Анализ вторичных источников электропитания

Импульсные преобразователи бывают индуктивного или емкостного типа.Рис.3.11. Функциональная схема импульсного преобразователяНапряжение сети выпрямляется сетевым выпрямителем и заряжает конденсатор фильтра, имеющий достаточно большую емкость. Большая емкость фильтра сетевого выпрямителя обеспечивает низкие пульсации выпрямленного напряжения и увеличивает время удержания выходного напряжения.Выпрямленное напряжение поступает на вход импульсного преобразователя, который преобразует его в высокочастотные импульсы прямоугольной формы. Частота импульсного напряжения обычно лежит в пределах от 20 до 200 кГц. С увеличением частоты преобразования увеличивается удельная мощность, но одновременно растут потери в элементах преобразователя, что приводит к снижению КПД.С выхода преобразователя напряжение поступает на высокочастотныйвыпрямитель с емкостным фильтром.Общий принцип работы схемы управленияРегулирование выходного напряжения обеспечивается с помощью широтно-импульсной модуляции управляющих сигналов. Глубина широтно-импульсной модуляции характеризуется коэффициентом заполненияγ = tи/Т,гдеtи– длительность импульса управления; Т = f-1– период повторения.В общем случае коэффициент заполнения 0 ≤ γ ≤ 100 %.Рис.3.12. Широтно-импульсная модуляция: форма импульсов (а); способ полученияимпульсов (б); временные диаграммы, иллюстрирующие работу модулятора (в)Устройства входящие в схему управленияИсточник опорного напряжения (ИОН), см. рис.3.11 формирует эталонное напряжение, которое вместе с выходным напряжение через линию обратной связи поступает на схему сравнения. Схема сравнения, см рис.3.11 сравнивает опорное эталонное напряжение формируемое ИОН и выходное напряжение, поступающее на нее через линию обратной связи.Широтно-импульсное модулирование (ШИМ) – используется как основной фактор регулирование работы транзисторного моста и всей схемы преобразования через изменение (скважности) или времени прохождения тока через нагрузку (в данном случае это первичная обмотка высокочастотного трансформатора TRF).Драйвер моста- представляет собой специализированную микросхему, предназначенную для формирования сигналов управления транзисторами.Использование драйверов обеспечивает ряд преимуществ:– формирование необходимых уровней сигналов управления транзисторами; – защита транзисторов от превышения тока; – защита транзисторных полумостов от сквозных токов; – выдерживание временной задержки между выключением верхнего и включением нижнего транзисторов полумоста; – блокировка неправильных команд управления.Гальваническая развязка – служит для развязки входной, управляющей с выходной цепью, что обеспечивает в первую очередь большую надежность устройства от возможных перенапряжений, замыканий и т.д. В качестве элементов развязки используются оптоэлектронные пары.Описание принципа работы СУЕсли разность эталонного напряжения и напряжения по линии обратной связи с выходным напряжением равна нулю, то это означает что выходное напряжение соответствует требуемому эталонному и режим работы устройства не изменяется. Если выходное напряжение меньше/больше требуемого, то по величине этой разности вырабатывается управляющий сигнал,поступающий на контроллер ШИМ. Контроллер ШИМ по программе, заложенной в управляющем устройстве формирует ШИМ сигнал нужной скважности и сигналы управления для драйвера моста. Процесс носит циклический характер, до тех пор, пока выходной сигнал не станет равным эталонному формируемому ИОН. Выходной выпрямительный каскад и фильтрРис.3.13. Выходной выпрямительный каскад и фильтрНазначение этого блока – формирование выходных напряжений источника питания. Через вторичные обмотки высокочастотного трансформатора, выполненные, для каждого из n выходов питания напряжения подаются на выпрямляющие диодные мосты, где формируются однополярные импульсы напряжения, которые затем сглаживаются LCфильтрами. Так как для n и n-k выходов питания требуются напряжения питания на выходах ±Un В, ±Un-kВ соответственно, то от средних точек соответствующих им вторичных обмоток трансформатора сделано заземление, а также для них выполняется двойной LC–фильтр средняя точка которого также заземляется. Такое решение позволяет сформировать на n-ом и n-k-ом выходах питания напряжения двойной (противоположной) полярности.Применение источников вторичного электропитанияВ настоящее время более 50 компаний среди них имеются отечественные, и зарубежные производители проектируют и производят стабилизаторы напряжения и импульсные источники питания, предназначенные для применения в компьютерной технике (блоки питания ATX, BTXи т.д.), а также в различныхобластях радиоэлектроники, ориентированных на массовое и специальное потребление.Производителивторичныхисточниковэлектропитания: АЕДОН, КОНТЭЛ, ФАРАДЕЙЭЛЕКТРОНИКС, ВМП, AIMTEC, POWER-ONE, CHINFA, DNS, FSP, ZALMAN, CORSAIR, COUGAR, DEEPCOOL, DEXP, GIGABYTE,ABRACON, ADVANTECH, APPLIEDMOTION, ARTESYN EMBEDDED TECHOLOGIES, B&B ELECTRONICS, BEL POWER SOLUTION, BIAS POWER, CINCON, COSEL, CROUZET, CUI INC., DELTA ELECTRONICS, DIGI INTERNATIONAL, ELPAC, ETA-USA, EXTECH, GENERAL ELECTRIC, GRENLEE, HARTING, IEI, KEITHLEY INSTRUMENTS INC., LHV POWER CORPARATION, MAESTRO WRELESS, MEAN WELL, MURATA, OMRON, PHIHONG, PHOENIX CONTACT, QUALTEC, RECOM, SHIDER ELECTRIC, SL POWER, SOLA HEVI DUTY, STMMICROELRCTRONICS, TAMURA, TDK-LAMBDA, TECTRONIX, TRACO POWER, TRIAD MAGNETICS, VICOR, TOSHIBA. В табл.4.1. представлены стабилизаторы напряжения и импульсные источники питания, производимые крупнейшими отечественными и зарубежными производителями, их основные технические показатели и целевое назначение (область применения). Таблица 4.1. Источники вторичного электропитания крупнейших отечественных и зарубежных производителейПроизводительПродукция/ /серияТип преобразователяДиапазон выходных мощностей, ВтКПД, %Регулировкавыходных напряжений и токовПрименениеАЕДОН,РоссияМАА-СБAC/DC20 – 120080+Промышленнаяи специальная аппаратураМАА-СГAC/DC30 – 300090+КАНAC/DC25 – 100090+КАН-ДAC/DC50 – 60090+КОНТЭЛ,РоссияКИAC/DC4 – 2485-Промышленнаяаппаратурамалой и средней мощностиDRAC/DC12 – 1485-MDRAC/DC10 – 6085-ФАРАДЕЙ ЭЛЕКТРОНИКС,РоссияFARADAYAC/DC18 – 24080-Промышленнаяаппаратурасредней и высокой мощностиВМП,РоссияВМП3DC/DC2.5 – 380-Промышленнаяиспециальнаяаппаратурамалой и средней и высокоймощностиВМП6DC/DC5 – 680-ВМП10DC/DC9 – 1080-ВМП15DC/DC12 – 1580-ВМП50DC/DC40 – 5080-ВМПС60DC/DC50 – 6080-ВМПК150DC/DC50 – 15080-ВСМ6DC/DC680-ВСМ15DC/DC1580-ВСМ20DC/DC2080-ВСМ30DC/DC3080-ВСМ100DC/DC90 – 10080-MEAN WELL,ТайваньG3AC/DC15 – 150 80-Промышленнаяаппаратурамалой и средней мощностиNEAC/DC15 – 350 80-LRSAC/DC35 – 350 80-SEAC/DC100 – 1500 80-PFCAC/DC75 – 750 80-MovingSignAC/DC150 – 40080-SPVAC/DC150 – 150080-U-BracketAC/DC150 – 50080-RSPAC/DC75 – 300085-RSTAC/DC5000 – 10000 90-G5AC/DC75 – 600 80-MSPAC/DC100 – 600 80-HEPAC/DC100 – 600 80-AIMTEC,КанадаAME1AC/DC180-Промышленнаяаппаратурамалой и средней мощностиAME2AC/DC280-AME3AC/DC380-AME5AC/DC580-AME10AC/DC1080-AME12AC/DC1280-AME15AC/DC1580-AME20AC/DC2080-AME25AC/DC2580-AME30AC/DC3080-AME40AC/DC4080-AME60AC/DC6080-AME90AC/DC9080-AME120AC/DC12080-AME150AC/DC15080-POWER-ONE,СШАABCAC/DC40 – 600 -Промышленнаяиспециальнаяаппаратурамалой и средней и высокоймощностиMBCAC/DC40 – 450 80-MAPAC/DC40 - 14080-MPBAC/DC125 – 150 80-MPUAC/DC150 – 200 80-PFCAC/DC250 – 500 80-MODULARAC/DC900 – 1600 80-FXPAC/DC6000 – 18000 80-TCPAC/DC350080-BREUAC/DC2000 – 3000 80-CHINFA,ТайваньKAMAC/DC7 – 15 80-Промышленнаяаппаратурамалой и средней мощностиKAMNAC/DC25 – 40 80-DRAAC/DC5 – 48080-DRANAC/DC30 – 12080-WRAAC/DC120 – 960 80-DBRAC/DC30 – 6080-FDDDC/DC1 – 25 80-RDDDC/DC5 – 8 80-TDDDC/DC5 – 40 80-IDDDC/DC5 – 15 80-Источники вторичного электропитания также применяют для питания электрических машин синхронного и асинхронного типов, постоянно тока, сварочных дуговых и плазменных аппаратов и ряда других промышленных устройств где применяется контроль и управление электрическим питанием аппаратов. Эти типы преобразователей, принципиально не отличающиеся от рассмотренных в главе 3 – получили название инверторов тока и напряжения. Наибольшее распространение получили однофазные и трехфазные инверторы тока и напряжения.ЗаключениеВ ходе выполнения данного курсового проекта нами были рассмотрены следующие вопросы:Классификация источников электропитания;Классификация вторичных источников электропитания;Задачи вторичных источников электропитания;Линейные стабилизаторы напряжения, классификация, особенности схемотехники;Импульсные стабилизаторы напряжения (импульсные источники питания), классификация, проектированиеТопология современных импульсных источников электропитания (ИИП);Структурная и функциональная схема ИИП; Основные блоки ИИП, их назначение и функции.Результаты полученные в ходе выполнения курсового проекта вполне соответствуют поставленным целям.Список использованных источниковМэк Р. Импульсные источники питания. Теоретические основы проектирования и руководство по практическому применению/Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Додэка - XXI», 2008. – 272 с.Браун М. Источники питания. Расчет и конструирование.: Пер. с англ. – К.: «МК-Пресс», 2007. – 288 с.Ефимов И.П. Источники питания РЭА: Учебное пособие. – 2-е изд., испр.Ульяновск: УлГТУ, 2002. – 136 с.Савелов А.А. Расчет импульсных источников питания устройств авионики: учебное пособие. - М.: МГТУ ГА, 2015. – 96 с., 66 ил., 30 табл., лит.: 24 наим.Иванов-Цыганов А.И. Электропреобразовательные устройства РЭС.: Учеб. для вузов по спец. «Радиотехника». – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1991. – 272 с. Арсеньев Г.Н., Литовко И.В. Электропреобразовательные устройства РЭС: учебное пособие / Под ред. Г.Н. Арсеньева. – М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФВА-М, 2008. – 496 с.Березин О.К., Костиков В.Г., Шахиов В.А. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры. – М.: «Три Л», 2000. – 400 с.Бушуев В.М., Деминский В.А., Захаров Л.Ф. Электропитание устройств и систем телекоммуникаций: Учебное пособие для вузов / В.М. Бушуев, В.А. Деминский, Л.Ф. Захаров и др. – М.: Горячая линия – Телеком, 2009. – 384 с.Гейтенко Е.Н. Источники вторичного электропитания. Схемотехника и расчет. Учебное пособие. – М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2008. – 448 с. Обрусник В.П., Шадрин Г.А. Стабилизированные источники питания радиоэлектронных устройств :моногр. / В.П. Обрусник, Г.А. Шадрин. – Томск : Томск. гос.ун-т систем упр. и радиоэлектроники, 2011. – 280 с.Жерненко А. С., Виноградов П. Ю., Копылова И.В..Маракулин В.В., Шамсиев Б.Г. Электропитание устройств и систем телекоммуникаций: методические указания и контрольная работа для студентов-заочников, обучающихся по программе бакалавров, (спец. 210700).