Источники вторичного электропитания. Интегральная микросхема - микроэлектронное изделие, содержащее не менее пяти активных элементов (транзисторов

Интегральные микросхемы

Интегральная микросхема - микроэлектронное изделие, содержащее не менее пяти активных элементов (транзисторов, диодов) и пассивных элементов (резисторов, конденсаторов, дросселей), которые изготавливаются в едином технологическом процессе, электрически соединены между собой, заключены в общий корпус и представляют неделимое целое.

Основные параметры интегральных микросхем:

плотность упаковки (количество элементов в единице объема;
степень интеграции (количество элементов в схеме).

По степени интеграции интегральные микросхемы делятся:

I степень интеграции - до 10 элементов;

II степень интеграции - от 10 до 100 элементов;

III степень интеграции - от 100 до 1000 элементов.

По конструктивно-технологическому признаку на:

Гибридные — пассивные элементы таких микросхем выполнены посредством нанесения пленок на поверхность диэлектрической подложки; активные элементы представляют собой бескорпусные полупроводниковые приборы (плотность упаковки до 150 эл/см³; степень интеграции I и II).

Полупроводниковые – все элементы таких микросхем выполнены в объеме и на поверхности полупроводника (плотность упаковки до 10⁵ эл/см³; степень интеграции VI и выше).

Интегральные микросхемы делятся на аналоговые и цифровые. Для аналоговых характерна пропорциональность входных и выходных сигналов, на них строятся усилители и генераторы аналоговых сигналов. Цифровые микросхемы применяются вЭВМ.

Электростанции вырабатывают электрическую энергию переменного тока частотой 50 Гц, которую передают на большие расстояния. На практике возникает необходимость применения постоянного тока: в первую очередь это относится к устройствам электроники, питание которых осуществляется напряжением постоянного тока.

Для преобразования переменного тока в постоянный служат электронные выпрямители, относящиеся к источникам вторичного электропитания. В состав электронного выпрямителя входят:

· трансформатор, преобразующий напряжение сети до необходимого значения;

· диоды, осуществляющие выпрямление тока;

· сглаживающие фильтры, уменьшающие пульсации выпрямленного напряжения;

· стабилизатор, поддерживающий неизменным напряжение на нагрузке.

В зависимости от назначения выпрямителя и предъявляемых ему требований некоторые из перечисленных узлов могут отсутствовать.

Однополупериодный выпрямитель

Переменное синусоидальное напряжение подают на диод VD. За счет односторонней проводимости диодов ток проходит только в положительные периоды напряжения и, следовательно, имеет импульсную форму.

Отношение выпрямленного напряжения U₀ к переменному напряжению подаваемого на вход выпрямителя: U₀ /U₁ = 0,45.

Коэффициент пульсации: К_пульс = U _m_гарм / U₀ = 1,57

Двухполупериодный выпрямитель

С целью уменьшения пульсаций выпрямленного тока через нагрузку необходимо и вторую полуволну напряжения U₁

Диоды VD1 и VD3 пропускают ток i_1-3 положительной полуволны входного напряжения U₁. Диоды VD2 и VD4 пропускают ток i_2-4 отрицательной полуволны. Таким образом, через нагрузку проходит пульсирующий ток i₀ одного направления. Выпрямленное напряжение повторяет форму тока.

U₀ /U₁ = 0,9 К_пульс = U _m_гарм / U₀ = 0,67

Трехфазный однополупериодный выпрямитель

С целью уменьшения пульсаций выпрямленного тока увеличивают количество фаз источника переменного напряжения до трех.

В трехфазном однополупериодном выпрямителе диоды работают поочередно 2p / 3 периода каждый. В каждый момент времени работает вентиль той фазы (VD1, VD2, VD3), напряжение которой наиболее положительно (U_А, U_В, U_С).

U₀ /U₂ = 1,17 К_пульс = U _m_гарм / U₀ = 0,25

Сглаживающие фильтры

Коэффициент пульсаций напряжения, питающего электронную аппаратуру, должен составлять доли процента. Поэтому для уменьшения пульсаций до требуемого уровня применяют устройства, называемые сглаживающими фильтрами.

Применяют емкостные, индуктивные, Г- образные и П- образные фильтры.

Стабилизатор напряжения

Напряжение источников питания электронной аппаратуры может изменяться при колебаниях напряжения сети переменного тока. Для нормальной работы в ряде случаев требуется стабильное напряжение источников питания. Повышение устойчивости питающего напряжения достигается применением стабилизаторов напряжения.

Стабилизаторы делят на параметрические и компенсационные.

Наиболеепростым стабилизатором напряжения является параметрический.

Схема стабилизатора содержит стабилитрон, включенный в обратном направлении, балластное сопротивление R_б и сопротивление нагрузки R_H. При малых входных напряжениях (U_вх) напряжение на стабилитроне (U_cm) будет также малым, ток стабилитрона (I_ст) ничтожно мал, так что можно считать стабилитрон как бы отключенным от схемы. При этом I_вх = I_н и напряжения на резисторах R_б и R_H будут распределяться пропорционально их сопротивлениям, а зависимость U_вых=f(U_вх)будет приблизительно прямо пропорциональной. Когда входное напряжение возрастет на столько, что напряжение на стабилитроне достигнет величины пробоя, ток через стабилитроне резко возрастет. Это приведет к большому падению напряжения на балластном сопротивлении R_б, а выходное напряжение U_вых = U_ст, при изменении входного напряжения в определенных пределах будет оставаться почти неизменным.