Обобщенная структурная схема линейного источника питания

ЛИНЕЙНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ

Обобщенная структурная схема линейного источника питания пред­ставлена на рис.2.1.

Рис. 2.1. Обобщенная структурная схема линейного источника питания

Пр- предохранители;

ГПП- гаситель переходных процессов;

Ф- фильтры;

С- стабилизаторы;

СТ- силовой трансформатор;

БВ- блок выпрямления;

Н-нагрузка.

Основными элементами устройства являются: силовой трансформа­тор, блок выпрямления, фильтр низкой частоты Ф₂ и стабилизатор посто­янного напряжения С₂. Остальные функциональные узлы улучшают харак­теристики ИП и обеспечивают безопасность его эксплуатации. Рассмотрим элементы вышеприведенной структуры.

Гаситель переходных процессов. Это устройство, которое проводит ток как только напряжение на его выходах превосходит опреде­ленный предел. ГПП компактны, дешевы и способны гасить опасные импульсы тока в десятки и сотни ампер. Например ГПП фирмы Siemens S07K130 и S20K130 рассчитаны на пиковый ток 500 и 4000 А соответственно и пере­ходят в проводящее состояние в случае, если действующее значение на­пряжения на их выводах превышает 130 В.

Фильтры. В качестве фильтра Ф₁ используется простой линейный LC-фильтр. Он препятствует возможному радиоизлу­чению из силовых проводов и снижает уровень сетевых помех во входных цепях ИП. Фильтр Ф₁ и ГПП довольно успешно противостоят импульс­ным перенапряжениям, возникающим в питающей сети переменного тока, которые могут достигать величин нескольких кВ.

Типовая схема фильтра Ф₁ показана на (рис. 2.2).

Рис.2.2. Линейный сетевой фильтр фирмы Corcom.

Обычно такие фильтры рассчитаны на ток величиной несколько ам­пер и подавление помех порядка десятков децибел. Фильтр 3EDSC2-2 фирмы Corcom подавляет помехи на 30–40 дБ и через него может прохо­дить ток величиной до 3А. Фильтр 200JM6-2 фирмы Sprague рассчитан на ток до 6А, но подавляет помехи хуже (12–25 дБ).

Фильтр низкой частоты Ф₂ предназначен для подавления пульсаций постоянного напряжения. Обычно это самый простой RC- фильтр с часто­той среза порядка единиц герц. Чем ниже частота среза, тем эффективнее фильтр.

Стабилизаторы. Стабилизатор С₁ предназначен для стабилизации переменного напряжения и в реальных ИП используется редко.

Стабилизатор С₂ используется для стабилизации постоянного выход­ного напряжения. Самыми простыми устройствами являются параметри­ческие стабилизаторы, выполненные на нелинейных элементах (чаще всего стабилитронах). Лучшими параметрами обладают компенсационные стабилизаторы. Как уже отмечалось, в качестве таких стабилизаторов часто используются интегральные схемы с очень хорошими параметрами.

Силовой трансформатор. В большинстве ИП используют один или несколько трансформаторов. СТ в источнике питания решает две основные задачи: преобразование переменных напряжений и обеспечение гальвани­ческой развязки между питающей сетью и нагрузкой. Бестрансформатор­ные источники питания ставят схему под высокое напряжение по отноше­нию к внешнему заземлению, например, водопроводным трубам и систе­мам центрального отопления. Это создает потенциальную опасность, глав­ным образом, для человека, эксплуатирующего устройство. При проекти­ровании ИП целесообразно выбирать готовые унифицированные транс­форматоры. Отечественной промышленностью выпускаются следующие основные типы трансформаторов питания:

1) анодные (ТА) и накальные (ТН);

2) анодно- накальные (ТАН);

3) для питания устройств на полупроводниковых (ТПП)

4) силовые (ТС).

Можно приобрести готовые трансформаторы и зарубежных фирм, на­пример, Signal Transformer Company.

Рис.2.3. Принципиальная электрическая схема

трансформаторов ТПП на напряжении 127 и 220 В

В состав трансформаторов входит вторичные, рабочие и компенсационные обмотки. Для того чтобы трансформатор можно было подключать к сети с различным напряжением, первичную обмотку делят на секции. Подключение первичной об­мотки трансформатора к сети переменного тока напряжением 220 В пока­зано на рис. 2.4. Изменяя число витков первичной обмотки можно изменять напряжения вторичных обмоток.

При разработке ИП часто используют последо­вательное и параллельное включение вторичных обмоток. Увеличение на­пряжения достигается согласным включением обмоток (рис 2.5).

Рис.2.4. Подключение трансформаторов ТПП к сети

переменного тока напряжением 220 В

а – первый вариант,

б – второй вариант.

Рис.2.5. Последовательное согласное включение рабочей

и компенсационной обмоток трансформатора ТПП.

При таком включении начало последующей обмотки (обознача­ется точкой) соединяется с концом предыдущей. При встречном включе­нии обмоток происходит вычитание напряжений.

Для увеличения тока допускается параллельное включение обмоток, имеющих одинаковое напряжение (рис. 2.6).

Рис.2.6. Параллельное включение обмоток трансформатора.

При выборе СТ необходимо учитывать:

1) мощность СТ должна превышать мощность, потребляемую на­грузкой,

2) напряжение питающей сети должно соответствовать напряжению первичной обмотки,

3) напряжение вторичной обмотки в стабилизированных ИП должно быть таким, чтобы на входе стабилизатора С₂ минимальное значение постоянного напряжения превышало значение выходного напряже­ния (минимум на 3 – 5 В),

4) при необходимости регулирования выходного напряжения можно использовать СТ с несколькими вторичными обмотками (рис.2.7).

Рис.2.7. Источник питания с дискретно изменяемым напряжением

на входе блока выпрямления.

На вход блока выпрямления БВ по­дается дискретно изменяемое напряжение вторичной обмотки. Переключение напря­жения производится коммутатором К, который управляется сигналами формируемыми специальной схемой управле­ния в зависимости от требуемого уровня выходного напряжения.

Блок выпрямления. Вентильные устройства, входящие в состав выпрямителей пропускают ток только в одном направлении. Наибольшее распространение в качестве вентилей получили полупроводниковые диоды.

Предохранители. Функции предохранителей заключаются в защите ИП от сильных токов (перегрузок). В качестве предохранителей используются плав­кие вставки (одноразовые), биметаллические и электронные (многоразо­вые).

Наибольшее распространение в качестве предохранителей получили плавкие вставки. Целесо­образно выбирать предохранитель на ток, превышающий номинальный примерно на 50%.

Нагрузка. Определяет требования, предъявляемые к ИП:

- выходное напряжение;

- выходной ток;

- стабильность и пульсации выходного напряжения;

- вид защиты выхода источника питания.

Поиск по сайту: