Иванов-Циганов А.И. - Электротехнические устройства радиосистем (1979) (563351), страница 17
Текст из файла (страница 17)
5.4). Семейство кривых рис. 5.4, а характерно для первичных источников питания. В данном случае приведены внешние характеристики солнечной батареи. Основная кривая ! дает зависимость напряжения от тока нагрузки при нормальных условиях освещения (например, ясный'день в средних широтах, солнце высоко над горизонтом) и нормальной температуре. Кривая 2 дает ту же зависимость, но пря более интенсивном освещении (батарея поставлена нормально к солнечным лучам), а кривая 3 соответствует тем жс условиям освещения, что и кривая 1, но батарея работает при более низкой температуре.
Учет остальных факторов, влияющих на работу солнечной батареи, еще больше расширит семейство внешних характеристик. Аналогичные зависимости получаются и для других типов первичных источников энергии. Их выходное напряжение зависит от величины подводимой 74 ним энергии, тока нагрузки и характеристик окружающей среды, Внешняя характеристика стабилизатора выходного напряжения (рпс, 5.4, б) при высоком качестве стабилизатора сливается на рабочем участке АВ в одну линию. Для оценки стабильности выходного напряжения или тока используют коэффициенты нестабильности, причем их определяют для кажого из параметров, вызывающего изменения выходной величины.
Так, для солнечной батареи по характеристикам рис. 5.4, а можно определить в любой рабочей точке нестабильность выходного напряжения, вызываемую изменением мощности светового потока. Коэффициент нестабильности в данном случае будет определяться как отношение отклонения выходного напряжения Ь(! к вызвавшему это отклонение 04„ изменению светового потока ЬФ: йф = Л(у(ЛФ.
(5.3) Его удобно назвать коэффициентом нестабильности по входной световой мощности. Нестабильность напряжения, вызван- Узвар ная изменением температуры, может быть оценена тепловым коэффициентом нестабильности, измеряемым в вольтах на градус Цельсия: й, = Аи,ы„!А!. (5.4) й! 7Ь» д) 75и» Рис.
5.4 Для определения изменений напряжения выпрямителя и стабилизатора при колебаниях величины подводимого к ним напряжения Е следует пользоваться коэффициентом нестабильности по входному напряжению: й, = Ли,ы,!АЕ. (5.5) Иногда пользуются не абсолютными коэффициентами нестабильности, а относительными, представляющими собой отношение процентных изменений выходной величины и дестабилизирующего фактора. Например, для относительного коэффициента нестабильности по входному напряжению получим й,.,в = ЫЗ,„хЕ((ЬЕ(у,ы,).
(5.6) )хвых = А('вых!А)вых (5. 7) 75 Изменения выходного напряжения, вызываемые колебаниями тока нагрузки, для любого источника нли каскада определяются выходным, или, как его еще называют, внутренним, сопротивлением источника или каскада. При нелинейной внешней характеристике это сопротивление является дифференциальным и определяется в каждой рабочей точке как отношение изменения выходного напряжения к вызвавшему его отклонению выходного тока, взятое с обратным знаком: Знак «минус» введен в. это выражение потому, что у источника с положительным выходным сопротивлением при росте тока нагрузки выходное напряжение уменьшается. В семействе внешних характеристик выходное сопротивление определяет наклон каждой из кривых и может бь~ть вычислено графи.
чески. Выходное сопротивление является одним из важнейших пока. зателей источника питания нлн его каскада, так как определяет зависимость напряжения на нагрузке от величины потребляемого ею тока. В самом деле, если источник постоянного тока обладает линей. ной внешней характеристикой (рис. 5.5, а), то его эквивалентная схема замещения будет состоять пз двух элементов: э. д. с. холостого хода Е,ых и внутреннего сопротивления Я„„(рис. 5.5, б). Ток в сопро- 1» Ь срохи 77р о хп ву Рис. 5,5 и) тивлснии нагрузки Ди, напряжение на ней п мощность, отдаваемая источником, будут соответственно равны: (5. 8) (5.9) (5.10) 1« Еоы«1Яы+1«хы*) (lо = Е,ых — 1ой„ы, = Е.ы„й«1Я«+ 1«х~~), Р, = Ех .Л«1(1«ы+ 17,ы.)» Изменения сопротивления нагрузки вызывают изменения мощности, отдаваемой источником. Наибольшая мощность будет выделяться на ,нагрузке в том случае, когда сопротивление нагрузки равно выходному сопротивлению Яо = Й,ы„.
Эта максимальная мощность тем больше, чем меньше выходное сопротивление: (5.11) 1 о ~пах = Е вы«/(4!х вы«) Если внешняя характеристика источника нелинейна (рис. 5.5, в), то выходное сопротивление в каждой рабочей точке будет иметь различную величину.
Нахождение отдаваемой источником мощности в этом случае удобно производить графически. Для этого необходимо решить совместно два уравнения. Первое нелинейное уравнение внешней характеристики: (5.12) а второе уравнение для нагрузки: (5.13) ('о='Р(1о). 76 ры з 77 Если нагрузка представляет собой линейное сопротивление, то, как ; к было уже сказано, ее характеристика представляется на графике прямой линией с наклоном (угол а), определяемым сопротивлением 77„. Точка пересечения А характеристик (рис.
5.5, в) дает совместное решен ение двух уравнений и, следовательно, определяет установившиеся выходное напряжение (1оо н ток !ых. Мощность, отдаваемая источникол, .ом, определяется площадью прямоугольника с вершиной, лежащей в т точке А.
Произведя несколько последовательных построений для разных значений !си, можно найти как оптимальное для данного источника сопротявленне нагрузки, так и максимальную мощность, отдаваемую источником. Максимальная мощность отдается в оптимальную нагрузку. Зависимость выходного напряжения от отдаваемого источником тока вызывает также и связь лосжду несколькими радиоустройствами, подключенными к этому источнику, или каскадами одного ра- г х "' Г диоустройства. Эта связь через ! общий источник питания (общее ! !У, ! Я,„х источника) приводит к взаимовлиянию работы радио- ~ ~р,„„в ! устройств или его каскадов и может привести как к взаило ип ! ! ным помехам, так и к отказу ! Пхх ! у в работе. В сложных установках, содержащих много каскадов, устра- Рис.
5.6 нить взаимовлияние, вызванное связью через общий источник питания, достаточно трудно. Поэтому и приходится применять стабилизаторы напряжения, имеющие очень малое выходное сопротивление, а в каскадах радиоустройства, чувствительных к такому влиянию илп являющихся источниками нестабильности, предусматривать фильтры-развязки, изолирующие их от общего источника питания. Простейший фильтр получается при подсоединении конденсатора С (рис. 5.5) параллельно выходным клеммам источника. Выходное сопротивление источника с таким фильтром зависит от частоты изменения тока нагрузки, о»и и для его переменных составляющих, имеющих частоту о»„) 1/(С17„,«), будет определяться лишь емкостным сопротивлением 1/(о»иС) и, следовательно, может иметь малую величину при любом значении Яо,„. Связь между двумя устройствами У, и У, (их эквивалентные на"Рузкп Яо, и Яих) будет определяться емкостью конденсатора С и прн значительных величинах охо окажется весьма слабой.
Ло сих пор речь шла лишь об источниках и стабилизаторах напряжения. Источник напряжения должен поддерживать постоянным напряжение на выходе прн изменении тока нагрузки в заданных пределах. Следовательно, его выходное сопротивление должно быть как можно меньше, а выходная характеристика почти горизонтальной. 0 =0„7)2, 0а (ст„уб, (5.16) .(5. 17) где Я« — энергия, отдаваемая в нагрузку за время работы. Все удельные характеристики зависят от режима работы источника, запасов, заложенных в него для обеспечения надежности, и внешних условий. Поэтому правильный выбор источника питания можно сделать лишь на основе анализа семейства кривых, определяющих его 79 Стабилизатор тока должен поддерживать постоянным ток через нагрузку при изменении напряжения па ней.
Выходное сопротивление источника тока на рабочем участке должно быть как можно больше и в соответствии с этим рабочий участок его внешней характеристики получается почти вертикальным. Это отличие источника напряжения от источника тока накладывает отпечаток и на показатели соответствующих схем. Для источника напряжения приводились коэффициенты нестабильности, учитываю. щие изменение выходного напряжения, а для источника тока, соответ. ствующие коэффициенты необходимо подсчитывать как отношение изменений выходного тока к отклонениям дестабилизирующих факторов, Поскольку большинство радиоустройств требует для сохранения режима постоянных питающих напряжений, в схемах питания источники напряжения и стабилизаторы напряжения встречаются гораздо чаще, чем источники тока и стабилизаторы тока.
Необходимо отметить, что иногда один и тот же элемент может использоваться как источник напряжения н как источник тока. Это определяется выбором рабочего участка внешней характеристики. Например, солнечная батарея (см. рис. 5.4, а) при малых токах нагрузки ведет себя как источник напрямсения, а при токах нагрузки, близких к току короткого замыкания, — как источник тока. Самой общей и наиболее часто применяемой оценкой качества источника питания являются его удельные массовые и объемные характеристики.
Они позволяют сравнивать совершенно различные по принципу работы, источники питания по массе н объему, приходящемуся на один ватт мощности, отдаваемой в нагрузку (удельпые мощностные характеристики), или один ватт-час энергии, отдаваемой й нагрузку (удельные энергетические характеристики). Особенно удобны эти характеристики для оценки первичных источников. При питании устройств, создающих пиковую нагрузку, более важны удельные мощностные объемная и массовая характеристики: р;= Р„712, (5.14) ра = Р„76, (5. 15) где Є— мощность, отдаваемая в нагрузку, Вт; 6 — масса источника питания, кг; )2 — его объем, дм'.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
