Структурные схемы стабилизированных источников электропитания

В зависимости от назначения источника питания и требований к нему различают многообразие структурных схем. Так, например, на рис.1.1 представлена структурная схема стабилизированного источника питания с регулирующим элементом РЭ, включённым последовательно с нагрузкой [2].

Рис.1.1 Структурная схема ВИП с транзисторным стабилизатором, включённым последовательно с нагрузкой.

При изменении выходного напряжения в результате изменения тока нагрузки или питающего напряжения измерительным элементом ИЭ, содержащий выходной сравнивающий делитель и источник опорного напряжения, выделяется сигнал рассогласования, который усиливается усилителем У и подаётся на регулирующий элемент РЭ (транзистор), изменяя его сопротивление постоянному току таким образом, чтобы выходное напряжение сохранило своё первоначальное значение с определённой степенью точности.

На рис.1.2 представлена структурная схема стабилизатора непрерывного регулирования с регулирующим элементом РЭ, включённым в цепь переменного тока. В качестве регулирующего элемента здесь можно применить дроссель насыщения, а также тиристор или транзистор в диагонали диодного моста, включаемый последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора.

Рис.1.2 Структурная схема стабилизатора с РЭ на стороне переменного тока.

При изменении выходного напряжения Uн в результате изменения напряжения сети Uс или тока нагрузки с помощью измерительного элемента ИЭ происходит выделение сигнала рассогласования, который затем усиливается усилителем У и через согласующее устройство СУ подаётся на регулирующий элемент РЭ.

Если в качестве РЭ применён дроссель насыщения или тиристор, стабилизация выходного напряжения осуществляется изменением среднего значения напряжения, подаваемого на первичную обмотку трансформатора Тр, за счёт вертикальной отсечки части синусоиды напряжения питающей сети. Транзистор в качестве РЭ в схеме на рис.1.2 может работать как в импульсном, так и в непрерывном режиме. Изменение среднего значения напряжения на первичной обмотке трансформатора Тр для поддержания заданного уровня выходного напряжения Uн при импульсном режиме осуществляется за счёт изменения скважности импульсов, заполняющих каждый полупериод частоты тока питающей сети, а при непрерывном режиме - отсечкой верхней части синусоиды напряжения питающей сети.

На рис.1.3 представлена структурная схема стабилизатора постоянного напряжения, использующая конвертор (П, В, Ф). Здесь осуществляется двойное преобразование напряжения. Выпрямленное напряжение Uо с помощью инвертора П преобразуется в переменное напряжение прямоугольной формы высокой частоты, затем выпрямляется и фильтруется.

Стабилизация напряжения в схеме на рис.1.3 может быть осуществлена применением регулирующего элемента РЭ, работающего в непрерывном (пунктир 2) или импульсном (пунктир 3) режиме.

Рис.1.3 Структурная схема стабилизации выходного напряжения конвертора

Регулирующий элемент РЭ (транзистор), если он работает в непрерывном режиме, управляется с выхода усилителя У, а в импульсном режиме-с выхода МД. При изменении напряжения Uо регулирующий элемент РЭ поддерживает напряжение на выходе инвертора П, а при изменении тока нагрузки изменяет напряжение на его входе так, чтобы выходное напряжение Uн сохраняло своё первоначальное значение. Если РЭ работает в непрерывном режиме, фильтр Ф1 не нужен. Возможен третий вариант стабилизации выходного напряжения в схеме на рис.1.3 (пунктир 1), при котором транзисторы инвертора П выполняют функции РЭ, т.е. работают в режиме отсечки-активная область (без захода в область насыщения). Частота работы преобразователя здесь постоянна, а регулирование напряжения осуществляется за счёт изменения амплитуды напряжения на обмотке трансформатора.