![]() Источники питанияПеревод: Фесенко Д.В. Автор английской статьи: John Hewes 2008, The Electronics Club Типы источников питания
Существует много типов источников питания. Большинство разработано, чтобы преобразовать высокое напряжение
электрической сети переменного тока (AC) в соответствующее низкое напряжение, для электроснабжения электронных
схем и других устройств. Источник питания может быть разделен на ряд блоков, каждый из которых выполняет специальную
функцию.
Каждый из блоков описан более подробно ниже:
Трансформатор - понижает высокое напряжение сети переменного тока (AC) к низкому напряжению AC. Электрическая схема и график выходного напряжения источников питания, построенные на основе этих блоков, описаны ниже :
Только трансформатор
Двухполупериодные источники питания
Некоторые электронные схемы нуждаются в электропитании с положительным и отрицательным выходным, а так же
нулевым напряжениями (0V). Они называются двухполупериодные источниками, потому что это все равно, что два
обычных источника питания, соединенные вместе как показано на рисунке.
Трансформатор
Трансформатор + выпрямитель
Переменное выпрямленное выходное напряжение является подходящим для ламп, нагревателей и стандартных двигателей. Оно не является подходящим для электронных схем, если они не включают сглаживающий конденсатор. Трансформатор + выпрямитель + фильтр
Сглаженное постоянное напряжение имеет небольшие помехи. Оно является подходящим для большинства электронных схем. Трансформатор + выпрямитель + фильтр + стабилизатор
Стабилизированное постоянное напряжение очень стабильное и не имеет помех. Оно является подходящим для всех электронных схем. Трансформатор
Трансформаторы преобразуют переменное напряжение одного уровня в напряжение другого уровня с небольшой
потерей мощности. Трансформаторы работают только на переменном напряжении, потому что большинство электрических
сетей используют переменного напряжения.
Коэффициент трансформации = Vp/Vs = Np/Ns
Vp = первичное (входное) напряжение, Выпрямитель Существует несколько способов соединения диодов, чтобы получить выпрямитель для преобразования переменного напряжения в постоянное. Мостовой выпрямитель является самым важным, и он производит все полуволны переменного выпрямленного напряжения. Двухполупериодный выпрямитель может также быть выполнен только из двух диодов, если используется трансформатор со средней точкой, но этот метод сейчас редко используется, так как диоды стоят дешевле. Один диод может использоваться как выпрямитель, но он только использует положительные (+) полуволны переменного напряжения, чтобы произвести полуволну, переменного выпрямленного напряжения. Мостовой выпрямитель Мостовой выпрямитель может быть сделан, используя четыре индивидуальных диода, или комплексную сборку, содержащую эти четыре требуемые диода. Он называется двухполупериодным выпрямителем, потому что он использует всю волну переменного напряжения (и положительную и отрицательную части). 1.4В расходуется в мостовом выпрямителе, потому что каждый диод потребляет по 0.7В, когда проводит и всегда есть два проводниковых диода, как показано на рисунке ниже. Мостовые выпрямители оцениваются по максимальному току, который они могут пропустить и максимальному обратному напряжению, которому они могут противостоять (это должно быть равно, по крайней мере, тремя значениям действующего значения поставляемого напряжения, таким образом, выпрямитель может противостоять максимальным напряжениям).
Пары чередующихся диодных соединений, соединены попарно так ,что переменное напряжение AC, преобразуется
к одному значению DC.
Выпрямитель с одним доидом В качестве выпрямителя может использоваться один диод, но он производит полуволну, переменного выпрямленного напряжения DC, и имеет пробелы, при отрицательной полуволне переменного напряжения. Трудно сгладить такое напряжение достаточно хорошо, чтобы поставлять в электронные схемы, если они не требуют очень маленького тока, таким образом, сглаживающий конденсатор недостаточно разряжается во время пробелов.
Выход: полуволны переменного выпрямленного напряжения DC (используется только половина волны AC). Фильтрация Фильтрация (сглаживание) выполняется с помощью электролитического конденсатора большой емкости, связанного с источником постоянного тока DC, который работает как емкость, поставляя ток выходу, когда переменное выпрямленное напряжение DC от выпрямителя падает. На рисунке показаны: несглаженное переменное выпрямленное напряжение DC (пунктирная линия) и сглаженное DC (сплошная линия). Конденсаторные заряжается быстро возле максимума переменного выпрямленного напряжения, и затем разряжается после поставки тока к выходу.
Следует отметить, что сглаживание значительно увеличивает среднее напряжение DC почти до максимального значения
(1.4*действующее значение). Например, 6В действующего переменного напряжения AC соответствует полной волне DC
приблизительно 4.6В действующего напряжения (1.4В теряется в мостовом выпрямителе), при сглаживании оно увеличивается
к почти максимальному значению, дающему 1.4*4.6 = 6.4В сглаженного DC.
Сглаживающий конденсатор с 10% пульсацией,С = (5*Io)/(Vs*f)
С - ёмкость конденсатора в Фарадах (Ф); Стабилизатор
Интегральный стабилизатор напряжения (ICs) совместим с постоянным (как правило, 5, 12 и 15В) или переменные
выходным напряжением. Они также оцениваются по максимальному току, который они могут пропустить. Отрицательное
регулирование напряжения доступно, главным образом для использования в двухполупериодных схемах. Большинство
регуляторов включает некоторую автоматическую защиту от чрезмерного тока (защита от перегрузки) и перегрева
(тепловая защита).
Стабилизатор со стабилитроном (параметрический стабилизатор)
Для источников питания небольшого тока простой регулятор напряжения может быть сделан из резистора и стабилитрона,
связанных противоположно как показано в рисунке. Стабилитроны оцениваются их напряжением пробоя Vz и максимальной
мощностью Pz (как правило, 400 мВт или 1.3Вт).
1. Напряжение стабилитрона Vz является требуемым выходным напряжением; Пример: требуемое выходное напряжение 5V, требуемый выходной ток, 60mA.
1. Vz = 4.7V (ближайшее подходящее значение); © ДонНТУ 2008, Фесенко Д.В. |