Источники электропитания являются одной из основных частей любого радиоэлектронного устройства. Первичные источники электропитания - промышленная сеть переменного тока в стационарных установ,к-ах, электрохимические источники тока, солнечные батареи, термоэлементы - не в состоянии удовлетворить всем требованиям, предъявляемым современной радиоэлектронной аппаратурой (РЭА) к качеству питающих напряжений. Современной РЭА требуется большое количество номиналов питающего напряжения постоянного и переменного тока в диапазоне от долей до десятков тысяч вольт при различных значениях потребляемых токов. Нормальная работа большинства радиоэлектронных устройств обеспечивается лишь при поддержании питающих напряжений с заданной степенью точности в течение всего времени работы. Эти и ряд других задач решаются средствами вторичного электропитания.

Средства вторичного электропитания обеспечивают: преобразование напряжения переменного тока в напряжение постоянного и наоборот; преобразование напряжения постоянного или переменного тока одного номинала в одно или несколько напряжений того же вида другого номинала; гальваническую развязку выходных цепей одну от другой и от цепей первичного питания; регулирование выходных напряжений ручным способом или по сигналам команд управления; защиту первичного источника, источников вторичного электропитания и нагрузок при возникновении аварийных ситуаций; контроль и индикацию исправного состояния источников и пр. Импульсные режимы работы аппаратуры, значительные колебания напряжения первичных .источников электропитания, широкий диапазон рабочих температур, влияние электрических и магнитных полей и других воздействий приводят к тому, что стабилизация напряжения постоянного и переменного тока является одной из основных функций, вьтолняемых средствами вторичного электропитания.

Средства вторичного электропитания подразделяются на системы, источники и функциональные узлы источников вторичного электропитания. В сложной РЭА источники вторичного электропитания, устройства управления, коммутации, распределения, защиты, контроля и сигнализации объединяются в систему электропитания, подключенную к первичному источнику электропитания и обеспечивающую по заданной программе электропитанием все цепи РЭА. В подобных системах источники вторичного электропитания и другие

узлы выполняются в виде отдельных законченных конструкций - блоков. Имеются системы электропитания, например, радиолокационных установок, содержащие несколько сотен блоков источников с различными выходными напряжениями и мощностями.

Электропитание более простых радиоэлектронных устройств, в том числе и радиолюбительских, обычно осуществляется от одного блока, в котором сосредоточены все необходимые для работы функции -вторичного электропитания. Возмолно построение вторичного электропитания с помощью комплекса функциональных узлов, размещенных непосредственно в блоках питаемой ими аппаратуры.

Как и любые другие радиоэлектронные устройства, источники вторичного электропитания должны .иметь высокую надежность, большой к. п. д., высокие удельные показатели, удобство в эксплуатации, ремонтопригодность, взаимозаменяемость. Широкое применение полупроводниковых приборов позволяет создавать источники, в достаточной мере отвечающие отмеченным выше требованиям. Хотя полупроводниковые .источники электропитания значительно меньше и легче ламповых, однако их объем и масса в настоящее время составляют от 30 до 70% объема или массы питаемой ими аппаратуры. В связи с этим задача миниатюризации источников вторичного электропитания при одновременном повышении к. п. д. и надежности является одной из основных в процессе разработки и конструирования.

Одним из основных путей решения этой задачи является повышение частоты преобразования электроэнергии в источниках вторичного электропитания. Это приводит к значительному уменьшению массы и габаритов моточных элементов (трансформаторов и дросселей фильтров). Так, 1при изменении частоты преобразования с 50- 100 Гц до 10 кГц -или с 10 кГц до 100-200 кГц масса трансформаторов уменьшается примерно в 10 раз. Следует, однако, иметь в виду, что с ростом частоты происходит увеличение динамических потерь мощности в силовых транзисторах и диодах, т. е. нужно соответственно увеличивать теплоотводящие устройства (радиаторы). Та.кое же противоречие можно наблюдать с ростом частоты преобразования и при выборе элементов сглаживающих фильтров. Коэффициент сглаживания пульсаций фильтра увеличивается пропорционально квадрату частоты переменной составляющей напряжения. Таким образом, при заданном коэффициенте пульсаций с ростом частоты необходимые индуктивность дросселя и емкость конденсатора уменьшаются. В то же самое время происходит уменьшение емкости конденсаторов и индуктивности дросселей, снижается максимально допустимое значение переменной составляющей напряжения на этих элементах.

Для каждого источника вторичного электропитания существует частота преобразования, при которой его масса (или объем) в заданных условиях эксплуатации будет наименьшей. С другой стороны, существует частота преобразования, при которой к. п. д. источника будет максимальным. Как правило, эти частоты не совпадают. Практически стремятся выбрать оптимальную частоту, при которой можно достичь компромисса между такими противоречивыми требованиями. Частота эта будет оптимальной для данного устройства лишь при существующем уровне развития техники. Разработка и освоение новых безынерционных полупроводниковых приборов, малогабаритных высокочастотных трансформаторов и дросселей фильтров, электролитических конденсаторов с улучшенными характери-

стиками, применение более эффективных способов отвода тепла, микроминиатюризация элементной базы -все это ведет к увеличению оптимальных частот преобразования, т. е. улучшению удельных показателей источников вторичного электропитания.

С выбором частоты неразрывно связан выбор рационального функционального и схемного решения источника питания. Обычно этот выбор производится на основе опыта разработчиков и результатов макетирования, что приводит к появлению многочисленных и порой противоречивых рекомендаций и схемных решений. В настоящее время начинают применяться электронно-вычислительные машины, способные за весьма малое время проанализировать множество вариантов и выбрать из них наиболее удачный.

Любой источник вторичного электропитания характеризуется рядом определенных количественных показателей или признаков: условиями эксплуатации, параметрами входной и выходной электрической энергии, выходной мощностью, коэффициентом полезного действия, удельными показателями, показателями надежности, временем непрерывной работы, временем готовности, числом каналов, элементной базой.

Основные показатели стабилизированных источников вторичного электропитания: электрические, энергетические, удельные и надежностные - могут быть определены сравнительно простыми математическими выражениями.

Электрические показатели можно разделить на две группы: статические, определяемые при медленном изменений во времени возмущающих факторов (напряжения, тока, температуры окружающей среды), и динамические, определяемые при быстром (скачкообразном) появлении возмущающих факторов, например, при импульсном характере работы нагрузки.

К статическим электрическим показателям стабилизированных источников вторичного электропитания следует отнести:

1. Номиналы питающего (входного) напряжения для первичных источников постоянного тока и переменного тока Un.c-

2. Допускаемое отклонение питающего напряжения от номинального соответственно ±Af/n и ±А(/п.с для случая двустороннего симметричного отклонения, +Af/n и +Af/n с или -MJn и -Af/n.c для одностороннего отклонения, --ЛУи, -Д п и +Ап.с, -А(/ п.с для случая двустороннего несимметричного отклонения.

3. Номинальная частота питающего напряжения переменного тока /с.

4 Активная Рп и полная Рп.с мощности, потребляемые стабилизированным источником от первичной питающей сети.

6. Номинальное выходное напряжение (па нагрузке) постоянного тока одноканального источника питания U. В многоканальном источнике питания (с т выходными цепями) номинальные значения выходных напряжений f/н, ..V .

6. Номинальный ток нагрузки одноканального источника питания /н. В многоканальном источнике номинальные значения токов нагрузки обозначаются /н, / н, ../ н-

7. Суммарная активная мощность на выходе источника Рн-В однокакальном источнике питания Ян==/нн, в многоканальном