Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65

Статья опубликована в рамках: XLIX Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ» (Россия, г. Новосибирск, 30 января 2017 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Электротехника

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Арутюнян Т.В., Пузановский К.В., Шуткин И.Ю. [и др.] СХЕМОТЕХНИКА СТАБИЛИЗАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ // Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. XLIX междунар. студ. науч.-практ. конф. № 1(48). URL: https://sibac.info/archive/technic/1(48).pdf (дата обращения: 26.09.2021)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

СХЕМОТЕХНИКА СТАБИЛИЗАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ

Арутюнян Татевик Вардановна

студент, кафедра оптоэлектроники, ФГБОУ ВО «КубГУ»,

РФ, г. Краснодар

Пузановский Кирилл Вячеславович

студент, кафедра оптоэлектроники, ФГБОУ ВО «КубГУ»,

РФ, г. Краснодар

Шуткин Иван Юрьевич

студент, кафедра оптоэлектроники, ФГБОУ ВО «КубГУ»,

РФ, г. Краснодар

Данилов Александр Сергеевич

студент, кафедра оптоэлектроники, ФГБОУ ВО «КубГУ»,

РФ, г. Краснодар

Научный руководитель Пузановская Елена Геннадьевна

преподаватель кафедры физики и информационных систем, ФГБОУ ВО «КубГУ»,

РФ, г. Краснодар

Большинство современных электронных устройств для нормального функционирования требуют стабилизированный источник питания. Для самого простой способа стабилизации напряжения, можно использовать линейные стабилизаторы, которые обеспечивают приемлемый уровень пульсаций, и позволяют получить широкий диапазон питающих напряжений, но есть очень большой недостаток – крайне низкий КПД, который падает с увеличением отношения входного напряжения стабилизатора к выходному [3], из этого следует, что применять линейные стабилизаторы целесообразно только при относительно небольшом токе нагрузки.

Кроме того, цифровые схемы управления часто нуждаются в отделённом от основных силовых цепей стабилизированном источнике питания. Это обусловлено тем, что большие токи, протекающие в основных силовых шинах, могут вызывать скачки напряжения, существенно влияющие на работу управляющей части и способные вывести ее из строя.

Так импульсные стабилизаторы имеет очень высокий КПД (более 70 %) по сравнению с линейными стабилизаторами. Это обусловлено тем, что тран­зисторы в силовой части импульсного преобразователя работают в ключевом режиме, то есть имеют два устойчивых состояния – состояние насыщения, когда падение напряжения на транзисторе в идеальном случае равно нулю, и состояние отсечки, когда ток через транзистор не протекает. В таком случае основная часть тепловых потерь на силовых ключах, приходится на момент их переключения [1-2]. Отсюда вытекает одно из важнейших правил построения импульсных инверторов – необходимость обеспечения достаточно быстрого открытия и закрытия транзисторов, что позволяет значительно уменьшить их нагрев и увеличить КПД стабилизатора.

В отличие от линейных стабилизаторов, импульсные стабилизаторы могут преобразовывать входное напряжение произвольным образом. То есть выходное напряжение может быть, как меньше, так и больше входного. Однако ключевой преобразователь является источником импульсных помех, что предъявляет к его схеме высокие требования в части электромагнитной совместимости с другими устройствами.

Для устранения такого рода помех используют входные и выходные фильтры. Они обеспечивают подавление высокочастотных помех, возникающих, вследствие переключения силовых ключей с достаточно высокой частотой. Конструктивно, помехоподавляющие цепи выполнены в виде LC фильтров нижних частот.

Основным узлом преобразователя напряжения является его силовая часть (мощный выходной каскад). Силовые части большинства разновидностей импульсных преобразователей можно разделить на два класса: однотактные и двухтактные.

К основным преимуществам однотактных схем можно отнести простоту конструкции и менее жесткие требования к блоку формирования управляющих импульсов. Основным недостатком однотактных преобразователей является меньший КПД по сравнению с двухтактными, кроме того, они требуют больших размеров и массы импульсного трансформатора, и отличаются неоптимальным режимом работы ключевого транзистора.

Однотактные преобразователи можно разделить на прямоходовые (проточные) и обратноходовые (запорные). В прямоходовых преобразователях ток подзарядки накопителей энергии во вторичной цепи (ток через диоды выпрямителя) протекает, когда ключевой транзистор находится в состоянии насыщения, а в обратноходовых – когда этот транзистор находится в состоянии отсечки.

В прямоходовом преобразователе ток одновременно проходит через силовой транзистор на первичной стороне и выпрямительный диод на вторичной стороне. Обобщенная принципиальная схема прямоходового преобразователя представлена на рисунке 1.

 

Рисунок 1. Обобщенная принципиальная схема прямоходового преобразователя

 

Обратноходовой преобразователь (как и прямоходовой преобразователь) обычно используется при относительно небольших мощностях. Одно из его достоинств — очень простая схема, изображенная на рисунке 2.

 

Рисунок 2. Обратноходовой преобразователь

 

Преобразователи с двухтактными выходными каскадами используются при относительно больших мощностях. В двухтактных преобразователях через трансформатор передаются импульсы разной полярности, поэтому каждый такт работы происходит перемагничивание сердечника, что позволяет уменьшить его геометрические размер, и использовать импульсы со скважностью значительно превышающей 50 %, однако магнитные потери в сердечнике возрастают. Среди двухтактных преобразователей можно выделить два основных класса: полумостовые и мостовые преобразователи.

Полумостовые преобразователи. Обобщенная принципиальная схема полумостового преобразователя приведена на рисунке 3.

 

Рисунок 3. Полумостовой преобразователь

 

Высокий КПД стабилизатора напряжения особенно важен для приборов, работающих в автономном режиме. Так одним из важнейших узлов мобильных платформ во всем мире является блок энергообеспечения. В современных системах для корректного функционирования различных аппаратных модулей систем необходим широкий диапазон питающих напряжений, обеспечивать кото­рый, используя аккумуляторные батареи различных емкостей крайне неудобно и непрактично. Применение линейных стабилизаторов в данном случае неприемлемо, в виду значительных тепловых потерь и необходимости создания систем охлаждения.

 

Список литературы:

  1. Искусство схемотехники [электронный ресурс] — Режим доступа. – URL: http://www.skilldiagram.com/gl6-19.html (дата обращения 18 ноября 2014).
  2. Источник питания: импульсный или линейный? за и против [электронный ресурс] — Режим доступа. – URL: http://www.bvp.com.ua/Art_PulseOrLinear (дата обращения 1 ноября 2014).
  3. Линейные стабилизаторы напряжения с высоким КПД [электронный ресурс] — Режим доступа. – URL: http://qrx.narod.ru/bp/lsn.html (дата обращения 16 ноября 2014).
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом