Napájacie zdroje

Text zdrojov energie

Napájacie zdroje sa používajú pri elektrických meraniach ako štandardné zdroje napätia, aktivačné zdroje na meranie pasívnych veličín z metrologického hľadiska a zdroje na napájanie elektronických sústav jednosmerným prúdom a na stanovenie statického pracovného bodu (P S F). Použitie ako štandardných zdrojov je uvedené v kapitole l (pozri podkapitolu 1.4). V súčasnosti sú zdroje napájania blokovej schémy (zložené zo sieťového transformátora, obvodu usmerňovača, stabilizátora napätia a filtrov, okrem regulačných a spínacích prvkov) znázornené na obrázku 3.1.

napájacie

Transformátor je známy z kurzov „Elektrické ruky a akcionári“ a „Elektronická technológia“ (kde sa realizuje projekt sieťových transformátorov.) Blok obnovy je vyrobený podľa schém, ktoré boli vyučované v kurze „Elektronické obvody a zariadenia“ kde sú ošetrené vyhladzovacie filtre a schémy stabilizácie prúdu a napätia. V rovnakom kurze sú prezentované aj schémy nastaviteľného usmernenia, v odseku napäťových štandardov v kapitole l boli predstavené dve schémy stabilizátora. predstaví iba indexy výkonu a kvality napájacích zdrojov, postupy ich určovania a niektoré praktické schémy niektorých napájacích zdrojov.

3.1. JEDNOFÁZOVÉ usmerňovače Jednofázové usmerňovače majú blokovú schému znázornenú na obrázku 3.2. Transformátor mení veľkosť striedavého napätia a izoluje sieťový obvod. Samotný usmerňovač je nelineárny obvod, ktorý transformuje striedavé napätie zo sekundárneho transformátora na napätie s kontinuálnou zložkou U0. Filter redukuje alternatívne zložky výstupného napätia (u-) cez „jemnosť“ tvaru vlny .

1,6Extransion Transf rd e m to l d a rue re rectification R d s ru m n fa a e re o l o o z t Filter goes Down l

Z pohľadu na výstupné svorky usmerňovač prijíma v jednosmernom prúde ekvivalentnú schému ako na obrázku 3.3. Závislosť usmerňovača jednosmerného napätia_ -T Mo, o -----sate C/o na záťažovom prúde 70, nazývanom vonkajšia charakteristika (obr. 3.4, a), môže byť usmerňovač ako nelineárny zdroj, v takom prípade je výstupný odpor R0 DC napätie (obr. 3.3) nie je konštantné a je spojené s obr. 3.3. 3,3 dotyčnica k vonkajšej charakteristike pre daný záťažový prúd 70. Môže sa určiť meraním s upevnením, ako je to na obrázku 3 A J). Tvar je spôsobený: poklesom napätia na vnútornom odpore R, (ekvivalentom) napájacieho zdroja, prekročením limitov stabilizačných podláh, prietokom pružín zo sieťového transformátora, kontaktnými odpormi atď.

Pri rovnakom upevnení sa meria vnútorný odpor:

*, =. * "* O miere záujmu z hľadiska výkonu usmerňovača pozri

uvádza účinnosť obnovy: =

a faktor zvlnenia záťažového napätia a prúdu, tj: amplitúda alternatívnej zložky minimayovej frekvencie =.

spojitá zložka alebo efektívna hodnota zložiek a alternatívne spojitá zložka na obrázkoch 3.5 až 3.7 sú znázornené schémy jednosmerných usmerňovačov (obr. 3.5), dvojitého striedania s transformátorom so strednou zásuvkou v sekundárnom zapojení (obr. 3.6.) a mostíkového usmerňovača (obr. 3.6). 3.7) .n2, t-2 'AlKt)

7 1E = E? i ^^ n 1 j (n ^^ rg za deň

a Rj 'je celkový sériový odpor definovaný vzťahom:

Pre ďalšie dve schémy (striedavé dvojité usmernenie) sú krivky vlny uvedené na obrázku 3.10 a záťažový prúd má model: (2 4 4 i (t) = IM \ + cos2co? -------- cos4co? +. 71 371 1571

Usmernené napätie má sériu vývoja formy (3.2), kde: 9FJl -

Z vyššie uvedených výsledkov ľahko dosiahneme hlavné parametre usmerňovačov bez filtra, ktoré uvádzame v tabuľke 3.1. Tabuľka 3. l Hlavné parametre usmerňovačov bez filtra

\ v Schéma elektrických rozmerov Vonkajšia charakteristika, U0 = U 0 (I0)

Monoalternačný usmerňovač (obr. 3.5)

Striedavý dvojitý usmerňovač so strednou zásuvkou v sekundárnom (obr. 3.6) Uu2E2

Dvojitý striedavý mostíkový usmerňovač (obr. 3.7) T, E

(n Y Ri '= Ri + \\ ri + r (l ") E2R + Rt' 2/M 7CIM

(m = l pre jednoduché striedanie am = 2 pre dvojité striedanie).

3.2. STABILIZÁTORY NAPÄTIA Parametre stabilizátora napätia (obr. 3.20) sú vstupné napätie a prúd (u, z /), výstupné napätie (w0) a záťažový prúd iL cez záťaž RL. Menovité hodnoty sú uvedené veľkými písmenami.

Variačné limity (minimálna, maximálna hodnota) pre vstupné napätie a záťažový prúd sú označené UIm, UIM, respektíve ILm, ILM. Variácie elektrických veličín sú označené Au, Ai, Au0, AiL. Prírastková zmena stabilizovaného napätia u0 so vstupným napätím, respektíve prúdom záťaže, je opísaná týmito parametrami: - stabilizačný koeficient:

definovaný prúd konštantného zaťaženia; výstupný odpor: r, A

Ekvivalentná schéma stabilizátora z pohľadu výstupných svoriek je na obrázku 3.21. Je žiaduce, aby S bolo čo najväčšie a R0 čo najmenšie. Ďalší stabilizačný koeficient označený K a definovaný: An, l "o = Ai, ^ 1 AU Q j | R.

zdôrazňuje vplyv odolnosti proti zaťaženiu.

Je zrejmé, že sa dá vypočítať tak, že R L ^ sa dá do výrazu K. Dynamický výpočet (malého signálu) S je možné vykonať s prázdnym výstupom stabilizátora. Výťažok stabilizátora je daný vzťahom: [/ /, =

C ara cte ris tic a d e ieire a u n u i stab iliza to r d e ten s iu n e este a p ro x im a tiv o riz o n ta la, a a c u m se v e d e n fig u ra 3 .2 2. P ro te ja re a s u rse i se fa c e p rin lim ita re a c u re n tu lu i la o v a lo a re fix a, e v e n tu a l Un p ro g ram ab ila. S biliza a ta re E x ista si carac teristic i cu /ensioni limita re print n to a rc e re "acu re n L ita a/im re tu lu ideie ire, aacum se a ra ta n curentului d ia gram ad na obr u ra 3 .2 2 (d re ap ta 'ntoarcerea * ntrerupta). P rinntoarcerea "cu curentului ren tu lui se ne lege om ico ra re a K lui L (curentu (lk ieire) cosìcaca: sc Obr. 3.22 M0 = O

* L = '- s e (v a lo a re a c u re n tu lu i is c d e p i n d e d e s c h e m a m o n t a j u l u i). P e n t r u m s u r a r e z i s t e n t e i i n t e a nset a b i l i z a t o r u l u i d e t e n s i u n e, n o t a t a c u a r R: s i d e f in ita p rin: Z

použije sa zostava znázornená na diagrame na obrázku 3.23 &, kde A/L je dané rozdielom dvoch indikácií ampérmetra A pre dve rôzne hodnoty zaťaženia RL a RL (M, = IL \ R -I, R.). Na určenie stabilizačného faktora označeného Fv a definovaného: AU, Fv =-

použite zostavu uvedenú na obrázku 3.23J). Zmena napätia AC/L je indikovaná voltmetrom V pre dve rôzne hodnoty vstupného napätia (U, - a U \): AU L = VL -V 2 = V \ U, -V \ v \ a prúdová zmena je dané dvomi indikáciami ampérmetra AL, na C/, a U \ (A/=/|/-ILu,)

Ženatý stabilizátor napätia

3.2.1. Parametrický stabilizátor diódy stabilizujúcej napätie (Zenerova dióda) na diagrame na obrázku 3.24 je prevádzkovaný v časti charakteristiky, v ktorej je napätie na svorkách približne konštantné (obr. 3.24 ^?).

Parametre diódy sú: štandardizované menovité napätie, minimálny prúd, maximálny prúd