Повышение частоты преобразования электроэнергии в источниках вторичного электропитания. Допускаемое отклонение читающего напряжения от номинального

Одним из основных путей решения этой задачи является повышение частоты преобразования электроэнергии в источниках вторичного электропитания. Это приводит к значительному уменьшению массы и габаритов моточных" элементов (трансформаторов и дросселей фильтров). Так, при изменении частоты преобразования с 50— 100 Гц до 10 кГц или с 10 кГц до 100—200 кГц масса трансформаторов уменьшается примерно в 10 раз. Следует, однако, иметь в виду, что с ростом частоты происходит увеличение динамических потерь мощности в силовых транзисторах и диодах, т. е. нужно соответственно увеличивать теплоотводящие устройства (радиаторы). Такое же противоречие можно наблюдать с ростом частоты преобразования и при выборе элементов сглаживающих фильтров. Коэффициент сглаживания пульсаций фильтра увеличивается пропорционально квадрату . частоты переменной составляющей напряжения. Таким образом, при заданном коэффициенте пульсаций с ростом частоты необходимые индуктивность дросселя и емкость конденсатора уменьшаются. 'В то же самое время происходит уменьшение емкости конденсаторов и индуктивности дросселей, снижается максимально допустимое значение переменной составляющей напряжения на этих элементах.

Для каждого источника вторичного электропитания существует частота преобразования, при которой его масса (или объем) о заданных условиях эксплуатации будет наименьшей. С другой стороны, существует частота преобразования, при которой к. п. д. источника будет максимальным. Как правило, эти частоты не совпадают. Практически стремятся выбрать оптимальную частоту, при которой можно достичь компромисса между такими противоречивыми требованиями. Частота эта будет оптимальной для данного устройства лишь при существующем уровне развития техники. Разработка и освоение: новых безынерционных полупроводниковых приборов, малогабаритных высокочастотных трансформаторов и дросселей фильтров, электролитических конденсаторов с улучшенными характеристиками, применение более эффективных способов отвода тепла, микроминиатюризация элементной базы — все это ведет к увеличению оптимальных частот преобразования, т. е. улучшению удельных показателей источников вторичного* электропитания.

С выбором частоты неразрывно связан выбор рационального; функционального и схемного решения источника, питания. Обычно этот выбор производится на основе опыта разработчиков и результатов макетирования, что приводит к "появлению, многочисленных и порой противоречивых рекомендаций и схемных решений. В настоящее время начинают применяться электронно-вычислительные машины, способные за весьма малое время проанализировать множество вариантов и выбрать из них наиболее удачный.

Любой источник вторичного электропитания характеризуется рядом определенных количественных показателей или признаков: условиями эксплуатации, параметрами входной и выходной электрической энергии, выходной мощностью, коэффициентом полезного; действия, удельными показателями, показателями надежности, временем непрерывной работы, временем готовности, числом каналов, элементной базой.

Основные показатели стабилизированных источников вторичного, электропитания: электрические, энергетические, удельные и надежностные — могут быть определены сравнительно простыми математическими выражениями.

Электрические показатели можно разделить на две группы: статические, определяемые при медленном изменении во времени возмущающих факторов (напряжения, тока, температуры. окружающей среды), и динамические, определяемые при быстром (скачкообразном) появлении возмущающих факторов, например, при импульсном характере работы нагрузки.

К статическим электрическим показателям стабилизированных источников вторичного электропитания следует отнести:

1. Номиналы питающего (входного) напряжения для первичных источников постоянного тока Uп и переменного тока Uп.с.

2. Допускаемое отклонение читающего напряжения от номинального соответственно и для случая двустороннего; симметричного отклонения, и или и для одностороннего отклонения, и и , для случая двустороннего несимметричного отклонения.

3. Номинальная частота питающего напряжения переменного тока

4. Активная Рп и полная Рп.с. мощности, потребляемые стабилизированным источником от первичной питающей" сети.

5. Номинальное выходное напряжение (на нагрузке) постоянного тока одноканального источника питания UH. В многоканальном источнике питания (с m выходными цепями) номинальные значения выходных напряжений

6. Номинальный ток нагрузки одноканального источника питания Iн. В многоканальном источнике номинальные значения токов;; нагрузки обозначаются

7. Суммарная активная мощность на выходе источника Ра. В одноканальном источнике питания , в многоканальном

, где

8. Нестабильность выходного напряжения при изменении напряжения питания определяется как отношение изменения выходного напряжения от номинального значения ()U к номинальному значению выходного напряжения Un при изменении напряжения питания в заданных пределах  (ток нагрузки Iн и температура окружающей среды Tср постоянны), %: