Часть элементов рассмотренной структурной схемы, полученная исключением первичного источника и нагрузки (она обведена большим штриховым прямоугольником на рис. 5.1), составляет так называемый вторичный источник питания (ВИП). Он является преобразователем электрической энергии, получаемой от первичного источника, и обеспечивает ряд ее характеристик (номинал напряжения, род электрического тока, стабильность и др.), необходимых для питания нагрузки.

Малый прямоугольник на рис. 5.1 вьщеляет из вторичного источника часть, которая называется преобразователем (конвертором). Преобразователь, получая электрическую энергию от источника постоянного тока с одним напряжением, отдает ее в нагрузку под другим напряжением.

Не каждый источник питания строится по приведенной структурной схеме. В ряде случаев отдельные каскады могут и исключаться. Связь между каскадами может быть и не такой, как показано на рис. 5.1. Например, в простейших вторичных источниках питания может не быгь стабилизатора, преобразователя, а иногда и выпрямителя с фильтром.

Первичный источник не всегда включается в состав источника питания радиоустройств. Во многих случаях первичным источником является электрическая сеть промышленного предприятия, самолета, корабля и т. д., которая снабжает энергией не только радиоустройства, но и большое число других потребителей энергии. Поэтому ее (сеть) и неудобно включать в источник питания радиоустройств.

Стабилизация выходного напряжения может осуществляться стабилизатором первичного напряжения, если управлять его работой с помощью чувствительного элемента, подсоединенного к нагрузке. Такие схемы называют схемами стабилизированных источников с регулированием на входе, а при первичном источнике переменного тока - схемами с регулированием на стороне переменного тока.

Следует иметь в виду, что рассмотренная структурная схема представляет как бы один канал источника питания, обеспечивающий только один из номиналов напряжения питания. Современные источники являются многоканальными, так как обычно обеспечивают электропитание по нескольким, иногда и более десяти, каналам с разными номиналами напряжения и тока, пульсациями и стабильностями.

Ряд каскадов в многоканальных источниках могут быть общими. Разветвление каналов может быть произведено как после первичного источника, так и после стабилизатора первичного напряжения, инвертора и т. д. Отдельные каналы одного источника питания могут содержать различное число каскадов в зависимости от требований, предъявляемых к стабильности выходного напряжения, пульсациям, скорости переходных процессов и т. д.

Во многих радиосистемах применяют не один, а несколько первичных источников разного типа, обеспечивающих электропитание в различных условиях работы. Переключение первичных источников, постановку части их на подзаряд или резервирование осуществляют специальные вспомогательные устройства. В этом случае ветвление

структурной схемы происходит в направлении, противоположном тому, которое было в многоканальном источнике. Слияние каналов, идущих от разных первичных источников, может выполняться в различных точках рассмотренной структурной схемы.

Примером несколько иной компоновки структурной схемы вторичного источника питания является схема с вольтдобавкой (рис. 5.2, а). В ней вторичный источник, построенный по рассмотренной ранее схеме, формирует не все напряжение питания, подводимое к нагрузке, а только его часть - вольтдобавку . Полное выходное напряжение Е(, является суммой напряжений первичного источника и вторичного вольтдобавочного источника (ВДУ) - Е^. Регулируя вольтдобавочное напряжение, можно получить выходное напряжение Eq нужной величины и с необходимой стабильностью.

F -о

тээ

г (АДУ) 71

~ Выпр, Z. ~

ИнВ ВЫПР2

Рис. 5.2

Достоинством подобной схемы является то, что ВИП - ВДУ преобразовывает не всю мощность, забираемую нагрузкой от первичного источника, а только часть, и поэтому получается конструктивно проще.

Если нагрузка такова, что ей свойственно время от времени забирать от первичного источника аномально большие в сравнении со средним значением токи, то удобно выполнить ВИП по схеме рис. 5.2, б, содержащей помимо основного (ВИП-\) дополнительный источник (ВИП-2), который можно назвать ампердобавочным устройством. Кратковременность режима перегрузок аномальными токами позволяет выполнить ВИП-2 конструктивно простым.

Выпрямителю с вольтдобавкой (рис. 5.2, в) свойствен сложный режим переключений, заключающийся в чередовании во времени этапов работы основного и вольтдобавочного (ВД) выпрямителей. Часть каждого из периодов, выпрямляемого переменного напряжения, работает основной выпрямитель, а часть - вольтдобавочный. В зависимости от величины тока нагрузки и требуемого выходного напряжения меняется соотношение этих частей периода. В максимальном режиме работает один вольтдобавочный выпрямитель, а основной полностью заперт.

В приведенных схемах, как основные блоки, так и вольт- и ампер-добавочные формируются из каскадов включенных в ВИП на рис. 5.1,

что и придает ей общий характер. Конкретный набор каскадов и способы их соединения определяются как характером первичных источников, так и требованиями к величинам выходных напряжения и токов и стабильности этих величин.

Инверторы и выпрямители, входящие в преобразователь, обладающие малыми габаритами, высокой надежностью, стали применять и во вторичных источниках, работающих от промышленной сети переменного тока (рис. 5.2, г). Эти источники включают в себя бестрансформаторный выпрямитель сетевого напряжения {ВыпрЛ), фильтр (Ф), инвертор (ИНВ) и выпрямитель выходного напряжения инвертора (Выпр-2).

Преимущества такого построения заключаются в том, что трансформатор оказывается здесь включенным в участок сети, колебания в котором создаются инвертором и имеют повышенную частоту (до 100 кГц).

В заключение вернемся еще раз к структурной схеме рис. 5.1 и познакомимся со схемами замещения нагрузки источника питания. Нагрузкой источника питания является какое-либо радиоустройство, а в нем заметная часть электрической мощности рассеивается в нелинейных элементах - транзисторах, диодах и т. д. Поэтому и полное сопротивление, оказываемое нагрузкой (радиоустройством) постоянному току, нелинейно, т. е. зависит от величины потребляемого тока.

При энергетических расчетах в эквивалентных схемах источников питания нагрузка заменяется активным (омическим) сопротивлением, поглощающим ту же мощность, что и соответствующее радио устройство или его каскад, если источник рассчитывается для питания одного каскада. Иначе, сопротивление нагрузки R, заменяющее устройство, потребляющее постоянный ток /о при постоянном напряжении [/о.

Rn = Uolh- (5-1)

Нелинейность реальной нагрузки приводит к тому, что такая замена не является полной. При изменении напряжения питания постоянный ток, потребляемый нагрузкой, будет меняться, причем не так, как ток омического сопротивления R. Если реальной нагрузке соответствует вольт-амперная характеристика (зависимость среднего значения потребляемого тока от среднего значения подводимого напряжения), изображенная на рис. 5.3 (кривая 1), и номинальное значение напряжения есть Un, то изменению напряжения на Д[/о будет соответствовать прирост потребляемого тока Д/д, совсем не равный тому, который получился бы при линейной нагрузке (линия 2). Вольт-амперная характеристика линейной нагрузки всегда изображается прямой, проходящей через начало координат.

Линейную схему замещения реальной нагрузки для небольших нриращений напряжения питания можно получить, заменив участок

Рис. 5.3