Мощные стабилизированные источники питания. Требования к ИВЭП, основные параметры и противоречия

Мощные стабилизированные источники питания

1.  Требования к ИВЭП, основные параметры и противоречия.

2.  Типовые структурные схемы ИВЭП и их анализ.

3.  Характеристики и особенности режимов работы элементов ИВЭП (кроме трансформаторов и дросселей фильтров, т.к. это отдельная тема).

4.  Выпрямители и сглаживающие фильтры.

5.  Стабилизаторы постоянного напряжения.

6.   Трансформаторы.

Сегодня мы рассмотрим лишь часть этих вопросов, если что-то из предложенного неинтересно – исключим; интересно ещё что-то – можно добавить (например, защита от помех, обеспечение тепловых режимов и т.д.).

Электропитание радиоаппаратуры в подавляющем большинстве случаев не может осуществляться непосредственно от первичных источников переменного или постоянного тока (за исключением отдельных видов портативных РЭУ). Для преобразования вида и качества электроэнергии используются различные средства вторичного электропитания (ИВЭП, устройства коммутации и защиты, устройства управления). Их функции достаточно многообразны, а предъявляемые требования часто противоречивы.

Основу всех средств вторичного электропитания составляют ИВЭП. Это устройства, предназначенные для преобразования входной электроэнергии для питания различных цепей РЭА. При этом, как правило, необходимо не только получение нужных напряжений и токов для вторичных цепей, но и повышение качества электроэнергии: стабилизация напряжений (токов), защита от помех, перенапряжений, подавление пульсаций выпрямленного напряжения, а также реализация дополнительных функций(индикация состояния ИВЭП и его элементов, определяемая порядком включения и выключения выходных напряжений, дистанционное управление и т.п.).

Рассмотрим требования к ИВЭП и их параметры.

Требования к ИВЭП и их параметры

Поскольку ИВЭП преобразуют энергию первичных источников, остановимся кратко на их основных параметрах.

Первичные источники характерезуются:

1.  Номинальным напряжением питающей сети постоянного и переменного тока (U_пили U_c), его предельными отклонениями (U_{с(п)макс, мин}) в сторону повышения и понижения. Соответственно, при расчёте ИВЭП используются относительные изменения U_c(п)

в_с =

                                                                                                     .

2.  Наличием провалов и выбросов напряжения, их амплитудой (в %) и    длительностью (с) (газовые разряды, включение и выключение индикаторов и потребителей и т.д.)

3.  Для переменного тока частота питающей сети f_c и пределы её изменения f_cmax, f_cmin  составляют 500,5 Гц; число фаз питающей сети т; коэффициент искажения формы кривой потребляемого тока (%): k_ф, где I_c1 – ток первой гармоники, I_cд – действующее значение тока [при sin  - k_ф = 1 и принимается равным 1, если ≤ 6 ÷ 7%.

4.  В сетях повышенной частоты (400, 1000 Гц) при расчёте сглаживающих фильтров необходимо учитывать уровень (%) и частоту НЧ модуляции, связанную с частотой временного вала первичного источника соотношением .

5.  Уровень помех по входным шинам питания. Наиболее заметны также помехи и опасны, если от этой же сети работает мощное оборудование, особенно, в автономных сетях. Синусоидальные помехи имеют уровень 1 – 3% при f  = 50Гц÷150кГц; Импульсные – 5 – 10Гц; τ = 1 мкс÷0,1с при f_повт от единиц Гц до десяток кГц.

Кроме того, следует помнить, что сами ИВЭП могут быть источниками электромагнитных помех в широком диапазоне частот. 

Технические требования к ИВЭП

I. Электрические.

1.  Номинальное выходное напряжение и точность его установки ( В). Оно выбирается по стандартизированным рядам для постоянного (0,25-0,4-0,6-1,2-2,4-3,0-4,0-5,0-6,0(6,3)-9,0(10,0)-12,0(12,6)-15-20-24-27-30-40 и т.д. до 25000) и переменного (1,2-2,4-3,15-5,0-6,0(6,3)-12(12,6)-15-24-27-36-40-60-80-110(115)-127-200-220-380) тока и определяются типовыми рабочими напряжениями элементной базы устройства, для которого проектируется ИВЭП. Особенно для МЭА 5,6,9,12,15в, + для ЭВА 20,27,40в.

2.  Ток нагрузки ( на каждой выходной цепи) и пределы его изменения, при импульсных  - амплитуда, длительность, f_повт. Для унифицированных ИВЭП I_н – выбирают из ряда по ГОСТ 18275-72; частного пр-я по ТЗ.

3.  Переменная составляющая(пульсация), в % или абсолютных с указанием значения – действующее, амплитудное, двойная амплитуда (в ИВЭП с импульсным регулированием под этим понятием – три составляющие: соответственно пульсация выходного напряжения(кратная основной частоте), шумы с широким спектром и выбросы). Определяется пульсация требованиями аппаратуры и выбирается из ряда: 0,01-0,02-0,03-0,05-0,1-0,2-0,3-0,5-1-2-3-5(%).

4.  Суммарная нестабильность выходного напряжения (при учёте всех дестабилизирующих факторов) (выбирается из ряда 0,1-0,5-1-2-3-5%)