8. Источники вторичного электропитания

8.1. Общие сведения

Современные радиоэлектронные устройства, выполненные на транзисторах и интегральных схемах (ИС), питаются постоянным напряжением низкого уровня (как правило, 5…15 В). При этом источник питания должен обеспечить высокую стабильность напряжения питания. Его отклонение от номинального значения в ряде случаев, например при питании, АЦП и ЦАП, не должно превышать 0,1…0,01%.

Первичным источником питания часто выступает электрическая сеть переменного тока напряжением 220 В с частотой 50 Гц. Устройства, которые преобразуют энергию первичного источника в электрическую энергию требуемой частоты, уровня и стабильности, называются источники вторичного электропитания (сокращенно – ИВЭ).

Типичные схемы ИВЭ, предназначенные для преобразования переменного напряжения 220 В с частотой 50 Гц электрической сети в постоянное напряжения низкого уровня показаны на рис. 8.1. В схеме ИВЭ с входным низкочастотным трансформатором (рис. 8.1а) входное переменное напряжение от сети понижается в трансформаторе (Т), затем поступает на вход выпрямителя (В). В выпрямителе переменное напряжение низкого уровня преобразуется в пульсирующее напряжение одной полярности. Фильтр низких частот (ФНЧ) из спектра периодической последовательности импульсов напряжения выделяет постоянную составляющую. Так как в сети напряжение и частота не стабильны, медленно изменяются во времени, то для того, чтобы на выходе получить стабильное постоянное напряжения, полученное после сглаживающего фильтра (ФНЧ), напряжение стабилизируют.

В схеме ИВЭ бестрансформаторного типа (рис. 8.1б) входное переменное напряжение от сети первоначально преобразуется в постоянное (выпрямитель В₁, фильтр ФНЧ₁). Постоянное напряжение поступает на преобразователь (Пр –

а) б)

Рис. 8.1. Структурные схемы построения ИВЭ:

а) схема с входным низкочастотным трансформатором;

б) схема бестрансформаторного типа

инвертор). В нем оно преобразуется в переменное напряжение с частотой порядка 10 кГц, и с помощью компактного высокочастотного трансформатора его амплитуда понижается до требуемого уровня. Далее, как и в предыдущей схеме, выполняется выпрямление (выпрямитель В₁), сглаживание (фильтр ФНЧ₂) и стабилизация.

8.2. Выпрямители

Рассмотрим принцип работы однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей.

8.2.1. Однополупериодный выпрямитель

Простейшим выпрямителем является схема однополупериодного выпрямитель (рис. 8.2а). Принцип работы такого выпрямителя поясняют временные диаграммы, приведенные на рис. 8.2б. Пусть входное напряжение изменяется по синусоидальному закону. На интервалах времени ,диоднаходится в открытом состоянии, так как смещен в прямом направлении. В эти моменты времени в цепи протекает ток и создается падение напряженияна нагрузке. На интервалах времени,диоднаходится в запертом состоянии, так как смещен в обратном направлении. Ток в цепи равен нулю, а следовательно, и напряжение на нагрузке равно нулю.