Введение. 
Источники вторичного электропитания

Средства вторичного электропитания электронных устройств, называемые обычно источниками вторичного электропитания (ИВЭП), предназначены для формирования необходимых для работы электронных элементов напряжений с заданными характеристиками. Они могут быть выполнены в виде отдельных блоков или входить в состав различных функциональных электронных узлов. Их основной задачей является преобразование энергии первичного источника в комплект выходных напряжений, которые могут обеспечить нормальное функционирование электронного устройства. Обобщенная структура ИВЭП приведена на рис. 1.

Рис. 1 Обобщенная структурная схема ИВЭП

В состав ИВЭП, кроме самого источника питания, могут входить дополнительные устройства, которые обеспечивают его нормальную работу при различных внешних воздействиях. Как видно из приведенной на рис. 1 схемы, ИВЭП включается между первичным источником и нагрузкой, поэтому на него воздействуют различные факторы, связанные с изменениями характеристик как первичного источника, так и наг-рузки. Так, например, при увели-чении или понижении напряжения первичного источника ИВЭП должен обеспечивать нормальное функционирование питаемой им электронной аппаратуры.

Требования, предъявляемые к ИВЭП:

• — высокий КПД;
• — высокое качество выходного напряжения;
• — высокие динамические параметры;
• — хорошие массогабаритные показатели и минимальная стоимость;
• — надёжность (наличие защит);
• — совместимость с сетью и допустимый уровень радиопомех.

Источники вторичного электропитания классифицируются по следующим основным признакам:

• 1) по виду входного напряжения — на ИВЭП, работающие от сети переменного напряжения и ИВЭП, работающие от сети постоянного напряжения;
• 2) по виду выходного напряжения — на ИВЭП с выходом на переменном токе (однофазные и многофазные), ИВЭП с выходом на постоянном токе и комбинированные ИВЭП — с выходом на переменном и постоянном токе;
• 3) по выходной мощности — микро мощные источники питания с выходной мощностью до 1 Вт, малой мощности (от 1 до 10 Вт); средней мощности (от 10 до 100 Вт), повышенной мощности (от 100 до 1000 Вт) и большой мощности (свыше 1000 Вт);
• 4) по номинальному значению выходного напряжения — низкое (до 100 В), среднее (от 100 до 1000 В), высокое (свыше 1000 В);
• 5) по степени постоянства выходного напряжения — не стабилизирующие и стабилизирующие ИВЭП;
• 6) по числу выходов питающих напряжений — одноканальные ИВЭП, имеющие один выход, и многоканальные, имеющие два и более выхода питающих напряжений.

В данной главе внимание будет уделено только наиболее широко применяемым ИВЭП с выходами на постоянном токе.

ИВЭП, работающие от сети переменного напряжения, делятся на:

• 1) трансформаторные источники питания, в которых на вход подается переменное напряжение, которое с помощью низкочастотного трансформатора (50 — 60 Гц) преобразуется в одно или несколько переменных напряжений, а на выходе выдается одно или несколько постоянных напряжений;
• 2) без трансформаторные источники питания, в которых на вход подается переменное напряжение, низкочастотный трансформатор на входе отсутствует, но применено промежуточное преобразование частоты, и на выходе выдается одно или несколько постоянных напряжений.

ИВЭП, работающие от сети постоянного напряжения, делятся на:

• 1) ИВЭП с гальванической связью входа и выхода;
• 2) ИВЭП без гальванической связи входа и выхода, в которых на вход подается постоянное напряжение, применено промежуточное преобразование частоты, а на выходе выдается одно или несколько постоянных напряжений.

Устройство управления и контроля, входящее в состав ИВЭП, может быть использовано для изменения характеристик ИВЭП при различных сигналах внешнего или внутреннего управления: дистанционного включения или выключения, перевода в ждущий режим, формирования сигналов сброса. В то же время устройство защиты и коммутации позволяет сохранить работоспособность ИВЭП при возникновении различных нестандартных режимов: короткого замыкания в нагрузке, ее внезапного отключения, резкого повышения окружающей температуры и др. Эти дополнительные устройства могут быть обеспечены собственными источниками электропитания, включая резервные аккумуляторы или гальванические элементы.

Классификацию ИВЭП можно выполнить по различным признакам: принципу действия, назначению, количеству каналов выходного напряжения, виду используемых первичных источников и др. В зависимости от вида первичного источника электропитания ИВЭП можно разделить на две группы: инверторные и конверторные. Инверторные ИВЭП используются для преобразования напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока, т. е. они изменяют не только значение, но и род выходного напряжения. К инверторным ИВЭП относятся также преобразователи постоянного напряжения первичного источника в переменное напряжение, питающее нагрузку. Например, к инверторам можно отнести обычный выпрямитель, который преобразует переменное напряжение сети в постоянное выходное напряжение, а также электронный генератор, который преобразует напряжение аккумулятора или гальванического элемента в переменное выходное напряжение, питающее электродвигатель.

Конверторные ИВЭП используются для преобразования одного напряжения в другое. Например, к конверторам постоянного напряжения можно отнести обычные электронные стабилизаторы постоянного напряжения, а к конверторам переменного напряжения можно отнести трансформаторы. Заметим, что любой конвертор может содержать внутри себя инвертор, и наоборот.

По принципу действия ИВЭП можно разделить на две группы: трансформаторные и безтрансформаторные. В трансформаторных ИВЭП напряжение переменного тока, например, силовой сети вначале изменяется по значению при помощи трансформатора, а затем выпрямляется и стабилизируется. В без трансформаторных ИВЭП, наоборот, переменное напряжение сети вначале выпрямляется, а затем преобразуется в переменное напряжение более высокой частоты. В преобразователе может использоваться высокочастотный трансформатор, поэтому точнее эти источники надо называть несколько иначе: с трансформаторным или без трансформаторным входом. Поскольку преобразователи в таких источниках обычно работают в импульсном режиме, то и ИВЭП такого типа часто называют импульсными.

По количеству различных выходных напряжений ИВЭП можно разделить на одноканальные и многоканальные. Если в каждом канале используется отдельный стабилизатор выходного напряжения, то говорят, что это многоканальный ИВЭП с индивидуальной стабилизацией. Если же для стабилизации всех выходных напряжений используется выходное напряжение только одного источника (который называется главным или ведущим), то такие источники называются ИВЭП с групповой стабилизацией.

По выходной мощности ИВЭП принято делить на микро мощные (1 Вт), маломощные (от 1 до 100 Вт), средней мощности (от 100 Вт до 1 кВт) и мощные (>1кВт).