Первичные источники питания
Радиоаппаратура — это аппаратура, которая используется для приема, передачи информации на расстояние посредством электромагнитных сигналов.
Первичные источники питания преобразуют неэлектрические виды энергии в электрическую. Самыми распространенными первичными источниками питания являются теплоэлектростанции, батарейки, бензогенераторы и т.п. Структурная схема радиоаппаратуры, с точки зрения обеспечения энергией может выглядеть следующим образом.
Рисунок 1. Структурная схема радиоаппаратуры. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
где, ПИП — первичный источник питания; ВИП — вторичный источник питания.
К первичным источникам питания относятся:
- Химические источники тока - щелочные, кислотные и гальванические аккумуляторы.
- Солнечные батареи. Работа данных источников питания основана на вентильном эффекте в полупроводниках. Электроны переходят на более высокий энергетический уровень из-за воздействия света, поддерживая ток во внешней цепи.
- Топливные элементы. Данные элементы способны преобразовывать энергию химического тепла в в электрическую без процесса горения. Действие данных элементов основывается на электрохимическом окислении углеводородного топлива. Основные типы топливных элементов: фосфорнокислотные (коэффициент полезного действия от 40 до 80 %, рабочая температура от 180 до 230 градусов по Цельсию), твердооксидные (коэффициент полезного действия до 50 %, рабочая температура до 1000 градусов по Цельсию), твердополимерные (коэффициент полезного действия около 45 %, рабочая температура до 80 градусов по Цельсию), топливные элементы на расплавленном карбонате (коэффициент полезного действия — 55 %, рабочая температура — до 700 градусов по Цельсию).
- Термогенераторы. Работа данных источников питания основана на нагреве двух проводников и полупроводников, что вызывает появление на их холодных конца термоэлектродвижущей силы (термоэлектрический эффект).
- Атомные батареи.
- Электрические машины. Данные источники питания преобразуют механическую энергию в электрическую и наоборот. Такие машины могут быть постоянного или переменного тока. В основном используются машины переменного тока, так как их показатели работы почти 2 раза лучше, чем у машин постоянного тока. Различают гидрогенераторы (привод от водяной турбины), турбогенераторы (привод от паровой турбины), дизель-генераторы (привод от двигателя внутреннего сгорания), газовые генераторы, ветрогенераторы (приводятся в действие посредством силы ветра) и биогенераторы (приводятся в действие посредством физических усилий).
Вторичные источники питания
Преобразование напряжения первичного источника питания осуществляется схемой электропитания. Данная схема состоит из устройств стабилизации, распределения, регулирования, контроля, резервирования и защиты токов и напряжений, которые способны обеспечивать оптимальную работу радиоаппаратуры, если используется отдельная печатная плата. Схема электропитания зависит от объема потребляемого электрического тока, сложности и габаритов. В самых простых устройствах достаточно аккумулятора или батареи питания. В более сложных используются уже другие источники питания. К вторичным источниками питания можно отнести:
- Стабилизаторы тока и напряжения.
- Выпрямители.
- Трансформаторы тока и напряжения.
- Фильтры питания.
Трансформатор тока — это электротехническое устройство, которое изменяет величину выходного значения электротока в большую либо меньшую сторону.
В современной радиоаппаратуре многие вторичные источники питания могут выполнять функции друг друга. Так, например, стабилизаторы напряжения могут выполнять функции фильтров питания. Импульсные стабилизаторы могут работать, как трансформаторы напряжения — уменьшать или увеличивать выходное напряжение по отношению к входному, одновременно трансформируя электрический ток. Выпрямители могут выполнять функции стабилизаторов напряжения.
В современной радиоаппаратуре предъявляются строгие требования к уровню пульсации вторичного источника питания. Поэтому в их схемах часто используются компенсационные стабилизаторы с низким падением напряжения, которые обладают низким коэффициентом полезного действия. Их преимущества заключаются в в хорошем уровне фильтрации помех на проводниках питания и экономичности эксплуатации.
Сейчас широкое распространение в качестве источников питания радиоаппаратуры получили AC-DC и DC-DC модули. Использование данных модулей питания делает возможным сокращение сроков разработки новых схем радиоэлектронных устройств. Применение DC-DC преобразователей уменьшает уровень пульсации напряжения питания, а иногда способствует увеличению экономичности аппаратуры.
