1_razdel
.pdf
1. Выбор структурной схемы источника питания
Структурная схема отображает принцип работы изделия в самом общем виде. На схеме изображают все основные функциональные части изделия (элементы, устройства, функциональные группы), а также основные взаимосвязи между ними. Построение схемы должно давать наглядное представление о последовательности взаимодействия функциональных частей в изделии.
Стандартной схемой построения источников питания является схема,
показанная на рисунке 1.1.
Достоинствам данной схемы:
−Простота конструкции;
−Доступность элементной базы;
−Отсутствие создаваемых радиопомех;
−Надежность.
Основным недостатком являются:
− Большая масса и габариты силового трансформатора,
пропорционально мощности;
−Металлоемкость;
−Компромисс между снижением КПД и стабильностью выходного напряжения: для обеспечения стабильного напряжения требуется стабилизатор, вносящий дополнительные потери.
Рисунок 1.1– Схема построения классического блока питания
|
|
УО «ВГТУ» КП.012 1-53 01 01-05 ПЗ |
|
|
Изм. Лист |
№ докум. |
Подпись Дата |
|
|
Разраб. |
Поддубский Р.В. |
Лит. |
Лист |
Листов |
Провер. |
Шут В. Н. |
Раздел 1 |
|
|
Реценз. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н. Контр. |
|
УО «ВГТУ» каф. ИСАП гр. Ас-5 |
||
|
|
|
|
|
Утверд. |
|
|
|
|
|
Известно, что с ростом частоты преобразования масса и габариты |
|||||||
|
трансформатора уменьшаются. Этот факт можно использовать для снижения |
|||||||
|
этих параметров. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Структурная схема, использующая высокочастотный трансформатор, |
|||||||
|
представлена на рисунке 1.2. |
|
|
|
|
|
||
|
Сеть |
|
|
|
ВЧ вы- |
Выход- |
Стаби- |
Цепь |
|
~220 В, |
|
|
|
||||
|
|
|
|
пря- |
ной |
лиза- |
защи- |
|
|
50 Гц. |
|
|
|
||||
|
|
|
|
митель |
фильтр |
тор |
ты |
|
|
|
|
|
|
||||
|
Входной |
|
|
Полумосто- |
|
|
2 канал |
|
|
помехо- |
Сетевой |
Сглажи- |
вой преоб- |
ВЧ транс- |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
подавля- |
выпря- |
вающий |
разователь |
фор- |
|
|
|
|
ющий |
митель |
фильтр |
|
матор |
|
|
|
|
фильтр |
|
|
|
|
|
1 канал |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Схема |
ВЧ вы- |
Выход- |
Стаби- |
Цепь |
|
|
|
|
управле- |
пря- |
ной |
лиза- |
защи- |
|
|
|
|
ния |
митель |
фильтр |
тор |
ты |
|
Рисунок 1.2 – Структурная схема импульсного вторичного источника |
|||||||
|
|
|
|
питания |
|
|
|
|
|
Структурная схема импульсного вторичного источника питания, |
|||||||
|
представляет собой блоки, главным из которых является высокочастотный |
|||||||
|
трансформатор, заметно снижающий массу и габариты источника. |
|
||||||
|
Данная схема имеет два канала нагрузки, т.е. разработана в |
|||||||
|
соответствии с заданием данной курсовой работы. Работает она следующим |
|||||||
|
образом: сетевое напряжение 220 В, 50 Гц подаётся на входной фильтр, |
|||||||
|
который предназначен для предотвращения проникновения импульсных |
|||||||
|
помех в сеть, затем выпрямляется выпрямителем и сглаживается емкостным |
|||||||
|
фильтром, после этого подается на вход полумостового преобразователя, |
|||||||
|
который преобразует его в переменное напряжение высокой частоты |
|||||||
|
прямоугольной формы. Это напряжение подается на высокочастотный |
|||||||
|
трансформатор, где преобразуется на два канала нагрузки в соответствии с |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Лист |
|
|
|
|
УО «ВГТУ» КП.012 1-53 01 01-05 ПЗ |
||||
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись Дата |
|
|
|
|
|
требованиями для каждого канала. Поскольку источник питания имеет два канала выходного напряжения, то трансформатор имеет две вторичные обмотки, обеспечивающие подключение двух выпрямителей. Выпрямленное напряжение сглаживается выходными фильтрами, устраняющими пульсации выпрямленного напряжения. Стабилизатор обеспечивает заданный уровень отклонения напряжения от номинального (стабилизирует напряжение) в
одном канале реализуется на микросхеме, в другом – на дискретных элементах. Также для каждого канала предусмотрена схема защиты, которая устраняет превышения напряжения на входе стабилизатора и короткое замыкание на нагрузке.
Преимущества импульсных источников питания:
−меньший вес за счёт того, что с повышением частоты можно использовать трансформаторы меньших размеров при той же передаваемой мощности;
−значительно более высоким КПД (вплоть до 90-98 %) за счёт того,
что основные потери в импульсных стабилизаторах связаны с переходными процессами в моменты переключения ключевого элемента;
− меньшей стоимостью, благодаря массовому выпуску унифицированной элементной базы и разработке ключевых транзисторов высокой мощности.
Недостатки импульсных источников питания:
− Работа основной части схемы без гальванической развязки от сети,
что, в частности, несколько затрудняет ремонт таких БП;
− Все без исключения импульсные блоки питания являются источником высокочастотных помех, поскольку это связано с самим принципом их работы. Поэтому требуется предпринимать дополнительные меры помехоподавления, зачастую не позволяющие устранить помехи
полностью;
Лист
УО «ВГТУ» КП.012 1-53 01 01-05 ПЗ
Изм. Лист |
№ докум. |
Подпись Дата |
− Как правило, импульсные блоки питания имеют ограничение на минимальную мощность нагрузки. Если мощность нагрузки ниже минимальной, блок питания либо не запускается, либо параметры выходных напряжений (величина, стабильность) могут не укладываться в допустимые отклонения.
Лист
УО «ВГТУ» КП.012 1-53 01 01-05 ПЗ
Изм. Лист |
№ докум. |
Подпись Дата |