блоки питания
теория построения. параметрический стабилизатор
Ну, ни для кого не секрет что любая
электронная техника нуждается в питании.
Источники питания условно разделены на
несколько видов:
1.
Первичные: первичными источниками принято
называть
химические источники (обыкновенные батарейки), где электроэнергия
получается за счет химической реакции.
2.
Вторичные источники: к этому виду
причисляются такие источники, которые могут отдавать накопленную
энергию- аккумуляторы.
3.
Преобразователи: это источники
преобразующие напряжение:
выпрямители, стабилизаторы, инверторы и т.д (короче все, которые сами
ничего не производят, а лишь видоизменяют готовое).
И если с двумя предыдущими группами все
более- менее понятно и в особых коментариях не нуждается, то на
последней группе остановимся по- подробнее:
Итак: Промышленная сеть имеет
переменное напряжение частотою 50 Гц. Почему именно переменное? Это
легко объясняется: переменное напряжение проще преобразовывать-
достаточно обыкновенного трансформатора. Для линий передач с большой
протяженностью используется большие напряжения: 6, 12, 18 (и даже
более!) кВольт. При переходе на более короткую линию- ставится
трансформатор и мы получаем уже меньшее напряжение. При вводе к
потребителю- еще один трансформатор и, пожалуйста, вот вам готовые 220
Вольт в розетке...
Любая техника, подключенная к сети,
так-же получает те самые 220 Вольт переменного напряжения, а вот дальше
как раз и начинается самое интересное...
Ну, во первых это напряжение необходимо
понизить до уровня, необходимого для работы самой схемы.
Для этого применяются либо понижающие
трансформаторы либо импульсные преобразователи.
Как работает трансформатор мы
рассмотрели на этой странице, импульсный
преобразователь
работает немного по другому принципу: в нем сетевое напряжение
преобразовывается в импульсное более высокой частоты (чаще всего
порядка 15 кГц, но бывает и выше...), которое затем так- же понижается
при помощи трансформатора (только импульсного) Такое преобразование,
конечно, усложняет саму схему источника питания, но зато, по сравнению
с обычным трансформатором, имеет более высокий КПД, меньшие габариты и
массу, и поэтому получило очень широкое распространение. Для примера: импульсный источник питания телевизора.
Далее: переменное напряжение необходимо
превратить в постоянное.
Для этого используются выпрямители. В
качестве выпрямителей, благодаря своиму свойству проводить ток лишь в
одном направлении, применяются полупроводниковые диоды.
Выпрямители
могут быть либо однополупериодными
(один диод, пропускающий только одну полуволну переменного напряжения),
либо двух- полупериодными (диодный мост).
Но, это будет еще не совсем выпрямленное
напряжение: в нем будут присутствовать помехи в виде переменной
составляющей. Необходима еще дополнительная фильтрация, которая
осуществляется при помощи конденсатора. Конденсатор как раз и
сглаживает эти пульсации благодаря своим свойствам накапливать и
отдавать энергию.
Уже готовое постоянное напряжение так-
же подвергается дополнительной обработке: регулирование и стабилизация.
Стабилизация напряжения необходима для
того, чтобы избавиться от возможных колебаний в электросети
(Даже
в случаях с применением импульсных источников питания для многих цепей
в нагрузке необходима дополнительная стабилизация в качестве
"перестраховки" от возможных колебаний в источнике).
В качестве стабилизатора применяется
разновидность полупроводникового диода- стабилитрон.
Стабилитрон в этой схеме работает как
"пороговый клапан" (пардон
за сравнение...):
Один из основных параметров
стабилитрона- это напряжение отсечки. То есть до определенного уровня
(до достижения этого показателя) стабилитрон работает как простой диод
и так как он включен в цепь в обратном направлении- анодом к
"минусу" то ничего не происходит. Как только напряжение на нем
превышает порог (значение напряжения отсечки) стабилитрон открывается и
начинает "стравливать излишек". Чтобы предотвратить пробой самого
стабилитрона перед ним устанавливается резистор, называемый так- же
"баластным": на этом резисторе рассеивается часть энергии- разница
напряжений между входящим и выходящим.
Конечно, мощность такой схемы (она
получила название
"параметрический стабилизатор") очень
мала и ограничивается лишь
рассеиваемой мощностью самого стабилитрона.
Поэтому для более мощных нагрузок
применяются дополнительные регулирующие элементы: транзисторы
Здесь
возможны два варианта:
Транзистор вместо баластного резистора
(рис 1а)
Транзистор как ключевой элемент,
стабилитрон играет роль источника опорного напряжения (рис1б)
В первом случае мощность стабилизатора
остается прежней и ограничивается предельной рассеиваемой мощностью
стабилитрона, увеличивается лишь коэффициент стабилизации устройства.
Во втором случае- увеличивается мощность
стабилизатора: теперь она уже ограничивается рассеиваемой мощностью
ключевого транзистора, но коэффициент стабилизации остается прежним.
Такой вид стабилизаторов был назван параметрическими потому
что их параметры нестабильны и
находятся в сильной зависимости от входного напряжения и параметров
нагрузки.
Существует и другой тип
стабилизаторов-
компенсационные.
но о них уже на следующей
странице..
|
немного теории
|