ВТОРИЧНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ

Вторичные источники питания предназначены для получения напряжения, необходимого для непосредствен­ного питания электронных и других устройств. Предпола­гается, что вторичные источники в свою очередь получа­ют энергию от первичных источников питания, вырабатывающих электричество — от генераторов, акку­муляторов и т. д. Питать электронные устройства непос­редственно от первичных источников обычно нельзя.

Вторичные источники питания являются одними из наиболее важных устройств электроники. Например, ча­сто надежность того или иного устройства электроники существенно зависит от того, насколько надежен его вто­ричный источник питания. Общепринято вторичные ис­точники называть источниками питания.

Рассмотрим типичные структурные схемы источников питания, получающих энергию от промышленной сети с частотой 50 Гц.

Трансформатор предназначен для гальванической раз­вязки питающей сети и нагрузки и изменения уровня пе­ременного напряжения. Обычно трансформатор является понижающим. Выпрямитель преобразует переменное на­пряжение в напряжение одной полярности (пульсирую­щее). Сглаживающий фильтр уменьшает пульсации на­пряжения на выходе выпрямителя. Стабилизатор уменьшает изменения напряжения на нагрузке (стабили­зирует напряжение), вызванные изменением напряжения сети и изменением тока, потребляемого нагрузкой.

Напряжение в сети обычно может изменяться в диапа­зоне +15...-20% от номинального значения.

Рассмотренный источник питания является источни­ком питания без преобразования частоты. Такие источни­ки питания ранее использовались широко, однако в пос­леднее время вместо них все чаще используют источники с преобразованием частоты. Причиной этого является то, что в источниках без преобразования частоты вес и габа­риты трансформатора, работающего на частоте 50 Гц, а также сглаживающего фильтра оказываются довольно большими. Тем не менее, рассматриваемые источники питания используются и в настоящее время.

Рассмотрим источник питания с преобразователем ча­стоты (рис. 2.72).

В этих источниках напряжение от сети подается непос­редственно на выпрямитель 1. На выходе сглаживающего фильтра 1 создается постоянное напряжение, которое вновь преобразуется в переменное с помощью так назы­ваемого инвертора. Полученное переменное напряжение имеет частоту, значительно превышающую 50 Щ (обычно используют частоты в десятки килогерц). Затем напряже­ние передается через трансформатор, выпрямляется и фильтруется. Так как трансформатор в этой схеме работа­ет на повышенной частоте, то его вес и габариты, а также вес и габариты сглаживающего фильтра 2 оказываются очень незначительными. Как и в предыдущей схеме, ос­новная роль трансформатора состоит в гальванической развязке сети и нагрузки. Инвертор, трансформатор и выпрямитель 2 образуют конвертор — устройство для из­менения уровня постоянного напряжения.

Необходимо отметить, что в такой схеме инвертор вы­полняет роль стабилизатора напряжения. В качестве ак­тивных приборов в инверторе используются транзисторы (биполярные или полевые). Иногда применяются тирис-

торы. В любом случае активные приборы работают в клю­чевом режиме (например, транзистор или включен и на­ходится в режиме насыщения, или выключен и находит­ся в режиме отсечки), поэтому источники питания с преобразованием частоты называют также импульсными. Однако следует иметь в виду, что и в источниках без пре­образования частоты могут использоваться импульсные стабилизаторы, а которых транзисторы работают в клю­чевом режиме.

Рассматриваемые источники питания широко исполь­зуются в современных устройствах электроники, в частно­сти в компьютерах. Они обладают, как правило, значи­тельно лучшими технико-экономическими показателями в сравнении с рассмотренными выше источниками без преобразования частоты.

Перейдем теперь к рассмотрению отдельных элементов структурных схем источников питания.