Особливу роль в цій гамі блоків живлення відіграють блоки живлення з перетворенням напруги. Це дає можливість споживачу значно зменшити габаритні розміри блоку живлення, знизити рівень пульсації вихідної напруги із-за підвищення частоти, яка поступає на вхід випрямляча.

Виходячи з вищесказаного і враховуючи те, що тема імпульсних блоків живлення з перетворенням ще недостатньо вивчена, а також популярність їх використання, я обрав саме цю тему своєї дипломної роботи.

І ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

Характеристика існуючих джерел живлення

1.1.1 Гальванічні елементи і батареї характеризуються тим, що в них електрична енергія утворюється за рахунок хімічної реакції, яка безперервно проходить всередині елементу. Електрорушійна сила елементів і батарей визначається хімічними властивостями активних матеріалів (електроліту і електродів) і не залежить від їх розмірів. Температура елементів майже не впливає на величину електрорушійної сили. Тільки при температурах, близьких до температури замерзання електроліту, електрорушійна сила елементу різко зменшується. Замерзлі елементи відновлюються після відігрівання. Вихідна напруга вимірюється при номінальному навантаженні батареї. Вона залежить від електрорушійної сили Е, внутрішнього опору елементу R вн. І струму в навантаженні.

U вих. = Е – І н R вн.

При розрядженні елементу на батареї кінцеве значення вихідної напруги залежить від властивостей елементів і умов його експлуатації. Питомі характеристики елементів представляють собою відношення ємності, потужності і енергії елементів чи батарей до їх об’єму чи ваги. Ці характеристики дають можливість оцінити джерело струму по його вазі і об’єму. Діапазон ємностей гальванічних елементів досить широкий – від десятих долей ампер-годин до сотень ампер-годин. Так наприклад, ємність елементу 1,3 ФМЦ- 0,25 рівна 25 а/г, а акумуляторної батареї 1,5 НЦ-60 рівна 60 а/г.

Електричні джерела живлення діляться на однопівперіодні, двохпівперіодні, з помноженням вхідної напруги, однофазні, 3-х фазні, з стабілізацією вихідної напруги, з стабілізацією вихідного струму і т.д.

1.1.2 Однопівперіодна схема випрямлення характеризується найвищими в порівнянні з іншими схемами пульсаціями на частоті основної гармоніки, яка рівна частоті струму в мережі, всокою зворотною напругою на випрямленому діоді, вимушеним підмагнічуванням сердечника трансформатора і неповним використанням трансформатора по потужності.

(К тр.0,48)

Двохпівперіодна схема містить в собі трансформатор вторинна обложка якого має відвід від середини і два випрямлені діоди. Частота пульсацій цієї схеми в два рази більша від частоти пульсацій в мережі і рівна 2х50 Гц=100 Гц. Коефіцієнт пульсацій цієї схеми на частоті 100 Гц рівний 0,68 при активному навантаженні. Ця схема найчастіше використовується при відносно великих потужностях в навантаженні (Рн 50Вт). Коефіцієнт використання трансформатора для ємнісного навантаження Ктр 0,55, для активного навантаження К тр 0,642 ,а для індуктивного Ктр 0,75. Схема згладжуючого фільтра простіша, ніж в однопівперіодній схемі, так як частота пульсацій вища, ніж в однопівперіодному випрямлячі, а їх амплітуда майже в 2,5 рази менша. Цю схему випрямляча використовують при індуктивному і ємнісному навантаженнях.

Мостова схема містить в собі однофазний трансформатор і діодний міст.

Коефіцієнт використання трансформатора при інструктивному навантаженні рівний 0,9 а при ємнісному навантаженні Ктр=0,66, при активному Ктр=0,7. Зворотня напруга на діоді при активному і індуктивному навантаженнях рівна 1,57 від випрямленої напруги, тобто U зв=1,57 Uвих, а при ємнісному навантаженні U зв=1,41 Uвих. Частота і напруга пульсацій такі самі, як і в двохпівперіодній схемі.

Мостова схема подвоєння напруги дозволяє отримати на виході випрямляча подвоєну вхідну напругу. Ця схема може працювати і без силового трансформатора. Навантаження цієї схеми може бути як активним, так і пасивним. Частота пульсацій рівна подвоєному значенню частоти в мережі живлення. Зворотна напруга на діодах в 1,5 р. Більша від випрямленої напруги, або в 2 рази менша, ніж в мостовій схемі. Коефіцієнт використання трансформатора Ктр=0,64.

1.1.3 Фотоелектричні джерела живлення перетворюють енергію світла в електричну енергію. Джерелом енергії в цьому випадку є енергія сонячного світла. В цих джерелах в основному використовуються кремнієві перетворювачі-напівпровідникові елементи, в яких світлове випромінювання приводить до появи різнополярних полюсів на межі р-n переходу. Коефіцієнт корисної дії сонячних елементів доходить до 30%. Сучасні сонячні елементи можуть забезпечити в навантаженні електричний струм, рівний в кілька сотень ампер і напругу на навантаженні, рівну в кілька сотень вольт.

Термоелектричні перетворювачі мають ще досить невеликий коефіцієнт корисної дії. Їх потужності ще дуже малі і їх використовують в тих випадках, коли навантаження споживає невелику потужність. Причини дії термоелектричних перетворювачів полягає в виникненні термоелектричної електрорушійної сили на кінцях двох провідників з малою провідністю, які спаяні між собою при нагріванні місця спайки.

1.1.4 Принцип роботи блоків живлення з перетворенням напруги полягає в тому, що вхідна напруга перетворюється в змінну напругу з частотою 30-60 кГц. Подальше її перетворення здійснюється по класичних методах. Але так як частота напруги висока, то індуктивність перетворюючого трансформатора, а отже і його розміри можуть бути значно меншими, ніж в звичайних випрямлячах. Крім того ємність згладжуючих конденсаторів фільтра блоку живлення також може бути значно меншою, так як частота пульсацій набагато вища.

Отже в порівнянні з звичайними джерелами живлення, блоки живлення з перетворенням напруги мають суттєву перевагу – малі габаритні розміри і меншу величину пульсацій, хоча електрична принципова схема блоку живлення з перетворювачем напруги дещо складніша.

1.2 Попередня оцінка параметрів блоку живлення

1.2.1 Для попередньої оцінки параметрів імпульсного блоку живлення потрібно чітко знати, які функції він повинен виконувати.

Основною задачею розробляємого мною блоку живлення є зарядження