83.Источники вторичного электропитания. Их основные типы, области применения. Перечислите их основные входные, выходные и эксплуатационные характеристики.

Источники вторичного электропитания (ИВЭП) предназначены для формирования, за счет использования энергии первичных источников питания, напряжений с заданными параметрами и характеристиками, необходимых для работы компонентов и элементов электронных устройств. Они могут быть выполнены в виде отдельных блоков или входить в состав других, более сложных, функциональных электронных узлов. Их основной задачей является преобразование энергии первичного источника в комплект выходных напряжений, которые могут обеспечить нормальное функционирование электронного устройства.

По принципу действия ИВЭП можно разделить на две большие группы: а) источники вторичного электропитания, получающие электроэнергию от сети переменного тока через силовой трансформатор; б) бестрансформаторные.

В ИВЭП с силовым трансформатором напряжение переменного тока, например, силовой сети, вначале изменяется по величине амплитуды при помощи трансформатора, а затем выпрямляется и стабилизируется. Такие источники из-за применения низкочастотного силового трансформатора имеют наихудшие массогабаритные показатели. Это связано с тем, что используется трансформатор, работающий на частоте 50Гц и с необходимостью фильтрации низкочастотных пульсаций, что увеличивает массу и габаритные размеры фильтров. Удельная мощность таких источников не выше 20. . .50 Вт/кг, КПД при отсутствии стабилизации не выше 0,4.. .0,5 а при наличии стабилизаторов не выше 0,1.. .0,4. В связи с этим источники этого типа почти повсеместно вытесняются источниками, работающими в импульсном режиме.

В бестрансформаторных (импульсных) ИВЭП переменное напряжение сети сразу же выпрямляется, а затем преобразуется в импульсное напряжение более высокой частоты. На заключительной стадии импульсное напряжение снова выпрямляется и стабилизируется. У таких источников отсутствует в составе низкочастотный силовой трансформатор, имеющий большие габаритные размеры и массу. Источники этого типа имеют сетевой выпрямитель, питаемый от первичной сети переменного тока, импульсный преобразователь (обычно с широтно-импульсным регулированием и с высокочастотным трансформатором, функционирующем на частоте порядка сотен килогерц), ряд высокочастотных выпрямителей, питающих током нагрузки. На выходе выпрямителей могут включаться стабилизаторы, непрерывного действия.

В зависимости от формы напряжения используемого первичного источника электропитания и вида напряжения на выходе, ИВЭП можно разделить на две группы: инверторные и конверторные.

Инверторные ИВЭП используются для преобразования напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока или наоборот, т. е. они изменяют не только значение, но и род выходного напряжения. К инверторным ИВЭП относятся также преобразователи постоянного напряжения первичного источника в переменное напряжение, питающее нагрузку. Например, к инверторам можно отнести обычный выпрямитель, который преобразует переменное напряжение сети в почти постоянное выходное напряжение, а также электронный генератор, который преобразует напряжение аккумулятора или гальванического элемента в переменное выходное напряжение, питающее электродвигатель.

Конверторные ИВЭП используются для преобразования напряжения одного вида в того же вида, но другое по величине и по параметрам. Например, к конверторам постоянного напряжения можно отнести обычные электронные стабилизаторы постоянного напряжения, а к конверторам переменного напряжения можно отнести трансформаторы. Заметим, что любой конвертор может содержать внутри себя инвертор, и наоборот.

По выходной мощности ИВЭП принято делить на микромощные (<1 Вт), маломощные (от 1 до 100 Вт), средней мощности (от 100 Вт до 1 кВт) и мощные (> 1 кВт).

84. Приведите функциональную схему вторичного источника питания, получающего электроэнергию от сети переменного тока через силовой трансформатор. Поясните принцип работы схемы и охарактеризуйте назначение и принцип работы каждого блока, входящего в схему. Функциональная схема вторичного источника питания, получающего электроэнергию от сети переменного тока через силовой трансформатор

Силовой трансформатор служит для преобразования напряжения сети в напряжение, удобное для дальнейшего выпрямления, а также для гальванической развязки (электрической изоляции друг от друга) нагрузки (потребителя) от первичной электрической сети.

Элементы вентильного блока служат для преобразования переменного гармонического напряжения на выходе трансформатора в пульсирующий ток одного направления. Вентиль - электронный прибор, сопротивление которого в прямом включении очень мало, а в обратном - очень велико. В качестве электрических вентильных элементов, обеспечивающих однонаправленное протекание тока в нагрузке, обычно применяются полупроводниковые диоды.

Фильтр служит для выполнения ряда функций. С частотной точки зрения фильтр блокирует прохождение гармоник в спектре напряжения, возникающих после прохождения диода, и, тем самым, уменьшает высокочастотные переменные составляющие в выходном напряжении. Фильтр как бы «сглаживает» пульсации выпрямленного напряжения, поэтому его обычно называют сглаживающим. Необходимость в фильтре, с энергетической точки зрения, вызвана тем, что мгновенная мощность переменного тока пульсирует во времени, а мгновенная мощность на выходе выпрямителя должна быть практически неизменной.

Вентильный блок и сглаживающий фильтр часто называют выпрямителем.

Чтобы устранить значительные вариации напряжения, имеющие место после выпрямителя, используют стабилизаторы.