5.9 Функціональна схема імпульсного джерела електроживлення
Розглянемо функціональну схему типового імпульсного стабілізованого джерела електричного живлення (рисунок 5.15). Такі джерела використовують у багатьох сучасних радіотехнічних пристроях.
Рисунок 5.15 – Функціональна схема імпульсного джерела електроживлення
До складу стабілізатора входять такі функціональні вузли [6, 15]:
1 – вхідний фільтр, призначенням якого є зменшення рівня завад, що потрапляють до джерела з мережі і навпаки;
2 – мережний випрямляч (мостовий однофазний випрямляч VD1...VD4 та конденсатори ємнісного фільтра С7, С8);
3 – імпульсний перетворювач напруги зі схемою керування, розглянутий у пункті 5.4.2. Якщо одну з обмоток трансформатора Тр3 підімкнути до навантаження без випрямляча, то ланцюг мережний випрямляч 2 – імпульсний перетворювач 3 буде являти собою інвертор.
4 – ланцюги навантаження.
Вхідною напругою для джерела живлення може бути змінна напруга 220 (127) В електричної мережі. Вихідні джерела побудовані за схемою рисунка 5.9, вони можуть мати взаємну гальванічну розв'язку і гальванічно розв'язані зі вхідною мережею.
Вхідний фільтр зменшує рівень симетричних і несиметричних мережних завад. Струм симетричної завади розповсюджується від джерела завади по одному мережному проводу, а повертається по іншому. Струм несиметричної завади розповсюджується одночасно по обох проводах мережі і, проходячи в землю через паразитну ємність джерела живлення, повертається по ній до джерела завади, в якого корпус з’єднаний з землею.
Трансформатор Тр1 пригнічує несиметричні, а трансформатор Тр2 – симетричні завади. Послаблення відбувається завдяки трансформуванні струмів з однієї обмотки в іншу і відповідному увімкненню обмоток. В результаті завади взаємно компенсуються. Конденсатори С1, С2 – прохідні, конденсатор С4 – безвивідний, що забезпечує йому малу паразитну індуктивність.
Резистори R1, R2 (одиниці Ом) обмежують струм заряду конденсаторів фільтра С7, С8. Конденсатор С7 – безіндуктивний, С8 - електролітичний, великої ємності.
Частоту коливань інвертора (транзистор VT1, трансформатор Тр3, схема керування СК, схема зворотного зв'язку ЗВЗ) вибирають по можливості більшою (0,03...1 МГц), що сприяє зменшенню розмірів та маси трансформатора і фільтра.
5.10 Безперебійні джерела живлення
Причина короткого подання у цьому підрозділі інформації про безперебійні джерела живлення (БДЖ) полягає у тому, що вони, по-перше, в нинішній час дуже поширені, а по-друге, до складу їх силових ланцюгів входять розглянуті при вивченні цієї дисципліни вузли. Призначенням БДЖ є стабілізація напруги та забезпечення електроенергією різного роду пристроїв при збоях в мережі змінного струму живлення і для не тривалої автономної роботи пристроїв. Доцільним є, наприклад, використання БДЖ для живлення комп'ютерів.
До складу безперебійного джерела живлення входять такі електротехнічні вузли: акумуляторна батарея, випрямляч для її зарядки, інвертор для перетворення постійної напруги батареї у змінну, пристрої комутації та керування, фільтри. Крім цього БДЖ може містити: фільтри придушення завад, мікропроцесори контролю роботи, інтерфейс для зв’язку з комп’ютером, трансформатори для гальванічної розв’язки вхідного та вихідного кіл, пристрій збільшення-зменшення напруги.
За структурою побудови безперебійні джерела живлення ділять на дві групи: БДЖ off-line і БДЖ on-linе.
БДЖ першої групи забезпечують мінімальний захист. Вони спрацьовують, якщо вхідна напруга виходить за допустимі границі на 10...20 %. Коли напруга знаходиться у визначених межах, то на вихід вона надходить через електронний перемикач П1 і фільтр (рисунок 5.16). Одночасно через випрямляч заряджається акумулятор.
Якщо напруга виходить за визначені межі, то замикаються контакти 2 та 3 перемикача П1, і вихідна напруга формується інвертором, який живиться від акумулятора. Напруга інвертора може за формою бути близькою до прямокутної, тому на навантаження вона надходить через фільтр. Час спрацювання перемикача 4...5 мс.
Рисунок 5.16 – Структурна схема безперебійного джерела живлення
типу off-line
Структурна схема БДЖ типу on-line наведена на рисунку 5.17. Воно містить вузли, що входять до складу пристрою, схема якого наведена на рисунку 5.16. Тому принцип роботи його зрозумілий.
Час переходу від зовнішнього джерела живлення до внутрішнього тут практично дорівнює нулю.
Рисунок 5.17 – Структурна схема безперебійного джерела живлення
типу on-line
За такою схемою будують потужні БДЖ. Параметри фільтра вибирають такими, щоб форма вихідної напруги була близькою до синусоїдальної. Автоматичне регулювання (стабілізацію) напруги може виконувати інвертор (підрозділи 5.4, 5.9). Габарити, маса та ціна БДЖ визначаються у значній мірі акумулятором.