Элементная база устройств электропитания. Комбинированные транзисторные ключи
1 пассивные элементы
2 активные элементы
Выполняются с использованием полевых или биполярных транзисторов. Первые дополнительно делятся на МДП и ключи, которые имеют управляющий р–n-переход. Среди биполярных различают ненасыщенные
Режимы работы:
Статический. В нём проводится анализ закрытого и открытого состояния ключа. В первом на входе находится низкий уровень напряжения, который обозначает сигнал логического нуля. При таком режиме оба перехода находятся в обратном направлении (получается отсечка). А на коллекторный ток может повлиять только тепловой. В открытом состоянии на входе ключа находится высокий уровень напряжения, соответствующий сигналу логической единицы. Возможной является работа в двух режимах одновременно. Такое функционирование может быть в области насыщения или линейной области выходной характеристики
Насыщение. переходы транзистора являются смещенными в прямом направлении. Поэтому, если изменится ток базы, то значение на коллекторе не поменяется. Чтобы было насыщение увеличивают ток базы. При достижении определённого значения тока, оно прекращает увеличиться. значение коэффициента насыщения выбирают из компромиссных соображений, ориентируясь по задаче, которую необходимо будет выполнить.
Электромагнитные устройства электропитания. Электрические реакторы. Режимы работы и особенности.
Электрические реакторы
Конденсаторы. Типы конденсаторов и особенности их работы в устройствах электропитания
Конденсаторы нашли широкое применение в радиоэлектронной аппаратуре и силовой преобразовательной технике. Достоинством конденсаторов является их способность накапливать и в течение относительно длительного времени сохранять электрическую энергию. Количественной мерой способности накапливать электрические заряды является емкость конденсатора.
В настоящее время в устройствах электропитания применяются:
- полярные конденсаторы (допускающие подачу на конденсатор напряжения только одной фиксированной полярности)
- неполярные конденсаторы (приспособлены как для навесного, так и для поверхностного монтажа)
Частоты, на которых должны работать конденсаторы в устройствах электропитания, лежат в диапазоне от единиц герц до десятков мегагерц. Диапазон рабочих напряжений конденсаторов меняется от долей вольта до тысячи и более вольт. Требуемые номиналы емкостей конденсаторов варьируются от единиц пикофарад до десятков тысяч микрофарад.
Наибольшее применение в устройствах электропитания находят:
-электролитические конденсаторы
- керамические конденсаторы
Также применяются:
- танталовые конденсаторы
- пленочные конденсаторы
- стекляные, стеклокерамические и стеклоэмалевые конденсаторы.
Принцип работы электролитических конденсаторов основан на электрохимических процессах. Эти конденсаторы содержат слои электропроводного материала, которые разделены слоями диэлектрика. В качестве диэлектрика используют тонкую оксидную пленку, нанесенную на поверхность металлического электрода, называемого анодом. Противоположный электрод (катод) конденсатора представляет собой электролит. В качестве электролита используют концентрированные растворы кислот и щелочей.
Особенностью электролитических конденсаторов является их униполярность, т.е. они могут работать при подведении к аноду положительного потенциала, а к катоду – отрицательного.
Керамические конденсаторы широко применяются в устройствах электропитания:
- для подавления радиопомех во входных и выходных цепях, а также на сигнальных разъемах
- для шунтирования низкочастотных электролитических конденсаторов для того, чтобы избежать появления на их зажимах переменной составляющей напряжения
- для уменьшения высокочастотных выбросов или колебаний напряжения на силовых транзисторах и диодах;
- как развязывающие конденсаторы, позволяющие исключить одностороннее насыщение трансформаторов в двухтактных высокочастотных преобразователях.
Основой конструкции керамического конденсатора является заготовка из керамики, на две стороны которой нанесены металлические обкладки. Конструкция может быть секционированной, трубчатой или дисковой.
Танталовые конденсаторы. Современная тенденция микроминиатюризации радиоэлектронной аппаратуры требует, чтобы компоненты, используемые при изготовлении устройств электропитания, минимальный объём и малую высоту. Например, у электролитических конденсаторов при повышенной температуре электролит высыхает, соответственно уменьшается срок службы конденсатора. В этом случае применяют танталовые конденсаторы. Танталовые конденсаторы не содержат электролита, поэтому они мало подвержены старению.
Пленочные конденсаторы. Характеристики и возможности применения таких конденсаторов зависят от используемого диэлектрика, в качестве которого служат синтетические высокомолекулярные пленки, наименьшая толщина которых составляет 2мкм., механическая прочность 1000кг/см, а электрическая прочность достигает 300 кВ/мм. Такие свойства пленок позволяют создавать конденсаторы очень малых габаритов.
Стеклянные, стеклокерамические и стеклоэмалевые конденсаторы. Эти конденсаторы, как и керамические, относят к категории высокочастотных. Они состоят из тонких слоев диэлектрика, на которые нанесены тонкие металлические пленки. Для придания конструкции монолитности такой набор спекают при высокой температуре. Эти конденсаторы обладают высокой теплостойкостью и могут работать при температуре до 300 градусов.
Стеклокерамика имеет более высокую диэлектрическую проницаемость, чем стекло. Стеклоэмаль обладает более высокой электрической прочностью.