Sieťové napájacie zdroje


     Všetky elektronické zariadenia potrebujú pre svoju činnosť elektrickú energiu. Táto energia je dodávaná z napájacích zdrojov napätia a prúdu. Prevažná väčšina elektronických zariadení potrebuje pre svoju činnosť zdroj jednosmerného napätia a prúdu. Prenosné elektronické zariadenia sa napájajú z batérií a to buď z tzv. suchých článkov ( nazývaných tiež primárne zdroje energie ) alebo z akumulátorov ( nazývaných tiež sekundárne zdroje energie.) Zariadenia, ktoré nie sú určené na prenášanie, využívajú pre zabezpečenie energie pre svoju činnosť energetickú rozvodnú sieť striedavého napätia a prúdu ( u nás 220 V / 50 Hz.) Je prirodzené, že na to, aby bolo možné napájať elektronické zariadenia z energetickej rozvodnej siete je potrebné striedavé napätie tejto siete upraviť nie len jeho veľkosťou, ale ho aj premeniť na jednosmerné napätie. Na tento účel nám slúžia sieťové napájacie zdroje. Jednoduchá bloková schéma sieťového napájacieho zdroja je na nasledujúcom obrázku.

Bloková schéma napájacieho zdroja

     Ako z obrázku vidno, celý sieťový napájací zdroj môžeme rozdeliť na niekoľko blokov, z ktorých každý má svoje špecifické vlastnosti a zároveň výrazným spôsobom ovplyvňuje vlastnosti jednosmerného napájacieho zdroja ako celku.

     Na záver úvodnej časti tejto témy je potrebné poznamenať, že stredná hodnota jednosmerného napätia  Uo  na výstupe bloku usmerňovača a tiež na výstupe bloku filtrov závisí od spôsobu zapojenia usmerňovača, od veľkosti usmerňovaného napätia a odoberaného prúdu  Io, od hodnôt použitých súčiastok a vnútorného odporu celého zapojenia.
     Vnútorný odpor sa spravidla určuje pre jednu usmerňovaciu cestu a nazýva sa odpor fázy usmerňovača Rf. Tvorí ho vnútorný odpor usmerňovacej diódy RD zapojenej do usmerňovacej cesty a vnútorný odpor transformátora Rtr, ktorý sa skladá z odporu sekundárneho vinutia Rs a z odporu primárneho vinutia Rp, pretransformovaného na sekundárnu stranu transformátora. Teda výsledný odpor fázy Rf  je daný vzťahom :

kde je prevod sieťového transformátora.

     V nasledujúcich podtémach si rozoberieme a popíšeme všetky tri základné zapojenia usmerňovačov a to jednocestné, dvojcestné a mostíkové zapojenie. Pri rozbore jednotlivých zapojení si budeme hlavne všímať veľkosť strednej hodnoty usmerneného napätia  Uo  a prúdu  Io , t.j. ich strednú hodnotu jednosmernej zložky, veľkosť napätia zvlnenia Uzv a podmienky pre výber diód použitých v jednotlivých zapojeniach usmerňovačov. Niektoré špecifické vlastnosti spomenieme pri konkrétnom type usmerňovača.
     Pre jednoduchšie vzájomné porovnanie jednotlivých typov usmerňovačov urobíme najprv rozbor usmerňovačov zaťažených len odporovou záťažou, teda bez použitia filtračného kondenzátora a potom rozbor usmerňovačov s použitím filtračného ( vyhladzovacieho ) kondenzátora  s pripojenou odporovou záťažou.



Usmerňovače zaťažené len odporovou záťažou.

      Usmerňovače tohto typu majú záťaž tvorenú len činným odporom a preto je usmernené napätie nevyhladené. Je to napätie pulzujúce od nulovej hodnoty po maximálnu hodnotu sekundárneho napätia transformátora. Zdroje s takto realizovanými usmerňovačmi nie je možné použiť priamo na napájanie väčšiny elektronických obvodov, lebo zvlnenie výstupného napätia je príliš veľké. Sú to však zapojenia základné a pre pochopenie činnosti zdrojov dôležité.
Všimnime si teda usmerňovače s odporovou záťažou :   - jednocestné
  - dvojcestné
  - mostíkové


Usmerňovače zaťažené vyhladzovacím kondenzátorom a odporovou záťažou .

      Usmerňovače tohto typu majú záťaž tvorenú činným odporom a vyhladzovacím kondenzátorom. Napätie na takto zaťaženom výstupe usmerňovača už nie je napätie pulzujúce od nulovej hodnoty po maximálnu hodnotu sekundárneho napätia transformátora, ale je to napätie, ktorého hodnota neklesne pod určitú minimálnu hodnotu počas trvania celej periódy sekundárneho napätia transformátora. Zdroje s takto realizovanými usmerňovačmi je možné použiť priamo na napájanie väčšiny elektronických obvodov, lebo zvlnenie výstupného napätia je výrazne menšie ako pri zaťažení usmerňovača len odporovou záťažou, teda bez vyhladzovacieho kondenzátora.

Všimnime si teda usmerňovače s kapacitnou a odporovou záťažou :   - jednocestné
  - dvojcestné
  - mostíkové


       Pre úplnosť si ešte porovname základnú vlastnosť a to závislosť výstupného napätia Uo  od odoberanej hodnoty prúdu Io  pre jednotlivé typy usmerňovačov. Porovnanie usmerňovačov je na tejto stránke.



       V ďalších častiach si všimneme ďalšie bloky, ktoré nasledujú za blokom usmerňovača. Za blokom usmerňovača, ako už bolo spomenuté vyššie, pre lepšie odstránenie zvlnenia výstupného napätia naleduje blok  - filtrov.

Pre minimalizáciu kolísania napätia alebo prúdu za blok filtrov pripájame blok :

  - stabilizátora napätia
  - stabilizátora prúdu

Ak chceme získať na výstupe zdroja napätie vyššie ako nám dodáva transformátor zdroja, môžeme použiť :

  - zdvojopvač napätia
  - násobič napätia




!!!   Použitie obsahu stránok alebo ich častí na "kvaziautorské" a komerčné účely je v rozpore s autorskými právami a je možné len so súhlasom autora   !!!

Spracoval :  Ing. Alexander Žatkovič
Prípadné pripomienky alebo otázky zasielajte na adresu