ЭЛЕКТРОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

Неотъемлемым узлом любого радиотехнического устройства является источник электропитания. Электропитание (питание) радиоэлектронной аппаратуры и отдельных приборов осуществляется в основном от ис­точников постоянного тока, которые, как правило, подключены к сетям переменного тока, электромеханическим генераторам или солнечным ба­тареям. Часто для питания различных устройств одной и той же радиотех­нической системы требуются источники постоянного тока с напряжения­ми нескольких номиналов. Например, для питания электронной схемы те­левизора требуется несколько различных напряжений: порядка +5 В для питания цифровых микросхем; +12 В — для питания блока радиоканала; 100... 150 В — для питания блока разверток; 15...25 кВ — для питания ки­нескопа. В этом случае необходимо промежуточное преобразование энер­гии постоянного тока одного номинала в ряд напряжений переменного тока различных номиналов с последующим преобразованием их в напря­жения постоянного тока.

По функциональному назначению и принципам действия элементы источников питания постоянного тока достаточно разнообразны. Изуче­нию этих, общих для радиотехнических систем различного вида звеньев, которые не связаны с формированием, усилением и обработкой колебаний радиодиапазона, а служат для обеспечения работоспособности узлов сис­темы, решающей радиотехнические задачи, и посвящена данная глава.

9.1. Общие сведения. Выпрямители и фильтры

Для получения энергии постоянного тока применяют электропреобразовательные устройства, которые традиционно называют источниками вторичного электропитания. Источник вторичного электропитания (проще, источник питания) — устройство, обеспечивающее электропитанием самостоятельные приборы и отдельные устройства радиотехнических систем.

Источники питания

уровню преобразуемой энергии источники питания делятся на мало-

ощные (до 1 кВт), средней (до 10 кВт) и большой (свыше 10 кВт) мощностей.

источниках питания преобразование энергии переменного тока в энергию ________________________________________________________________________

Выпрямитель с трансформатором → Фильтр → Стабилизатор → Нагрузка

А)

Выпрямитель → Фильтр → Инвертор → Выпрямитель → Фильтр →

→ Стабилизатор → Нагрузка

Б)

______________________________________________________________________

Рис. 9.1. Структурные схемы источников питания:

а — традиционная с сетевым трансформатором; б — с многократным

преобразованием

постоянного тока (выпрямление) осуществляют выпрямители, а преобразова­ние энергии постоянного тока в энергию переменного тока (инвертирование) — инверторы.

В настоящее время источники питания строятся по двум типовым структурным схемам (рис. 9.1): традиционной с выпрямителем (фильтром и стабилизатором), подключенным к сети переменного тока через (чаще всего) понижающий трансформатор (рис. 9.1, а); с бестрансформаторным входом, работа которой основана на многократном преобразовании элек­трической энергии путем поочередного выпрямления и инвертирования (рис. 9.1,5).

За последние 10—15 лет трансформаторно-выпрямительные устройства почти повсеместно вытеснены транзисторными преобразователями, питае­мыми от сети непосредственно через выпрямитель с простейшим емкостным фильтром, что способствует многократному уменьшению массы и габаритов преобразовательных модулей. Однако в этом случае ток, потребляемый от сети, становится импульсным, длительность каждого из которых составляет всего 0,25 — 0,3 части полупериода сетевого напряжения. При этом необхо­димо соответствующее увеличение его амплитуды, и становится очень суще­ственной мощность искажений.

Источник питания с преобразованием переменного тока в постоянный, кроме выпрямителя, включает в себя сглаживающий фильтр и стабилизатор. В схемах с многократным преобразованием электрической энергии содержат­ся и выпрямители, и инверторы.

Выпрямители

В зависимости от количества фаз питающего переменного напряжения выпрямители бывают однофазными и трехфазными. Трехфазные выпрямите­ли относятся полностью к энергетической (сильноточной) электронике — преобразовательной технике и здесь не рассматриваются. Все типы выпрями­телей делятся на неуправляемые и управляемые (регулируемые). Неуправляе­мые выпрямители выполняются на диодах, а управляемые — на тиристорах. По форме выпрямленного напряжения выпрямители делятся на однополупериодные (однотактные) и двухполупериодные (двухтактные). На выходе прак­тически всех выпрямителей включаются сглаживающие фильтры и стабилиза­торы. Часто сглаживающие фильтры органически вписываются в структуру выпрямителя.