Функциональная схема ИИЭ
Выпрямительная секция ИИЭ, как правило, выполняется по мостовой схеме. Промышленностью освоен ряд мостовых выпрямителей в моноблочном исполнении (см. табл. П1), которые могут быть использованы в ИИЭ, рассчитанных на различные мощности до 300 — 500 Вт. На входе выпрямителя устанавливается LC-фильтр, назначение которого — ослабить уровень помех, поступающих от преобразователя в сеть. Последовательно в цепь нагрузки и конденсатора сглаживающего фильтра Сф иногда включают резисторы Rl, R2 сопротивлением 1 — 50 Ом (в зависимости от мощности ИИЭ), служащие для ограничения импульсных токов через диоды моста.
Ниже будут приведены сведения о типах отечественных конденсаторов, которые можно использовать в качестве Сф. Необхо-мо отметить, что через Сф протекает также импульсная составляющая тока транзисторов преобразователя, работающего на частоте 16 — 40 кГц. Как правило, конструкция высоковольтных электролитических конденсаторов, используемых в качестве Сф, не обеспечивает достаточно малого полного сопротивления на этих частотах, поэтому конденсаторы могут перегреваться из-за протекания высокочастотных импульсных токов. Поэтому Сф обычно шунтируется конденсатором пленочного или керамического типа емкостью 0,047 — 0,47 мкФ.
В зависимости от назначения и заданных параметров ИИЭ может содержать различные дополнительные блоки и цепи: стабилизаторы напряжений, устройства защиты от перегрузок и аварийных режимов, цепи первоначального запуска, подавления помех и др. Однако определяющим узлом любого ИИЭ является ключевой преобразователь напряжения и в первую очередь его силовая часть (мощный выходной каскад). Выходные каскады преобразователей напряжения можно разделить на два больших класса: однотактные и двухтактные.
Бытовая РЭА отличается большим диапазоном потребляемой мощности — от единиц ватт для радиоприемников и переносных кассетных магнитофонов до 300 — 400 Вт для мощных высококачественных стереофонических усилителей.
Первоначально наибольшее распространение ИИЭ получили в телевизорах с ключевым силовым блоком — выходным каскадом строчной развертки. Разновидности ИИЭ для телевизоров зачастую выполняют те же функции, что и выходной каскад строчной развертки (например, формирование напряжений питания выходных видеоусилителей, маломощных каскадов трактов усиления промежуточных частот звука и изображения и др.), и иногда их применяют на частоте строчной развертки. Это обстоятельство, а также относительно высокая стоимость высоковольтных ключевых транзисторов привели к тому, что в телевизорах нашли распространение схемы ИИЭ, построенные исключительно на однотактном принципе.
Из всех известных двухтактных схем в бытовой аппаратуре (преимущественно в усилителях звуковой частоты) используют полумостовую схему [1]. Эта схема может обеспечивать в нагрузке сравнительно большую мощность (300 — 400 Вт) при наличии всего лишь двух высоковольтных ключевых транзисторов. Однотактные схемы в этом диапазоне выходных мощностей оказываются не эффективными из-за резкого увеличения габаритных размеров и массы импульсных трансформаторов и ухудшения режимов ключевых транзисторов. В последнее время, в связи с улучшением технологии производства и удешевлением высоковольтных ключевых транзисторов с напряжением коллектора 500 — 700В, двухтактная полумостовая схема с самовозбуждением начинает находить применение в ИИЭ меньшей мощности ввиду ее простоты и экономичности. Особенно предпочтительна она для аппаратуры, в которой отсутствуют значительные изменения мощности в нагрузке или изменения выходных напряжений, возникающие при колебаниях мощности, несущественны.
К ИИЭ, применяемым в бытовой РЭА, предъявляются жесткие и противоречивые требования, заставляющие разработчика тщательно подходить к выбору элементной базы, схемотехники и конструкции. Во-первых, это требование низкой стоимости. Стоимость современных блоков питания с сетевыми трансформаторами составляет не более 10 — 15% от стоимости самой аппаратуры.
На таком же уровне желательно сохранить и стоимость ИИЭ. Во-вторых, техника безопасности требует, чтобы изоляция между сетевыми проводами и вторичными цепями ИИЭ выдерживала пробивное напряжение не менее 2 кВ. Это предъявляет серьезные требования к качеству изготовления импульсного трансформатора, а также к конструкции ИИЭ в целом, которая должна к тому же обеспечивать высокую ремонтопригодность.
Наконец, очень высоки требования к уровню помех, излучаемых в сеть и наводимых на цепи аппаратуры. Так, согласно ГОСТ 23511 — 79 квазипиковое напряжение помехи, создаваемой на сетевых зажимах бытовой радиоаппаратуры (кроме телевизоров) в диапазоне частот от 0,15 до 0,5 МГц, не должно превышать 1000 мкВ, а для частот выше 0,5 МГц — 400 мкВ. Согласно ГОСТ 24388 — 80 отношение сигнал-шум для высококачественных стереофонических усилителей, в которых использование ИИЭ дает наиболее ощутимый экономический эффект, должно быть не менее 58 дБ. Это заставляет очень тщательно проектировать конструкцию ИИЭ.
Рассмотрим основные принципы работы различных выходных каскадов преобразователей напряжения ИИЭ для бытовой радиоаппаратуры.
