Компьютерная электроника  /  Содержание  /  13. Источники питания  /  13.2. Источники вторичного электропитания

Зміст:
  • Введение
  • 13. Источники питания
  • Список литературы
  • Приложение

13.2.1. Трансформаторные источники электропитания

   Упрощенная функциональная схема трансформаторного ИП представлена на  (рис.13.3.).

   Напряжение питающей сети преобразуется силовым трансформатором, выпрямляется, фильтруется и стабилизируется.

Рис. 13.3.  Упрощенная функциональная схема линейного стабилизированного источника питания.

 

 

Выпрямитель

 

 

   Выпрямители используются для преобразования переменного напряжения в постоянное. Из различных схем выпрямителей рассмотрим мостовую схему выпрямителя, как наиболее характерную для устройств компьютерной электроники ( рис.13.4)

 Рис. 13.4. Мостовая схема выпрямителя

 

Принцип работы мостового выпрямителя

 

 

   Мостовая схема подключена к вторичной обмотке трансформатора. В течение первого полупериода напряжения сети U (рис.13.5), диоды VD1 и VD3 открыты, и через нагрузку Rн протекает ток Iн. В это время диоды VD2, VD4 закрыты. Во время другого полупериода диоды VD2, VD4 открыты, а диоды VD1, VD3 закрыты. Ток через нагрузочный резистор Rн имеет то же направление, что и в предыдущий полупериод напряжения сети.

Рис. 13.5. Временные диаграммы работы мостового выпрямителя

 

 

Основные параметры мостового выпрямителя

 

   1. Средневыпрямленное напряжение:

   2. Средневыпрямленный ток: 

 

   Прямой ток диода:

   Коэффициент пульсаций:

 

   3. Максимальное обратное напряжение на каждом из закрытых диодов:

 

   Как видно из диаграмм напряжений, выпрямленное напряжение на нагрузке имеет пульсирующий характер и является периодическим несинусоидальным напряжением. Для уменьшения уровня пульсаций применяют сглаживающие фильтры. В качестве такого фильтра часто применяется конденсатор, включенный параллельно нагрузке (рис.13.6).

Рис. 13.6. Мостовая схема выпрямителя с сглаживающим емкостным фильтром

 

 

   На рис.13.7 показаны упрощенные временные диаграммы напряжений выпрямителей с емкостным фильтром. Время t1 соответствует первой четверти периода входного переменного напряжения. Конденсатор Сф к концу первой части периода заряжается до амплитудного значения Um. На интервале t2 конденсатор разряжается через нагрузку Rн, т.е. отдает часть запасенной электрической энергии в нагрузку. На интервале t3 снова начинается заряд конденсатора.

Рис. 13.7. Диаграмма работы мостового выпрямителя с сглаживающим емкострым фильтром

 

 

   Емкость конденсатора фильтра должна удовлетворять условию:

   

   где

 

Стабилизатор

 

 

   Для получения стабильного выходного напряжения в устройствах компьютерной электроники применяются специализированные интегральные микросхемы - линейные стабилизаторы напряжения, которых в настоящее время выпускается очень много, отличающихся величиной, полярностью выходного напряжения, током нагрузки.

   В качестве примера рассмотрим ИМС стабилизатора напряжения LM7805 фирмы Fairchild Semiconductor, имеющей следующие параметры:

 

    UВЫХ              5В

    UВХ                 7,5…12В

    IН Мах             1,5А

 

 

   Схема включения данной микросхемы показана на  рис. 13.8, а внешний вид и цоколевка выводов – на рис.13.9.

Рис. 13.8. Схема включения стабилизатора LM7805 

Рис. 13.9. Внешний вид и цоколевка выводов ИМС LM7805

 

 

   Микросхемы серии LM78ХХ представляют собой стабилизаторы положительного напряжения, значение выходного напряжения определяется двумя последними цифрами в обозначении микросхемы.

   Для стабилизации отрицательного напряжения этой фирмой выпускаются микросхемы LM79ХХ, схема включения которых показана на рис.13.10.

Рис. 13.10. Схема включения стабилизатора LM7905

 

 

   Для построения стабилизатора напряжения с изменяемым выходным напряжением можно воспользоваться ИМС LM17Т, представляющую собой интегральный регулируемый стабилизатор положительного напряжения. Диапазон входного напряжения +2... +40В, диапазон выходных напряжений +2…+37В, максимальный ток нагрузки 1,5А.

   Схема включения микросхемы показана на рис.13.11.

Рис. 13.11. Схема включения стабилизатора LM317Е

 

 

   При помощи резистора R1 выполняется установка необходимых значений выходного напряжения.

   Диоды VD1-VD2 защищают микросхему от короткого замыкания и от резких бросков тока при включении устройств.

  Для построения схемы регулируемого стабилизатора отрицательного напряжения можно при помощи ИМС  LM337T, схема включения которой показана на рис.13.12.

Рис. 13.1.2.  Схема включения стабилизатора LM337T (в корпусе ТО-220)

 

 

   Диапазон входного напряжения микросхемы -2... -40В, диапазон выходных напряжений -2…-37В, максимальный ток нагрузки 1,5А.