Классификация средств электропитания электронных устройств

Теоретическая часть

Краткий обзор источников питания, назначение.

Классификация средств электропитания электронных устройств.

Все средства электропитания можно разделить на первичные и вторичные.

К первичным, обыч­но относят такие средства, которые преобразуют неэлектрическую энергию в электрическую, например, электромеханические генераторы, электрохимические источники — аккумуляторы или гальванические элементы, фотоэлектрические ге­нераторы — солнечные батареи и фотоэлементы, термоэлектрические источники и др. Непосредственное использование первичных источников затруднено тем, что их выходное напряжение в большинстве случаев не поддается регулировке, а ста­бильность его недостаточно высокая. Однако, для питания электронной аппарату­ры в большинстве случаев, требуется высокостабильное напряжение с различными номинальными значениями — от единиц вольт до нескольких сотен вольт, а в ряде случаев даже выше. Например, для питания электронной схемы телевизора необходимо несколько различных напряжений: +12 В — для питания блока радио­канала, + 130 В — для питания блока разверток, +25 кВ — для питания кинескопа. По этой причине (и не только из-за этого) любое электронное устройство со­держит вторичный источник электропитания, который подключается к одному из первичных источников,

Средства вторичного электропитания электронных устройств, называемые обычно источниками вторичного электропитания (ИВЭП) предназначены для фор­мирования необходимых для работы электронных элементов напряжений с заданными характеристиками. Они могут быть выполнены в виде отдельных бло­ков или входить в состав различных функциональных электронных узлов. Их ос­новной задачей является преобразование энергии первичного источника в комплект выходных напряжений, которые могут обеспечить нормальное функционирование электронного устройства. Обобщенная структура ИВЭП приведена на рис. 29.1.

В состав ИВЭП, кроме самого источника питания, могут входить дополни­тельные устройства, которые обеспечивают его нормальную работу при различ­ных внешних воздействиях. Как видно из приведенной на рис. 29.1 схемы, ИВЭП включается между первичным источником и нагрузкой, поэтому на него воздей­ствуют различные факторы, связанные с изменениями характеристик, как первич­ного источника, так и нагрузки. Так, например, при увеличении или понижении напряжения первичного источника, ИВЭП должен обеспечивать нормальное функ­ционирование питаемой им электронной аппаратуры.

Устройство управления и контроля, входящее в состав ИВЭП, может быть ис­пользовано для изменения характеристик ИВЭП при различных сигналах внешнего или внутреннего управления: дистанционного включения или выключения, перевода в жду­щий режим, формирования сигналов сброса и др. В то же время, устройство защиты и коммутации позволяет сохранить работоспособность ИВЭП при возникновении раз­личных нестандартных режимов: короткого замыкания в нагрузке, ее внезапного от­ключения, резкого повышения окружающей температуры и др. Эти дополнительные устройства могут быть обеспечены собственными источниками электропитания, вклю­чая резервные аккумуляторы или гальванические элементы.

Классификацию ИВЭП можно выполнить по различным признакам: принципу действия, назначению, количеству каналов выходного напряжения, виду используемых первичных источников и др. В зависимости от вида первичного ис­точника электропитания ИВЭП можно разделить на две группы: инверторные и конверторные.

Инверторные ИВЭП используются для преобразования напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока, 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 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 одного напряжения в другое. 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 принципу действия ИВЭП можно разделить на две группы: трансформа­торные и безтрансформаторные. В трансформаторных ИВЭП напряжение пере­менного тока, например силовой сети, вначале изменяется по значению при помощи трансформатора, а затем выпрямляется и стабилизируется. В безтрансформаторных ИВЭП, наоборот, переменное напряжение сети вначале вы­прямляется, а затем преобразуется в переменное напряжение более высокой часто­ты. В преобразователе может использоваться высокочастотный трансформатор, поэтому точнее эти источники называть несколько иначе: с трансформаторным или безтрансформаторным входом. Поскольку преобразователи в таких источни­ках обычно работают в импульсном режиме, то и ИВЭП такого типа часто на­зывают импульсными.

По количеству различных выходных напряжений ИВЭП можно разделить на одноканальные и многоканальные. Если в каждом канале используется отдельный стабилизатор выходного напряжения, то говорят, что это многоканальный ИВЭП с индивидуальной стабилизацией. Если же, для стабилизации всех выходных на­пряжений используется выходное напряжение только одного источника (который называется главным или ведущим), то такие источники называются ИВЭП с груп­повой стабилизацией.

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