Источники питания технических средств промышленной электроники. Выпрямитель. Основные параметры, назначение

1.  Источники питания технических средств промышленной электроники.

Источники электропитания  являются неотъемлемой частью любых радиотехнических устройств, они вырабатывают электрическую энергию и преобразуют ее к виду, необходимому для нормальной работы радиоустройств.

Все источники  электропитания могут быть разделены на две группы - на источники первичного и вторичного питания.

Источниками первичного питания называются устройства,  преобразующие различные виды энергии (механическую,  химическую,  тепловую, световую) в электрическую.

Источниками вторичного   питания   называются  устройства,  преобразующие электрическую энергию одного вида в другой.  К ним  относятся  преобразователи переменного напряжения в постоянное (выпрямители), преобразователи постоянного напряжения в переменное (инверторы) и др.

Наиболее распространенной системой электропитания радиоустройств является система, состоящая из источника переменного напряжения (электростанция) и выпрямителей, преобразующих переменное напряжение источника в постоянные напряжения различной величины.

Структурная схема выпрямителя имеет вид:

ИП – источник питания.

СТ – силовой трансформатор, который служит цели масштабирования переменного напряжения (преобразование переменного напряжения  до величины, соответствующей заданному значению выпрямленного напряжения) и гальванического разделения выходных цепей и цепей сети. Гальваническое разделение выходных цепей и цепей сети необходимо для обеспечения техники безопасности.

В – выпрямитель – устройство, преобразующее двухполярное входное напряжение в однополярное выходное.

СФ – сглаживающий фильтр – устройство (как правило, конденсатор), преобразующее пульсирующее напряжение в постоянное или уменьшающее уровень пульсаций входного напряжения.

С – стабилизатор – устройство, формирующее на выходе стабильное напряжение вне зависимости от того, как изменяется входное напряжение. Допуск на сеть составляет  +10  –15 % .

2.  Выпрямитель. Основные параметры, назначение.

Выпрямитель – устройство, преобразующее переменное входное напряжение в пульсирующее выходное или двухполярное входное в однополярное выходное.

В зависимости от числа фаз напряжения питания различают однофазные и трехфазные выпрямители.

Независимо от мощности все выпрямители подразделяют на однотактные и двухтактные.

К однотактным относят выпрямители, в которых по вторичным обмоткам трансформатора ток проходит в одном направлении за полный период (полупериод или его часть). Это простейший однофазный однополупериодный выпрямитель, а также двухполупериодный выпрямитель со средней точкой.

К двухтактным относят выпрямители, в которых в каждой фазе вторичной обмотки трансформатора ток проходит дважды за период в противоположных направлениях. Двухтактные выпрямители называют также мостовыми, в которых ток во вторичной цепи всегда проходит последовательно по двум диодам.

Выпрямители могут быть построены на управляемых вентилях (тиристорах) и неуправляемых (диодах).

Выпрямители подразделяют на простые и составные. К простым относят однополупериодный, двухполупериодные (со средней точкой и мостовые) выпрямители, а также выпрямители с умножением напряжения. В них в качестве умножителей используют заряженные конденсаторы.

В составных выпрямителях несколько простых выпрямителей соединяют последовательно или параллельно.

Основные параметры:

- максимальное значение напряжения и тока;

- действующее или среднеквадратическое значение:

, ;

- средние значения выпрямленных напряжения и тока:

, .

3.  Однополупериодный выпрямитель.

Под действием напряжения на вторичной обмотке трансформатора  ток в цепи нагрузки будет проходить только в течение тех полупериодов, когда напряжение на аноде диода будет больше, чем на катоде, то есть при положительной полуволне диод открыт (закоротка), через нагрузку протекает максимальный ток, при отрицательной полуволне диод заперт (разрыв), тока через нагрузку нет.

Средние значения выпрямленных напряжения и тока:

Особенностью однополупериодного выпрямителя является то, что ток по вторичной обмотке протекает только полпериода, а вторые полпериода – холостой ход.

Достоинство – простота реализации.

Недостатки:

– значительный уровень пульсаций выпрямленного напряжения;

– среднее значение тока цепи по первичной обмотке имеет постоянную составляющую.

4.  Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой.

Достоинства:

-  пульсации выходного напряжения меньше, чем в однополупериодном выпрямителе;

-  среднее напряжение в два раза больше, чем в однополупериодном выпрямителе;

-  нет постоянной составляющей тока по сравнению с  однополупериодным