2. Источники вторичного электропитания.

Источниками вторичного электропитания (ИВЭП) называются устройства, которые используют электроэнергию, получаемую от первичного источника питания, и формируют вторичное электропитание аппаратуры.

При изучении предмета будем считать, что в качестве первичного источника используется силовая сеть переменного тока. В этом случае функциональная схема блока питания содержит наибольшее число каскадов. При использовании вместо сети различных батарей часть каскадов становится излишними, но принципы реализации вторичного источника остаются прежними.

2.1. Нерегулируемые выпрямители

Простейшими ИВЭП являются нерегулируемые выпрямители, выполненные по структурной схеме, представленной, на рис.1,а. Силовой трансформатор преобразует напряжение сети переменного тока до требуемого значения; схемы выпрямления преобразуют переменное напряжение в пульсирующее; фильтр сглаживает пульсации напряжения до допустимого уровня.

. Кроме того, силовой трансформатор обеспечивает электрическую изоляцию цепи нагрузки выпрямителя от сети переменного тока, что является обязательным для нормального функционирования радиоэлектронной аппаратуры с позиций техники безопасности.

Рис. 1. Нерегулируемые выпрямители

Нужное напряжение на выходе задается путем выбора соответствующего коэффициента трансформации силового трансформатора. В процессе эксплуатации коэффициент трансформации остается неизменным.

Напряжение на их выходе зависит от колебаний питающего напряжения и изменения тока нагрузки. В тех случаях, когда необходимо обеспечить более высокую стабильность питающих напряжений, схемы выпрямителей дополняются стабилизирующими устройствами. Стабилизаторы могут включаться на входе или на выходе выпрямителя. На рис.1,б приведена функциональная схема вторичного источника со стабилизатором. В качестве такого стабилизатора (СН) используются непрерывные (линейные) или импульсные стабилизаторы постоянного напряжения (ИСН).

2.2. Регулируемые выпрямители

Регулирование выходного напряжения в выпрямителях производится в схеме выпрямления. При регулировании в схеме выпрямления вместо диодов используются тиристоры. Регулирование выходного напряжения (рис.2) осуществляется путем изменения угла открытия тиристоров.

Рис. 2. Регулируемые выпрямители

2.3. Источники с бестрансформаторным входом

В настоящее время в связи с необходимостью резкого уменьшения массы и габаритов ИВЭП достаточно широко применяются устройства электропитания с бестрансформаторным входом (рис.З), причем, они, как правило, являются стабилизирующими ИВЭП. Регулирование и трансформация напряжения осуществляются в них па повышенной частоте — частоте преобразования инвертора (до 1 МГц), при этом трансформатор инвертора обеспечивает изоляцию цепи нагрузки от сети. В схеме на рис.3,б в отличие от рис.З,а функции импульсного стабилизатора и инвертора совмещены в регулируемом инвертope.

Рис. 3. Сетевые источники электропитания

с бестрансформаторным входом

2.4. Автономные источники питания

В современной технике широко применяются первичные источники электрической энергии постоянного тока, к которым относятся химические источники тока (ХИТ), термогенераторы, топливные элементы, солнечные и атомные батареи и т.п. Использование таких источников электроэнергии позволяет выполнять радиоаппаратуру переносной, устанавливать ее на подвижных автономных объектах удаленных от промышленных энергосетей.

Напряжения автономных источников питания часто не совпадают с напряжением, требующимся для электронных узлов радиотехнических устройств. Особенно если требуется несколько разных напряжений. Поэтому обычно совместно с первичным источником используют специальные преобразователи. Их называют вторичными источниками электропитания (ИВЭП). Возможные структурные схемы ИВЭП приведены на рис.4.

Рис. 4. Источники вторичного электропитания, работающие от автономных источников постоянного тока

Основным функциональным узлом ИВЭП, использующих электроэнергию источника постоянного тока, является полупроводниковый инвертор, преобразующий напряжение постоянного тока источника в переменное напряжение прямоугольной или ступенчатой формы. Силовой трансформатор инвертора обеспечивает электрическую изоляцию выходных цепей друг от друга и от первичного источника.

На рис.4,а приведена структурная схема простейшего одноканального ИВЭП данного типа, предназначенной для питания нагрузки постоянным током. Переменное напряжение прямоугольной формы с выхода инвертора преобразуется схемой выпрямления и фильтром в постоянное напряжение. Основным недостатком простейшего ИВЭП является низкая стабильность его выходного напряжения. Этого недостатка лишены стабилизирующие источники электропитания (рис.4,б).

В практические схемы ИВЭП кроме основных функциональных узлов включаются также устройства контроля, защиты, блокировки и сигнализации неисправностей, а также коммутационные элементы: кнопки, выключатели, переключатели и т.п. Сетевые источники электропитания также являются вторичными источниками.

В последующих лекциях будут рассмотрены схемы, принцип действия, а также параметры, характеристики и методы расчета основных функциональных узлов ИВЭП.