Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
элементы.
Перезаряжаемые никель-кадмиевые (NiCd) элементы (аккумуляторы -Прим.
перев.) существуют самых разных размеров, от крошечных "кнопок" до
больших батарей, используемых в электрокарах. Аккумуляторы малых размеров
обычно заделываются герметично, так что отсутствует риск утечки и нет
необходимости их извлекать. Никель-кадмиевые аккумуляторы и более новые
элементы типа никель-металл-гидрид (NiMH) представляют собой идеальные
источники питания для портативной электроники, поскольку отсутствует
необходимость в их замене. Зарядное устройство можно включить в состав
прибора, давая возможность работать от сети или от аккумулятора. Э.д.с.
никель-кадмиевых аккумуляторов падает от 1,3 В до 1,1 В к концу цикла
разряда.
В фотоаппаратах обычно используются дорогие литиевые элементы с большим
по величине отношением емкости к весу. Литиевый элементы имеет необычно
высокую и постоянную э.д.с., в зависимости от типа равную 3,0 -
Выпрямление переменного напряжения 201
3,7 В. Более новые литиево-ионные аккумуляторы объединяют эти
достоинства с возможностью перезаряда.
Емкость батареи, определяемая как произведение тока разряда на время, в
течение которого батарея будет давать этот ток, обычно выражена в ампер-
часах (А-Ч). Так как емкость большинства батарей при малом токе разряда
больше, чем при большом токе, нормальная скорость разряда обычно
указывается вместе с емкостью. Скорость разряда часто определяется как
время, необходимое для полного разряда батареи. Так, автомобильный
аккумулятор может иметь емкость 40 А-Ч при 10-часовом времени разряда;
это означает, что он может давать ток 4 А в течение 10 часов. Хотя, в
принципе, можно ожидать, что такой аккумулятор будет давать ток 40 А в
течение 1 часа, на практике его емкость окажется значительно меньше при
таком 1-часовом разряде. Емкость различного рода сухих элементов,
используемых для питания небольших электронных схем, часто составляет
величину
3 А-Ч при 100-часовом цикле, что указывает на возможность потребления
тока 30 мА в течение 100 часов.
Очень немногие схемы, приведенные в этой книге, предъявляют необычные
требования к источникам питания. Некоторые схемы, такие как усилители
мощности, требуют от источника питания большего тока, чем ток, который,
как правило, способны обеспечить цинковые элементы, тогда как схеме может
потребоваться очень стабильное напряжение. Промышленные схемы обычно
питаются от сети переменного напряжения, чтобы избежать установки батареи
и гарантировать постоянство характеристик в течение всего времени.
Батареи используются, конечно, в портативной аппаратуре, а также в
лабораторных приборах, когда желательна полная изоляция от сети.
9.2 Выпрямление переменного напряжения
В большинстве источников питания для понижения напряжения сети до
требуемой величины используется трансформатор, а затем с помощью диодной
схемы переменное напряжение выпрямляется для получения постоянного
напряжения. Простая схема выпрямителя показана на рис. 9.1.
Ток может течь через диод только в том случае, когда напряжение в точке А
положительно, и цепь размыкается при отрицательном напряжении в точке А.
В результате на нагрузке появляется однополярное напряжение, форма
которого приведена на рис. 9.2(A); вид напряжения на нагрузке можно
сравнить с формой исходной синусоиды, изображенной на рис. 9.2(a).
Поскольку на нагрузке могут быть только положительные полупериоды
синусоиды, однополярное напряжение состоит из серии положительных
импульсов. Это преобразование называется однополупериодным выпрямлением.
На рис. 9.3 показана более совершенная схема выпрямителя, в которой
переменное напряжение используется полностью; эта схема известна как
двухполупериодный выпрямитель. Поскольку диодная схема имеет форму ромба
202 Источники питания и управление мощностью
Сеть
переменного напряжения q
Рис. 9.1. Базовая схема источника постоянного напряжения с
трансформатором и однополупериодным выпрямителем.
Вольты I)
K/vw
Время
+
Вольты 0
Л А Л Л Л
Время
Рис. 9.2. Форма сигналов в схеме однополупериодного выпрямителя: (с)
входное переменное напряжение, (Ь) выпрямленное однополярное напряжение
на нагрузке.
и напоминает мост Уитстона, такую схему называют мостовым выпрямителем.
Мы можем легко разбить его работу на отдельные этапы, рассматривая, что
происходит во время положительных и отрицательных полупериодов напряжения
на выходе трансформатора. Когда напряжение в точке А положительно, диод
Z), проводит, и напряжение на верхнем конце нагрузки положительно; в то
же время напряжение в точке В отрицательно и диод Z>3 пропускает его к
нижнему концу нагрузки. В следующем полупериоде напряжение в точке А
отрицательно, а в точке В положительно, так что диод D2
Рис. 9.3. Двухполупериодный мостовой выпрямитель.
Выпрямление переменного напряжения 203
Вольты 0
K/vw
Время
Вольты 0
mrwww\
Время
Рис. 9.4. Форма сигналов в двухполупериодном мостовом выпрямителе: (с)
