ivanov-ciganov2 (558065), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Помимо названных, в состав источника питания входит достаточно большое количество других элементов и устройств, которые называют вспомогательными (Вся У на рис. 5.1). К ним относятся специальные схемы и аппараты, служащие для включения, выключения и регулировки режима работы как всего источника питания, так и его отдельных каскадов, схемы защиты источника от возможных перегрузок и неправильных включений, устройства, программирующие работу источника, дополнительные источники питания для различных каскадов ит.д, .', Часть элементов рассмотренной структурной схемы, полученная исключением первичного источника и нагрузки (она обведена боль~м штриховым прямоугольником на рис.
5.1), составляет так назыемый вторичный источник питания (ВИП). Он является преобразо- вателем электрической энергии, получаемой от первичного источника, н обеспечивает ряд ее характеристик (поминал напряжения, род электрического тока, стабильность и др.), необходимых для питания нагрузки. 5(алый прямоугольник на рис. 5.1 выделяет из вторичного источ- ника часть, которая называется преобразователем (конвертором). Преобразователь, получая электрическую энергию от источника по- стоянного тока с одним напряжением, отдает ее в нагрузку под дру- гим напряжением, Не каждыи источник питания строится по приведенной структур- ной схеме.
В ряде случаев отдельные каскады могут и исключаться. Связь между каскадами может быть и не такой, как показано на рис. 5.1. Например, в простейших вторичных источниках питания мо- жет не быть стабилизатора, преобразователя, а иногда и выпрямителя с фильтром. Первичный источник не всегда включается в состав источника питания радиоустройств.
Во многих случаях первичным исючником является электрическая сеть промышленного предприятия, самолета, корабля и т. д., которая снабжает энергией не только радиоустрой- ства, но и большое число других потребителей энергии. Поэтому ее (сеть) и неудобно включать в источник питания радиоустройств. Стабилизация выходного напряжения может осуществляться ста- билизатором первичного напряжения, если управлять его работой с помощью чувствительного элемента, подсоединенного к нагрузке. Такие схемы называют схемами стабилизированных источников с регу- лированием на входе, а при первичном источнике переменного тока— схемами с регулированием на стороне переменного тока.
Следует иметь в виду, что рассмотренная структурная схема пред- ставляет как бы один канал источника питания, обеспечивающий только один из номиналов напряжения питания. Современные источники являются многоканальными, так как обычно обеспечивают электро- питание по нескольким, иногда и более десяти, каналам с разными номиналами напряжения и тока, пульсациями и стабильностями. Ряд каскадов в многоканальных источниках могут быть общими.
Разветвлеиие каналов может быть произведено как после первичного источника, так и после стабилизатора первичного напряжения, инвер- тора и т. д. Отдельные каналы одного источника питания могут содер- жать различное число каскадов в зависимости от требований, предъяв- ляемых к стабильности выходного напряжения, пульсациям, скорости переходных процессов и т. д. Во многих радиосистемах применяют не один„ а несколько пер- вичных источников разного типа, обеспечивающих электропитание в Различных условиях работы.
Переключение первичных источников, постановку части их на подзаряд или резервирование осуществляют специальные вспомогательные устройства. В этом случае ветвление структурной схемы происходит в направлении, противоположном тому, которое было в многоканальном источнике. Слияние каналов, идущих от разных первичных источников, может выполняться в различных точках рассмотренной структурной схемы. Примером несколько иной компоновки структурной схемы вторичного источника питания является схема с «вольтдобавкой» (рис. 5.2, а). В ней вторичный источник, построенный по рассмотренной ранее схеме, формирует не все напряжение питания, подводимое к нагрузке, а'только его часть — «вольтдобавку>. Полное выходное напряжение Е, является суммой напряжений первичного источника Е, и вторичного вольтдобавочного источника (ВДУ) — Е,.
Регулируя вольт- добавочное напряжение, можно получить выходное напряжение Ес нужной величины и с необходимон стабильностью. г) Рис. 5.2 Лостоинством подобной схемы является то, что ВИЛ вЂ” ВДУ преобразовывает не всю мощность, забираемую нагрузкой от первичного источника, а только часть, и поэтому получается конструктивно проще. Если нагрузка такова, что ей свойственно время от времени забирать от первичного нсгочника аномально большие в сравнении со средним значением токи, то удобно выполнить ВИЛ по схеме рис. 5.2, б, содержащей помимо основного (ВИП-'>) дополнительный источник (ВУЛ7-2), который можно назвать «ампердобавочнь>м»> устройством. Кратковременность режима перегрузок аномальными токами позволяет выполнить ВИП-2 конструктивно простым. Выпрямителю с вольтдобавкой (рис. 5.2, в) свойствен сложный режим переключений, заключающийся в чередовании во времени этапов работы основного и вольтдобавочного (ВД) выпрямителей.
Часть каждого из периодов, выпрямляемого переменного напряжения, работает основной выпрямитель, а часть — вольтдобавочный. В зависимости от величины тока нагрузки и требуемоп> выходного напряжения меняется соотношение этих частей периода. В максимальном режиме работает один вольтдобавочный выпрямитель, а основной полностью заперт. В приведенных схемах, как основные блоки, так и вольт- и ампер- добавочные формируются из каскадов включенных в ВИП на рис. 6.1, ~~"'""' и придает ей общий характер. Конкретный набор каскадов и спо- ' бы их соединения определяются как характером первичных исгоч'внков, так и требованиями к величинам выходных напряжения и токов ' -стабильности этих величин.
.: Ииверторы и выпрямители, входящие в преобразователь, обладаю~~ив малыми габаритами, высокой надежностью, стали применять и во' вторичных источниках, работающих от промышленной сети переменного тока (рис. 5.2, г). Эти источники включают в себя бестрансформаторный выпрямитель сетевого напряжения (Выпр-1), фильтр (Ф), инвертор (ИВВ) и выпрямитель выходного напряжения инвертора (Воотр-2). Преимущества такого построения заключаются в том, что трансформатор оказывается здесь включенным в участок сети, колебания в котором создаются инвертором и имеют повышенную частоту (до 100 кГп), Е заключение вернемся еще раз к структурной схеме рис.
5.1 н по- Уо звзкомимся со схемами замещения ~Я нагрузки источника питания. Нагрузкой источника питания являет- ооо ся какое-либо радиоустройство, а в нем заметная часть электрической мощности рассеивается в нелинейных ~ А!о элементах — транзисторах, диодах и т. д. Поэтому и полное сопро- о тивление, оказываемое нагрузкой Рнс. 5.3 (радиоустройством) постоянному току, нелинейно, т. е. зависит от величины потребляемого тока. При энергетических расчетах в эквивалентных схемах источников питания нагрузка заменяется активным (омическим) сопротивлением, поглощающим ту же мощность, что и соответствующее радиоустройство кли его каскад, если источник рассчитывается для питания одного каскада.
Иначе, сопротивление нагрузки В„заменяющее устройство, потребляющее постоянный ток 1, при постоянном напряжении Г4, )~н = 1' о11о. (5.1) Нелинейность реальной нагрузки приводит к тому, что такая замена не является полной. При изменении напряжения питания постоянный ток, потребляемый нагрузкой, будет меняться, причем не так, как ток омического сопротивления ян. Если реальной нагрузке соответствует вольт-амперная характеристика (зависимость среднего значения потребляемого тока от среднего значения подводимого напряжения), изображенная на рис. 5.3 (кривая 1), и номинальное значение напРЯжении есть (Уон, то изменению напРЯжениЯ на И/о бУдет ~~ответствовать прирост потребляемого тока 51„ совсем не равный тому, который получился бы при линейной нагрузке Д„ (линия 2).
оольт-амперная характеристика линейной нагрузки всегда изображается прямой, проходящей через начало координат. Линейную схему замещения реальной нагрузки для небольших ПРиращений напряжения питания можно получить, заменив участок кривой 1 касательной (лнния д). Наклон этой касательной определит дифференциальное сопротивление нагрузки: Йы = А(1о151о. (5.2) Таким образом, нагрузку с любым конкретным физическим содержанием при рассмотрении источника питания и .расчете его показателей будем в дальнейшем заменять сопротивлением Я„(сопротивлением нагрузки постоянному току) при расчете энергетических показателей источника и сопротивлением Яш (сопротивлением нагрузки переменному току) при расчете дифференциальных показателей источника питания. В процессе работы радиоустройства потребляемый им ток колеблется.
Быстрые колебания тока с частотой, равной или большей частоты выпрямляемого переменного напряжения, не сказываются на выпрямителе", так как сглаживаются накопительными элементами в его фильтре и в первую очередь конденсатором с большой емкостью, включенным параллельно его выходным зажимам. Чтобы обеспечить лучшие условия работы стабилизатора выходного напряжения, на его выходе всегда включают конденсатор, заряд которого достаточен для демпфирования быстрых колебаний тока нагрузки. Пбэтому от быстрых колебаний источник питания защищен. Однако колебания потребляемого нагрузкой тока могут быть таковы, что в процессе работы будет медленно меняться среднее значение потребляемого ею тока. Поэтому при проектировании источника питания следует иметь в виду, что сопротивление нагрузки может меняться не только при изменении напряжения питания, но и из-за изменения режима работы радиоустройства и вида проходящего по нему радиосигнала.
% $.2. Характеристики источника литания и его отдельных каскадоа Основной характеристикой любого источника питания, так же как и каждого его каскада, является внешняя характеристика, представляющая собой зависимость выходного напряжения от величины выходного тока (рис. 5.4). Семейство кривых рис. 5.4, а характерно для первичных источников питания. В данном случае приведены внешние характеристики солнечной батареи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
