Предисловие (стр. 21 )

Пассивные корректоры коэффициента мощности обычно выполняются на конденсаторах и коммутирующих диодах. Такие корректоры применяются при индуктивном характере нагрузки – это источники питания ламп дневного света, асинхронные двигатели и др. Так, на рис. 2.49 приведена схема пассивного корректора коэффициента мощности для питания лампы дневного света (ЛДС) мощностью 40 Вт. В этой схеме параллельно лампе ЛДС с дросселем Др включена диодно-емкостная схема на элементах D1 D2, D3 и конденсаторах Сь С2. Емкости Сь С2 подбираются такими, чтобы компенсировать индуктивный характер нагрузки, а диоды DI...D3 обеспечивают их коммутацию при изменении мгновенного значения напряжения питания.

Основным недостатком пассивных корректоров является невозможность их использования при изменяющейся нагрузке и импульсной форме тока. Пассивный корректор, приведенный на рис. 2.49, при мощности ЛДС 40 Вт обеспечивает cosφ = 0,95.

Упрощенная схема импульсного источника питания приведена на рис. 2.50. Эта схема состоит из сетевого выпрямителя Д, емкости С фильтра и высокочастотного конвертора ВК. Выходное напряжение конвертора поступает на нагрузку Rн При синусоидальном напряжении сети ис выходное напряжение выпрямителя uв и ток, потребляемый от сети, имеют пульсирующую форму. Как видно из временной диаграммы, приведенной на рис. 2.50, б, форма тока, потребляемого из сети, имеет вид узкого импульса большой амплитуды и малой длительности.

При такой форме импульсов тока их спектр оказывается очень широким и содержит большое число гармоник. В результате чего коэффициент мощности источника питания снижается до значения 0,5... 0,7. Повысить коэффициент мощности можно с помощью пассивной схемы коррекции, однако такая схема должна включать индуктивности, которые на частоте 50 Гц будут иметь большие габариты и массу. Кроме того, такая схема потребует изменения индуктивности при изменении нагрузки. Все это показывает нецелесообразность применения пассивных корректоров мощности для импульсных источников питания.

Активные корректоры коэффициента мощности. Для работы с импульсными источниками питания фирма Micro Linear в 1989 году разработала первую микросхему ML4812 управления активным корректором мощности.

Позднее к разработке аналогичных схем подключились такие крупные фирмы, как Siemens, Unitrode Motorola. В результате этих разработок в настоящее время имеется большое количество схем управления импульсными источниками питания, совмещенными корректорами коэффициента мощности.

Рассмотрим вначале принцип действия активного корректора коэффициента мощности. На рис. 2.51 приведена упрощенная структурная схема такого корректора. Как видно из схемы, получение коэффициента мощности, близкого к единице, достигается за счет исключения из выпрямителя емкости фильтра, которая обычно устанавливается в импульсных источниках питания для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения. Вместо этой емкости в схему вводится высокочастотный импульсный стабилизатор повышающего типа, с небольшой индуктивностью L на входе, работающий в граничном режиме прерывистого тока в индуктивности.

Схема повышающего импульсного стабилизатора состоит из индуктивности L, ключевого транзистора Т, диода Dc и емкости Сф сглаживающего фильтра. В соответствии с принципом действия повышающего стабилизатора напряжения при включении транзистора Т через индуктивность L начинает протекать ток, который нарастает по линейному закону. При выключении транзистора Т ток в индуктивности L начинает спадать по линейному закону, заряжая через диод Dc емкость фильтра Сф.

Включение и выключение ключевого транзистора Т выполняется устройством управления, которое состоит из датчика выпрямленного напряжения ДВН, датчика тока ДТ в индуктивности L и схемы формирования импульсов управления СУ. Процесс формирования импульсов управления иллюстрируется временными диаграммами, приведенными на рис. 2.51,б. Как видно из этих диаграмм, включение транзистора Т происходит в момент времени, когда напряжение на выходе датчика тока ДТ становится равным нулю (т. е. при нулевом токе в индуктивности L). Выключение транзистора Т происходит в момент времени, когда линейно нарастающее напряжение с датчика тока становится равным изменяющемуся по синусоидальному закону напряжению сдатчика выпрямленного напряжения ДВН.

После выключения транзистора ток в индуктивности начинает спадать, и при нулевом значении тока транзистор Т вновь включается. Далее процесс повторяется с достаточно высокой частотой. Усредненный ток iср в индуктивности оказывается синусоидальным по форме и почти совпадающим по фазе с выпрямленным напряжением. Таким образом, благодаря схеме корректора достигается высокое значение коэффициента мощности.

К недостаткам приведенной схемы корректора коэффициента мощности (ККМ) следует отнести отсутствие стабилизации выходного напряжения uвых. При изменении напряжения сети или нагрузки выходное напряжение ККМ будет также изменяться. Для получения стабильного выходного напряжения в схему ККМ вводится дополнительная обратная связь по выходному напряжению.

Вопросы для самопроверки

1.  Когда используется режим В усилительного каскада?

2.  Чем отличается ОУ от УЭ?

3.  В чём отличие компаратора от коммутатора?

4.  Какое напряжение должны выдерживать диоды в мостовой схеме выпрямителя, подключенного под напряжение сети?

5.  Коэффициент стабилизации у параметрического стабилизатора больше или меньше 1?

6.  В чем отличие компенсационного стабилизатора напряжения от импульсного?

7.  Каковы особенности эмиттерного повторителя?

8.  Чем отличается УПТ от УК ОК?

9.  В каком диапазоне лежит обычно значение КПД усилительного каскада, работающего в режиме А?

10. Как отразится на работе мостового выпрямителя обрыв одного из диодов?

3. ЦИФРОВЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА

Цифровыми электронными устройствами (ЦЭУ) называют устройства, предназначенные для получения, хранения и преобразования средствами электронной техники дискретной информации, представляемой цифровыми кодами. При построении различных ЦЭУ используется специальный математический аппарат. Его составными частями служат представление о системах счисления и теория булевых функций.

3.1. Системы счисления

Системой счисления называют способ изображения произвольного числа ограниченным набором символов, называемых цифрами. В зависимости от способа записи чисел системы счисления делятся на непозиционные (римская система) и позиционные. В современных ЭВМ используют только позиционные системы счисления, где значение цифры в числе определяется ее позицией. В позиционных системах счисления количество наименований равно количеству используемых в них цифр. Например, в десятичной системе используются десять цифр от 0 до 9. Любое положительное число А можно представить:

,

где 10 – основание системы, – коэффициент , n, m – целые числа. Например, число 123,4:

(2 1 0 -1) – разряды

Места, занимаемые цифрами числа, называются разрядами. При цифровой обработке информации широко используются следующие системы счисления:

1. Двоичная система счисления. Здесь для записи чисел используются две цифры: 0 и 1. Любое положительное число в двоичной системе записывается в виде:

Здесь 2 – основание системы, .

При записи чисел знаки «+» и основание системы со степенью опускают, а дробная часть отделяется запятой:

.

Число 1010 = 10102.

Из примера видно, что в двоичной системе единица каждого разряда «весит» в два раза больше соседнего разряда. Поэтому для записи некоторого числа в двоичной системе счисления необходимо иметь больше разрядов, чем в десятичной. Несмотря на это, двоичная система широко применяется в цифровой технике благодаря тому, что для изображения одного разряда числа требуется элемент с двумя устойчивыми состояниями (0 и 1). Двоичную цифру, принимающую значение 0 или 1 называют битом.

2. Восмеричная система счисления. Достоинством является то, что запись числа в ней оказывается в три раза короче записи этого же числа в двоичной системе, а перевод из восьмеричной в двоичную и наоборот очень просты. Например, отделив по три знака справа (их называют триадами), получим

10 111 1102 = 2768

2 7 6

Здесь второй разряд восьмеричного числа (цифра 2) представлена триадой 010, первый разряд (цифра 7) – 111, нулевой разряд (цифра 6) представлена 110.

3. Шестнадцатеричная система счисления. За основание степени взято число 16, поэтому помимо десяти цифр используются еще и шесть букв:

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F

(10 11 12 13 14 15)

Перевод из шестнадцатеричной системы в двоичную и обратно аналогичен преобразованиям чисел восьмеричной системы с той разницей, что вместо триад используются тетрады (по четыре знака):

2E9D416 = 0010 1110 1001 1101 0100