных трансформаторов, для которых используется электротехническая сталь.

В импульсных блоках питания стабилизация напряжения обеспечивается посредством отрицательной обратной связи. Обратная связь позволяет поддерживать выходное напряжение на относительно постоянном уровне вне зависимости от колебаний входного напряжения и величины нагрузки. Обратную связь можно организовать разными способами. В случае импульсных источников с гальванической развязкой от питающей сети наиболее распространенными способами являются использование связи посредством одной из выходных обмоток трансформатора или при помощи

оптрона.

В зависимости от величины сигнала обратной связи (зависящего от выходного напряжения), изменяется скважность импульсов на выходе ШИМ-контроллера. Если развязка не требуется, то, как правило, используется простой резистивный делитель напряжения. Таким образом, блок питания поддерживает стабильное выходное напряжение.

Источники вторичного электропитания классифицируются по следующим основным признакам:

По виду входной электроэнергии — на ИВЭ, работающие от сети переменного напряжения (однофазной или многофазной), ИВЭ, работающие от сети постоянного напряжения, и ИВЭ, работающие от сетей переменного и постоянного напряжений.

По выходной мощности — микромощные источники питания с выходной мощностью до 1Вт, малой мощности (от 1 до 10 Вт), средней мощности (от 10 до 100 Вт), повышенной мощности (от 100 до 1000 Вт) и большой мощности (свыше 1000 Вт).

По виду выходной электроэнергий — на ИВЭ с выходом на переменном токе (однофазные и многофазные), ИВЭ с выходом на постоянном токе и комбинированные — с выходом на переменном и постоянном токе.

По номинальному значению выходного напряжения — низкое (до 100 В), среднее (от 100 до 1000 В), высокое (свыше 1000 В).

По степени постоянства выходного напряжения — нестабилизирующие и стабилизирующие ИВЭ.

По допустимому отклонению номинала выходного напряжения — низкой точности (свыше 5%), средней (от 1 до 5%), высокой (от 0,1 до 1%) и прецизионные (менее 0,1%).

По пульсации — ИВЭ с выходом на постоянном токе делятся на три группы: с малой (менее 0,1%), средней (от 0,1 до 1%) и большой (свыше 1%) пульсациями выпрямленного выходного напряжения.

По числу выходов питающих напряжений — одноканальные ИВЭ, имеющие один выход, и многоканальные, имеющие два и более выходов питающих напряжений.

По способу стабилизации напряжения — ИВЭ с непрерывным регулированием и ИВЭ с импульсным регулированием.

По методу стабилизации напряжения — параметрические и компенсационные стабилизаторы источников вторичного электропитания. В параметрическом стабилизаторе отсутствует цепь обратной связи и стабилизация выходного напряжения осуществляется за счет использования нелинейных элементов, входящих в его состав, в компенсационном — за счет воздействия изменения выходного напряжения (тока) на его регулирующее устройство через цепь обратной связи.

В зависимости от способа включения регулирующего элемента по отношению к нагрузке различают стабилизаторы последовательного и параллельного типа

Достоинства импульсных БП

Сравнимые по выходной мощности с линейными стабилизаторами соответствующие им импульсные стабилизаторы обладают следующими основными достоинствами:

меньшим весом за счёт того, что с повышением частоты можно использовать трансформаторы меньших размеров при той же передаваемой мощности. Масса линейных стабилизаторов складывается в основном из мощных тяжёлых низкочастотных силовых трансформаторов и мощных радиаторов силовых элементов, работающих в линейном режиме. Кроме того, благодаря повышенной частоте преобразования, значительно уменьшаются габариты фильтра выходного напряжения (можно использовать конденсаторы значительно меньшей ёмкости, чем для выпрямителей, работающих на промышленной частоте). Сам выпрямитель может быть выполнен по простейшей однополупериодной схеме, без риска увеличения пульсаций выходного напряжения; значительно более высоким КПД (вплоть до 90-98 %) за счет того, что основные потери в импульсных стабилизаторах связаны с переходными процессами в моменты переключения ключевого элемента. Поскольку основную часть времени ключевые элементы находятся в одном из устойчивых состояний (то есть либо включен, либо выключен) потери энергии минимальны;

из этого прямо следует, что, при одной и той же схемотехнике и элементарной базе, КПД растёт с понижением частоты преобразования, так как переходные процессы занимают пропорционально меньшую часть времени. При этом, однако, растут габариты моточных элементов — но это даёт и выигрыш, из-за снижения омических потерь.

меньшей стоимостью, благодаря массовому выпуску унифицированной элементной базы и разработке ключевых транзисторов высокой мощности.

Кроме этого следует отметить значительно более низкую стоимость импульсных трансформаторов при сравнимой передаваемой мощности, и возможность использования менее мощных силовых элементов, поскольку режим их работы ключевой;

Целью данной курсовой работы является проектирование и расчет схемы импульсного источника питания, обладающего заданными характеристиками и имеющего структуру, позволяющую снизить массогабаритные параметры такого же источника, но построенного по стандартной схеме проектирования источников питания

Соседние файлы в предмете Электронные устройства автоматики