ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ

КЛАССИФИКАЦИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ

Основное назначение источника питания — формирование напряжений, которые необходимы для функционирования всех элементов радиоэлектронной аппаратуры. Эта аппаратура может быть или носимой, или стационарной, следовательно, источники (блоки) питания бывают либо автономными, либо работающими от промышленной сети.

Автономные блоки питания — это системы, преобразующие различные виды энергии (тепловую, химическую, механическую, световую и т.д.) в электрическую, поэтому работа автономных источников питания зависит от наличия, уровня и параметров первичной энергии. Одним из основных требований к автономным блокам питания является возможность накопления электрической или первичной энергии для дальнейшего использования.

Для стационарной радиоэлектронной аппаратуры в качестве первичного источника энергии следует рассматривать промышленную сеть, отключение которой является аварийным режимом. Поддержание работоспособности электронного устройства в этом случае обеспечивается подключением на время отсутствия сетевого напряжения дополнительного автономного источника электрической энергии. Источники питания, преобразующие энергию промышленной сети в напряжения питания радиоэлектронной аппаратуры, называют вторичными источниками питания (ВИП). Вторичные источники питания радиоэлектронной аппаратуры могут быть классифицированы:

  • • по уровню выходного напряжения — на источники низкого напряжения (до 100 В), среднего напряжения (от 100 до 1000 В) и высокого напряжения (выше 1000 В);
  • • по мощности — на источники малой мощности (до 100 Вт), средней мощности (от 100 Вт до 1 кВт), большой мощности (свыше 1 кВт);
  • • по форме тока, протекающего через нагрузку, — на источники с выходом на переменном (однофазном или трехфазном) токе и с выходом на постоянном токе;
  • • по числу выходов — на одноканальные (имеющие один выход постоянного или переменного тока) и многоканальные (имеющие два или больше выходов постоянного или переменного тока);
  • • по наличию в напряжении на нагрузке переменной составляющей — на стабилизирующие и нестабилизирующие. Стабилизирующие ВИП содержат в своем составе устройство

поддержания напряжения (тока) на заданном уровне и в свою очередь классифицируются:

  • • по характеру стабилизации — на ВИП с непрерывным регулированием и с импульсным регулированием;
  • • по характеру обратной связи — на параметрические, компенсационные и комбинированные;
  • • по точности стабилизации выходного напряжении — на источники с низкой стабильностью выходного напряжения (тока) (суммарная нестабильность более 10%), источники со средней стабильностью выходного напряжения (тока) (суммарная нестабильность от 10 до 0,5%), источники с высокой стабильностью (суммарная нестабильность менее 0,5%);
  • • по виду стабилизируемого параметра — на стабилизаторы напряжения и стабилизаторы тока.

Современная радиоэлектронная аппаратура, как правило, является многомодульной и содержит разные функциональные блоки, которые требуют напряжения питания разного уровня, а иногда и вида. Ярким примером такой аппаратуры являются компьютеры, в состав которых входят как аналоговые, так и цифровые электронные блоки, электромеханические устройства (приводы CD/DVD, вентиляторы), электронно-оптические устройства (сигнальные светодиоды, считывающие устройства CD/DVD, экраны мониторов) и т.д. Для питания цифровых микросхем используются постоянные напряжения +5 и +3,3 В, формируемые блоком питания компьютера, напряжение +12 В — для питания приводов CD/DVD, отрицательные напряжения (вернее, двухполярные напряжения ±12 В, ±5 В) могут использоваться для питания аналоговых элементов (например, операционных усилителей). Требования по качеству стабилизации отдельных напряжений предъявляются разные, следовательно, для каждого требуется свой стабилизатор, но это приводит к существенному усложнению схемы блока питания, увеличению его габаритов, стоимости. Проблему решают, используя один стабилизатор и несколько делителей напряжения.

К вторичным источникам питания предъявляются следующие требования:

  • • обеспечение высокой мощности при минимальных габаритах, массе, стоимости;
  • • обеспечение заданного уровня напряжения на нагрузке, как в статическом режиме, так и при изменении тока, протекающего через нагрузку. При этом для разного типа радиоаппаратуры требования к стабильности питающего напряжения предъявляются разные. Например, для цифровой аппаратуры постоянное напряжение питания может иметь переменную составляющую не более 1%, а для аналоговой аппаратуры эти требования жестче: 0,1—0,2% от номинального уровня;
  • • высокий КПД. Для современных источников значение КПД не должно быть ниже 70%. Причем при одинаковой выходной мощности источники с более высоким выходным напряжением, как правило, имеют более высокий КПД. В низковольтных ВИП с непрерывной стабилизацией КПД обычно составляет порядка 50%, для импульсных — 70—90%;
  • • технологичность, ремонтопригодность, электробезопасность;
  • • высокая надежность. Надежность работы системы характеризуется временем наработки на отказ и вероятностью безотказной работы. Наработка на отказ отдельных элементов, как правило, должна быть в полтора-два раза выше, чем требуемая наработка на отказ всей системы. Для вторичных источников питания значение времени наработки на отказ обычно составляет порядка 50 • 103 ч, следовательно, элементы должны подбираться с этим параметром не ниже (70-100) • 103 ч. Вероятность безотказной работы ВИП должна составлять примерно 0,9 за 1000 ч непрерывной работы;
  • • исключение влияния на питающую сеть;
  • • помехозащищенность.

Стабильность параметров выходного сигнала существенно зависит от условий эксплуатации системы (температуры, наличия возмущающих электромагнитных полей, помех, механических воздействий и т.д.). Диапазон изменения температуры окружающей среды, при котором обеспечивается заданная точность выходных параметров, в обязательном порядке указывается в паспортных данных на электронную аппаратуру. Нормальными условиями эксплуатации считаются: температура окружающей среды от +5 до +40 °С, атмосферное давление не ниже 460 мм рт. ст. и относительная влажность воздуха 95% при температуре 30 °С.

Требование высокой помехозащищенности имеет отношение не только к поддержанию уровня выходного напряжения блока питания при изменении параметров сетевого напряжения и воздействии внешних возмущающих факторов, но и к уровню помех, создаваемых со стороны ВИП в системе электроснабжения.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >