ГЛАВА 7
УСТРОЙСТВА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ
АППАРАТУРЫ
Источники электропитания, являющиеся составными частями радиоэлектронных устройств, довольно разнообразны; выбор того или иного из них определяется потребляемой мощностью (мощность источников обычно колеблется в пределах от единиц ватт до 200—300 Вт), видом и характером питаемого радиоэлектронного устройства, а также условиями эксплуатации.
Для питания радиоэлектронной аппаратуры используются сети переменного тока промышленной и повышенной частот, сети постоянного тока с различными напряжениями, непосредственные преобразователи световой и тепловой энергий и др.
В общем случае источник электропитания состоит из трансформатора, выпрямителя, сглаживающего фильтра и стабилизатора,
Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры должны обеспечивать:
1) нормальную работу питаемого устройства без нарушения режима его работы;
2) заданный постоянный или переменный стабильный ток (напряжение) ;
3) длительный срок службы;
4) максимальные к. п. д. и надежность при минимальных габаритах и массе.
Последнее требование — обеспечение минимальных габаритов и массы — потребовало разработки миниатюрных устройств электропитания. Такие устройства конструктивно выполняются в виде микромодулей и содержат интегральные схемы, силовые пассивные элементы, изготовляемые по толстопленочной или тонкопленочной технологии, бескорпусные активные элементы, являющиеся аналогами индуктивностей и емкостей, и др. Для уменьшения массы входного трансформатора миниатюрных устройств электропитания используют напряжение повышенной частоты (до нескольких десятков килогерц). При этом если первичным источником является сеть переменного тока стандартной частоты 50 Гц, то в качестве промежуточного устройства, повышающего частоту, применяют автономные инверторы напряжения.
Выпрямителями в устройствах электропитания могут служить выпрямители однофазного и трехфазного токов с различной реакцией нагрузки (см. гл. 1).
§ 7.1. Электронные сглаживающие фильтры
LC-фильтры просты и надежны в эксплуатации, однако их масса и габариты при питании электронной аппаратуры могут существенно сказываться на общей массе и габаритах выпрямительного устройства, а также питаемой аппаратуры. Это объясняется тем, что габариты дросселя фильтра с ростом тока нагрузки резко возрастают. При этом в результате насыщения сердечника дросселя постоянной составляющей выпрямленного тока индуктивность его уменьшается и фильтрующие свойства фильтра ухудшаются. Вредное влияние на питаемую радиоэлектронную аппаратуру оказывают магнитные поля рассеяния дросселя, выполняемого с воздушным зазором. |
Полупроводниковые фильтры не содержат сглаживающих дросселей, поэтому они лишены перечисленных недостатков.
Коллекторная характеристика транзистора (рис. 7.1,6) подобна кривой намагничивания ферромагнитного сердечника дросселя, так как имеет участки (участок 1—2 на рис 7.1,5), где дифференциальное сопротивление во много раз больше статического сопротивления rкст. Поэтому транзистор может выполнять роль дросселя фильтра.
Транзисторные фильтры применяют при токах нагрузки до нескольких ампер и напряжениях, определяемых десятками вольт.
Транзисторные фильтры различают по способу подключения нагрузки: фильтры с потребителем, включенным последовательно в цепь коллектора или эмиттера либо параллельно транзистору.
Включение нагрузки в коллекторную цепь транзистора с общей базой без элементов Сб , Rб, Rэ (рис. 7.1, а) вызывает усиление пульсаций, которое учитывается в цепи нагрузки в виде э. д. с. аrкIэ совпадающей по фазе с входным напряжением.
Включение резистора Rб позволяет значительно снизить э. д. с. «аrкIэ в коллекторной цепи, а включение элементов Сб, Rб ослабляет переменную составляющую пульсаций на входе транзистора, т. е. во входной цепи транзистора установлены два фильтрующих звена: одно—из элементов Rs и rвх транзистора (rвх —входное сопротивление транзистора по переменному току в точках Э и Б), другое — из элементов R6 и Сб.:
На рис. 7.1, а, в представлены принципиальная схема сглаживающего фильтра с фиксированным смещением на базе транзистора и ее эквивалентная схема по переменной составляющей.
Приведя эквивалентную схему к пассивному Т-образному четырехполюснику, можно определить ток, а затем и амплитуду напряжения на нагрузке, после чего вычислить коэффициент фильтрации.
Коэффициент фильтрации при учете допущений Rб > rб, rк > rб, Rб >> xcб ,rк >> xcб , Rб >>Zd определяется выражением
Коэффициент передачи напряжения со входа на выход при условии rэ=0, rб=0 можно определить из эквивалентной схемы по постоянной составляющей (рис. 7.1, г)
(7.1)
Полагая, что обратный ток коллектора равен нулю, выражение(7.1) можно преобразовать к виду
где а0—статический коэффициент
усиления в схеме с общей базой.
Максимальный коэффициент сглаживания фильтра после некоторых упрощений приобретает вид
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
