- •1. Первичные источники электрической энергии
- •1. 1. Гальванические элементы (первичные элементы)
- •1.2. Марганцево-цинковые элементы (мцэ)
- •1.3. Топливные элементы (тэ)
- •1.4. Аккумуляторы
- •2. Системы электропитания
- •2.1. Общие положения
- •2.2. Автономная система питания
- •2.3. Буферная система питания
- •2.4. Безаккумуляторные и комбинированные системы питания
- •3.1 Общие положения
- •3.2. Классификация и параметры выпрямителей
- •3.3. Принцип работы и сравнительная оценка схем выпрямления
- •3.4. Влияние характера нагрузки на работу выпрямителей
- •3.5. Схемы выпрямления с умножением напряжения
- •4. Сглаживающие фильтры
- •4.1. Общие положения
- •4.2. Оценка мешающего действия пульсации напряжения
- •4.3. Сглаживающие фильтры из индуктивности и емкости
- •4.4. Сглаживающие фильтры с аккумуляторной батареей
- •4.5. Расчет транзисторных сглаживающих фильтров
- •5.Регулирование и стабилизация напряжения
- •5.1 . Основные параметры стабилизаторов
- •5.2. Способы регулирования напряжения
- •5.3. Феррорезонансные и параметрические стабилизаторы напряжения
- •5.4. Транзисторные стабилизаторы напряжения
- •5.5. Импульсные стабилизаторы напряжения
- •5.6. Методика расчета стабилизаторов напряжения
- •6. Преобразователи
- •6.1. Инверторы
- •6.2. Преобразователи постоянного напряжения
- •6.3. Преобразователи частоты
- •8. Новые стандарты по электропитанию аппаратуры
6.2. Преобразователи постоянного напряжения
Преобразователи постоянного напряжения (конверторы) позволяют получать на основе постоянного тока одного напряжение Uо1 постоянный ток другого напряжения Uо2 (рисунок 6.8). Если напряжение переменного тока преобразуется просто - трансформаторами, то преобразование напряжения постоянного тока связано с рядом технических трудностей. Сначала необходимо преобразовать постоянный ток в переменный, затем трансформировать его, увеличивая или уменьшая до необходимого значения, а затем опять преобразовывать в постоянный ток.
Основными элементами конвертора являются: инвертор И, состоящий из задающего генератора ЗГ и усилителя мощности У; выпрямитель В и фильтр Ф. Все элементы конвертора взаимосвязаны. Характер реактивности нагрузки и схема сглаживающего фильтра определяют режим работы выпрямителей. Процессы, протекающие в выпрямителе, во многом определяются режимом работы и схемой инвертора.
Рисунок 6.8 – Структурная схема конвертора
В качестве инвертора может быть использована любая схема из рассмотренных ранее. На выходе инвертора форма кривой напряжения должна быть как можно ближе к прямоугольной, что существенно уменьшает амплитуду пульсации выпрямленного напряжения и упрощает конструкцию фильтра. Это требование лучше обеспечивают двухтактные схемы инверторов. Частота колебаний, вырабатываемых инвертором, может лежать в диапазоне от сотен герц до нескольких килогерц. С увеличением частоты уменьшаются габаритные размеры, а также масса трансформаторов и дросселей. Но при частотах переключения больше нескольких килогерц индуктивность рассеяния, межвитковая емкость и емкость монтажа увеличивают продолжительность процессов коммутации, что приводит к возрастанию потерь и снижению к.п.д. преобразователя. В преобразователях применяют схемы выпрямления, не вызывающие постоянного подмагничивания сердечника трансформатора на выходе инвертора. Большое влияние на работу преобразователя оказывает тип схемы фильтра, а также явление перекрытия фаз, возникающее за счет того, что диоды выпрямителя при смене полярности в течение некоторого отрезка времени, называемого временем восстановления, проводят ток в обратном направлении. При этом вторичная обмотка трансформатора инвертора оказывается замкнутой почти накоротко. Транзисторы инвертора будут перегружены, выйдут из режима насыщения, что приведет к возрастанию потерь и увеличению амплитуды пульсации выпрямленного напряжения. Фильтр, включенный после выпрямителя, оказывает существенное влияние на процесс переключения транзисторов преобразователя. Если на входе фильтра включена емкость, то время перекрытия фаз выпрямителя уменьшается, а если индуктивность, то наблюдается замедление спада тока, проходящего через диоды в течение времени восстановления. Это приводит к резкому увеличению времени перекрытия фаз и увеличению тока нагрузки инвертора в момент переключения.
Соответствующие схемные решения, правильный выбор элементов и режимов их работы позволяют конструировать преобразователи этого типа с к.п.д., достигающим 80-90%.