ТЕОРЕТИЧНИ ЕЛЕКТРОННИ ЗАХРАНВАНИЯ
C1.1 Първи подход
C1.2 Роли и общи ограничения
Веднага щом чуем за електронни устройства или схеми, със сигурност ще срещнем захранваща част вътре. Всъщност можем дори да обърнем разсъжденията. Веднага щом е необходимо захранване, трябва да се справим с електронно устройство или верига.
Никоя електронна схема не може да осигури нищо, ако не може да черпи електрическа енергия от някъде! Фиксираните устройства, известни като "маса", получават електрическа енергия от електрическата мрежа, докато преносимите устройства я получават от батерии или акумулатори.
Схематичната схема по-горе вече подчертава първо ограничение на захранващите вериги:
Цялата електрическа енергия и следователно цялата електрическа мощност, налична на изхода на устройството (или веригата), се взема отвън и преминава изцяло през веригите, съставляващи захранването.
От съществено значение е силовите вериги да бъдат оразмерени така, че да издържат на тази транзитна мощност и най-вече да произвеждат само минимални загуби. Както ни учи физиката, всяка загуба се превръща в топлина. Идеята за ефективност ще бъде важна за дизайнерите на вериги.
C1.3 Основни части
С изключение на някои двигатели и големи промишлени машини, всички електронни схеми изискват директно напрежение (или токове). По-голямата част от „настолните“ устройства обаче са свързани към електрическата мрежа, ние казваме на практика, че са свързани към „сектора“.
Напрежението на електрическата мрежа е в нашата област от 230 V променливо, трептящо с честота 50 Hz. Това налага на захранващите вериги система за коригиране на напрежението (или на тока).
Може да присъства трансформатор, който да доставя няколко променливи напрежения с различни стойности и да осъществява галванично разделяне. Галваничното разделяне се състои в отделяне на сектора на металните части на рамката на апарата, наречена "рамка" или "маса" на апарата. Говорим за „гореща рамка“, когато няма разделяне или по друг начин студена рамка. Галваничното разделяне също така позволява шасито да бъде свързано към външните връзки на устройството.
Винаги има присъствие на първи кондензатор директно на изхода на токоизправителя, наречен буферен кондензатор. Той предотвратява понижаването на ректифицираното редуване до нула волта. Това увеличава средното постояннотоково напрежение и следователно намалява остатъчното пулсационно напрежение.
И накрая, електронните схеми не се задоволяват с каквото и да е захранване, но изискват за правилна работа непрекъснато напрежение (или ток) с много голяма стабилност. Ето защо попадаме на схеми за стабилизация или регулиране. Временните изображения, които могат да се видят с помощта на осцилоскоп, илюстрират това ограничение: Нивото на постояннотоковото напрежение на сигнал 1 е равно на нула Волта U DCIN = 0V. Това е примерът на мрежата 230V/50Hz.
Изправеното напрежение U DCMOY2 има по-голяма пулсация от напрежението U DCMOY3 .
Но съотношението U/U/DCMOY трябва да бъде възможно най-ниско.
Търсенето на много стабилно захранване изисква захранващи вериги дори в преносими устройства, които обаче се захранват от непрекъснати генератори (батерии или акумулатори).
Трите основни схеми за коригиране, описани по-долу, дават преглед на по-голямата част от механизмите, срещани на практика.
C1.4 Поправка с половин вълна
Това коригиране се получава с помощта на диод последователно с устойчивост на натоварване R ch. Това е най-простата токоизправителна верига, която можем да срещнем.
По време на положителната половин вълна на входното напрежение диодът D провежда и има 0,6 V на изводите си. Входното напрежение се прилага към съпротивлението на натоварване R ch. Токът в R ch ще струва Î Rch = Û - 0,6/R ch .
ако Û >> U j, тогава Î Rch = Û/R ch
Непрекъснатата средна стойност, която можем да измерим на R ch, е:
U DCavg = (Û-0,6). 1/стр
и ако Û >> 0.6V, тогава U DCavg = Û. 1/стр
По време на отрицателна полувълна на входното напрежение диодът D е блокиран и предотвратява протичането на ток. Така че напрежението на R ch ще бъде 0V и на диода
U D INV-MAX = Û.
C1.5 Изправяне на пълни вълни
C1.5.1 Верига с два диода и трансформатор със средна точка
Тази първа блок-схема показва монтаж, който изисква трансформатор. Вторичната намотка е направена с допълнителна връзка, наречена средна точка. Тази система за коригиране се нарича коригиране с пълна вълна с два диода и трансформатор в средната точка.
Трансформаторът трябва да се разглежда като двоен генератор на променливи напрежения, чиито изходни напрежения U S1 = U S2, с една и съща полярност едновременно.
За диодите, от друга страна, напрежението U AM е положително на анода на D 1, докато напрежението U BM е отрицателно на анода на D 2 .
По време на положителната полувълна на U AM диодът D 1 провежда и веригата се затваря от R ch и от средната точка на трансформатора. Токът в R ch ще си струва
Î Rch = Û S1 - 0,6/R ch
и ако Û >> U j, тогава Î Rch = Û S1/R гл
Средното пряко напрежение на съпротивлението на натоварване R ch струва в тази система за коригиране двойното на полувълновото коригиране, т.е.
U DCavg = Û S1. 2/p (ако U S1 >> 0.6V)
По време на отрицателната полувълна диод D 1 се блокира (U D INV. = Û S1) и диодът D 2 се включва. Веригата се затваря с R ch и средната точка. Токът в R ch има същата стойност и същата посока като при положителната полувълна.
За работата на този монтаж трансформаторът е задължителен.
C1.5.2 Четири диодна мостова верига, наречена GRAETZ мост.
В този случай, най-често срещаните за големи токове, два диода провеждат едновременно, докато другите два са блокирани.
Двете редувания се намират на R ch и с еднаква полярност. Двете редувания са изправени, както в предишния случай.
Диодите трябва да издържат на обратно напрежение, равно на пиковото напрежение U DINV = Û и стойността на средното напрежение на товарния резистор е
U DCavg = (Û - 1.2). 2/стр
и U DCavg = Û. 2/p (ако Û >> 1.2V)
Всяка от тези токоизправителни вериги има своите предимства и недостатъци, всички ги срещаме в аудио-видео устройства.