Вторичные источники питания. Назначение. Требование. Состав

Вторичный источник электропитания — это устройство, предназначенное для обеспечения питания электроприбора электрической энергией, при соответствии требованиям её параметров: напряжения, тока, и т. д. путём преобразования энергии других источников питания^[1]. Источник электропитания может быть интегрированным в общую схему (обычно в простых устройствах, либо когда недопустимо даже незначительное падение напряжения на подводящих проводах — например материнская плата компьютера имеет встроенные преобразователи напряжения для питания процессора), выполненным в виде модуля (блока питания, стойки электропитания и т. д.), или даже расположенным в отдельном помещении (цехе электропитания).

• Обеспечение передачи мощности — источник питания должен обеспечивать передачу заданной мощности с наименьшими потерями и соблюдением заданных характеристик на выходе без вреда для себя. Обычно мощность источника питания берут с некоторым запасом.
• Преобразование формы напряжения — преобразование переменного напряжения в постоянное, и наоборот, а также преобразование частоты, формирование импульсов напряжения и т. д. Чаще всего необходимо преобразование переменного напряжения промышленной частоты в постоянное.
• Преобразование величины напряжения — как повышение, так и понижение. Нередко необходим набор из нескольких напряжений различной величины для питания различных цепей.
• Стабилизация — напряжение, ток и другие параметры на выходе источника питания должны лежать в определённых пределах, в зависимости от его назначения при влиянии большого количества дестабилизирующих факторов: изменения напряжения на входе, тока нагрузки и т. д. Чаще всего необходима стабилизация напряжения на нагрузке, однако иногда (например для зарядки аккумуляторов) необходима стабилизация тока.
• Защита — напряжение, или ток нагрузки в случае неисправности (например, короткого замыкания) каких-либо цепей может превысить допустимые пределы и вывести электроприбор, или сам источник питания из строя. Также во многих случаях требуется защита от прохождения тока по неправильному пути: например прохождения тока через землю при прикосновении человека или постороннего предмета к токоведущим частям.
• Гальваническая развязка цепей — одна из мер защиты от протекания тока по неверному пути.
• Регулировка — в процессе эксплуатации может потребоваться изменение каких-либо параметров для обеспечения правильной работы электроприбора.
• Управление — может включать регулировку, включение/отключение каких-либо цепей, или источника питания в целом. Может быть как непосредственным (с помощью органов управления на корпусе устройства), так и дистанционным, а также программным (обеспечение включения/выключения, регулировка в заданное время или с наступлением каких-либо событий).
• Контроль — отображение параметров на входе и на выходе источника питания, включения/выключения цепей, срабатывания защит. Также может быть непосредственным или дистанционным.

Состав:

Классическим блоком питания является трансформаторный БП. В общем случае он состоит из понижающего трансформатора или автотрансформатора, у которого первичная обмотка рассчитана на сетевое напряжение. Затем устанавливается выпрямитель, преобразующий переменное напряжение в постоянное (пульсирующее однонаправленное). В большинстве случаев выпрямитель состоит из одного диода (однополупериодный выпрямитель) или четырёх диодов, образующих диодный мост (двухполупериодный выпрямитель). Иногда используются и другие схемы, например, в выпрямителях с удвоением напряжения. После выпрямителя устанавливается фильтр, сглаживающий колебания (пульсации). Обычно он представляет собой просто конденсатор большой ёмкости.

Также в схеме могут быть установлены фильтры высокочастотных помех, всплесков, защиты от КЗ, стабилизаторы напряжения и тока

27.Особенности работы выпрямителей на емкостную нагрузку.

При работе выпрямителя (на примере схемы двухфазного выпрямителя) на нагрузку, шунтированную емкостью, реакция нагрузки на выпрямитель будет определяться конденсатором, так как его сопротивление для переменной составляющей тока мало. Напряжение на обкладках конденсаторов равно напряжению на нагрузке (U_c=u₀) так как они соединены параллельно. Очевидно, что вентили, включенные в фазах вторичных обмоток, будут пропускать ток, если потенциал на аноде вентиля выше, чем катода. если вентили идеальные, т.е не обладают сопротивлением в прямом направлении, то падение напряжения на вентиле равно нулю, т.е при открытом вентиле. . Таким образом, при открытом вентиле выпрямленное напряжение u₀ представится отрезком синусоиды (участок а-б) ЭДС вторичной обмотки.

Начиная с момента времени, соответствующего точке б, напряжение вторичной обмотки u₂ становится меньше, чем напряжение на конденсаторе, т.е анод вентиля оказывается под потенциалом, меньшим потенциала катола. Следовательно вентиль закрывается. В точке в откывается вентиль включенный во вторую фазу вторичной обмотки трансформатора, и конденсатор вновь заряжается до максимального значения. При работе выпрямителя на емкостную нагрузку каждя фаза вторичной обмотки работает один раз за период в течении части периода, характеризуемой углом отсечки θ. Выпрямленной напряжение и ток через вентиль зависят от параметров цепи нагрузки R_н и С.

Увеличение нагрузки выпрямителя, т.е. уменьшение сопротивления R_н вызывает уменьшение среднего значения выпрямленного напряжения U₀ так как разряд конденсатора будет быстрее (участок б-в кривой u₀ пойдет ниже). При этом увеличится пульсация выпрямленного напряжения, длительность работы фазы (угол отсечки θ) и амплитуда тока через вентиль.

Увеличение емкости конденсатора приведет к увеличению выпрямленного напряжения (участок б-в криовой u₀ пойдет выше), снизится пульсация напряжения, уменьшится длительность работы фазы и увеличится амплитуда тока через вентиль. Так как с увеличением амплитуды тока через вентиль действующее значение тока также увеличивается при неизменном среднем значении (нагрузка неимзменна), то существенное увеличение емкости конденсатора может вызвать недопустимый нагрев как вентиля, так и обмоток трансформатора.