МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ

Просмотров

Free Web Counters

Конспект лекций

СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ

СОДЕРЖАНИЕ

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Импульсный источник электропитания производит постоянные и переменные напряжения, необходимые для электропитания блоков аппаратуры, путем ключевого преобразования выпрямленного сетевого напряжения промышленной частоты 50 Гц.

Основные функциональные части импульсного источника питания

Рис. 1. Основные функциональные части импульсного источника питания

Его основными функциональными частями (рис. 1) является; входной помехоподавляющих фильтр (1), сетевой выпрямитель с емкостным фильтром, сглаживает, (2), ключевой преобразователь напряжения с импульсным трансформатором и схемой управления (3), цепи вторичных напряжений (выпрямленных или переменных), не имеющих гальванической связи с питающей сетью, (4). Ключевой преобразователь работает, как правило, на частоте 16-40 кГц, поэтому габаритные размеры и масса импульсного трансформатора в несколько раз меньше, чем сетевого, работающего на частоте 50 Гц. Это обстоятельство, а также более высокий КПД объясняют преимущества использования импульсных источников электропитания (ИИЭ) в бытовой РЭА.

Выпрямительная секция ИИЭ, как правило, выполняется за мостовой схемой. Промышленностью освоенный ряд мостовых выпрямителей в моноблочном выполнении, что могут быть использованы в ИИЭ, рассчитанных на разные мощности до 300—500 Вт. На входе выпрямителя устанавливается LC-фильтр, назначение как ослабить уровень помех, которые поступают от преобразователя в сеть. Последовательно в цепь нагрузки и конденсатора фильтра, что сглаживает, Сф иногда включают резисторы R1, R2 сопротивлением 1-50 Ом (в зависимости от мощности ИИЭ), служащие для ограничения импульсных токов через диоды моста.

Ниже будут приведенные сводки о типах отечественных конденсаторов, которые можно использовать в качестве Сф. Необходимо отметить, что через Сф протекает также импульсная составляющая тока транзисторов преобразователя, который работает на частоте 16—40 кГц. Как правило, конструкция высоковольтных электролитических конденсаторов, используемых в качестве Сф, не обеспечивает достаточно малого полного сопротивления на этих частотах, потому конденсаторы могут перегреваться через протекание высокочастотных импульсных токов. Поэтому Сф обычно шунтируется конденсатором пленочного или керамического типа емкостью 0,047—0,47 мкФ.

В зависимости от назначения и заданных параметров ИИЭ может содержать разные дополнительные блоки и цепи: стабилизаторы напряжений, устройства защиты от перегрузок и аварийных режимов, цепей первичного запуска, подавления помех и др. Однако определяющим узлом любого ИИЭ является ключевой преобразователь напряжения и в первую очередь его силовая часть (мощный исходный каскад). Исходные каскады преобразователей напряжения можно разделить на два больших класса: однотактные и двутактные.

Бытовая РЭА отличается большим диапазоном потребляемой от единиц ватт для радиоприемников и переносных кассетных магнитофонов до 300—400 Вт для могучих высококачественных стереофоничных усилителей. Сначала наибольшее распространение ИИЭ получили в телевизорах с ключевым силовым блоковым выходным каскадом строчной развертки. Разновидности ИИЭ для телевизоров чаще всего выполняют те же функции, что и исходный каскад строчной развертки (например, формирование напряжений питания исходных видеоусилителей, маломощных каскадов трактов усиления промежуточных частот звука и изображения и др.), и иногда их применяют на частоте строчной развертки. Это обстоятельство, а также относительно высокая стоимость высоковольтных ключевых транзисторов, привели до того, что в телевизорах нашли распространение схемы ИИЭ, построенные исключительно на однотактном принципе.

Из всех известных двухтактных схем в бытовой аппаратуре (преимущественно в усилителях звуковой частоты) используют полумостовую схему [1]. Эта схема может обеспечивать в нагрузке сравнительно большую мощность (300—400 Вт) при наличии всего лишь двух высоковольтных ключевых транзисторов. Однотактные схемы в этом диапазоне исходных мощностей оказываются не эффективными через резкое увеличение габаритных размеров и массы импульсных трансформаторов и ухудшения режимов ключевых транзисторов. В последнее время, в связи с улучшением технологии производства и удешевлением высоковольтных ключевых транзисторов с напряжением коллектора 500—700 В, двутактная полумостовая схема с самовозбуждением начинает находить применение в ИИЭ меньшей мощности через ее простоту и экономичность. Особенно лучшая она для аппаратуры, в которой отсутствуют значительные изменения мощности в или нагрузке изменения выходных напряжений, что возникают при колебаниях мощности, несущественные.

К ИИЭ, применяемым в бытовой РЭА, предъявляются твердые и противоречивые требования, которые вынуждают разработчика тщательным образом подходить к выбору элементной, базе, схемотехники и конструкции. Во-первых, это требование низкой стоимости. Стоимость современных блоков питания с сетевыми трансформаторами составляет не более 10—15% от стоимости самой аппаратуры. На таком же уровне желательно сохранить и стоимость ИИЭ. Во-вторых, техника безопасности требует, чтобы изоляция между сетевыми проводами и вторичными цепями ИИЭ выдерживала пробивное напряжение не менее 2 кв. Это выдвигает серьезные требования к качеству изготовления импульсного трансформатора, а также к конструкции ИИЭ в целом, что должна к тому же обеспечивать высокую ремонтопригодность.

Наконец, очень высокие требования к уровню помех, излучаемых в сеть и, что наводятся на цепи аппаратуры. Да, соответственно К ГОССТАНДАРТУ 23511—79 квазипиковое напряжение помех, создаваемых на сетевых зажимах бытовой радиоаппаратуры (кроме телевизоров), в диапазоне частот от 0,15 до 0,5 Мгц, не должно превышать 1000 мкВ, а для частот выше 0,5 Мгц — 400 мкВ. Соответственно К ГОССТАНДАРТУ 24388—80 отношения сигнал-шум для высококачественных стереофоничных усилителей, в которых использование ИИЭ дает наиболее ощутимый экономический эффект, должно быть не менее 58 дБ. Это вынуждает очень тщательным образом проектировать конструкцию ИИЭ.