Москатов Е.А. Источники питания (2011) (1096749), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Любые потребители электроэнергии от источников питания или их компонентов в дальнейшем будем называть нагрузкой. Источник питания должен отдавать электрическую энергию определенного качества в нагрузку в течение установленного промежутка времени. Под качеством электроэнергии подразумевают требуемое для нормального штатного функционирования нагрузки напряжение или ток, которые могут флюктуировать в определенных пределах, а также прочие параметры, установленные техническим заданием на изделие.
Отклонение от заданных параметров за регламентированные пределы недопустимо, поскольку это может привести к выходу из строя нагрузки или к сбою в ее работе. Для обеспечения нормального функционирования определенной нагрузки необходим подходящий источник питания, т.е. нагрузка диктует выбор источника питания. Нагрузки некоторых современных устройств от источников питания требуют обеспечения напряжений от единиц до тысяч вольт при токах от долей ампер до тысяч ампер.
При этом могут быть жестко лимитированы коэффициент полезного действия, стоимость, надежность, габариты и пр. Частота преобразования современных импульсных источников питания для аппаратуры широкого потребления обычно лежит в диапазоне от 25 кГц до 4 МГц. Для специальной аппаратуры частота преобразования может быть как больше, так и меньше. Например, преобразователи напряжения на кораблях могут работать на частоте 400 Гц, а преобразователи некоторых автономных летательных аппаратов — на частоте до 6 МГц и даже выше. Источник питания обязан отвечать поставленным в техническом задании требованиям, которые зачастую противоречивы. Например, могут быть заданы весьма незначительные габаритные размеры при большой выходной мощности и высоком коэффициенте полезного действия.
Обеспечить выполнение этих требований при использовании простых схемотехнических решений непросто, а иногда и невозможно. По этой причине возникает необходимость значительно усложнить источник питания, что оправдывается его высокими показателями и параметрами. Именно из-за этого импульсные источники питания практически полностью вытеснили линейные. Схемотехника современных источников питания бывает довольно сложной, а число компонентов источника питания может превышать число компонентов нагрузки. ГЛАВА Общее представление об источниках питания 1.1.
Классификация источников питания Все существующие источники питания относят к одной из двух групп: первичного и вторичного электропитания [18, с. 5). К источникам первичного электропитания относят системы, перерабатывающие химическую, световую, тепловую, механическую или ядерную энергию в электрическую [18, с. 5). Например, химическую энергию преобразует в электрическую солевой элемент или батарея элементов, а световую энергию — солнечная батарея. В состав источника первичного электропитания может входить не только сам преобразователь энергии, но н устройства и системы, обеспечивающие нормальное функционирование преобразователя. Зачастую непосредственное преобразование энергии затруднено, и тогда вводят промежуточное, вспомогательное преобразование энергии.
Например, энергия внутриатомного распада на атомной электростанции может быть преобразована в энергию перегретого пара, вращающего турбину электромашинного генератора, механическую энергию которого преобразуют в электрическую энергию. К источникам вторичного электропитания относят такие системы, которые из электрической энергии одного вида вырабатывают электрическую энергию другого вида. Так, например, источниками вторичного электропитания являются инверторы и конверторы, выпрямители и умножители напряжения, фильтры и стабилизаторы.
Классифицируют источники вторичного электропитания по номинальному рабочему выходному напряжению. Прн этом различают низковольтные источники питания с напряжением до 100 В, высоковольтные с напряжением более 1 кВ и источники питания со средним выходным напряжением от 100 В до 1 кВ [92, с. 18).
Любые источники вторичного электропитания классифицируют по мощности Рн, которую они способны отдать в нагрузку. При этом выделяют пять категорий: ° микромошные (Рн < 1 Вт); ° маломощные (1 Вт < Рн < 1О Вт); ° средней мощности (1О Вт < Рн < 100 Вт); ° повышенной мощности (100 Вт < Рн < 1 кВт); ° большой мощности (Рн > 1 кВт) [92, с. 17). Источники питания могут быть стабилизированными и нестабилизированными. При наличии цепи стабилизации выходного напряжения стабилизированные источники обладают меньшей флюктуацией данного параметра, относительно нестабилизированных.
Поддержание неизменным выходного напряжения может быть достигнуто различными способами, однако все эти способы можно свести к параметрическому или компенсационному принципу стабилизации. В компенсационных стабилизаторах присутствует цепь обратной связи для отслеживания изменений регулируемого параметра, а в параметрических стабилизаторах такая обратная связь отсутствует. 12. Требования к источникам вторичного питания 13 1.2.
Требования к источникам вторичного питания Любой источник питания по отношению к сети обладает следующими основными параметрами [92, с. 19~: ° минимальное, номинальное и максимальное питающее напряжение или относительное изменение номинального напряжения в сторону повышения или понижения; ° вид питающего тока: переменный или постоянный; ° число фаз переменного тока; ° частота переменного тока и диапазон ее флюктуации от минимума до максимума; ° коэффициент потребляемой от сети мощности; ° коэффициент формы потребляемого от сети тока, равный отношению первой гармоники тока к его действующему значению; ° постоянство питающего напряжения, которое характеризуется неизменностью параметров во времени.
По отношению к нагрузке источник питания может обладать теми же параметрами, что и по отношению к питающей сети, и дополнительно характеризоваться следующими параметрами: ° амплитуда пульсации выходного напряжения или коэффициент пульсации; ° величина тока нагрузки; ° тип регулировок выходных тока и напряжения; ° частота пульсации выходного напряжения источника питания, в общем случае не равная частоте переменного тока питающей сети; ° нестабильность выходных тока и напряжения под воздействием любых факторов, ухудшающих стабильность.
Кроме того, источники питания характеризуются: ° КПД; ° массой; ° габаритными размерами; ° диапазоном температур окружающей среды и влажности; ° уровнем генерируемого шума при использовании вентилятора в системе охлаждения; ° устойчивостью к перегрузкам и к ударам с ускорением; " надежностью; ° длительностью наработки на отказ; ° временем готовности к работе; ° устойчивостью к перегрузкам в нагрузках, и, как частный случай, коротким замыканиям; ° наличием гальванической развязки между входом и выходом; ° наличием регулировок и эргономичностью; ° ремонтопригодностью. 14 Общее представление об источниках питания Все рассмотренное выше можно было отнести к эксплуатационным, функциональным и конструктивно-технологическим требованиям (56, с. 12].
1.3. Параметры источников питания Независимо от внутреннего устройства источника питания и принципа действия, его характеризуют электрические параметры, отнесенные к входу и выходу. К входным параметрам относят: ° минимальное ()вх.мин, номинальное ()вх.ном и максимальное ()вх.макс напряжения питания, В; ° частоту питания, Гц; ° предельные отклонения входного сетевого напряжения от номинального значения в сторону увеличения и уменьшения 119, с. 71: (3 вх.макс — (3 вх.ном ас= 100о4 ~1 вх.ном () вх.ном — (3 вх.мин Ьс= ° 100о/о () вх.ном ° номинальный потребляемый ток при типовом токе через нагрузку и напряжении на нагрузке, А; ° коэффициент мощности, потребляемой устройством от питающей сети: соз <р = Ракт / Рполн, где Ракг — активная мощность, потребляемая источником питания; Рполн — полная потребляемая мощность, включающая сумму активной и реактивной составляющих.
О косинусе угла сдвига фаз можно вести речь, только если ток и напряжение обладают синусоидальной формой. Если же она отлична от синусоидальной формы, то говорить о "соз <р" некорректно. К выходным параметрам относят: ° номинальную величину тока нагрузки, А; ° номинальное выходное напряжение ()н.ном, В; ° максимальное ()н.макс и минимальное ()н.мин выходные напряжения, В; ° предельные отклонения выходного напряжения, связанные с различными дестабилизирующими факторами, такими как нестабильность входного напряжения, флюктуация температуры, изменение частоты питающей сети для линейного источника питания и прочее: ан = (М/н.макс / ()н.ном) .
100',4, Ьн = (М)н.мин / ()н.ном) 1ООФ~о, ° коэффициент пульсации выходного напряжения: 1сп = (()-вых/()н.ном) 100',4, где ()-вых — амплитуда переменного напряжения пульсации на выходе источника питания, выраженная в вольтах; 1.3. Параметры источников питания 15 ° выходное динамическое сопротивление, выраженное в омах и равное отношению изменения постоянного выходного напряжения к изменению выходного тока; ° коэффициент полезного действия, равный отношению мощности нагрузки к потребляемой от сети мощности, и ряд других параметров.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
