Работа импульсного устройства

Импульсные источники питания — общие принципы, преимущества и недостатки

Сегодня уже трудно в каком-нибудь бытовом приборе или блоке питания обнаружить трансформатор на железе. В 90-е годы они начали быстро уходить в прошлое, уступая место импульсным преобразователям или импульсным источникам питания (сокращенно ИИП).

Импульсные источники питания превосходят трансформаторные по габаритам, качеству получаемого постоянного напряжения, они имеют широкие возможности регулировки выходного напряжения и тока, а также традиционно оснащены защитой от перегрузки по выходному току. И хотя считается, что импульсные блоки питания являются основными поставщиками помех в бытовую сеть, тем не менее широкое их распространение вспять уже точно не повернуть.

Трансформаторный источник питания:

Импульсный источник питания:

Своей повсеместной распространенностью импульсные блоки питания обязаны полупроводниковым ключам — полевым транзисторам и диодам Шоттки. Именно полевой транзистор, работающий совместно с дросселем или трансформатором, является сердцем любого современного импульсного источника питания: в инверторах, сварочных аппаратах, источниках бесперебойного питания, во встроенных блоках питания телевизоров, мониторов и т. д. — нынче практически везде используются только импульсные схемы преобразования напряжения.

Общий принцип функционирования импульсного преобразователя основан на законе электромагнитной индукции, и в этом он сходен с любым трансформатором. Разница лишь в том, что на обычный сетевой трансформатор переменное напряжение с частотой сети 50 Гц подается сразу на первичную обмотку и преобразуется непосредственно, (после чего, если нужно, выпрямляется) а в импульсном блоке питания сетевое напряжение сначала выпрямляется и превращается в постоянное, и уже после — преобразуется в импульсное, с тем чтобы далее быть повышенным либо пониженным при помощи специальной высокочастотной (по сравнению с сетевыми 50 герцами) схемы.

Схема импульсного источника питания включает в себя несколько главных составных частей: сетевой выпрямитель, ключ (или ключи), трансформатор (или дроссель), выходной выпрямитель, блок управления, а также блок стабилизации и защиты. Выпрямитель, ключ и трансформатор (дроссель) — основа силовой части схемы ИИП, в то время как электронные блоки (включая ШИМ-контроллер) относятся к так называемому драйверу.

Итак, сетевое напряжение подается через выпрямитель на конденсатор сетевого фильтра, где таким образом получается постоянное напряжение, максимум которого составляет от 305 до 340 вольт, в зависимости от текущего среднего значения напряжения в сети (от 215 до 240 вольт).

Выпрямленное напряжение подается на первичную обмотку трансформатора (дросселя) в форме импульсов, частота следования которых определяется обычно схемой управления ключом, а длительность — средним током питаемой нагрузки.

Ключ с частотой от нескольких десятков до нескольких сотен килогерц подключает и отключает первичную обмотку трансформатора или дросселя к конденсатору фильтра, перемагничивая таким образом сердечник трансформатора или дросселя.

Различие между трансформатором и дросселем: в дросселе фазы накопления энергии от источника сердечником и отдачи энергии из сердечника через обмотку — в нагрузку, разделены во времени, а в трансформаторе это происходит одновременно.

Дроссель применяется в преобразователях без гальванической развязки топологий: повышающий — boost, понижающий — buck, а также в преобразователях с гальванической развязкой топологии обратноходовый — flyback. Трансформатор применяется в преобразователях с гальванической развязкой следующих топологий: мост — full-bridge, полумост — half-bridge, двухтактный — push-pull, прямоходовой — forward.

Ключ может быть одиночным (обратноходовый преобразователь, прямоходовый преобразователь, повышающий или понижающий преобразователь без гальванической развязки) или же силовая часть может включать в себя несколько ключей (полумост, мост, двухтактный).

Схема управления ключом (ключами) получает с выхода источника сигнал обратной связи по напряжению или по напряжению и току нагрузки, в соответствии с величиной этого сигнала автоматически осуществляется регулировка ширины (скважности) импульса, управляющего длительностью проводящего состояния ключа.

Выход источника устроен следующим образом. Со вторичной обмотки трансформатора или дросселя, либо с единственной обмотки дросселя (если речь идет о преобразователе без гальванической развязки), импульсное напряжение подается через диоды Шоттки двухполупериодного выпрямителя — на конденсатор фильтра.

Здесь же находится делитель напряжения с которого берется сигнал обратной связи по напряжению, а также может присутствовать датчик тока. К конденсатору фильтра, через дополнительный выходной НЧ-фильтр или напрямую, присоединяется нагрузка.

Источник: http://electricalschool.info/electronica/2127-impulsnye-istochniki-pitaniya.html

ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА

Энциклопедический словарь . 2009 .

Смотреть что такое «ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА» в других словарях:

ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА — устройства, предназначенные для генерирования и преобразования импульсных сигналов, а также сигналов, форма к рых характеризуется быстрыми изменениями, чередующимися со сравнительно медленными процессами (паузами).И. у. применяют в разл.… … Физическая энциклопедия

ГОСТ Р 51329-99: Совместимость технических средств электромагнитная. Устройства защитного отключения, управляемые дифференциальным током (УЗО-Д), бытового и аналогичного назначения. Требования и методы испытаний — Терминология ГОСТ Р 51329 99: Совместимость технических средств электромагнитная. Устройства защитного отключения, управляемые дифференциальным током (УЗО Д), бытового и аналогичного назначения. Требования и методы испытаний оригинал документа: 3 … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

НПБ 56-96: Установки порошкового пожаротушения импульсные. Временные нормы и правила проектирования и эксплуатации — Терминология НПБ 56 96: Установки порошкового пожаротушения импульсные. Временные нормы и правила проектирования и эксплуатации: Блок импульсный порошковый (БИП) Группа соединенных между собой МИП, запускаемых одним командным импульсом… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

РАДИОПРИЁМНЫЕ УСТРОЙСТВА — системы эле ктрич. цепей, узлов и блоков, предназначенные для улавливания распространяющихся в открытом пространстве радиоволн естеств. или искусств, происхождения и преобразования их к виду, обеспечивающему использование содержащейся в них… … Физическая энциклопедия

Модули импульсные порошковые (МИП) — Исполнительное устройство УППИ, в котором совмещены функции хранения, подачи и запорно пусковые функции, осуществляющее по командному импульсу устройства контроля и управления выпуск и распыление огнетушащего порошка за время не более 0,2 с… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

РАДИОПЕРЕДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА — устройства для формирования радиосигналов, предназначенных для передачи информации на расстояние с помощью радиоволн. Р. у. формируют радиосигналы с заданными характеристиками, необходимыми для работы конкретных ра диотехн. систем, и излучают их… … Физическая энциклопедия

Читайте так же:  Производственная травма 3 группа инвалидности

Глубинные измерительные устройства — (a. deep measuring devices; н. Tiefaufnahmevorrichtungen, Tiefenmeβgerate; ф. appareillage de mesure de fond; и. dispositivos para med >Геологическая энциклопедия

ГОСТ Р 51384-99: Устройства многоканальные преобразования сигналов для работы по каналам ухудшенного качества. Типы и параметры — Терминология ГОСТ Р 51384 99: Устройства многоканальные преобразования сигналов для работы по каналам ухудшенного качества. Типы и параметры оригинал документа: 3.3 интервал ортогональности: Интервал интегрирования сигнала при ортогональном… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

импульсное входное и выходное устройство — 4.21 импульсное входное и выходное устройство (Impulsausgangs und Impulseingangsvor richtung): Установлены импульсные устройства двух видов: a) импульсное выходное устройство; b) импульсное входное устройство. Оба устройства являются… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ИМПУЛЬСНЫЙ СИГНАЛ — (импульс), изменение к. л. физ. величины (эл. магн. поля, механич. смещения и т. п.) в течение некоторого конечного промежутка времени. С распространением И. с. обычно связан перенос энергии и, следовательно, передача определ. информации.… … Физическая энциклопедия

Источник: http://dic.academic.ru/dic.nsf/es/77045/%D0%98%D0%9C%D0%9F%D0%A3%D0%9B%D0%AC%D0%A1%D0%9D%D0%AB%D0%95

Импульсные устройства, принципы построения импульсных устройств

IV. ИМПУЛЬСНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ

Импульсными называют устройства, работающие в прерывистом режиме. В таком режиме кратковременное воздействие чередуется с паузой, длительность которых соизмерима с длительностью переходных процессов. Это предопределяет существенные особенности электронных устройств, работающих в импульсном режиме.

Основными задачами, решаемыми с помощью им­пульсных устройств, являются: формирование и генерирование импульсов заданных форм и параметров, а также управление импульсами. Импульсный режим работы лежит в основе работы многих устройств промышленной электроники.

Импульсом называют кратковременное изменение напряжения (тока) в электрической цепи, длительность которого соизмерима или меньше длительности переходных процессов в этой цепи. Если длительность какого-либо сигнала несравненно больше длительности переходного процесса в электрической цепи, то режим работы во времени действия сигнала считают установившимся, а сам сигнал для этой цепи не является импульсным.

По форме (здесь отражается чисто геометрическая структура импульса) импульсы весьма разнообразны. Наиболее часто используют импульсы прямоугольной, трапецеидальной, пилообразной, треугольной, экспоненциальной и колоколообразной форм, показанные соот­ветственно на рис. 6.1, а — е.

Периодическая последовательность импульсов (рис. 6.1) характеризуется периодом повторения (следования) Т, т.е. отрезком времени между началом двух соседних однополярных импульсов. Величину F = 1называют частотой следования импульсов. Отношение периода повторения к длительности импульса характеризует скважность периодически повторяющихся импульсов:

q = T/t

И= 1/FtИ (6.1)

Скважность обычно лежит в пределах от 2 до 10 000. Наименьшая величина скважности характерна для устройств вычислительной техники и наибольшая — для радиолокационных устройств.

Величину, обратную скважности,

K

3= 1/q = tИ/T (6.2)

называют коэффициентом заполнения импульсов, который, как и скважность, является безразмерной ве­личиной.

Помимо параметров периодической последовательности импульсов важное значение имеют параметры формы импульсов. Характерными участками импульса, определяющими его форму, являются (рис. 6.1, а): передний фронт 12, вершина 2—3, задний фронт 3—4. У импульсов различной формы отдельные участки могут отсутствовать. Количественную оценку формы импульсов и свойств его отдельных участков рассмотрим на примере реального импульса прямоугольной формы (рис. 6.2).

Основными параметрами формы импульсов являются: амплитуда или наибольшее значение импульса Um, длительность импульса tИ , длительность переднего фронта tФ, длительность заднего фронта (среза) tC, спад вершины импульса DUm .

При оперировании с реальными импульсами измерение их длительности становится малоопределенным. Чаще всего длительность импульса измеряют на уровне 0,1Um, считая от основания. В импульсных устройствах промышленной электроники длительность импульсов лежит в пределах 10 – 9 — 1 с.

Интервалы времени, соответствующие длительности переднего tФи заднего tС фронтов импульса, обычно отсчитывают между уровнями (0,1 — 0,9)Um и (0,9 — 0,l)Um . Это активные длительности переднего и зад­него фронтов импульса, которые составляют обычно (5—20%)tИ. Чем меньше отношения tФ/ tИи tС / tИ ,тем форма импульса ближе к прямоугольной.

Постоянство вершины импульса в течение его дли­тельности является одним из важнейших требований к формирователям и генераторам импульсов. Однако из-за несовершенства названных устройств наблюдается некоторый спад вершины импульса DUm . Часто вместо абсолютного значения спада используют относительное, определяемое отношением DUm /Um . У некоторых им­пульсов (треугольных, экспоненциальных и др.) плоская вершина отсутствует.

Дата добавления: 2013-12-13 ; Просмотров: 2252 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник: http://studopedia.su/4_4487_impulsnie-ustroystva-printsipi-postroeniya-impulsnih-ustroystv.html

Импульсные устройства. Автогенераторы

В импульсной технике используются кратковременные, прерывистые электрические колебания. Импульсная техника служит, в частности, базой радиолокации, радионавигации, телевидения, многоканальной связи. На основе импульсной техники созданы современные ЭВМ.

К импульсным устройствам относят функциональные узлы, предназначенные для формирования импульсных сигналов требуемой формы и выполнения над ними различных операций и преобразований (интегрирования, дифференцирования, задержки по времени, изменения формы, длительности, селекции по амплитуде и т. п.).

Импульсными сигналами принято называть электрические колебания, существующие в пределах конечного отрезка времени. Электронные узлы (устройства) функционируют в импульсном режиме, при котором кратковременная работа устройства чередуется с паузой.

Большую группу импульсных устройств составляют генераторы прямоугольных сигналов, генераторы линейно изменяющихся сигналов, генераторы смешанной формы.

Отметим преимущества устройств, работающих в импульсном режиме, по сравнению с устройствами непрерывного действия:

• в импульсном режиме достигается большая мощность в импульсе при малом значении потребляемой средней мощности устройства;

• меньшее влияние разброса параметров полупроводниковых элементов и температуры, так как они работают в ключевом режиме (включение — выключение);

• большая пропускная способность передачи информации и лучшая помехоустойчивость (меньшее искажение информации);

• удобство разработки сложных устройств на основе нескольких однотипных элементов, получаемых методами интегральной технологии.

| следующая лекция ==>
Списание ОС | Параметры импульсов и импульсных устройств

Дата добавления: 2014-01-03 ; Просмотров: 1184 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник: http://studopedia.su/1_20935_impulsnie-ustroystva-avtogeneratori.html

Импульсные устройства.

Широко применяемыми узлами электронной техники и систем обработки информации являются импульсные устройства, которые мо­гут быть выполнены как на аналоговых, так и на цифровых микро­схемах (МС). Они используются в аналоговых вычислительных маши­нах (АВМ), в блоках управления, ввода и вывода цифровых ЭВМ, в телеметрической, радионавигационной аппаратуре, в системах ав­томатического регулирования и управления.

Импульсные устройства (ИУ) предназначены для формирования и преобразования электрических сигналов, имеющих характер им­пульсов и перепадов напряжений (потенциалов) или тока, а также для управления информацией, предоставленной упомянутыми сигна­лами.

Читайте так же:  Как платятся алименты на ребенка

Применение импульсного способа передачи информации обус­ловлено рядом причин: большинство технологических процессов имеют дискретный (тактовый) характер (пуск, останов, срабаты­вание защиты и т.д.), передача информации в виде импульсов поз­воляет снизить потребляемую мощность; повышается помехоустойчи­вость, точность и надежность электронных устройств, т.к. информа­ция передается в виде кодового набора импульсов и существенным является только наличие или отсутствие импульса.

Наиболее часто применяются импульсы прямоугольной формы (рис.1).

Они характеризуются следующими параметрами:

Um— амплитуда импульса;

tИ — длительность импульса;

tП — длительность пауз между импульсами;

ТП— период повторения импульсов;

f = 1/ ТП — частота повторения импульсов;

Q = ТП / tП — скважность импульсов.

Реальный прямоугольный импульс имеет определенную длитель­ность фронта tФ (время нарастания от 0,1 до 0,9 Um) и среза tC. Обычно tФ и tC

Функция у = f1 (X), повторяющая значение переменной — тож­дественная, а функция у = f2 (X), противоположная значениям Х -логическое отрицание (НЕ) f2(X)= . Она реализуется логическим элементом НЕ (рис.2а), представляющим собой инвертирующий ключ. Дизъюнкция (логическое сложение «ИЛИ») — функция у = f31, Х2) = (может также обозначаться у = f31, Х2) = X1 +X2 истинно, когда истинны или Х1 или Х2, или обе переменные. Обозна­чение см. рис.2б).

Конъюнкция (логическое сложение, «И») — у = f41, Х2) = X1 L X2 (может также обозначаться у = f41, Х2) = X1 × X2 истинна только тогда, когда истинны Х1 и Х2. Обозначение рис. 2в).

Логические элементы «И» или «ИЛИ» обладают свойством двой­ственности, т.е. один и тот же элемент в зависимости от исполь­зуемой логики (положительной или отрицательной) может выполнять функции либо элемента «И», либо «ИЛИ» т.е. если логический элемент реализует функцию «ИЛИ» при положительной логике, то он одновременно может реализовать функцию «И» при отрицательной ло­гике.

Функция Пирса (отрицание дизъюнкции, «ИЛИ / НЕ») — у = f51, Х2) = X1¯X2 = истинна тогда, когда Х1 или X2 ложны. Обозначение – рис.2г).

Штрих Шеффера — (отрицание конъюнкции) функция у = f61, Х2) = X1 çX2 = истинна тогда, когда Х1 и Х2 ложны. Обозначение – рис.2д).

В таблице 1 представлены состояния переключательной функ­ции у = f (Х1, Х2) при различных сочетаниях значений логических переменных Х1 X2. Эта таблица называется таблицей истинности.

Переключательная функция у составляется на основании таб­лицы истинности. Например, для функции «И-НЕ» можно сформулиро­вать словесно: «Функция у истинна (равна 1), когда истинны не Х1 и не Х2 (1-я строка), или не Х1 и Х2 (2-я строка) или Х1 и не X2 (3-я строка). Заменив слова не, и, или на соответствующие знаки логических операций получим:

Если создавать устройство непосредственно реализующее эту функцию, потребуется структура, представленная на рис. 3. Однако эту структуру можно упростить, минимизировав выражение (1) на основе тождеств алгебры логики:

А+А = А (2) А×А = А (6) (10)

А+ = 1 (3) А× = 0 (7) А+АВ+АС = А (11)

А+0 = А (4) А×0 = 0 (8) А+ = А+В (12)

А+1 = 1 (5) А×1 = А (9) (13)

Выносим в выражении ( 1) за скобки и используем тождество (3) и (9):

Обозначим = А и воспользуемся тождеством (12), (13):

Получилось, что выражение(1) реализуется с помощью одного эле­мента И-НЕ. При проектировании логических элементов стремятся использовать ограниченную номенклатуру логических элементов. В частности любое устройство может быть реализовано исключительно на элементах «И-НЕ» (или «ИЛИ/НЕ»). Так операция «НЕ» может быть реализована элементом «И-НЕ», в котором на каждом из входов пе­ременная X. Тогда у = × = . Схема представлена на рис.4а. Операция «ИЛИ» реализуется следующим образом: .Схема устройства — на рис.4б. Операция «И» реализуется: Х1×Х2 = . Использовано тождество (10). Схема – рис.4в.

Следует отметить, что входной сигнал воспринимается логи­ческим элементом на уровне 0 только в том случае, если протека­ет ток с входа МС во внешнюю цепь. Если к входу ничего не подклю­чено («висит в воздухе»), нет пути для протекания тока через вход и данное положение воспринимается также, как если бы на вход был подан сигнал 1. Схема внутренних элементов логической ячейки И-НЕ представлена на рис.5.

Дата добавления: 2015-06-27 ; просмотров: 1594 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник: http://helpiks.org/3-97466.html

Импульсные устройства

Анализ преимуществ импульсного режима работы над непрерывным. Рассмотрение параметров импульсов. Исследование схем построения компараторов, вибраторов и триггера Шмитта. Создание генераторов напряжения прямоугольной, треугольной и пилообразной форм.

Подобные документы

Характеристики инвертора и триггера Шмитта с инверсией. Реакция на искаженный входной сигнал инвертора. Формирователь импульса начальной установки. Построение генераторов цифрового сигнала. Триггер Шмитта на логических элементах, расчёт его надежности.

дипломная работа, добавлен 11.04.2012

Напряжение пилообразной формы как напряжение, которое в течение некоторого времени изменяется по линейному закону, а затем возвращается к исходному уровню. Особенности применения генераторов линейно-изменяющихся импульсов в электронных устройствах.

контрольная работа, добавлен 21.09.2017

Функциональная схема универсального расширителя импульсов. Разработка принципиальной схемы устройства. Формирователь импульса с использованием триггера Шмитта. Области допустимых уровней сигнала на микросхеме. Связь между видеоимпульсами, радиоимпульсами.

курсовая работа, добавлен 08.11.2017

Характеристика работы операционного усилителя (ОУ) в интегральном исполнении. Основные принципы схемы компаратора, триггера Шмитта и мультивибратора, особенности работы данных схем. Режимы работы релаксатора: автоколебательный, ждущий и синхронизация.

доклад, добавлен 02.08.2013

Видео (кликните для воспроизведения).

Принцип работы схемы генератора синусоидальных колебаний. Получение сигналов треугольной (а также пилообразной) и синусоидальной форм последовательным преобразованием исходных прямоугольных импульсов. Вольтамперная характеристика полевого транзистора.

контрольная работа, добавлен 18.10.2010

Исследование логических элементов, триггерных устройств на интегральных микросхемах, триггера Шмитта, мультивибраторов, шифраторов и дешифраторов, арифметико-логического устройства. Мультиплексоры и демультиплексоры, регистры, счетчики импульсов.

методичка, добавлен 19.01.2016

Основные параметры и предназначение аналоговых компараторов, их отличие от цифровых коммутаторов. Схема и принцип работы триггера Шмитта. Динамические характеристики ключей на биполярных и полевых транзисторах, способы повышения их быстродействия.

презентация, добавлен 27.09.2017

Процесс изложения принципов построения транзисторных генераторов с внешним возбуждением, анализ режимов их работы. Приведение их основных параметров, соотношений. Оптимизация электрического режима генераторов, особенности работы на расстроенную нагрузку.

учебное пособие, добавлен 07.03.2013

Изучение принципов работы и типовых схем включения в инверторах логических элементов, выполняющих сравнительно сложные математические функции. Построение генераторов импульсов в конденсаторах. Триггер Шмитта, построенный на обычных логических элементах.

Читайте так же:  Кредитный брокер акция

лекция, добавлен 12.01.2015

Описание функциональной схемы импульсного понижающего стабилизатора и изучение принципов его работы. Расчет элементов принципиальной схемы стабилизатора напряжения и характеристика фаз её работы. Расчёт энергоёмкости устройства и его предельных нагрузок.

лабораторная работа, добавлен 08.10.2013

Источник: http://allbest.ru/o-3c0b65635b2ac68b5d43a88521206c26.html

Общая характеристика импульсных устройств.

Импульсными называют устройства, работающие в прерывистом режиме. В таком режиме кратковременное воздействие чередуется с паузой, длительность которой соизмерима с длительностью переходных процессов, во время паузы температура устройства снижается, что позволяет уменьшить габариты импульсных устройств (ИУ).

Назначение им­пульсных устройств: формирование и генерирование импульсов заданных форм и параметров, а также управление импульсами. Импульсный режим работы лежит в основе работы многих устройств промышленной электроники,

Импульсом называют кратковременное изменение напряжения в электрической цепи, длительность которого соизмерима с длительностью переходных процессов в этой цепи.

Импульсы бывают прямоугольной, трапецеидальной, пилообразной, треугольной, экспонен­циальной и колоколообразной формы, показанные соответственно на рис. 6.1, ае.

период повторения Т, т. е. отрезок времени между началом двух соседних однополярных импульсов.

частота следования импульсов f =1/Т

коэффициентом заполнения импульсов Kз=1/q= tи/T

Дифференцирующие цепи (ДЦ).

Дифференцирующими называют цепи, у которых напряжение на выходе пропорционально производной входного напряжения, т. е.

ДЦ применяют для получения импульсов очень малой длительности (укорочение импульсов), которые используют для запуска триггеров, одновибраторов и других устройств и для выполнения математической операции дифференцирования (получение производной во времени) сложных функций, заданных в виде электрических сигналов, что имеет место в вычислительной технике, аппаратуре авторегулирования и др.

Схема емкостной ДЦ показана на рис. 6.4, а. Входное напряжение uвхприкладывается ко всей цепи, а выходное снимается с резистора R.

Toк,проходящий через емкость, связан с напряжением на емкости соотношением ic=C(duc/dt).Учитывая, что этот же ток проходит через сопротивление R, для выходного напряжения получим uвых=icR=RCduc/dt=RCd(uвх-uвых)/dt

Интегрирующие цепи (ИЦ).

Интегрирующей называют цепь, у которой выходное напряжение пропорционально интегралу по времени от входного напряжения:

Применяют ИЦ для получения линейно изменяющихся (пилообразных) напряжений.

Напряжение на выходе интегрирующей цепи определяется равенством

Когда напряжение на конденсаторе С незначительно по сравнению с падением напряжения на резисторе R,т. е. uвых = ис >1/ωС (>>1/ω) .

В момент поступления импульса t = t1на вход цепи все входное напряжение оказывается приложенным к резистору, а напряжение на конденсаторе равно нулю. Далее в период времени t1t2 происходит медленный заряд конденсатора и напряжение на нем медленно возрастает. К. моменту окончания входного импульса (t=t2) напряжение на конденсаторе не успевает достигнуть значения напряжения Uт. После окончания входного импульса конденсатор так же медленно разряжается. Таким образом, на емкостном выходе цепи будут выделяться растянутые импульсы, имеющие форму экспоненциальной пилы.

| следующая лекция ==>
Неуправляемые выпрямители | Общие понятия об усилителях.

Дата добавления: 2015-12-11 ; просмотров: 1390 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник: http://helpiks.org/6-18216.html

Что такое импульсный блок питания и где применяется

Импульсный блок питания служит для преобразования входного напряжения до величины, необходимой внутренним элементам устройства. Иное название импульсных источников, получившее широкое распространение, — инверторы.

Что это такое?

Инвертор — это вторичный источник питания, который использует двойное преобразование входного переменного напряжения. Величина выходных параметров регулируется путем изменения длительности (ширины) импульсов и, в некоторых случаях, частоты их следования. Такой вид модуляции называется широтно-импульсным.

Принцип работы импульсного блока питания

В основе работы инвертора лежит выпрямление первичного напряжения и дальнейшее его преобразование в последовательность импульсов высокой частоты. Этим он отличается от обычного трансформатора. Выходное напряжение блока служит для формирования сигнала отрицательной обратной связи, что позволяет регулировать параметры импульсов. Управляя шириной импульсов, легко организовать стабилизацию и регулировку выходных параметров, напряжения или тока. То есть это может быть как стабилизатор напряжения, так и стабилизатор тока.

Количество и полярность выходных значений может быть самым различным в зависимости от того, как работает импульсный блок питания.

Разновидности блоков питания

Применение нашли несколько типов инверторов, которые отличаются схемой построения:

Первые отличаются тем, что импульсная последовательность поступает непосредственно на выходной выпрямитель и сглаживающий фильтр устройства. Такая схема имеет минимум комплектующих. Простой инвертор включает в себя специализированную интегральную микросхему — широтно-импульсный генератор.

Из недостатков бестрансформаторных устройств главным является то, что они не имеют гальванической развязки с питающей сетью и могут представлять опасность удара электрическим током. Также они обычно имеют небольшую мощность и выдают только 1 значение выходного напряжения.

Более распространены трансформаторные устройства, в которых высокочастотная последовательность импульсов поступает на первичную обмотку трансформатора. Вторичных обмоток может быть сколько угодно много, что позволяет формировать несколько выходных напряжений. Каждая вторичная обмотка нагружена на собственный выпрямитель и сглаживающий фильтр.

Мощный импульсный блок питания любого компьютера построен по такой схеме, которая имеет высокую надежность и безопасность. Для сигнала обратной связи здесь используется напряжение 5 или 12 Вольт, поскольку эти значения требуют максимально точной стабилизации.

Использование трансформаторов для преобразования напряжения высокой частоты (десятки килогерц вместо 50 Гц) позволило многократно снизить их габариты и массу и использовать в качестве материала сердечника (магнитопровода) не электротехническое железо, а ферромагнитные материалы с высокой коэрцитивной силой.

На основе широтно-импульсной модуляции построены также преобразователи постоянного тока. Без использования инверторных схем преобразование было связано с большими трудностями.

Схема БП

В схему самой распространенной конфигурации импульсного преобразователя входят:

  • сетевой помехоподавляющий фильтр;
  • выпрямитель;
  • сглаживающий фильтр;
  • широтно-импульсный преобразователь;
  • ключевые транзисторы;
  • выходной высокочастотный трансформатор;
  • выходные выпрямители;
  • выходные индивидуальные и групповые фильтры.

Назначение помехоподавляющего фильтра состоит в задерживании помех от работы устройства в питающую сеть. Коммутация мощных полупроводниковых элементов может сопровождаться созданием кратковременных импульсов в широком спектре частот. Поэтому здесь необходимо в качестве проходных конденсаторов фильтрующих звеньев использовать разработанные специально для этой цели элементы.

Выпрямитель служит для преобразования входного переменного напряжения в постоянное, а установленный следом сглаживающий фильтр устраняет пульсации выпрямленного напряжения.

В том случае когда используется преобразователь постоянного напряжения, выпрямитель и фильтр становятся ненужными, и входной сигнал, пройдя цепи помехоподавляющего фильтра, подается непосредственно на широтно-импульсный преобразователь (модулятор), сокращенно ШИМ.

Читайте так же:  Обменять военный билет

ШИМ является самой сложной частью схемы импульсного источника питания. В его задачу входят:

  • генерация высокочастотных импульсов;
  • контроль выходных параметров блока и коррекция импульсной последовательности в соответствии с сигналом обратной связи;
  • контроль и защита от перегрузок.

Сигнал с ШИМ подается на управляющие выводы мощных ключевых транзисторов, включенных по мостовой или полумостовой схеме. Силовые выводы транзисторов нагружены на первичную обмотку выходного трансформатора высокой частоты. Вместо традиционных биполярных транзисторов используются IGBT- или MOSFET-транзисторы, которые отличаются малым падением напряжения на переходах и высоким быстродействием. Улучшенные параметры транзисторов способствуют уменьшению рассеиваемой мощности при одинаковых габаритах и технических параметрах конструкции.

Источник: http://odinelectric.ru/equipment/chto-takoe-impulsnyj-blok-pitaniya-i-gde-primenyaetsya

Импульсный режим работы

Способы представления информации

Общая характеристика импульсных устройств

Раздел 6 Импульсные устройства

Основы промышленной электроники

По дисциплине

Специальность: 2-36 03 31 «Монтаж и эксплуатация электрооборудования»

При использовании в качестве носителя информации электрических сигналов (напряжений и токов) возможны две формы представления численного значения какой-либо переменной, например, X:

1) в виде одного сигнала – напряжение (ток), которое сравни­мо с величиной X (аналогично ей) — например, при Х = 1845 единиц на вход электронного устройства можно подать напря­жение 1,845 В (масштаб представления 0,001 В/ед.) или 9,225 В (масштаб 0,005 В/ед.);

2) в виде нескольких сигналов — нескольких напряжений постоянного тока, которые, например, сравнимы с числом единиц в X, числом десятков в X, чис­лом сотен в Xи т. д.

Первая форма представления информации называется аналоговой или непрерывной (с помощью сходной величины — аналога). Величины, пред­ставленные в такой форме, могут принимать принципиально любые значения в каком-то диапазоне. Количество значений, которые может принимать такая величина, бесконечно велико. Их бесконечно много даже в случае, когда величина изменяется в ограничен­ном диапазоне, например 0-2000 или 0-0,0001. Отсюда названия — не­прерывная величина, непрерывная или аналоговая информация, аналоговые устройства.

Вторая форма представления информации называется цифровой или дискретной (с помощью набора напряжений, каждое из которых соответ­ствует одной из цифр представляемой величины). Такие величины, принимаю­щие не все возможные, а лишь вполне определенные значения, называются дискретными (прерывистыми). В отличие от непрерывной величины коли­чество значений дискретной величины всегда будет конечным.

Соответственно, наряду с непрерывным режимом работы электронных устройств используется импульсный (дискретный) режим, при котором кратковременное воздействие сигнала чередуется с паузой.

Современная электроника характеризуется широким применением импульсных устройств. Многие производственные процессы имеют импульсный характер: пуск и остановка агрегатов, измене­ние скорости и торможение, сброс нагрузки, срабатывание защиты и т. д. Большинство технологических процессов разбивается на ряд операций — «тактов», и их чередование также обуславливает импульсный характер работы уст­ройств. Для управления работой агрегатов с импульсным характером требуется создание специ­фических импульсных электронных узлов.

По сравнению с аналоговым импульсный режим работы имеет ряд значительных преимуществ:

— значительная выходная мощность при малом значении средней мощности из-за отсутствия постоянной составляющей тока, что позволяет уменьшить массу и габариты аппаратуры;

— повышение пропускной способности – возможность одновременной передачи нескольких потоков информации;

— повышение помехоустойчивости, точ­ности и надежности электронных устройств;

— уменьшение влияния температур и разброса параметров полупроводниковых приборов на работу устройств, так как работа осуществляется в двух режимах: “включено” — ”выключено”;

— реализация импульсных устройств на однотипных элементах, легко выполняемых методом интегральной технологии.

Существует множество способов передачи непрерывного сигнала (рис. 34, а) в виде прямоугольных импульсов (рис. 34,6 — г).

При осуществлении амплитудно-импульсной модуляции (АИМ) амплитуда импульсов пропорцио­нальна входному сигналу (рис. 34, б). При таком способе передачи информации вредное влияние дрейфа нуля уси­лителей и других дестабилизирующих факторов на точность сохраняется.

Рисунок 34 – Различные способы передачи информации с помощью импульсов

Рисунок 35 — Основные параметры прямоугольных импульсов

При использовании широтно-импульсной мо­дуляции (ШИМ) амплитуда и частота повторения импуль­сов постоянны, но ширина импульсов tи пропорциональна текущему значению входного сигнала (рис. 34, в).

При частотно-импульсной модуляции (ЧИМ) (рис. 34, г) вход­ной сигнал определяет частоту следования импульсов, ко­торые имеют постоянную длительность и амплитуду. При ШИМ и ЧИМ дрейф нуля усилителей не влияет на точность передачи входного сигнала, которая в данном случае за­висит только от точности фиксации временного положения импульсов.

Наибольшую точность и помехоустойчивость обеспечивают число — импульсные (цифровые) методы: информация пе­редается в виде числа, которому соответствует определен­ный набор импульсов (код), при этом существенно только наличие или отсутствие импульса.

Импульсы прямоугольной формы наиболее часто при­меняются в электронной технике. На рис. 35, а приведена периодическая последовательность прямоугольных импульсов, а на рис. 35, 6 показана система параметров, которая позволяет описать импульсы. Импульс характеризуется сле­дующими параметрами:

Um — амплитуда импульса; tи — длительность импуль­са; tп — длительность паузы между импульсами; Tп=tи + tп — период повто­рения импульсов; f=1/Tп — частота повторения импульсов; QH = Tп/tи — скважность импульсов.

В реальных устройствах прямоугольные импульсы име­ют (рис. 35, б) определенную длительность фронта tф и среза tc. Как правило, фронт и срез импульса определяют­ся в течение нарастания (или спада) напряжения от 0,1Um до 0,9Um.

Наряду с прямоугольными импульсами в электронной технике широко применяются импульсы пилообразной, экспоненциальной, трапециидальной и другой формы.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: http://studopedia.ru/3_181079_impulsniy-rezhim-raboti.html

Импульсный блок питания

Для обычного человека, не вникающего в электронику, был незаметен переход всех питающих устройств с линейных на импульсные. Именно импульсные источники (ИИП) питания устанавливаются во всей современной аппаратуре. Основная причина перехода на такой тип преобразователей напряжения — это уменьшение габаритов. Так как всё время, с начала появления и изобретения, электронные приборы требуют постоянного уменьшения их размеров. На рисунке изображен для сравнения габариты обычного и импульсного источника постоянного тока. Не вооруженным глазом видны различия в размерах.

Принцип действия ИИП и его устройство

Импульсный источник питания — это устройство, которое работает по принципу инвертора, то есть сначала преобразует переменное напряжение в постоянное, а потом снова из постоянного делает переменное нужной частоты. В конечном итоге последний каскад преобразователя всё равно основан на выпрямлении напряжения, так как большинство приборов всё же работают на пониженном постоянном напряжении. Суть уменьшения габаритов этих питающих и преобразующих устройств построена на работе трансформатора. Дело в том, что трансформатор не может работать с постоянным напряжением. Просто-напросто на выходе вторичной обмотки при подаче на первичную постоянного тока не будет индуктироваться ЭДС (электродвижущая сила). Для того чтобы на вторичной обмотке появилось напряжения оно должно меняться по направлению или же по величине. Переменное напряжение обладает этим свойством, ток в нём меняет своё направление и величину с частотой 50 Гц. Однако, чтобы уменьшить габариты самого блока питания и соответственно трансформатора, являющегося основой гальванической развязки, нужно увеличить частоту входного напряжения.

Читайте так же:  Выплата алиментов после совершеннолетия

При этом импульсные трансформаторы, в отличие от обычных линейных, имеют ферритовый сердечник магнитопровода, а не стальной из пластин. И также современные блоки питания работающие по этому принципу состоят из:

  1. выпрямителя сетевого напряжения;
  2. генератора импульсов, работающего на основе ШИМ (широтно-импульсная модуляция) или же триггера Шмитта;
  3. преобразователя постоянного стабилизированного напряжения.

После выпрямителя сетевого напряжения генератор импульсов с помощью ШИМ генерирует его в переменное с частотой около 20–80 кГц. Именно это повышение с 50 Гц до десятков кГц и позволяет значительно уменьшить, и габариты, и массу источника питания. Верхний диапазон мог быть и больше, однако, тогда устройство будет создавать высокочастотные помехи, которые будет влиять на работу радиочастотной аппаратуры. При выборе ШИМ стабилизации обязательно нужно учитывать также и высшие гармоники токов.

Даже при работе на таких частотах эти импульсные устройства вырабатывают высокочастотные помехи. А чем больше их в одном помещении или в одном закрытом помещении тем больше их в радиочастотах. Для поглощения этих негативных влияний и помех устанавливаются специальные помехоподавляющие фильтры на входе устройства и на его выходе.

Это наглядный пример современного импульсного блока питания применяемого в персональных компьютерах.

A — входной выпрямитель. Могут применяться полумостовые и мостовые схемы. Ниже расположен входной фильтр, имеющий индуктивность;
B — входные с довольно большой емкостью сглаживающие конденсаторы. Правее установлен радиатор высоковольтных транзисторов;
C — импульсный трансформатор. Правее смонтирован радиатор низковольтных диодов;
D — катушка выходного фильтра, то есть дроссель групповой стабилизации;
E — конденсаторы выходного фильтра.
Катушка и большой жёлтый конденсатор, находящиеся ниже E, являются компонентами дополнительного входного фильтра, установленного непосредственно на разъёме питания, и не являющегося фрагментом основной печатной платы.

Если схему радиолюбитель изобретает сам то он обязательно заглядывает в справочник по радиодеталям. Именно справочник является основным источником информации в данном случае.

Обратноходовой импульсный источник питания

Это одна из разновидностей импульсных источников питания, имеющих гальваническую развязку как первичных, так и вторичных цепей. Сразу был изобретён именно этот вид преобразователей, который был запатентован ещё в далёком 1851 году, а его усовершенствованный вариант применялся в системах зажигания и в строчной развертке телевизоров и мониторов, для подачи высоковольтной энергии на вторичный анод кинескопа.

Основная часть этого блока питания тоже трансформатор или может быть дроссель. В его работе есть два этапа:

  1. Накопление электрической энергии от сети или от другого источника;
  2. Вывод накопленной энергии на вторичные цепи полумоста.

Во время размыкания и замыкания первичной цепи во вторичной появляется ток. Роль размыкающего ключа выполнял чаще всего транзистор. Узнать параметры которого нужно обязательно использовать справочник. управление же этим транзистором чаще всего полевым выполняется за счёт ШИМ-контроллера.

Управление ШИМ-контроллером

Преобразование сетевого напряжения, которое уже прошло этап выпрямления, в импульсы прямоугольной формы выполняется с какой-то периодичностью. Период выключения и включения этого транзистора выполняется с помощью микросхем. ШИМ-контроллеры этих ключей являются основным активным управляющим элементом схемы. В данном случае как прямоходовой, так и обратноходовой источник питания имеет трансформатор, после которого происходит повторное выпрямление.

Для того чтобы с увеличением нагрузки не падало выходное напряжение в ИИП была разработана обратная связь которая была заведена непосредственно в ШИМ-контроллеры. Такое подключение даёт возможность полной стабилизации управляемым выходным напряжения путём изменения скважности импульсов. Контроллеры, работающие на ШИМ модуляции, дают большой диапазон изменения выходного напряжения.

Микросхемы для импульсных источников питания могут быть отечественного или зарубежного производства. Например, NCP 1252 – ШИМ-контроллеры, которые имеют управление по току, и предназначены для создания обоих видов импульсных преобразователей. Задающие генераторы импульсных сигналов этой марки показали себя как надёжные устройства. Контроллеры NCP 1252 обладают всеми качественными характеристиками для создания экономически выгодных и надежных блоков питания. Импульсные источники питания на базе этой микросхемы применяются во многих марках компьютеров, телевизоров, усилителей, стереосистем и т. д. Заглянув в справочник можно найти всю нужную и подробную информацию обо всех её рабочих параметрах.

Преимущество импульсных источников питания перед линейными

В источниках питания на импульсной основе видны целый ряд преимуществ, которые качественно выделяют их от линейных. Вот основные из них:

  1. Значительное снижение габаритов и массы устройств;
  2. Уменьшение количества дорогостоящих цветных металлов, таких как медь, используемых в их изготовлении;
  3. Отсутствие проблем при возникновении короткого замыкания, в большей степени это касается обратноходовых устройств;
  4. Отличная плавная регулировка выходного напряжения, а также его стабилизация путём введения обратной связи в ШИМ-контроллеры;
  5. Высокие показатели КПД.

Однако, как и всё в этом мире, импульсные блоки имеют свои недостатки:

  1. Излучение помех, которые могут появляется при неисправных помехоподавляющих цепочек, чаще всего это высыхание электролитических конденсаторов;
  2. Нежелательная работа их без нагрузки;
  3. Более сложная схема с применением большего количества деталей для поиска аналогов которых необходим справочник.

Применение источников питания на основе высокочастотной модуляции (в импульсных) в современной электронике как в быту, так и на производстве, существенно повлияли на развитие всей электронной техники. Они давно вытеснили с рынка устаревшие источники, построенные на традиционной линейной схеме, и в дальнейшем будут только усовершенствоваться. ШИМ-контроллеры при этом являются сердцем этого аппарата и развитие их функциональности и технических характеристик постоянно улучшается.

Видео (кликните для воспроизведения).

Источник: http://amperof.ru/elektropribory/impulsnyj-blok-pitaniya.html

Работа импульсного устройства
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here