Источники электропитания

1. Источники электропитания

ЗИ - 309

2. Для получения итоговой оценки требуется:

Посещение лекций
Защита всех лабораторных работ
Защита курсовой работы +
коллоквиум по теории
Сдача экзамена

3. Организация электропитания Основные понятия электрической сети

4.

М.О. Доливо-Добровольский

5. ГОСТ 13109-87

Не менее 95 % времени каждых суток:
• Напряжение 209-231 В
• Частота 49.8-50.2 Гц
• Коэффициент несинусоидальности <=5
Остальные 5 % времени суток:
• Напряжение 198-242 В
• Частота 49.6-50.4 Гц
• Коэффициент несинусоидальности <=10 %

6. ГОСТ Р 50628-93 по устойчивости к электромагнитным помехам.

7. Сбои электропитания

1. Провалы напряжения - кратковременные
понижения напряжения, связанные с
резким увеличением нагрузки в сети 87 %
2. Высоковольтные импульсы кратковременное (на наносекунды или
единицы микросекунд) сильное
увеличение напряжения 7,4%
3. Полное отключение напряжения 4.7 %
4. Слишком большое напряжение 0.7 %

8.

9.

10. Перегрузки

• Ситуации, когда ток в сети выше
номинального или предельно
допустимого для участка
электрической сети

11. Схема включения средств вычислительной техники в электрическую цепь

Должна обеспечивать функции:
1. Безусловной защиты персонала, работающего с
СВТ, от поражения электрическим током;
2. Безусловной защиты персонала, работающего с
СВТ, от вредного воздействия ЭМП;
3. Защиту СВТ и других потребителей от взаимных
помех.
4. Обеспечить электрическое питание СВТ.

12.

13.

14.

15. Возможные причины поражения электрическим током при применении выделенного контура заземления на СВТ

16. Безопасная система заземления

17.

18. Устройство защитного отключения

19.

20. Электрический ток

Напряжение

21. Правила Кирхгофа

22.

23.

24. Элементы электрической цепи

25. Емкостной элемент

26.

27. Индуктивный элемент

28.

29.

30. Сопротивление реактивных элементов

31. Взаимоиндуктивный элемент

32. Классификация источников питания

Линейные
источники
питания
Импульсные
источники
питания

33. Структурные схемы вторичных источников электропитания

34.

35. Импульсные источники вторичного электропитания (с преобразованием частоты)

36.

Импульсные источники вторичного
электропитания (с преобразованием частоты)
Используя структурную схему ВИП с преобразованием
частоты (рисунок 11)
представить осциллограммы напряжений в
контрольных точках схемы

37. Сварочный источник питания

38.

39. Сварочный источник питания

40. Элементная база ИП

• 1) электровакуумные приборы (диоды, триоды и
многосеточные лампы);
• 2) полупроводниковые диоды, стабилитроны и стабисторы,
тиристоры, транзисторы;
• 3) трансформаторы и дроссели (низкочастотные и
высокочастотные);
• 4) конденсаторы (в основном оксидные, имеющие большую
удельную емкость);
• 5) линейные интегральные микросхемы (операционные
усилители, усилители низкой частоты);

41. Элементная база ИП

• 6) интегральные стабилизаторы напряжения и тока (линейные и им• пульсные);
• 7) интегральные микросхемы, входящие в состав импульсных ИП
• (АС-DС и DС-DС конверторы, однотактные и двухтактные ШИМ –
контроллеры, корректоры коэффициента мощности,
специализированные схемы управления импульсными источниками
вторичного электропитания);
• 8) элементы (устройства) индикации (лампы накаливания и
светодиоды, аналоговые и цифровые индикаторы);
• 9) предохранители (плавкие, биметаллические, электронные).

42. Выпрямители Структурная схема в общем виде

43. Диод - основной элемент блока выпрямления

44. Диод Шоттки

45. Функциональные схемы однофазных выпрямителей

Для выпрямления однофазного переменного
напряжения широко применяют три типа
выпрямителей:
-однополупериодный
-двухполупериодный с общей точкой
-двухполупериодный с мостовой схемой

46.

47. Схема однополупериодного выпрямителя

U2 - Напряжение на вторичной обмотке трансформатора
Uн – Напряжение на нагрузке.
Uн0 – Напряжение на нагрузке

48. Основные параметры однополупериодного выпрямителя

49. Двухполупериодный выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора

50. Двухполупериодный выпрямитель с общей точкой

51. Основные параметры двухполупериодного выпрямителя с нулевым выводом

52. Двухполупериодный мостовой выпрямитель

53. Основные параметры двухполупериодного мостового выпрямителя

54. 1. Выбор схемы выпрямителя

Выбор выпрямителя, основные
расчетные соотношения
1. Выбор схемы выпрямителя
При нескольких нагрузках, питающихся от одного источника:

55. 2.Выбор типа вентиля

56. Формулы для расчёта выпрямителя

57. Выбор схемы выпрямителя, основные расчетные соотношения

Метод Терентьева - метод номограмм.

58.

59.

Низкочастотный выпрямитель

60.

Низкочастотный выпрямитель

61.

Низкочастотный выпрямитель

62. Выходной выпрямитель

63.

Выходной выпрямитель

64. Сглаживающие фильтры

Классификация
по типу элементов:
-пассивные фильтры
-электронные (активные) фильтры - с
использованием транзисторов

65. Классификация фильтров (продолжение)

• По количеству фильтрующих элементов
различают:
• -однозвенные
• -многозвенные

66. Параметры сглаживающих фильтров

67. При последовательном соединении фильтров:

Общий коэффициент сглаживания

68. Пассивные фильтры Емкостные фильтры

69. Индуктивные фильтры

70. Г-образные фильтры

• LC-типа
• RС-типа

71. П-образные фильтры

72. Транзисторные сглаживающие фильтры.

Динамическое
сопротивление
Статическое
сопротивление

73. Пути повышения эффективности транзисторных фильтров

74. Схема активного фильтра с общей базой

75.

76.

77. ! Импульсные источники вторичного электропитания являются источниками интенсивных электромагнитных помех (ЭМП)!

Электромагнитные помехи:
1. кондуктивные помехи
2. излучаемые помехи
Кондуктивные помехи:
• синфазные (common-mode)
• дифференциальные (differential-mode).

78. Функциональные элементы блока питания ПК Сетевой фильтр

79. Сетевой фильтр

80. ВАХ варистора

81. Схема заградительного фильтра системного модуля

82.

Низкочастотный выпрямитель

83. Стабилизаторы

Классификация стабилизаторов
Стабилизаторы классифицируют по ряду признаков:
1) по роду стабилизируемой величины
— стабилизаторы напряжения
— стабилизаторы тока;
2) по способу стабилизации
— параметрические стабилизаторы
— компенсационные стабилизаторы.
— стабилизаторы непрерывного регулирования
— стабилизаторы импульсного регулирования

84.

Коэффициент стабилизации по напряжению
Коэффициент стабилизации тока

85.

• Коэффициент полезного действия
стабилизатора

86. Параметрические стабилизаторы на полупроводниковых приборах

87.

88.

89. ВАХ стабилитрона и нагрузки

90. Схема параметрического стабилизатора с эмиттерным повторителем

91. Расчет элементов диодно-транзисторного стабилизатора.

92. Компенсационные стабилизаторы непрерывного действия

93.

94.

В компенсационном стабилизаторе
непрерывного действия регулирующий
транзистор работает в активном
режиме!

95.

96. Импульсный стабилизатор напряжения

97.

Осциллограммы напряжений импульсного СН

98. Функциональная схема импульсного стабилизатора постоянного напряжения

99.

100. Выходное напряжение импульсного стабилизатора

101. Линейный источник питания

Импульсный источник питания

102. Доменная структура ферромагнетика

103.

104.

105.

106. Принцип устройства трансформатора

107. Виды магнитопроводов трансформаторов

108. Магнитопроводы из штампованных пластин

109. Устройство ленточных магнитопроводов трансформаторов.

110.

111.

112.

Магнитопровод тороидальной с воздушным
зазором

113.

Влияние воздушного зазора на
форму петли гистерезиса

114. Преобразователи напряжения в импульсных источниках электропитания

По числу фаз переменного напряжения на выходе инвертора
преобразователи напряжения делятся на:
- однофазные
- двухфазные
По степени использования фазы:
- Однотактные (прямоходовые и
обратноходовые)
- Двухтактные (схемы с выводом от средней
точки трансформатора, мостовые и
полумостовые)

115.

116.

По способу использования электрической
энергии схемы преобразователей делятся на:
- а прямоходовые
- б обратноходовые

117. Преобразователи напряжения в импульсных источниках электропитания

По способу управления:
- с самовозбуждением (авторегулируемые)
- с внешним управлением

118. Двухтактные преобразователи напряжения

119.

120.

121. Обратноходовый импульсный источник питания

122. Временные диаграммы, поясняющие работу обратноходового импульсного преобразователя.

123. Прямоходовый импульсный источник питания

124.

125. Схема однотактного преобразователя с обратным включением диода

126.

Влияние воздушного зазора на
форму петли гистерезиса

127.

Сердечник трансформатора выполняется из
магнитного материала с узкой петлей
гистерезиса и с большим линейным участком
зависимости магнитной индукции от
напряженности магнитного поля

128.

129.

130.

131. Двухтактные преобразователи напряжения. Классификация

С внешним управлением
С выводом от средней точки
трансформатора
Мостовая схема
Полумостовая
схема
С автогенерацией колебаний

132.

С автогенерацией колебаний

133.

С внешним управлением
Мостовая схема

134.

С внешним управлением
Полумостовая схема
(преобразователь блока питания
АТХ)

135.

136.

С внешним управлением
С выводом от средней точки
трансформатора

137.

ОПНО
ДПН с выводом от сред
точки трансформатора
В каком случае для дросселя LF
обеспечивается режим непрерывных
токов?
Чему равно напряжение на коллекторе
закрытого транзистора полумостового
ДПН?
Почему в случае ОПНО имеет место быть
значительное недоиспользование
сердечника
Для чего обмотки W2 и W1 наматывают на
сердечник согласованно в ОПНО
Какие магнитные материалы используются
для изготовления сердечника VTc ОПНО
В чем преимущество двухтактного режима
работы перед однотактным?
Чем определяется величина паузы t?
Чем обусловлено появление паразитных
колебаний в ДПН ?
В каком случае для дросселя LF
обеспечивается режим прерывистых
токов?
Чему равно напряжение на коллекторе
закрытого транзистора ДПН с выводом от
средней точки?
Какая петля гистерезиса называется
частной и какой вид она имеет в случае
ОПНО
Чему равно отношение токов Iw1 и Iw3
Почему магнитопровод силового
трансформатора должен иметь узкую
линейную петлю гистерезиса?
Зачем между импульсами управления
силовыми транзисторами должна быть
пауза t?
Для чего предназначен диод VD3?
Чем обусловлено появление
коммутационного выброса в ДПН?

138. Габариты трансформатора

•ДПН: - минимальные
•ОПНО: - максимальные

139. Сложность схемы

•ДПН: - максимальные
•ОПНО: - минимальные

140.

По габаритам
трансформатора
•ДПН: - минимальные
•ОПНО: - максимальные

141.

Минимальная емкость
конденсатора фильтра
ДПН
Максимальная емкость
конденсатора фильтра
ОПНО

142. Зависимость массы и объема ИВЭП и его компонентов (реактивных и теплоотводящих) от частоты преобразования

143.

144.

145. Транзисторные ключи на биполярных транзисторах

146. Переходные процессы в электронном ключе на биполярном транзисторе

147. Ключи на биполярных и транзисторах:

С потенциальным управлением
С управляющими трансформаторами
С управлением от силового трансформатора
С пропорционально-токовым управлением

148. С потенциальным управлением (через эмиттерный повторитель) Пассивное рассасывание заряда

Ев – напряжение источника
Еп – выходное напряжение

149. Пример схемы ключа с активным рассасыванием заряда

150. Пример схемы ключа с рассасыванием зарядов форсирующим конденсатором

151. С управляющими трансформаторами

Трансформатор напряжения
Трансформатор тока

152. С управлением от силового трансформатора

153. Ключи с пропорционально-токовым управлением

Ключи с пропорциональнотоковым управлением
Пассивное рассасывание заряда
Активное рассасывание заряда

154. Ключи на полевых транзисторах

По структуре проводящего канала сток-исток:
• Со встроенным каналом (открыты при
отсутствии управляющего сигнала)
• С индуцированным каналом (открыты при
наличии управляющего сигнала
n-типа: на сток
относительно истока
подаётся
положительное
напряжение
p-типа:

155. Упрощённая модель полевого транзистора с изолированным затвором

156.

исток (англ. source) — электрод, из которого в канал входят основные носители заряда;
сток (англ. drain) — электрод, через который из канала уходят основные носители заряда;
затвор (англ. gate) — электрод, служащий для регулирования поперечного сечения канала.

157. Устройство полевого транзистора с изолированным затвором. a) — с индуцированным каналом, b) — со встроенным каналом

Устройство полевого транзистора с
управляющим p-n переходом.
a) — с индуцированным каналом,
b) — со встроенным каналом
Устройство полевого транзистора с
изолированным затвором.
a) — с индуцированным каналом,
b) — со встроенным каналом

158. Типовая схема включения полевого транзистора

159.

160. Временные диаграммы переключения полевого транзистора

161. Обобщённая схема ключа с полевым транзистором

162. Управление ключом на полевом транзисторе от интегральной микросхемы

163. Схема ключа с управлением от операционного усилителя

164. Схема управления от двухтактного выходного каскада

165. Схема ключа с шунтирующим транзистором

166. Схема ключа с управляющим трансформатором

167.

168. ШИМ контроллер

169.

170. Модуляторы

СС – схема сравнения
М – модулятор
• ШИМ – широтно-импульсные
модуляторы
• ЧИМ – частотно-импульсные
модуляторы

171. Широтно-импульсные модуляторы (структурная схема)

ГПН - генератор пилообразного напряжения;
К - компаратор
Ucc – постоянное напряжение Eг – генератор импульсов
Uп – пилообразное напряжение tи- длительность
импульса
tп- длительность паузы

172. Схемы ГПН

173. Схемы и диаграммы работы упрощённых ГПН

174. Временные диаграммы работы ШИМ в однополупериодном (а) и двухполупериодном (б) режимах

б
Ucc – постоянное напряжение Eг – генератор импульсов
Uп – пилообразное напряжение tи- длительность импульса
tп- длительность паузы

175. Выходной параметр ШИМ- коэффицент заполнения импульсов

Выходной параметр ШИМкоэффицент заполнения
импульсов
Проходная характеристика ШИМ
Если закон нарастания пилы – линеен
, то

176. Статический коэффицент передачи ШИМ

177. Простая схема ШИМ на интегральном компараторе

178. Структура микросхемы TL494CN

179.

Структура микросхемы TL494CN

180.

Временные диаграммы
микросхемы TL494CN