Studiul comportării surselor de tensiune în comutație

INTRODUCERE

Majoritatea circuitelor si aparatelor electronice necesita pentru alimentare cu energie surse de tensiune continua.Progresele uriase facute de electronica si microelectronica in ultimii ani au cerut crearea unor surse de tensiune continua cu randament cat mai bun, cu fiabilitate ridicata, usoare si cu volum mic.

Stabilizatorul de tensiune continua in comutatie raspunde cel mai bine la cerintele mentionate mai sus si devine, pe zi ce trece, cea mai raspandita solutie pentru alimentarea echipamentelor electronice moderne.Deoarece stabilizatorul in comutatie ofera largi posibilitati de perfectionare a sistemelor de alimentare,se apreciaza ca utila punerea la indemana cititorilor a unui text care sa ofere o privire de ansamblu asupra acestei categori de instalatii.

Lucrarea se adreseaza studentilor,tehnicienilor, inginerilor electronisti, care doresc sa-si insuseasca notiunile teoretice si de proiectare legate de stabilizatoarele de tensiune continua in comutatie.S-a urmarit ca printr-o prezentare concisa si accesibila a numeroase solutii constructive cunoscute in literatura de specialitate sa se puna la dispozitia inginerului electronist informatiile cele mai utile pe baza carora sa treaca la o proiectare optimala a stabilizatorului.

Sunt analizate din punct de vedere functional sursele in comutatie,de la cele mai simple la cele mai evoluate, prezentarea fiind insotita de diagrame si relatii de dimensionare.O atentie aparte este acordata comportarii tranzistoarelor de putere in regim de comutatie, insistandu-se asupra procedeelor de comanda, reducerii pierderilor de putere la comutatie si cresterii randamentului.

Este reliefata importanta alegerii elementelor redresoare pentru cresterea performantelor stabilizatorului.

Functionarea si proiectarea transformatorului de putere ce lucreaza in regim de comutatie constituie obiectul unui alt capitol.Se fac, cu aceasta ocazie, referiri la materialele magnetice care pot fi folosite in constructia surselor in comutatie.

Performantele unei surse in comutatie sunt strans legate de stabilitetea la perturbatii.Sunt enuntate criteriile dupa care se apreciaza stabilitatea si se indica procedee prin mijlocirea carora se fac corectii in vederea cresterii stabilitatii.De asemenea este discutata importanta pe care o are reducerea interferentei electromagnetice dintre sursa si aparatura electronica aflata in apropiere.Se adauga, de asemenea, recomandari tehnologice privind reducerea nivelului perturbatiilor pe care le poate propaga o sursa in reteaua de alimentare.

Sursele de tensiune continua in comutatie, in a caror componeneta nu apar elemente de circuit care sa urmareasca modul de variatie al tensiunii de iesire, au o structura simpla.Acestea, in principiu, contin un redresor, un element de comutatie de putere si un filtru.Performantele lor sunt in general modeste.

Capitolul 1

GENERALITATI

1.1.DEFINITII, CLASIFICARI

Functionarea normala si corecta a orcarui aparat electronic necesita alimentarea acestuia de la surse de tensiune la care variatiile tensiunii de alimentare sa nu depaseasca anumite limite, dependente de performantele aparatului.Principala sursa de energie electrica folosita la alimentarea aparaturii electronice o constituie reteaua de curent alternativ.Conversia energiei de curent alternativ in energie de curent continuu se realizeaza cu sisteme de redresare.

Exceptand consumatorii alimentati in curent continuu de putere mare(cuptoare electrice de curent continuu, instalatii de electroliza etc), majoritatea instalatiilor electronice utilizeaza surse de tensiune continua caracterizate prin tensiuni de ordinul zecilor de volti si curenti de cativa amperi, sau, in unele cazuri, zeci de amperi.

Un stabilizator de tensiune continua este un subansamblu electronic, care mentine tensiunea de iesire in limite foarte restranse, la variatii mari ale tensiunii de intrare, a curentului de sarcina sau a temperaturii mediului ambiant.

Stabilizarea unei tensiuni continue se poate asigura fie ,,inainte de redresor’’, mentinand constanta tensiunea alternativa de alimentare, fie ,,dupa redresor’’ intercaland intre aceasta si sarcina un subansamblu electronic denumit stabilizator de tensiune continua, capabil sa mentina intre anumite limite tensiunea constanta.Stabilizatoarele din cea de-a doua categorie au capatat cea mai mare raspandire, deoarece prezinta avantajul ca mentin mai usor tensiunea constanta la bornele sarcinii,indiferent de perturbatiile care tind sa o modifice.

Tehnologia actuala ofera o multitudine de posibilitati de realizare a unui stabilizator de tensiune continua.In functie de modul de comanda a elementului de putere, distingem urmatoarele tipuri de stabilizatoare:

- stabilizatoare cu actiune continua(stabilizatoare liniare);

- stabilizatoare cu actiune discontinua(stabilizatoare in comutatie).

Proliferarea tehnologiilor LSI si VLSL, precum si expansiunea sistemelor de calcul bazate pe microprocesoare au impus crearea unor noi echipamente electronice, care sa fie cat mai compacte, cat mai usoare, cu volum cat mai mic si cu pret de cost cat mai redus.Sistemele de alimentare cu tensiune continua bazate pe principiul stabilizarii liniare, cu care erau dotate in special mijloacele moderne de calcul, au inceput sa se dovedeasca nepotrivite pentru un echipament electronic, cu care sa aiba greutate si volum cat mai mici.Preocuparile au fost in mod normal orientate spre gasirea unor solutii care sa reduca volumul si greutatea surselor de alimentare.

Progresele tehnologice obtinute in domeniul semiconductoarelor de putere, de comutatie, realizarea unor circuite magnetice capabile sa functioneze la frecvente mari si cu pierderi mici au creat posibilitatea proiectarii si realizarii unor stabilizatoare de tensiune continua in comutatie, care sa satisfaca cerintele impuse de greutate, volum, randament si cost.