2. Zdroje napájecího napětí elektronických systémů

Z HPM wiki
Přejít na: navigace, hledání

Obsah

Usměrňovače

Usměrňovače převádí střídavé veličiny na stejnosměrné. Jako usměrňovací prvek jsou použity polovodičové diody.

Jednocestný usměrňovač



1cusma.gif Usm.png

Na výstupu je pulzující napětí tvořené půlvlnami, záporné půlvlny jsou odstraněny.

Dvoucestný můstkový usměrňovač



66.jpg Usm2.png

Na výstupu je pulzující napětí tvořené půlvlnami, záporné půlvlny jsou překlopené.

Dvoucestný usměrňovač se dvěma diodami



Usm3.png Usm2.png

Proti usměrňovači s čtyřma diodama ma menší ubytek napětí →větší účinnost ale vyjadřuje transformátor s dvěma vynutími

Řízené usměrňovače


K řízeným usměrňovačům patří především tyristorové jednocestné i dvoucestné. Tyristor je schopen propouštět kladné půlvlny střídavého napětí a to od okamžiku, kdy řídicí elektroda dostane impuls pro uvedení tyristoru do propustného stavu. Vypínání tyristoru nastává snížením napětí na tyristoru (průchod nulou). Řídí se množství přenesené energie a tím výkon připojeného zařízení (například topného tělesa nebo žárovky). Výhodou jsou minimální energetické ztráty, neboť na tyristoru téměř nevzniká ztrátové teplo.

Tyristorovyusm.gif

Průběhy napětí na zátěži pro dvě různé hodnoty nastaveného výkonu

Rusm1c2.png Rusm1c1.png

Zdvojovače a násobiče napětí


V případě, že požadujeme pro napájení zařízení vyšší stejnosměrné napětí než kolik nám je schopen dát transformátor s jednoduchým usměrňovačem, jsou zde dvě možnosti jak je získat.Buď zvýšit počet závitů na sekundárním vinutí transformátoru což má nevýhody v podobě zvýšení ceny výrobku,hmotnost,snížená spolehlivost .Druhá možnost spočívá v použití usměrňovače zapojeného jako násobič napětí.

Zdvojovač napětí


Schéma zapojení:

Zdvojovac1.gif

Princip: Sepneme-li spínač, začne se v první záporné půlperiodě nabíjet přes diodu D1 kondenzátor C1 a nabije se na amplitudu napětí zdroje

Zdvojovac2.gif

Následuje kladná půlperioda napětí. Dioda D1 je v závěrném směru, napětí zdroje a napětí na kondenzátoru C1 jsou vůči kondenzátoru C2 v sérii. Kondenzátor C2 se tedy nabije na napětí na kondenzátoru C1 (což je amplituda napětí zdroje) plus amplituda napětí zdroje, tedy na dvojnásobek amplitudy zdroje

Zdvojovac3.gif

Na kondenzátoru C2 je tedy napětí UC2 = 2U0 vstup. Zde odebíráme výstupní napětí.

Zdroje stejnosměrného napětí pro elektronické systémy

Zdroje stabilizovaného stejnosměrného napětí

Stabilizátor se Zenerovou diodou

Vachar.png

Zenerova dioda se v propustném směru nijak neliší od běžné usměrňovací diody, v závěrném směru nastává při určitém napětí průraz, který ovšem není nevratný. Na diodě se pak udržuje přibližně stálé napětí (tzv. Zenerovo), bez ohledu na to, jak velký proud diodou teče (nesmí ovšem překročit maximální povolenou hodnotu).

004.gif

Odpor Rs představuje zátěž,stabilní napětí dostaneme díky Zd která má napětí v závěrném směru téměř konstantní viz. charakteristika ZD. Rp slouží k omezení proudu ZD na příslušnou úroveň, tj. spotřebovává "nadbytečné napětí".

Stabilizátor se Zenerovou diodou posílený tranzistorem

Toto zapojení funguje na stejně jako předešlé, ale výstupní proud je zesílen zesilovačem, ZD teče jen malý a málo se měnící proud, napětí na ní je tedy stabilnější.

Image222.jpg

Integrované stabilizátory napětí

Zdroje stabilizovaného stejnosměrného napětí

Stabilizátory využívající zpětnou vazbu

Zpětnovaz. obr.1..png

Zdroj stabilizovaného napětí se v určitém rozsahu zatížení chová jako ideální napěťový zdroj tj. jeho výstupní napětí se nemění se změnou zatěžovacího proudu, ani se změnou vstupního napětí. Základním prvkem tohoto zdroje je regulační člen (obvykle výkonový tranzistor), který je řízen snímačem odchylky výstupního napětí od požadované hodnoty. Snímač odchylky porovnává výstupní napětí s tzv. referenčním napětím, získaným například pomocí Zenerovy diody


Zdroje stabilizovaného stejnosměrného napět --> Zapojení stabilizátoru stejnosměrného napětí s regulačním tranzistorem

2021ko.png

V tomto zapojení pracuje jako regulační člen tranzistor T1, jako snímač odchylky pracuje tranzistor T2. Referenční napětí představuje napětí vznikající na Zenerově diodě D.

Integrované stabilizátory

L78xx.png

Zapojení monolitického “třísvorkového” integrovaného stabilizátoru napětí. Výstupní napětí je dáno vnitřním zapojením zdroje. Například výstupní napětí stabilizátotoru s označením LM7805 je 5V.

78xx→kladné napětí

79xx→záporné napětí

Bez názvu2.png

Integrovaný stabilizátor napětí jehož výstupní napětí lze volit změnou velikosti rezistoru R2.

Zdroj stabilizovaného napětí (lineární)

Zdroj blok sch.jpg


Spínané zdroje napětí

Spínzdroj.png

POPIS BLOKŮ

• AC/DC – vstupní usměrňovač

• Filtr DP – filtr vyhlazující usměrněné napětí (DP – dolní propust)

• Spínač – obvykle tranzistor, zabezpečující proměnu js. napětí na střídavé

• Transformátor - mění velikost střídavého napětí na potřebnou hodnotu

• AC/DC – usměrňovač

• Filtr DP – vyhlazovací filtr

• Comp - blok porovnávající výstupní napětí s referenčním

• Ref – Zdroj referenčního napětí

• Řízení – řídící jednotka

• Osc – zdroj taktovací frekvence (hodiny)

Střídavé napětí se nejdříve usměrní a kondenzátorem vyfiltruje. Pak se pomocí spínacího tranzistoru signál převede na střídavý obdélníkový průběh. Obdélníkové napětí se transformuje impulsním transformátorem a rychlým usměrňovačem se usměrní. Vyfiltrované napětí se snímá a v komparátoru se porovnává s referenční hodnotou. Při případné odchylce se mění kmitočet nebo střída tak, aby se výstupní napětí stabilizovalo na požadovanou hodnotu

Spínané zdroje napětí využívají spínací prvek k tomu, aby změnily usměrněné napětí ze sítě opět na střídavé, ale s podstatně vyšší frekvencí (desítky kHz oproti 50 Hz sítě). To umožňuje výrazně zmenšit rozměry transformátoru, který toto „nové“ napětí transformuje na potřebnou velikost. Spínané zdroje se oproti zdrojům se spojitou regulací vyznačují podstatně vyšší účinností, menšími rozměry a menší hmotností.

Osobní nástroje
Jmenné prostory
Varianty
Akce
Navigace
Nástroje