Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V. 2 Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V. 2.4 Prvky elektronických obvodů Kapitola 6 Síťový napájecí zdroj Bc. Radim Miksa 30. 9. 2012
Obsah ÚVOD - ANOTACE... 1 1 SÍŤOVÝ NAPÁJECÍ ZDROJ... 2 1.1 ZÁKLADNÍ ČÁSTI SÍŤOVÉHO NAPÁJECÍHO ZDROJE... 2 1.2 POPIS JEDNOTLIVÝCH BLOKŮ NAPÁJECÍHO ZDROJE... 2 1.3 LINEÁRNÍ SÍŤOVÉ ZDROJE... 3 1.4 SPÍNANÝ SÍŤOVÝ ZDROJ... 3 1.5 KONTROLNÍ OTÁZKY... 3 2 DOPORUČENÁ LITERATURA... 4 3 POUŽITÁ LITERATURA A ZDROJE... 5 4 SEZNAM OBRÁZKŮ... 6
Úvod - anotace Výukový materiál popisuje síťový napájecí zdroj. Výklad je na konci kapitoly doplněn kontrolními otázkami. Tento materiál je především určen pro 2. a 3. ročník oboru 39-41-L/01 Autotronik. Cílem tohoto materiálu je podpora zvládnutí daného výukového celku v předmětu Aplikovaná elektronika (AEL) a seznámení studentů se základními elektronickými prvky jako dioda, tranzistor, tyristor, rezistor, kondenzátor, cívka a další, které jsou základem pro složitější elektronické obvody. Po prostudování všech kapitol bude student znát úpravu elektrických signálů a základní elektronické obvody. 1
1 Síťový napájecí zdroj Elektronické přístroje potřebují ke své funkci nízká stejnosměrná napětí. V mnoha případech je nutné mít zdroj stejnosměrného napětí, který slouží pro napájení různých elektronických zařízení. Tento požadavek je většinou zajišťován síťovými zdroji. Výstupní stejnosměrné napětí je většinou stabilizováno, a proto hovoříme o stabilizovaných zdrojích. Rozlišujeme dva základní typy a to lineární síťové zdroje a spínané síťové zdroje. 1.1 Základní části síťového napájecího zdroje Síťový napájecí zdroj obsahuje tyto základní části: síťový transformátor (Tr) usměrňovač (U) vyhlazovací filtr (F) stabilizátor napětí (S) 1.2 Popis jednotlivých bloků napájecího zdroje Střídavé napětí z rozvodné sítě je pomocí síťového transformátoru sníženo na napětí, vhodné pro získání požadovaného stejnosměrného napětí. K přeměně střídavého napětí na stejnosměrné napětí slouží usměrňovač. Protože výstupní napětí usměrňovače obsahuje střídavou složku (zvlnění), která se může částečně přenášet do užitečného signálu zpracovávaného elektronickými obvody, je k výstupu usměrňovače připojen vyhlazovací filtr, který zmenšuje zvlnění stejnosměrného napětí. Většina elektronických zařízení vyžaduje pro svou činnost konstantní stejnosměrné napětí, jehož hodnota je nezávislá na změnách síťového napětí a změnách zatěžovacího proudu. Proto je za usměrňovač s filtrem připojen stabilizátor napětí. Obrázek 1 - blokové schéma síťového napájecího zdroje 2
1.3 Lineární síťové zdroje Při paralelní stabilizaci se k zátěži paralelně připojeny prvky, jejichž odpor je závislý na napětí. Většinou se ke stabilizaci napětí používají tzv. Zenerovy diody. Při sériové stabilizaci je tranzistor zapojený se společnou bázi v sérii se zátěží. Dělič napětí báze tranzistoru je tvořen rezistorem a Zenerovou diodou. Obrázek 2 - Příklad zapojení lineárního síťového zdroje 1.4 Spínaný síťový zdroj Ve spínaném síťovém zdroji pracuje tranzistor jako spínač a spíná vysokou frekvencí (20-30kHz) výstupní napětí. Výstupní proud je řízen principem PWM (pulsní šířková modulace), nebo frekvenční modulace. Ztrátový výkon spínacího tranzistoru je nízký a proto mají spínané síťové zdroje větší než lineární síťové zdroje. Účinnost spínaných zdrojů je od 0,6-0,8. Aby nebylo spínání tranzistoru doprovázeno zvukem, proto spínají nad frekvenci prahu slyšitelnosti (nad 16kHz). 1.5 Kontrolní otázky 1. K čemu slouží síťový napájecí zdroj? 2. Popište blokově síťový napájecí zdroj. Obrázek 3 - Laboratorní zdroj 3. Popište jednotlivé bloky síťového napájecího zdroje. 4. Popište obecně spínaný síťový zdroj. 5. Popište obecně lineární síťové zdroje. 3
2 Doporučená literatura 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, 1984. 303 s. ISBN 04-508-86 2. TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006. 623 s. ISBN 80-867-0613-3. 3. MALINA, Václav. Poznáváme elektroniku I. 1. vyd. České Budějovice: Kopp, 1994. 173 s. ISBN 80-858-2817-0. 4. BEZDĚK, Miloslav. Elektronika: učebnice. 3. vyd. České Budějovice: Kopp, 2008. ISBN 978-80-7232-359-32. 5. KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, 1998. 86 s. ISBN 80-720-0261-9. 4
3 Použitá literatura a zdroje 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, 1984. 303 s. ISBN 04-508-86 2. TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006. 623 s. ISBN 80-867-0613-3. 3. KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, 1998. 86 s. ISBN 80-720-0261-9. 5
4 Seznam obrázků OBRÁZEK 1 - BLOKOVÉ SCHÉMA SÍŤOVÉHO NAPÁJECÍHO ZDROJE... 2 OBRÁZEK 2 - PŘÍKLAD ZAPOJENÍ LINEÁRNÍHO SÍŤOVÉHO ZDROJE... 3 OBRÁZEK 3 - LABORATORNÍ ZDROJ... 3 6