| Воскресенье, 31.03.2013, 17:15 | Сообщение # 21 | |
Активность: 17 Offline хелп) | |
| Суббота, 06.04.2013, 13:51 | Сообщение # 22 | |
| Суббота, 06.04.2013, 21:17 | Сообщение # 23 | |
Активность: 17 Offline эм. | |
| Воскресенье, 07.04.2013, 09:59 | Сообщение # 24 | |
Активность: 730 Offline А с трансформатора переменка сколько вольт? | |
| Воскресенье, 07.04.2013, 13:52 | Сообщение # 25 | |
Активность: 4 Offline | Всем спасибо, какая разница сколько переменки. |
| Воскресенье, 07.04.2013, 14:44 | Сообщение # 26 | |
То есть чтобы узнать, какое напряжение будет на выходе выпрямителя, нужно напряжение вторичной обмотки умножить на 1.4. | keks35vol | 15.03.2014 16:07 |
А если серьёзно, то все данные Вам ответы были исключительно по существу. Но Вам мало — Вы не просто просите, а прямо-таки требуете: “Ничего не хочу читать, разжуйте мне да в рот положите!”. И гневаться изволите, когда Вам ненавязчиво предлагают разобраться с основами основ электротехники.
1. Переменные напряжения и токи характеризуются несколькими параметрами, нас же будет интересовать один — амплитуда.
2. В силу некоторых соображений для переменных напряжений и токов указываются не амплитудные, а действующие значения, меньшие амплитудных в корень из двух раз (или в 1.
4 раза). Так, напряжение в розетке 220 В означает, что амплитудное значение составляет около 310 В.
3. В схемах для напряжений первичной и вторичных обмоток трансформатора указывается действующее напряжение.
4. Идеальный выпрямитель (мост+емкостной фильтр) дает на выходе постоянное напряжение, равное амплитуде переменного напряжения на вторичной обмотке трансформатора. То есть чтобы узнать, какое напряжение будет на выходе выпрямителя, нужно напряжение вторичной обмотки умножить на 1.4.
Всё!
| Николай_С | 15.03.2014 16:31 |
2. В силу некоторых соображений для переменных напряжений и токов указываются не амплитудные, а действующие значения. |
что физический смысл действующего значения переменного напряжения (тока, мощности) сводится к эквивалентности выполняемой работы при аналогичных значениях постоянного напряжения (тока, мощности). Именно по этой причине в технике принято брать за основу действующее значение этих электрических параметров.
Отсюда вывод, что понятие действующего значения применимо ТОЛЬКО к переменному напряжению, (току, мощности). Это я к вопросу о путаннице с 14В аккумулятора.
| Часовой пояс GMT +4, время: 19:44 . |
Powered by vBulletin® Version 4.5.3
Copyright ©2000 — 2019, Jelsoft Enterprises Ltd.
Почему после диодного моста напряжение не увеличивается?
Рассмотрим простой блок питания.
Здесь мы видим три элемента, трансформатор, диодный мост и конденсатор. Трансформатор понижает сетевое напряжение, диодный мост его выпрямляет, а конденсатор сглаживает пульсации.
В простых блоках питания, только трансформатор ответственен за напряжение. Остальные компоненты имеют к напряжению лишь косвенное отношение.
Для несведущих в электронике, самый простой способ повысить напряжение после диодного моста, это повышающий преобразователь. Например, такой:
Данная модель маломощная, она способна преобразовывать ток в напряжение, с эффективностью примерно 80% и в сравнительно небольших пределах, но существуют и мощные преобразователи.
Если вы не боитесь паяльника, то самый простой способ немного повысить напряжение после трансформатора, это замена диодов.
Если заменить диоды моста с кремневых, на подходящие диоды Шотки, то можно повысить напряжение примерно на 1 вольт. Дело в том, что на стандартных кремневых диодах, теряется около 0,65 вольт напряжения. — Эта энергия уходит на нагрев диода. На диодах Шотки, теряется примерно 0,2 вольта. Так как в диодном мосте ток протекает через два диода, то на нем теряется 1,3 вольта, в случае кремневых диодов, или 0,4 вольта, в случае диодов Шотки.
Увеличение номинала конденсатора, может лишь уменьшить пульсации, при условии, что трансформатор способен выдавать достаточный ток, но не увеличить напряжение. Хотя, конечно, в некоторых случаях, этого бывает достаточно, чтобы прибор заработал.
Если вы немного разбираетесь в электронике, то можно применить следующую схему, умножителя напряжения.
Здесь напряжение повышается в два раза, естественно за счет уменьшения максимального тока, тоже в два раза.
Если вам необходимо увеличить напряжение во много раз, то можете применить следующую схему:
Чем больше в диодов и конденсаторов будет в цепочке, тем выше напряжение, тем ниже ток.
Во многих случаях, самый рациональный способ повышения напряжения, это увеличение количества витков вторичной обмотки трансформатора.
Какой бы метод вы не избрали, стоит помнить о габаритной мощности трансформатора. Мощность это ток, умноженный на напряжение P=U*I.
Если в результате повышения напряжения с трансформатора будет отбираться завышенный ток, то габаритная мощность может быть превышена и трансформатор сгорит.
| krupgena Скажите на милость , а если запромежутить их такой схемой . Сообщества › Электронные Поделки › Блог › Помогите с Зарядкой АКБВсем привет, увидел в интернете схему зарядки акб на трансформаторе от старых телевизоров ТС-180 и вспомнил что такой у меня есть. Смотрите такжеМетки: зарядкаКомментарии 168Если есть желание, переделайте БП от компьютера, получится хорошее зарядное. Доработок минимум, Так, хочу написать своё ИМХО, т.к. это элементарная тема, и её почему-то мало кто понимает. Так же, хорошие варианты тут предложили, это домотать обмотку, чтобы повысить напряжение. Прошу только конструктивное обсуждение, и обоснованные аргументы. 220 В после выпрямления 300 В не хватает для работы схемы — тоже умножитель ставлю. Почитайте приключенческую историю, как я решил вспомнить институтские годы спустя 25 лет: Интересно, спасибо, почитаю)))) Так, хочу написать своё ИМХО, т.к. это элементарная тема, и её почему-то мало кто понимает. Что получается после выпрямленияПредисловиеОчень много вопросов задают по статье как получить из переменного напряжения постоянное. Напомню, что мы получали постоянное напряжение с помощью типичной схемы, которая используется во всей электронике: Да, та статья получилась чуток сыровата, но суть преобразования переменного тока в постоянный мы постарались объяснить на пальцах. Но читатели все равно “не вкурили” ту статью, поэтому было решено написать еще одну статейку, но на этот раз разжевать все досконально. Снова да ладом…Придется возвращаться к истокам. Вместо трансформатора я возьму ЛАТР, который будет выдавать переменный ток: Выставляем на ЛАТРе с помощью цифрового осциллографа напряжение амплитудой в 10 Вольт: Как мы можем увидеть в нижнем левом углу, частота нашего сигнала 50 Герц. Далее берем 4 кремниевых диода И спаиваем из них диодный мост вот по такой схеме: Подаем напряжение с ЛАТРа на диодный мост, а с других концов цепляем щуп осциллографа Тыкаем щупом осциллографа в эти красные кружочки на схеме. Землю на один кружочек, а сигнальный на другой. Смотрим, что получилось на дисплее осциллографа Дело в том, что сопротивление щупа осциллографа обладает очень высоким входным сопротивлением, или иначе простыми словами: мы подцепили очень-очень высокоомный резистор к выходу диодного моста. Поэтому диодный мост в холостом режиме, то есть в режиме без нагрузки, не функционирует. Для того, чтобы проверить диодный мост на работоспособность, нам надо его нагрузить. Это может быть резистор в несколько десятков или сотен Ом, лампочка, либо какая-нибудь электронная безделушка. В моем случае я взял лампочку накаливания на 12 Вольт от поворотника мотоцикла: Цепляем ее к диодному мосту Тыкаем щуп осциллографа в эти точки и смотрим осциллограмму Как мы видим, напряжение с ЛАТРа чуть просело. Теперь тыкаем щупом в эти точки Классика жанра! Превращаем отрицательную полуволну в положительную и получаем “горки” с частотой в 100 Герц ;-). Но ваш внимательный глаз ничего не заметил? Если даже мы и выпрямили напряжение с помощью диодного моста, то почему амплитуда каждой полуволны стала еще чуть меньше? Дело все в том, что на PN-переходе диода в прямом смещении падает напряжение в 0,6-0,7 Вольт. Именно поэтому оно и вычитается с амплитуды напряжения, которое надо выпрямить. Давайте теперь к диодному мосту запаяем конденсатор емкостью в 5000 мкФ и не будем цеплять никакую нагрузку Тыкаем щупом сюда Получили вот такую осциллограмму постоянного тока. Она в 1,41 раз больше, чем действующее (среднеквадратичное) значение сигнала с ЛАТРа (о действующем напряжении чуть ниже) А теперь цепляем лампочку Осциллограмма кардинально изменилась. Как мы видим, напряжение просело и у нас получилась осциллограмма постоянного напряжения с небольшими пульсациями. Вот эти маленькие “холмики” и есть пульсации, в отличите от “гор” сразу после диодного моста с лампочкой-нагрузкой. Физический смысл здесь такой: конденсатор не успевает разряжаться на нагрузке, как снова приходит новая “горка” и снова заряжает конденсатор. Правило диодного выпрямителя с конденсатором очень простое: чем больше емкость конденсатора и чем больше сопротивление нагрузки, тем меньше по амплитуде будут пульсации, и наоборот. Но почему у нас просело напряжение? Ведь было уже 10 Вольт постоянного напряжения на конденсаторе без нагрузки? А как цепанули лампочку стало намного меньше… В чем же проблема? А проблема именно в законе сохранения энергии… Среднеквадратичное значения напряженияДопустим, у нас есть лампочка накаливания. Я ее подцепил к источнику постоянного тока и она у меня загорелась с какой-то яркостью. Потом я цепляю эту лампу к источнику переменного тока и добиваюсь такого же свечения лампы. Форма сигнала постоянного и переменного напряжения разные, а мощность, выдаваемая в нагрузку, в данном случае лампочку, одинаковая. Можно сказать, что среднеквадратичное значение переменного тока равняется значению постоянного тока. То есть если у нас лампочка на 12 Вольт, я могу подать на нее 12 Вольт с блока питания или 12 Вольт с ЛАТРа. Лампочка будет светить с такой же яркостью. Мультиметр в режиме измерения переменного тока показывает именно среднеквадратичное значение напряжения. Итак, чему же равняется среднеквадратичное значение вот этого сигнала? А давайте замеряем. Для этого я беру мой любимый прибор токоизмерительные клещи, в который встроен целый мультиметр с True RMS и начинаю замерять среднеквадратичное значение Мультиметр показал 7,18 Вольт. Это и есть среднеквадратичное значение этого сигнала. Для синусоидальных сигналов оно легко вычисляется по формуле: Umax – максимальная амплитуда, В UД – действующее (среднеквадратичное) значение напряжения, В Если считать по формуле, то получим 10/√2=7,07 Вольт. Сходится с небольшой погрешностью. Как мы подцепили нагрузку, у нас сразу просела амплитуда напряжения с ЛАТРа, а следовательно, и среднеквадратичное значение напряжения 6, 68 Вольт. Хотя по формуле получается 9/1,41=6,38. Спишем на погрешности измерения. Среднеквадратичное значение сложных сигналовНо чему же равняется среднеквадратичное значение напряжения после диодного моста с включенной нагрузкой-лампочкой? Для определения среднеквадратичного значения такого сигнала: нам понадобится формула и табличка. где Ka – это коэффициент амплитуды Umax – максимальная амплитуда сигнала U – действующее (среднеквадратичное) значение сигнала А вот и табличка: Теперь ищем по табличке наш пульсирующий сигнал с выпрямителя. Как мы видим, его коэффициент амплитуды равен 1,41 или, если быть точнее, √2. То есть точно такой же, как и у синусоидального сигнала. Вычисляем по формуле и получаем: После того, как мы поставили конденсатор, у нас почти получилась осциллограмма постоянного тока с значением в примерно в 6 Вольт, если полностью усреднить нашу кривую, то есть пренебречь небольшими пульсациями. Можно даже сказать, что это значение постоянного тока будет равняться среднеквадратичному значению переменного тока номиналом в 6 Вольт. Не забываем, что 0,6-0,7 Вольт у нас падают на диодах. ЗаключениеИтак, какие выводы делаем из всего вышесказанного и показанного? Среднеквадратичное значение напряжения на выходе диодного выпрямителя чуточку меньше, чем до диодного моста. По 0,6-0,7 Вольт падает на диодах. Если бы мы поставили диоды Шоттки, то выиграли бы 0,3-0,4 Вольта, так как падения на Шоттках 0,2-0,3 Вольта. Схема двухполупериодного выпрямителя, с энергетической точки зрения является очень неплохой и поэтому используется в большинстве радиоэлектронных устройств. Что такое диодный мост и как он работает?Наряду с линейными устройствами в электрической цепи можно встретить и нелинейные полупроводниковые элементы, имеющие самый разнообразный функционал в составе электронной схемы. Среди полупроводниковых приборов особое место занимает диодный мост, выполняющий роль преобразователя переменного напряжения в постоянное. Хоть для этих целей с тем же успехом может применяться и обычный диод, но сфера их применения существенно ограничивается рабочими параметрами одного элемента. Решить недостатки единичной детали помогла диодная сборка из нескольких, существенно отличающихся характеристиками и принципом работы. Устройство и принцип работыДиодный мост представляет собой электронную схему, собранную на основе выпрямительных диодов, который предназначен для преобразования подаваемого на него переменного тока в постоянный. Чаще всего в состав схемы включаются диоды Шоттки, но это не категоричное требование, поэтому в каком-либо конкретном случае может заменяться и другими моделями, подходящими по техническим параметрам. Схема моста из полупроводниковых диодов включает в себя четыре элемента для одной фазы. Диодный мостик может набираться как отдельными диодами, так и собираться единым блоком, в виде монолитного четырехполюсника. Принцип работы диодного моста основывается на способности p – n перехода пропускать электрический ток только в одном направлении. Схема включения диодов в мост построена таким образом, чтобы для каждой полуволны создавался свой путь протекания электрического тока к подключенной нагрузке. Рис. 1. Принцип работы диодного мостаДля пояснения выпрямления диодным мостом необходимо рассматривать работу схемы относительно формы напряжения на входе. Следует отметить, что кривая напряжения за один период имеет две полуволны – положительную и отрицательную. В свою очередь, каждая полуволна имеет процесс нарастания и убывания по отношению к максимальной точке амплитуды. Поэтому работа выпрямительного устройства будет иметь такие этапы:
В связи с тем, что оба полупериода получают реализацию на выходе диодного моста, такое электронное устройство получило название двухполупериодного выпрямителя, также его называют схемой Гретца. Обозначение на схеме и маркировкаНа электрической схеме диодный мост может иметь различные варианты изображения. Чаще всего вы можете встретить такие обозначения: Рис. 2. Обозначение на схемеПервый вариант обозначения мостового выпрямителя используется, как правило, в тех ситуациях, когда электронный прибор представляет собой монолитную конструкцию, единую сборку. На схеме маркировка выполняется латинскими буквами VD, за которыми указывается порядковый номер. Второй вариант наиболее распространен для тех ситуаций, когда диодный мост состоит из отдельных полупроводниковых устройств, собранных в одну схему. Маркировка второго варианта, чаще всего, выполняется в виде ряда VD1 – VD4. Следует также отметить, что вышеприведенное схематическое обозначение и маркировка хоть и имеет общепринятый характер, но может нарушаться при составлении схем. Разновидности диодных мостовВ зависимости от количества фаз, которые подключаются к диодному мосту, различают однофазные и трехфазные модели. Первый вариант мы детально рассмотрели на примере схемы Гретца выше. Трехфазные выпрямители, в свою очередь, разделяются на шести- и двенадцатипульсовые модели, хотя схема диодного моста у них идентична. Рассмотрим более детально работу диодного устройства для трехфазной схемы. Рис. 3. Схема трехфазного диодного мостаДиодный мост, приведенный на рисунке выше, получил название схемы Ларионова. Конструктивно для каждой из фаз устанавливается сразу два диода в противоположном направлении друг относительно друга. Здесь важно отметить, что синусоида во всех трех фазах имеет смещение в 120° друг относительно друга, поэтому на выходах устройства при наложении результирующей диаграммы получится следующая картина: Рис. 4. Напряжение выпрямленное трехфазным мостомКак видите, в сравнении с однофазным выпрямителем на базе диодного моста картина получается более плавной, а скачки напряжения имеют значительно меньшую амплитуду. Технические характеристикиПри выборе конкретного диодного моста для замены в выпрямительном блоке или для любой другой схемы важно хорошо ориентироваться в основных технических параметрах. Среди таких характеристик наиболее значимыми для диодного моста являются:
Если вы хотите выбрать модель на замену, допустим в сети 220 В, то главный параметр для диодного моста обратный ток и напряжение. Рабочие характеристики должны значительно превышать номинал сети, к примеру, при напряжении 220 В – диодный мост должен выдерживать около 400 В. По току подойдет и меньший запас, но его также следует предусмотреть. Преимущества и недостаткиКроме диодного моста существуют и другие способы преобразования переменного в постоянный ток. В сравнении с однополупериодным, двухполупериодное выпрямление обладает рядом преимуществ:
К недостаткам диодного моста следует отнести и большее падение напряжения, в сравнении с однополупериодной схемой или выпрямителем с отводом из средней точки. Это обусловлено тем, что ток протекает сразу черед два полупроводниковых элемента и встречает омическое сопротивление от каждого из них. Такой недостаток может оказывать существенное влияние в слаботочных цепях, где доли ампера могут решать значение сигналов, режимы работы агрегатов и т.д. В качестве решения могут применяться диодные мосты с диодами Шотки, у которых падение прямого напряжения относительно ниже.
Практическое применениеНа практике диодный мост имеет довольно широкий спектр применения – это и цифровая техника, блоки питания в персональных компьютерах, ноутбуках, различных устройствах, автомобильных генераторах, питающихся от низкого постоянного напряжения. Помимо этого их можно встретить в системах звуковоспроизведения, измерительной техники, теле- радиовещания, они устанавливаются в ряде различных устройств по всему дому. Для лучшего понимания роли диодного моста в этих приборах мы рассмотрим несколько конкретных схем, в которых он применяется. Примеры схем с диодным мостом и их описаниеОдна из наиболее простых схем с применением диодного моста – это зарядное устройство, применяемое для оборудования, питаемого низким напряжением. Один из таких вариантов рассмотрим на следующем примере Рис. 5. Схема зарядного устройстваКак видите на рисунке, от понижающего трансформатора Т1 напряжение из переменного 220В преобразуется в переменное на уровне 7 – 9В. После этого пониженное напряжение подается на диодный мост VD, от которого выпрямленное через сглаживающий конденсатор С1 на микросхему КР. От микросхемы выпрямленное напряжение стабилизируется и выдается на клеммы разъема. Рис. 6. Схема карманного фонаряНа рисунке выше приведен пример схемы карманного фонаря, данная модель подключается к бытовой сети 220В через розетку, что представлено соединением разъема Х1 и Х2. Далее напряжение подается на мост VD, а с него уже на микросхему DA1, которая при наличии входного питания сигнализирует об этом через светодиод HL1. После этого напряжение питания приходит на аккумулятор GB, который заряжается и затем используется в качестве основного источника питания для лампы фонарика. Пример схемы сварочного агрегатаЗдесь представлен пример схемы сварочного агрегата, в котором диодный мост устанавливается сразу после понижающего трансформатора для выпрямления электрического тока. Из-за сложности схемы дальнейшее рассмотрение работы устройства нецелесообразно. Стоит отметить, что существуют и другие устройства с еще более сложным принципом работы – импульсные блоки питания, ШИМ модуляторы, преобразователи и т.д. Выпрямитель, схема диодного мостаПочти вся электронная аппаратура для своей работы требует определённую величину постоянного напряжения. В электрический сети передаётся синусоидальный сигнал с частотой 50 Гц. Для преобразования сигнала используется свойство полупроводниковых элементов пропускать ток только в одном направлении, а в другом блокировать его прохождение. В качестве преобразователя применяется схема диодного моста, позволяющая получать на выходе сигнал постоянной величины.Физические свойства p-n переходаГлавным элементом, использующимся при создании выпрямительного узла, является диод. В основе его работы лежит электронно-дырочный переход (p-n). Общепринятое определение гласит: p-n переход — это область пространства, находящаяся на границе соединения двух полупроводников разного типа. В этом пространстве образуется переход n-типа в p-тип. Значение проводимости зависит от атомного строения материала, а именно от того, насколько прочно атомы удерживают электроны. Атомы в полупроводниках располагаются в виде решётки, а электроны привязаны к ним электрохимическими силами. Сам по себе такой материал является диэлектриком. Он или плохо проводит ток, или не проводит его совсем. Но если в решётку добавить атомы определённых элементов (легирование), физические свойства такого материала кардинально изменяются.
Избыток заряда одного знака заставляет носителей отталкиваться друг от друга, в то время как область с противоположным зарядом стремится притянуть их к себе. Электрон, перемещаясь, занимает свободное место, дырку. При этом на его старом месте также образовывается дырка. В результате чего создаётся два потока движения зарядов: один основной, а другой обратный. Материал с отрицательным зарядом в качестве основных носителей использует электроны, его называют полупроводником n-типа, а с положительным зарядом, использующим дырки, p-типа. В полупроводниках обоих типов неосновные заряды образуют ток, обратный движению основных зарядов. В радиоэлектронике из материалов для создания p-n перехода используется германий и кремний. При легировании кристаллов этих веществ образуется полупроводник с различной проводимостью. Например, введение бора приводит к появлению свободных дырок и образованию p-типа проводимости. Добавление фосфора, наоборот, создаст электроны, и полупроводник станет n-типа. Принцип работы диодаДиод — это полупроводниковый прибор, имеющий малое сопротивление для тока в одном направлении, и препятствующий его прохождению в обратном. Физически диод состоит из одного p-n перехода. Конструктивно представляет собой элемент, содержащий два вывода. Вывод, подключённый к p-области, называется анодом, а соединённый с n-областью — катодом. При работе диода существует три его состояния:
Прямым потенциалом называется такой сигнал, когда плюсовой полюс источника питания подключён к области p-типа полупроводника, другими словами, полярность внешнего напряжения совпадает с полярностью основных носителей. При обратном потенциале отрицательный полюс подключён к p-области, а положительный к n. В области соединения материала n- и p-типа существует потенциальный барьер. Он образуется контактной разностью потенциалов и находится в уравновешенном состоянии. Высота барьера не превышает десятые доли вольта и препятствует продвижению носителей заряда вглубь материала. Если к прибору подключено прямое напряжение, то величина потенциального барьера уменьшается и он практически не оказывает сопротивление протеканию тока. Его величина возрастает и зависит только сопротивления p- и n- области. При прикладывании обратного потенциала, величина барьера увеличивается, так как из n-области уходят электроны, а из p-области дырки. Слои обедняются и сопротивление барьера прохождению тока возрастает. Основным показателем элемента является вольт-амперная характеристика. Она показывает зависимость между приложенным к нему потенциалом и током, протекающим через него. Представляется эта характеристика в виде графика, на котором указывается прямой и обратный ток. Схема простого выпрямителяСинусоидальное напряжение представляет собой периодический сигнал, изменяющийся во времени. С математической точки зрения он описывается функцией, в которой начало координат соответствует времени равным нулю. Сигнал состоит из двух полуволн. Находящаяся полуволна в верхней части координат относительно нуля называется положительным полупериодом, а в нижней части — отрицательным. При подаче переменного напряжения на диод через подключённую к его выводам нагрузку, начинает протекать ток. Этот ток обусловлен тем, что в момент поступления положительного полупериода входного сигнала диод открывается. В этом случае к аноду прикладывается положительный потенциал, а к катоду отрицательный. При смене волны на отрицательный полупериод диод запирается, так как меняется полярность сигнала на его выводах. Таким образом, получается, что диод как бы отрезает отрицательную полуволну, не пропуская её на нагрузку и на ней появляется пульсирующий ток только одной полярности. В зависимости от частоты приложенного напряжения, а для промышленных сетей она составляет 50 Гц, изменяется и расстояние между импульсами. Такого вида ток называется выпрямленным, а сам процесс —однополупериодным выпрямлением. Выпрямляя сигнал, используя один диод, можно питать нагрузку, не предъявляющую особых требований к качеству напряжения. Например, нить накала. Но если запитать, например, приёмник, то появится низкочастотный гул, источником которого и будет промежуток, возникающий между импульсами. В некоторой мере для избавления от недостатков однополупериодного выпрямления совместно с диодом применяется параллельно включённый нагрузке конденсатор. Этот конденсатор будет заряжаться при поступлении импульсов и разряжаться при их отсутствии на нагрузку. А значит, чем больше значение ёмкости конденсатора, тем ток на нагрузке будет более сглажен.
Диодный мостТакое устройство представляет собой электрический прибор, служащий для преобразования переменного тока в постоянный. Словосочетание «диодный мост» образуется из слова «диод», что предполагает использование в нём диодов. Схема диодного моста выпрямителя зависит от сети переменного тока, к которой он подключается. Сеть может быть: В зависимости от этого и выпрямительный мост называется мостом Гретца или выпрямителем Ларионова. В первом случае используется четыре диода, а во втором прибор собирается уже на шести. Первая схема выпрямительного прибора собиралась на радиолампах и считалась сложным и дорогим решением. Но с развитием полупроводниковой техники диодный мост полностью вытеснил альтернативные способы выпрямления сигнала. Вместо диодов редко, но ещё применяются селеновые столбы. Конструкции и характеристики прибораКонструктивно выпрямительный мост выполняется из набора отдельных диодов или литого корпуса, имеющего четыре вывода. Корпус может быть плоского или цилиндрического вида. По принятому стандарту, значками на корпусе прибора отмечаются выводы подключения переменного напряжения и выходного постоянного сигнала. Выпрямители, имеющие корпус с отверстием, предназначены для крепления на радиатор. Основными характеристиками выпрямительного моста являются:
Превышение значений характеристик выпрямителя приводит к резкому сокращению срока его службы или пробою p-n переходов. Необходимо отметить такой момент, что все параметры диодов указываются для температуры окружающей среды 20 градусов. К недостаткам применения мостовой схемы выпрямления относят большее падение напряжения, по сравнению с однополупериодной схемой, и более низкое значение коэффициента полезного действия. Для уменьшения величины потерь и снижения нагрева мосты часто изготавливают с применением быстрых диодов Шотки. Схема подключения устройстваНа электрических схемах и печатных платах диодный выпрямитель обозначается в виде значка диода или латинскими буквами. Если выпрямитель собран из отдельных диодов, то рядом с каждым ставится обозначение VD и цифра, обозначающая порядковый номер диода в схеме. Редко используются надписи VDS или BD.
При поступлении сигнала в каждом из полупериодов ток сможет протекать только через свою пару диодов, а противоположная пара будет для него заперта. Для положительного полупериода открытыми будут VD2 и VD3, а для отрицательного VD1 и VD4. В итоге на выходе получится постоянный сигнал, но его частота пульсации будет увеличена в два раза. Для того чтобы уменьшить пульсацию выходного сигнала, используется, как и в случае с одним диодом, параллельное включение конденсатора С1. Такой конденсатор ещё называют сглаживающим. Но случается так, что диодный мост ставится не только в переменную сеть, но и подключается в уже выпрямленную. Для чего нужен диодный мост в такой цепи, станет понятно, если обратить внимание в каких схемах используется такое его включение. Эти схемы связаны с использованием чувствительных радиоэлементов к переполюсовке питания. Использование моста позволяет осуществить простую, но эффективную защиту «от дурака». В случае ошибочного подключения полярности питания радиоэлементы, установленные за мостом, не выйдут из строя. Проверка на работоспособностьТакой тип электронного прибора можно проверить, не выпаивая из схемы, так как в конструкциях устройств никакое его шунтирование не используется. В случае выпрямителя, собранного из диодов, проверяется каждый диод в отдельности. А в случае с монолитным корпусом измерения проводятся на всех четырёх его выводах. Суть проверки сводится к прозвонке мультиметром диодов на короткое замыкание. Для этого выполняются следующие действия:
Такие показания тестера говорят об исправности выпрямителя. В случае отсутствия мультиметра можно воспользоваться обычным вольтметром. Но при этом придётся подать питание на схему и замерить напряжение на сглаживающем конденсаторе. Его величина должна превышать входное в 1,4 раза. Какое напряжение после диодного мостаИсточники питания электронной аппаратуры, импульсные и линейные регуляторы. Топологии AC-DC, DC-DC преобразователей (Forward, Flyback, Buck, Boost, Push-Pull, SEPIC, Cuk, Full-Bridge, Half-Bridge). Драйвера ключевых элементов, динамика, алгоритмы управления, защита. Синхронное выпрямление, коррекция коэффициента мощности (PFC)
Обратная Связь, Стабилизация, Регулирование, КомпенсацияОрганизация обратных связей в цепях регулирования, выбор топологии, обеспечение стабильности, схемотехника, расчёт
Первичные и Вторичные Химические Источники ПитанияLi-ion, Li-pol, литиевые, Ni-MH, Ni-Cd, свинцово-кислотные аккумуляторы. Солевые, щелочные (алкалиновые), литиевые первичные элементы. Применение, зарядные устройства, методы и алгоритмы заряда, условия эксплуатации. Системы бесперебойного и резервного питания
Высоковольтные Устройства — High-VoltageВысоковольтные выпрямители, умножители напряжения, делители напряжения, высоковольтная развязка, изоляция, электрическая прочность. Высоковольтная наносекундная импульсная техника
Электрические машины, Электропривод и УправлениеЭлектропривод постоянного тока, асинхронный электропривод, шаговый электропривод, сервопривод. Синхронные, асинхронные, вентильные электродвигатели, генераторы
Индукционный Нагрев — Induction HeatingТехнологии, теория и практика индукционного нагрева
Системы Охлаждения, Тепловой Расчет – Cooling SystemsОхлаждение компонентов, систем, корпусов, расчёт параметров охладителей
Моделирование и Анализ Силовых Устройств – Power Supply SimulationМоделирование силовых устройств в популярных САПР, самостоятельных симуляторах и специализированных программах. Анализ устойчивости источников питания, непрерывные модели устройств, модели компонентов
Компоненты Силовой Электроники — Parts for Power Supply DesignСиловые полупроводниковые приборы (MOSFET, BJT, IGBT, SCR, GTO, диоды). Силовые трансформаторы, дроссели, фильтры (проектирование, экранирование, изготовление), конденсаторы, разъемы, электромеханические изделия, датчики, микросхемы для ИП. Электротехнические и изоляционные материалы.
Интерфейсы
Форумы по интерфейсамвсе интерфейсы здесь
Поставщики компонентов для электроники
Поставщики всего остальногоот транзисторов до проводов
КомпонентыЗакачка тех. документации, обмен опытом, прочие вопросы.
Обсуждение Майнеров, их поставки и производстванаблюдается очень большой спрос на данные устройства.
Дополнительные разделы — Additional sections
Встречи и поздравленияПредложения встретиться, поздравления участников форума и обсуждение мест и поводов для встреч.
Ищу работуищу работу, выполню заказ, нужны клиенты — все это сюда
Предлагаю работунужен постоянный работник, разовое предложение, совместные проекты, кто возьмется за работу, нужно сделать.
Kуплюмикросхему; устройство; то, что предложишь ты 🙂
Продаместь что продать за деньги, пиво, даром ?
Объявления пользователейТренинги, семинары, анонсы и прочие события
Общение заказчиков и потребителей электронных разработокОбсуждение проектов, исполнителей и конкурсов Оценка статьи: Загрузка…Какое напряжение после диодного моста Ссылка на основную публикацию wpDiscuzAdblockdetector |
0.5=1,4142, т.е. 12,9*1,4142=18,2433 В, такое напряжение получится если подключить конденсатор, который заряжается до амплитудного значения. НО, это если конденсатор не разряжаю, т.е. без нагрузки. Когда подключаем нагрузку, то
е. схема замещения.
Смотрите:
5=1,4142, т.е. 12,9*1,4142=18,2433 В, такое напряжение получится если подключить конденсатор, который заряжается до амплитудного значения. НО, это если конденсатор не разряжаю, т.е. без нагрузки. Когда подключаем нагрузку, то
е. схема замещения.
0.5, просто ток заряда будет очень низким. Акб все-таки не конденсатор, конденсатор обладает обладает практически нулевым внутренним сопротивлением и другой зависимостью напряжения заряда/разряда от времени. Но так — да, повышаться будет!
Это и есть частота сети. Длина одного кубика по вертикали равна 2 Вольтам.
Все зависит, конечно, от подключаемой нагрузки и мощности самого ЛАТРа. Про это я писал еще в статье работа трансформатораБлок питания 12 вольт 20 ампер своими руками
Многие электротехнические устройства питаются от постоянного напряжения величиной 12 вольт. Если такая техника не особо нуждается в высокой стабильности напряжения, то вполне подойдет самый простой блок питания, состоящий из понижающего трансформатора, диодного моста и фильтрующего конденсатора электролита. Тут вопрос остается только за мощностью такого источника питания, ну и следовательно от нее зависит, какие именно функциональные части будет стоять в блоке питания на 12 вольт. В этой статье давайте разберемся более подробно с этой темой.
Итак, схема простого блока питания на 12 вольт начинается с понижающего трансформатора, задача которого сетевое переменное напряжение 220 вольт понизить до более низкого. Логично предположить, что это пониженное напряжение должно в нашем случае быть 12 вольт. Но нет. На выходе вторичной обмотки трансформатора, для получения в итоге постоянных 12 вольт должно быть около 10 вольт. Почему так? Просто существует в электротехнике такой вот эффект – переменное напряжение после диодного моста имеет выпрямленный ток, но он скачкообразной формы. Когда мы к выходу моста подсоединяем фильтрующий конденсатор электролит эти скачки постоянного напряжения сглаживаются, а само напряжение увеличивается примерно на 18%. Вот и получается, что переменные 10 вольт после выпрямительного моста и фильтрующего конденсатора электролита превратятся в постоянные 12 вольт.
Нам нужно определится, в первую очередь, с мощностью нашего блока питания на 12 вольт. Какую именно максимальную силу тока мы хотим, чтобы он имел. К примеру, нужно иметь максимальную силу тока в 5 ампер. В этом случае, чтобы спаять хороший блок питания на 12 вольт с этим током нам понадобится понижающий трансформатор мощностью около 80 ватт. Напомню, чтобы найти электрическую мощность нужно силу тока перемножить на напряжение. Следовательно мы наши 12 вольт умножаем на 5 ампер и получаем 60 ватт. Плюс к этому мы добавляем небольшой запас (пусть будет 20 ватт). Вот и видим, что нужен трансформатор на 80 ватт (это если идти по оптимальному пути, хотя если вы поставите большей мощности транс, то это только повлияет на общие размеры источника питания).
Для получения тока на вторичной обмотке около 5 ампер, диаметр этой самой обмотки должен быть не менее 1,6 мм (медь). Для определения зависимости диаметра провода вторичной обмотки и силы тока, который она должна обеспечивать нужно смотреть в справочные таблицы (их легко найти в интернете воспользовавшись поиском).
Теперь нужно подобрать подходящий выпрямительный диодный мост, который нам позволит сделать из переменного напряжения постоянное, хотя и скачкообразной формы. Опять же, нужно в начале определится с силой тока, которую диодный мост может выдержать без негативных воздействий на него. Мы определились, что нам нужен максимальный ток 5 ампер. Как и в случае с трансформатором добавим к этому некий запас. В итоге, находим диодный мост (диоды под него) на силу тока в 8-10 ампер. Мост должен быть рассчитан на напряжение не менее 12 вольт (хотя диоды с маленьким обратным напряжением это редкость, обычно они рассчитаны на достаточно большие обратные напряжения). Либо ставим готовый целостный диодный мост, или паяем его сами из четырех диодов с нужными параметрами.
Ну, и последним важным функциональным элементом нашего самодельного блока питания на 12 вольт, что будем паять своими руками, является конденсатор электролит. Он выполняет фильтрующую роль, сглаживая скачки постоянного напряжения, делая постоянное напряжение более ровным (хотя и не идеальным). Для нашего блока питания вполне подойдет конденсатор электролит, рассчитанный на напряжение 16-25 вольт и емкостью около 5 000 – 10 000 микрофарад. Вот и все, осталось только эти все компоненты спаять в единую схему и собрать в подходящем корпусе.
Всем нам известно, что блоки питания сегодня являются неотъемлемой частью большого количества электрических приборов и осветительных систем. Без них наша жизнь нереальна, тем более экономия электроэнергии способствует эксплуатации этих приборов. В основном блоки питания имеют выходное напряжение от 12 до 36 вольт. В этой статье хотелось бы разобраться с одним вопросом, можно ли сделать блок питания на 12В своими руками? В принципе, никаких проблем, ведь этот прибор на самом деле имеет несложную конструкцию.
Из чего можно собрать блок питания
Итак, какие детали и приборы необходимо, чтобы собрать самодельный блок питания? В основе конструкции всего лишь три составляющие:
- Трансформатор.
- Конденсатор.
- Диоды, из которых своими руками придется собрать диодный мост.
В качестве трансформатора придется использовать обычный понижающий прибор, который будет уменьшать вольтаж с 220 В до 12 В. Такие приборы сегодня продаются в магазинах, можно использовать старый агрегат, можно переделать, к примеру, трансформатор с понижением до 36 вольт на прибор с понижением до 12 вольт. В общем, варианты есть, используйте любой.
Что касается конденсатора, то оптимальный вариант для самодельного блока – это конденсатор емкостью 470 мкФ с напряжением 25В. Почему именно с таким вольтажом? Все дело в том, что на выходе из напряжение будет выше запланированного, то есть, больше 12 вольт. И это нормально, потому что при нагрузке напряжение упадет до 12В.
Собираем диодный мостик
А вот теперь очень важный момент, который касается вопроса, как сделать блок питания 12В своими руками. Во-первых, начнем с того, что диод — это двуполярный элемент, как, в принципе, и конденсатор. То есть, у него два выхода: один минус, другой плюс. Так вот плюс на диоде обозначен полоской, а, значит, без полоски это минус. Последовательность соединения диодов:
- Сначала соединяются между собой два элемента по схеме плюс-минус.
- Точно также соединяются между собой и два других диода.
- После чего две парные конструкции необходимо соединить между собой по схеме плюс с плюсом и минус с минусом. Здесь главное не ошибиться.
В конце у вас должна получиться замкнутая конструкция, которая носит название диодный мостик. У нее четыре соединительных точек: две «плюс-минус», одна «плюс-плюс» и еще одна «минус-минус». Соединять элементы можно на любом плате необходимого устройства. Основное здесь требование – это качественный контакт между диодами.
Во-вторых, диодный мост – это, по сути, обычный выпрямитель, который выпрямляет переменный ток, исходящий с вторичной обмотки трансформатора.
Полная сборка прибора
Все готово, можно переходить к сборке конечного продукта нашей идеи. Сначала надо подключить выводы трансформатора к диодному мосту. Их подключают к точкам соединения «плюс-минус», остальные точки остаются свободными.
Теперь необходимо подключить конденсатор. Обратите внимание, что на нем также есть отметки, которые определяют, полярность прибора. Только на нем все наоборот, чем на диодах. То есть, на конденсаторе обычно помечается минусовой контакт, который подсоединяется к точке диодного моста «минус-минус», а противоположный полюс (положительный) присоединяется к точке «минус-минус».
Остается только подключить два питающих провода. Для этого лучше всего выбрать цветные провода, хотя это необязательно. Можно использовать одноцветные, но при условии, что их придется каким-нибудь образом обозначить, к примеру, на одном из них сделать узелок или обмотать конец провода изолентой.
Итак, делается подключение питающих проводов. Один из них подключим к точке «плюс-плюс» на диодном мосте, другой к точке «минус-минус». Все, понижающий блок питания на 12 вольт готов, можно его тестировать. В холостом режиме он обычно показывает напряжение в пределах 16 вольт. Но как только на него подадут нагрузку, напряжение снизится до 12 вольт. Если есть необходимость выставить точное напряжение, то придется к самодельному прибору подключить стабилизатор. Как видите, сделать блок питания своими руками не очень сложно.
Конечно, это простейшая схема, блоки питания могут быть с различными параметрами, где основных два:
Как дополнение, может быть использована функция, которая разграничивает модели блока питания на регулируемый (импульсный) и нерегулируемый (стабилизированный). Первые обозначены возможностью изменять выходное напряжение в пределах от 3 до 12 вольт. То есть, чем сложнее конструкции, тем больше возможностей у агрегатов в целом.
И последнее. Самодельные блоки питания – это не совсем безопасные аппараты. Так что при их тестировании рекомендуется отойти на некоторое расстояние и только после этого проводить включение в сеть 220 вольт. Если вы что-то неточно рассчитали, к примеру, неправильно подобрали конденсатор, то есть большая вероятность, что этот элемент просто взорвется. В него залит электролит, который при взрыве разбрызгается на приличное расстояние. К тому же не стоит производить замены или пайку при включенном блоке питания. На трансформаторе собирается большое напряжение, так что не стоит играть с огнем. Все переделки надо проводить только на выключенном приборе.
Похожие записи:
Блок питания постоянного напряжения 12 вольт состоит из трех основных частей:
- Понижающий трансформатор с обычного входного переменного напряжения 220 В. На его выходе будет такое же синусоидальное напряжение, только пониженное до примерно 16 вольт по холостому ходу – без нагрузки.
- Выпрямитель в виде диодного моста. Он «срезает» нижние полусинусоиды и кладет их вверх, то есть получается напряжение, меняющееся от 0 до тех же 16 вольт, но в положительной области.
- Электролитический конденсатор большой емкости, который сглаживает полусинусоиды напряжения, делая их приближающимися к прямой линии на уровне в 16 вольт. Это сглаживание тем лучше, чем больше емкость конденсатора.
Самое простое, что нужно для получения постоянного напряжения, способного питать приборы, рассчитанные на 12 вольт – лампочки, светодиодные ленты и другое низковольтное оборудование.
Понижающий трансформатор можно взять из старого блока питания компьютера или просто купить в магазине, чтобы не заморачиваться с обмотками и перемотками. Однако чтобы выйти в конечном счете на искомые 12 вольт напряжения при работающей нагрузке, нужно взять трансформатор, понижающий вольт до 16.
Для моста можно взять четыре выпрямительных диода 1N4001, рассчитанных на нужный нам диапазон напряжений или аналогичные.
Конденсатор должен быть емкостью не менее 480 мкФ. Для хорошего качества выходного напряжения можно и больше, 1 000 мкФ или выше, но для питания осветительных приборов это совсем не обязательно. Диапазон рабочих напряжений конденсатора нужен, скажем, вольт до 25.
Компоновка прибора
Если мы хотим сделать приличный прибор, который не стыдно будет потом приделать в качестве постоянного блока питания, допустим, для цепочки светодиодов, нужно начать с трансформатора, платы для монтажа электронных компонентов и коробки, где все это будет закреплено и подключено. При выборе коробки важно учесть, что электрические схемы при работе разогреваются. Поэтому коробку хорошо найти подходящую по размерам и с отверстиями для вентиляции. Можно купить в магазине или взять корпус от блока питания компьютера. Последний вариант может оказаться громоздким, но в нем как упрощение можно оставить уже имеющийся трансформатор, даже вместе с вентилятором охлаждения.
На трансформаторе нас интересует низковольтная обмотка. Если она дает понижение напряжения с 220 В до 16 В – это идеальный случай. Если нет, придется ее перемотать. После перемотки и проверки напряжения на выходе трансформатора его можно закрепить на монтажной плате. И сразу продумать, как монтажная плата будет крепиться внутри коробки. У нее для этого имеются посадочные отверстия.
Дальнейшие действия по монтажу будут проходить на этой монтажной плате, значит, она должна быть достаточной по площади, длине и допускать возможную установку радиаторов на диоды, транзисторы или микросхему, которые должны еще поместиться в выбранную коробку.
Диодный мост собираем на монтажной плате, должен получиться такой ромбик из четырех диодов. Причем левая и правая пары состоят одинаково из диодов, подключенных последовательно, а обе пары параллельны друг другу. Один конец каждого диода маркирован полоской – это обозначен плюс. Сначала паяем диоды в парах друг к другу. Последовательно – это значит плюс первого соединен с минусом второго. Свободные концы пары тоже получатся – плюс и минус. Параллельно соединить пары – значит спаять оба плюса пар и оба минуса. Вот теперь имеем выходные контакты моста – плюс и минус. Или их можно назвать полюсами – верхним и нижним.
Остальные два полюса – левый и правый – используются как входные контакты, на них подается переменное напряжение с вторичной обмотки понижающего трансформатора. А на выходы моста диоды подадут пульсирующее знакопостоянное напряжение.
Если теперь подключить параллельно с выходом моста конденсатор, соблюдая полярность – к плюсу моста – плюс конденсатора, он напряжение начнет сглаживать, причем настолько хорошо, насколько велика у него емкость. 1 000 мкФ будет достаточно, и даже ставят 470 мкФ.
Внимание! Электролитический конденсатор – прибор небезопасный. При неверном подключении, при подаче на него напряжения вне рабочего диапазона или при большом перегреве он может взорваться. При этом разлетается по округе все его внутреннее содержимое – лохмотья корпуса, металлической фольги и брызги электролита. Что весьма опасно.
Ну вот и получился у нас самый простой (если не сказать, примитивный) блок питания для приборов напряжением 12 V DC, то есть постоянного тока.
Проблемы простого блока питания с нагрузкой
Сопротивление, нарисованное на схеме – это эквивалент нагрузки. Нагрузка должна быть такова, чтобы ток, ее питающий, при подаваемом напряжении в 12 В не превысил 1 А. Можно рассчитать мощность нагрузки и сопротивление по формулам.
Откуда сопротивление R = 12 Ом, а мощность P = 12 ватт. Это значит, что если мощность будет больше 12 ватт, а сопротивление меньше 12 Ом, то наша схема начнет работать с перегрузкой, будет сильно греться и быстро сгорит. Решить проблему можно несколькими способами:
- Стабилизировать выходное напряжение так, чтобы при изменяющемся сопротивлении нагрузки ток не превышал максимально допустимого значения или при внезапных скачках тока в сети нагрузки – например, в момент включения некоторых приборов – пиковые значения тока срезались до номинала. Такие явления бывают, когда блок питания запитывает радиоэлектронные устройства – радиоприемники, и пр.
- Использовать специальные схемы защиты, которые бы отключали блок питания при превышении тока на нагрузке.
- Использовать более мощные блоки питания или блоки питания с большим запасом мощности.
На рисунке ниже представлено развитие предыдущей простой схемы включением на выходе микросхемы 12-вольтового стабилизатора LM7812.
Это уже лучше, но максимальный ток в нагрузке такого блока стабилизированного питания по-прежнему не должен превышать 1 А.
Блок питания повышенной мощности
Более мощным блок питания можно сделать, добавив в схему несколько мощных каскадов на транзисторах Дарлингтона типа TIP2955. Один каскад даст прибавку нагрузочного тока в 5 А, шесть составных транзисторов, подключенных параллельно, обеспечат нагрузочный ток в 30 А.
Схема, обладающая такой выходной мощностью, требует соответствующего охлаждения. Транзисторы должны быть обеспечены радиаторами. Возможно, понадобится и дополнительный вентилятор охлаждения. Кроме того, можно защититься еще плавкими предохранителями (на схеме не показано).
На рисунке показано подключение одного составного транзистора Дарлингтона, дающего возможность увеличения выходного тока до 5 ампер. Можно увеличивать и дальше, подключая новые каскады параллельно с указанным.
Внимание! Одним из главных бедствий в электрических цепях является внезапное короткое замыкание в нагрузке. При этом, как правило, возникает ток гигантской силы, который сжигает все на своем пути. В этом случае сложно придумать такой мощный блок питания, который способен это выдержать. Тогда применяют схемы защиты, начиная от плавких предохранителей и кончая сложными схемами с автоматическим отключением на интегральных микросхемах.
Тема: как сделать простой, регулируемый плавно, блок питания своими руками.
Человек, у которого электрика и электроника является хобби, увлечение, делами, что позволяют получать удовольствие или иметь дополнительный заработок, просто обязан иметь у себя в наличии блок питания с плавной регулировкой напряжения! Ведь работая с различной электрической и электронной техникой постоянно приходится сталкиваться с её питанием, а оно, как известно, не всегда одинаково. Постоянно искать источники питания с подходящим напряжением, тоже не выход. Именно в данном случае наиболее рациональным и правильным решением будет создание простого (или сложного, если есть в этом особая необходимость) блока питания, имеющего плавное регулирование напряжения питания. Простая, но надёжная схема представлена на рисунке, давайте её разберём.
Схема простого, регулируемого плавно, блока питания представляет собой две основные части, это сам блок питания и небольшая транзисторная схема параметрического регулятора напряжения. Первая часть содержит понижающий трансформатор, выпрямитель (диодный мост) и конденсатор (сглаживающий фильтр). По большей части именно от выбора этих частей зависит мощность всего блока питания. Что бы не делать слишком большим блок питания ограничимся электрической мощностью в 30 Вт. Хотя для увеличения этой мощности достаточно будет поменять трансформатор, мост и выходной транзистор, имеющие соответствующие величины токов и напряжений.
Итак, находим трансформатор, который рассчитан на входное напряжение 220 вольт и выходное 12-15 вольт, вторичная обмотка должна иметь сечение, обеспечивающее номинальную силу тока в 2-3 ампера. Далее, спаиваем диодный мостик, элементы которого должны быть рассчитаны на ток не меньше 5 ампер (лучше брать с небольшим запасом). И к выходу моста припаяем фильтрующий конденсатор с ёмкостью от 1000 микрофарад и более. Схема плавно регулируемого параметрического стабилизатора после её сборки (спайки) должна сразу начать нормально работать, хотя если есть желание донастройки и точной регулировки внутренних параметров, можете сами по изменять имеющиеся электронные компоненты, поставив туда наиболее подходящие на Ваш взгляд.
Теперь расскажу о самой работе данной схемы плавно регулируемого блока питания. Трансформатор – его задача заключается в преобразовании электрической энергии, то есть он сетевое напряжение 220 вольт понижает до нужных 12 вольт. Заметим, что как был у нас переменный ток, так и остался, хотя и понизилась амплитуда. Диодный мостик занимается тем, что переводит все колебания в один полупериод, а именно значение тока после мостика уже меняется только от нуля и до 12 вольт, не меняя своего полюса. Но волнообразный ток подходит не для всех случаев питания электрооборудования, для многих устройств нужен именно постоянный ток, допускающий минимальные колебания. Для этого и нужен конденсатор, который сглаживает скачки напряжения.
Схема регулятора является параметрической, то есть в схеме создаётся некое опорное напряжение, уже от которого путём деления напряжения и усиления силы тока создаются необходимые выходные величины электрических параметров. С выхода мостика, на котором уже сглажены скачки (фильтрующим конденсатором), напряжение подаётся на цепь параметрического стабилизатора, состоящего из резистора R1 и стабилитрона VD2. Тут напряжение делиться, причём на стабилитроне образуется некоторое постоянная его величина с малыми отклонениями. Если напряжение будет меняться, по причине внешних обстоятельств, то эти изменения только будут заметны на R1.
Параллельно стабилитрону, на котором образовалось опорное напряжение постоянной величины, включён переменный резистор R2, что, собственно, и осуществляет плавное изменение выходного напряжения на нашем регулируемом блоке питания. Когда мы его крутим, то получаем определённую величину постоянного напряжения, что далее делится между база-эмиттерными переходами транзисторов, включённых по схеме эмиттерных повторителей. А, как известно, включение по этой схеме заставляет транзисторы работать в режиме усиления только тока, при том, что напряжение остаётся как бы неизменным. То есть, напряжение снятое с переменного резистора передаётся на выход через транзисторы, которые понижают его только на величину своего насыщения (примерно от 0.4 до 0.7 вольт).
Проще говоря – выставили мы на переменном резисторе значение 5 вольт, оно передалось через транзисторы на выход (минус примерно 1.2 вольта, что осели на транзисторных переходах база-эмиттер), а в силу усиления тока, мы получили повышение мощности, срезанной от основной, которая имеется на выходе диодного мостика. Транзисторы тут являются некими электрическими краниками, которыми мы управляем при помощи изменения напряжения на база-эмиттерных переходах. Чем больше мы подадим на них напряжения с переменного резистора, тем сильнее откроются транзисторы (понизится их внутреннее сопротивление) и больше электрической мощности передастся на выход регулируемого блока питания.
Как из 220в получить 12в без трансформатора: варианты устройств, схемы
Очень часто пользователей световых электроприборов и СБТ интересует: «Как без трансформатора из 220 вольт получить 12в или другое низкое напряжение?». Обычно этим вопросом задаются владельцы электронной техники и аппаратуры, работающей от источников питания на понижающем сетевом трансформаторе. Это тем более актуально, поскольку весогабаритные показатели блока питания (БП) нередко превосходят аналогичные параметры запитываемого гаджета или стационарного устройства.
Основные способы понижения
Например, «ходовой» трансформатор частоты 50 Гц с относительно небольшой мощностью 200 Вт, выполненный на трансформаторном железе, весит более 1 килограмма и стоит от 9–18 $. Это не только делает блок питания громоздким, но и значительно удорожает стоимость девайса.
На трансформаторах реализована классическая схема понижения и последующего преобразования переменного напряжения (АС) в постоянное (DС) по цепи «трансформатор → выпрямитель → стабилизатор».
Существует более сложная схема построения «выпрямитель → импульсный генератор → трансформатор → выпрямитель → стабилизатор» импульсного блока питания, обладающая меньшими габаритами.
Преимуществом приведенных схем является гальваническая развязка. При замыкании цепи нагрузки на «ноль» она предотвращает выход из строя аппаратуры и снижает опасность поражения человека электрическим током.
Однако самыми миниатюрными источниками питания 12 В являются бестрансформаторные блоки питания, в которых производится:
- С помощью балластного конденсатора понижение напряжения.
- При помощи балластного резистора гасится избыточное напряжение.
- Нерегулируемым автотрансформатором снимается требуемое напряжение и сглаживается дросселем.
Балластный конденсатор
Сегодня весьма популярным среди радиолюбителей средством снижения напряжения стала установка гасящего конденсатора. Этот универсальный способ повсеместно используется для питания светодиодных ламп и в зарядных устройствах маломощных аккумуляторных батарей. Установка радиоэлемента в разрыв сети питания диодного моста позволяет получить требуемый ток в электрической цепи без рассеивания значительной мощности на тепло.
Схема простого конденсаторного (бестрансформаторного) блока питания с минимальным количеством радиоэлементов и напряжением 12 В мощностью 0,18 Вт выглядит следующим образом:
В качестве Р1 используется любое устройство, рассчитанное на постоянное напряжение 12 В с рабочим амперажом ≤ 0,15А. Конденсатор С1 – балластный, зашунтирован резистором R1. Он предназначен для предотвращения поражения электрическим током от накопленного на пластинах конденсатора С1 заряда. Со своим большим сопротивлением в сотни кОм резистор R1 не влияет на прохождение тока через емкость во время рабочей сессии.
Однако после завершения работы блока питания в течение времени , измеряемого несколькими секундами, через резистор проходит ток разряда обкладок конденсатора. Электролитический конденсатор С2, включенный параллельно нагрузке после диодного моста, сглаживает пульсации выпрямленного тока.
Заметно снизит зависимость выходного напряжения от сопротивления нагрузки БП симбиоз выпрямителя и параметрического стабилизатора с регулирующим элементом. Осуществляется такая доработка впаиванием параллельно P1 стабилитрона на 12 вольт.
При помощи резистора
Способ подходит для запитки слаботочной нагрузки, например, светодиода или маломощного LED-светильника. Основной недостаток резистивной схемы – низкий КПД по причине рассеивания большого количества активной мощности, затрачиваемой на нагрев резистора. В самом простом варианте БП представляет собой делитель напряжения на резисторах, установленный после диодного выпрямителя, с нижнего плеча которого снимается напряжение.
Стабилизация осуществляется посредством изменения сопротивления одного из плеч делителя: номиналы резисторов подбираются таким образом, чтобы понизить выходное напряжение до приемлемых значений.
Автотрансформатор или дроссель с подобной логикой намотки
В автотрансформаторе отсутствует вторичная обмотка: выходное напряжение снимается с одной единственной обмотки на тороидальном магнитопроводе, которая одновременно используется для подачи сетевого напряжения 220 В, 50 Гц.
Принцип действия аналогичен ЛАТР, только снимаемое с витков напряжение имеет определенную фиксированную величину. Поэтому замена силового трансформатора на автотрансформатор повышает КПД блока питания, заметно снижает размеры и вес девайса (при прочих равных условиях весогабаритные характеристики трансформатора в 1,5 раза больше заменяющего изделия).
Схема автотрансформатора с фиксированным напряжением U2.
Однако нерегулируемый автотрансформатор имеет существенный недостаток: он не защищает от бросков напряжения и наведенных в сети импульсов. Низкочастотные (НЧ) и высокочастотные (ВЧ) пульсации, сетевые помехи и паразитные гармоники значительно снизятся, если в выходную цепь установить дроссель. В тандеме с автотрансформатором используют дроссель с высокой индуктивностью ≤ 0,5–1,0 ГН, устанавливаемый последовательно с нагрузкой.
Индуктивный элемент накапливает в магнитном поле катушки энергию питающей сети, а затем отдает в нагрузку. Дроссель в электрической цепи противодействует изменению тока в электрической цепи. При резком падении катушка поддерживает протекающий ток, а при резком повышении ограничивает, не давая быстро возрасти. Компактные дроссели переменного тока применяются в бустерах энергосберегающих ламп и LED-драйверах, питающих светодиодные светильники.
Технические требования к конденсатору
Для бестрансформаторного БП подойдет конденсатор, рассчитанный на амплитудное (или большее) значение переменного напряжения. Если действующее значение напряжения равно 220 В, то амплитудное рассчитывается по формуле 220 * = 311 В (номинальное 400 В). Конденсаторы лучше выбрать плёночные, оптимально подходят емкостные элементы серии К73-17.
Бестрансформаторное электропитание: возможные схематические решения
Микросхема линейного стабилизатора
Можно своими руками собрать простой драйвер (источник стабилизированного тока) на недорогой (0,3 $) микросхеме линейного стабилизатора LM317АMDT. На вход преобразователя DС-AC подается напряжение сети 220 В, 50 Гц.
Стабилизированное напряжение 12 В получается на ИМС с минимальным набором элементов в обвязке (в самом простом варианте используется только R1 и R2). Подбирая номинал резисторов, можно регулировать ток в нагрузке, при суммарном токе светодиодов до 0,3 А микросхема отлично работает без радиатора. Ниже приведена типовая схема устройства на микросхеме LM317:
Зарядное устройство
Самым бюджетным вариантом, безусловно, считается использование зарядного устройства (ЗУ) от сотового телефона. Плата зарядника имеет совсем небольшие габариты и подойдет для питания 12 В гаджета с мощностью ≤ P ном. блока питания. Необходимо только заменить в ней однополупериодный выпрямитель на выпрямитель с удвоенным напряжением (добавляется по одному диоду и конденсатору). После модернизации получаем искомые 12 вольт с током 0.5А и полноценной развязкой от сети.
В качестве альтернативы, не требующей вмешательства в конструкцию, можно к выходу ЗУ через переходник подключается повышающий DС-DС преобразователь напряжения (например, 2-х амперный, размером 30мм х 17мм х 14мм, стоимостью 1$) с USB-разъемом. Требуется только выставить подстроечным резистором требуемое напряжение 12 В и подключить преобразователь к гаджету или стационарному электроприемному устройству.
Для чего может использоваться напряжение 12 или 24 вольт в быту
В бытовых условиях зачастую используются источники электропитания низкого напряжения. От напряжения 12 или 24В постоянного тока DС запитываются переносные/стационарные электротехнические и электронные устройства, а также некоторые осветительные приборы:
- аккумуляторные электродрели, шуруповерты и электропилы;
- стационарные насосы для полива огородов;
- аудио-видеотехника и радиоэлектронная аппаратура;
- системы видеонаблюдения и сигнализации;
- батареечные радиоприемники и плееры;
- ноутбуки (нетбуки) и планшеты;
- галогенные и LED-лампы, светодиодные ленты;
- портативные ультрафиолетовые облучатели и портативное медицинское оборудование;
- паяльные станции и электропаяльники;
- зарядные устройства мобильных телефонов и повербанков;
- слаботочные сети электропитания в местах с повышенной влажностью и системы ландшафтного освещения;
- детские игрушки, елочные гирлянды, помпы аквариумов;
- различные самодельные радиоэлектронные устройства, в том числе на популярной платформе Arduino.
Большинство устройств работает от батареек и Li-ion аккумуляторов, но использование товарных позиций не всегда оправдано с точки зрения эксплуатационных затрат. Заряжать аккумуляторные батареи можно 300–1500 раз, но гальванические элементы с большой энергоемкостью и низким током саморазряда стоят дорого. Заметно дешевле обойдется приобретение батареек, особенно солевых и щелочных, но такие элементы придётся часто менять. Тем более, что для обеспечения подающего напряжения 12 В понадобится 8 последовательно соединенных пальчиковых батареек (типа АА или ААА) или 1,5-вольтовых «таблеток» в корпусе типа 27А.
Поэтому в местах с доступом к бытовой сети 220 В 50 Гц для питания электроприемников с амперажом больше 0,1 А рациональнее использовать блок питания.
| Метки: |
Схема диодного моста с конденсатором
Многие электронные приборы, для работы которых применяется переменный ток в 220 вольт, используют в своих схемах диодные мосты. Основной функцией данного устройства являются действия по выпрямлению переменного тока. Это связано с тем, что многие приборы рассчитаны на питание постоянного тока. Поэтому, и возникает постоянная необходимость в выпрямлении.
Существует много вариантов подключения подобных устройств. Так, существует диодный мост, схема с конденсатором у которого, отличается от традиционной сборки. Дешевые полупроводниковые диоды позволяют повсеместно применять такие схемы.
Работа диодного моста
Принцип работы диодного моста заключается в следующем. На его вход, обозначенный переменным значком, производится подача переменного тока с изменяющейся полярностью. Частота изменений, как правило, совпадает с частотой в электрической сети. На выходе, где расположены положительный и отрицательный выводы, получается ток исключительно с одной полярностью.
Однако, на выходящем токе будут наблюдаться пульсации с частотой, превышающей частоту переменного тока, подаваемого на вход. Такие пульсации являются нежелательными и препятствуют нормальной работе всей схемы. Для ликвидации таких пульсаций, применяются специальные фильтры. Для самых простых фильтров используются электролитические конденсаторы с большой емкостью. Таким образом, во всех блоках питания устанавливается диодный мост, схема с конденсатором которого позволяет эффективно сглаживать все пульсации выходящего тока.
Чтобы повысить производительность выпрямляющих устройств, в их конструкции применяется схема диодной сборки. В ее состав входят четыре диода с одинаковыми параметрами, объединенные в одном общем корпусе. Для их соединения используется схема мостового выпрямителя. Такая сборка очень компактная, для всех диодов соблюдается одинаковый тепловой режим. Стоимость общей конструкции значительно ниже, чем у четырех отдельных диодов. Однако, существенным недостатком является необходимость замены всего диодного моста, при выходе из строя хотя-бы одного диода.
Применение диодных мостов
Эти схемы применяются, практически, во всех областях электроники, где для питания используется переменный ток однофазной электрической сети. Данный элемент имеет в своей конструкции блоки питания трансформаторного и импульсного типа. В качестве примера импульсного варианта можно привести блок питания компьютера.
Диодные мосты также используются для устойчивой работы люминесцентных и энергосберегающих ламп. Они устанавливаются в светильники, взамен устаревших дросселей. Диодные приборы с большой мощностью входят в состав конструкции сварочных аппаратов.
Простой конденсаторный выпрямитель
Для чего может использоваться напряжение 12 или 24 вольт в быту
В бытовых условиях зачастую используются источники электропитания низкого напряжения. От напряжения 12 или 24В постоянного тока DС запитываются переносные/стационарные электротехнические и электронные устройства, а также некоторые осветительные приборы:
- аккумуляторные электродрели, шуруповерты и электропилы;
- стационарные насосы для полива огородов;
- аудио-видеотехника и радиоэлектронная аппаратура;
- системы видеонаблюдения и сигнализации;
- батареечные радиоприемники и плееры;
- ноутбуки (нетбуки) и планшеты;
- галогенные и LED-лампы, светодиодные ленты;
- портативные ультрафиолетовые облучатели и портативное медицинское оборудование;
- паяльные станции и электропаяльники;
- зарядные устройства мобильных телефонов и повербанков;
- слаботочные сети электропитания в местах с повышенной влажностью и системы ландшафтного освещения;
- детские игрушки, елочные гирлянды, помпы аквариумов;
- различные самодельные радиоэлектронные устройства, в том числе на популярной платформе Arduino.
Большинство устройств работает от батареек и Li-ion аккумуляторов, но использование товарных позиций не всегда оправдано с точки зрения эксплуатационных затрат. Заряжать аккумуляторные батареи можно 300–1500 раз, но гальванические элементы с большой энергоемкостью и низким током саморазряда стоят дорого. Заметно дешевле обойдется приобретение батареек, особенно солевых и щелочных, но такие элементы придётся часто менять. Тем более, что для обеспечения подающего напряжения 12 В понадобится 8 последовательно соединенных пальчиковых батареек (типа АА или ААА) или 1,5-вольтовых «таблеток» в корпусе типа 27А.
Поэтому в местах с доступом к бытовой сети 220 В 50 Гц для питания электроприемников с амперажом больше 0,1 А рациональнее использовать блок питания.
| Метки: |
Схема диодного моста с конденсатором
Многие электронные приборы, для работы которых применяется переменный ток в 220 вольт, используют в своих схемах диодные мосты. Основной функцией данного устройства являются действия по выпрямлению переменного тока. Это связано с тем, что многие приборы рассчитаны на питание постоянного тока. Поэтому, и возникает постоянная необходимость в выпрямлении.
Существует много вариантов подключения подобных устройств. Так, существует диодный мост, схема с конденсатором у которого, отличается от традиционной сборки. Дешевые полупроводниковые диоды позволяют повсеместно применять такие схемы.
Работа диодного моста
Принцип работы диодного моста заключается в следующем. На его вход, обозначенный переменным значком, производится подача переменного тока с изменяющейся полярностью. Частота изменений, как правило, совпадает с частотой в электрической сети. На выходе, где расположены положительный и отрицательный выводы, получается ток исключительно с одной полярностью.
Однако, на выходящем токе будут наблюдаться пульсации с частотой, превышающей частоту переменного тока, подаваемого на вход. Такие пульсации являются нежелательными и препятствуют нормальной работе всей схемы. Для ликвидации таких пульсаций, применяются специальные фильтры. Для самых простых фильтров используются электролитические конденсаторы с большой емкостью. Таким образом, во всех блоках питания устанавливается диодный мост, схема с конденсатором которого позволяет эффективно сглаживать все пульсации выходящего тока.
Чтобы повысить производительность выпрямляющих устройств, в их конструкции применяется схема диодной сборки. В ее состав входят четыре диода с одинаковыми параметрами, объединенные в одном общем корпусе. Для их соединения используется схема мостового выпрямителя. Такая сборка очень компактная, для всех диодов соблюдается одинаковый тепловой режим. Стоимость общей конструкции значительно ниже, чем у четырех отдельных диодов. Однако, существенным недостатком является необходимость замены всего диодного моста, при выходе из строя хотя-бы одного диода.
Применение диодных мостов
Эти схемы применяются, практически, во всех областях электроники, где для питания используется переменный ток однофазной электрической сети. Данный элемент имеет в своей конструкции блоки питания трансформаторного и импульсного типа. В качестве примера импульсного варианта можно привести блок питания компьютера.
Диодные мосты также используются для устойчивой работы люминесцентных и энергосберегающих ламп. Они устанавливаются в светильники, взамен устаревших дросселей. Диодные приборы с большой мощностью входят в состав конструкции сварочных аппаратов.
Простой конденсаторный выпрямитель
Выпрямитель — это устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное. Это одна из самых часто встречающихся деталей в электроприборах, начиная от фена для волос, заканчивая всеми типами блоков питания с выходным напряжением постоянного тока. Есть разные схемы выпрямителей и каждая из них в определённой мере справляется со своей задачей. В этой статье мы расскажем о том, как сделать однофазный выпрямитель, и зачем он нужен.
Определение
Выпрямителем называется устройство, предназначенное для преобразования переменного тока в постоянный. Слово «постоянный» не совсем корректно, дело в том, что на выходе выпрямителя, в цепи синусоидального переменного напряжения, в любом случае окажется нестабилизированное пульсирующие напряжение. Простыми словами: постоянное по знаку, но изменяющееся по величине.
Различают два типа выпрямителей:
Однополупериодный. Он выпрямляет только одну полуволну входного напряжения. Характерны сильные пульсации и пониженное относительно входного напряжение.
Двухполупериодный. Соответственно, выпрямляется две полуволны. Пульсации ниже, напряжение выше чем на входе выпрямителя – это две основных характеристики.
Что значит стабилизированное и нестабилизированное напряжение?
Стабилизированным называется напряжение, которое не изменяется по величине независимо ни от нагрузки, ни от скачков входного напряжения. Для трансформаторных источников питания это особенно важно, потому что выходное напряжение зависит от входного и отличается от него на Ктрансформации раз.
Нестабилизированное напряжение – изменяется в зависимости от скачков в питающей сети и характеристик нагрузки. С таким блоком питания из-за просадок возможно неправильное функционирование подключенных приборов или их полная неработоспособность и выход из строя.
Выходное напряжение
Основные величины переменного напряжения — амплитудное и действующее значение. Когда говорят «в сети 220В переменки» имеют в виду действующее напряжение.
Если говорят об амплитудной величине, то имеют в виду, сколько вольт от нуля до верхней точки полуволны синусоиды.
Опустив теорию и ряд формул можно сказать, что действующее напряжение в 1.41 раз меньше амплитудного. Или:
Амплитудное напряжение в сети 220В равняется:
Схемы
Однополупериодный выпрямитель состоит из одного диода. Он просто не пропускает обратную полуволну. На выходе получается напряжение с сильными пульсациями от нуля до амплитудного значения входного напряжения.
Если говорить совсем простым языком, то в этой схеме к нагрузке поступает половина от входного напряжения. Но это не совсем корректно.
Двухполупериодные схемы пропускают к нагрузке обе полуволны от входного. Выше в статье упоминалось об амплитудном значении напряжения, так вот напряжение на выходе выпрямителя то же ниже по величине, чем действующее переменное на входе.
Но, если сгладить пульсации с помощью конденсатора, то, чем меньшими будут пульсации, тем ближе напряжение будет к амплитудному.
О сглаживания пульсаций мы поговорим позже. А сейчас рассмотрим схемы диодных мостов.
1. Выпрямитель по схеме Гретца или диодный мост;
2. Выпрямитель со средней точкой.
Первая схема более распространена. Состоит из диодного моста – четыре диода соединены между собой «квадратом», а в его плечи подключена нагрузка. Выпрямитель типа «мост» собирается по схеме приведенной ниже:
Её можно подключить напрямую к сети 220В, так сделано в современных импульсных блоках питания, или на вторичные обмотки сетевого (50 Гц) трансформатора. Диодные мосты по этой схеме можно собирать из дискретных (отдельных) диодов или использовать готовую сборку диодного моста в едином корпусе.
Вторая схема – выпрямитель со средней точкой не может быть подключена напрямую к сети. Её смысл заключается в использовании трансформатора с отводом от середины.
По своей сути – это два однополупериодных выпрямителя, подключенные к концам вторичной обмотки, нагрузка одним контактом подключается к точке соединения диодов, а вторым – к отводу от середины обмоток.
Её преимуществом перед первой схемой является меньшее количество полупроводниковых диодов. А недостатком – использование трансформатора со средней точкой или, как еще называют, отводом от середины. Они менее распространены чем обычные трансформаторы со вторичной обмоткой без отводов.
Сглаживание пульсаций
Питание пульсирующим напряжением неприемлемо для ряда потребителей, например, источники света и аудиоаппаратура. Тем более, что допустимые пульсации света регламентируются в государственных и отраслевых нормативных документах.
Для сглаживания пульсаций используют фильтры – параллельно установленный конденсатор, LC-фильтр, разнообразные П- и Г-фильтры…
Но самый распространенный и простой вариант – это конденсатор, установленный параллельно нагрузке. Его недостатком является то, что для снижения пульсаций на очень мощной нагрузке придется устанавливать конденсаторы очень большой емкости – десятки тысяч микрофарад.
Его принцип работы заключается в том, что конденсатор заряжается, его напряжение достигает амплитуды, питающее напряжение после точки максимальной амплитуды начинает снижаться, с этого момента нагрузка питается от конденсатора. Конденсатор разряжается в зависимости от сопротивления нагрузки (или её эквивалентного сопротивления, если она не резистивная). Чем больше емкость конденсатора – тем меньшие будут пульсации, если сравнивать с конденсатором с меньшей емкостью, подключенного к этой же нагрузке.
Простым словами: чем медленнее разряжается конденсатор – тем меньше пульсации.
Скорости разряда конденсатора зависит от потребляемого нагрузкой тока. Её можно определить по формуле постоянной времени:
где R – сопротивление нагрузки, а C – емкость сглаживающего конденсатора.
Таким образом, с полностью заряженного состояния до полностью разряженного конденсатор разрядится за 3-5 t. Заряжается с той же скоростью, если заряд происходит через резистор, поэтому в нашем случае это неважно.
Отсюда следует – чтобы добиться приемлемого уровня пульсаций (он определяется требованиями нагрузки к источнику питания) нужна емкость, которая разрядится за время в разы превышающее t. Так как сопротивления большинства нагрузок сравнительно малы, нужна большая емкость, поэтому в целях сглаживания пульсаций на выходе выпрямителя применяют электролитические конденсаторы, их еще называют полярными или поляризованными.
Обратите внимание, что путать полярность электролитического конденсатора крайне не рекомендуется, потому что это чревато его выходом из строя и даже взрывом. Современные конденсаторы защищены от взрыва – у них на верхней крышке есть выштамповка в виде креста, по которой корпус просто треснут. Но из конденсатора выйдет струя дыма, будет плохо, если она попадет вам в глаза.
Расчет емкости ведется исходя из того какой коэффициент пульсаций нужно обеспечить. Если выражаться простым языком, то коэффициентом пульсаций показывает, на какой процент проседает напряжение (пульсирует).
Чтобы посчитать емкость сглаживающего конденсатора можно использовать приближенную формулу:
Где Iн – ток нагрузки, Uн – напряжение нагрузки, Kн – коэффициент пульсаций.
Для большинства типов аппаратуры коэффициент пульсаций берется 0.01-0.001. Дополнительно желательно установить керамический конденсатор как можно большей емкости, для фильтрации от высокочастотных помех.
Как сделать блок питания своими руками?
Простейший блок питания постоянного тока состоит из трёх элементов:
Если нужно получить высокое напряжение, и вы пренебрегаете гальванической развязкой то можно исключить трансформатор из списка, тогда вы получите постоянное напряжение вплоть до 300-310В. Такая схема стоит на входе импульсных блоков питания, например, такого как у вас на компьютере. О них мы недавно писали большую статью — Как устроен компьютерный блок питания.
Это нестабилизированный блок питания постоянного тока со сглаживающим конденсатором. Напряжение на его выходе больше чем переменное напряжение вторичной обмотке. Это значит, что если у вас трансформатор 220/12 (первичная на 220В, а вторичная на 12В), то на выходе вы получите 15-17В постоянки. Эта величина зависит от емкости сглаживающего конденсатора. Эту схему можно использовать для питания любой нагрузки, если для нее неважно, то, что напряжение может «плавать» при изменениях напряжения питающей сети.
У конденсатора две основных характеристики – емкость и напряжение. Как подбирать емкость мы разобрались, а с подбором напряжения – нет. Напряжение конденсатора должно превышать амплитудное напряжение на выходе выпрямителя хотя бы в половину. Если фактическое напряжение на обкладках конденсатора превысит номинальное – велика вероятность его выхода из строя.
Старые советские конденсаторы делались с хорошим запасом по напряжению, но сейчас все используют дешевые электролиты из Китая, где в лучшем случае есть малый запас, а в худшем – и указанного номинального напряжения не выдержит. Поэтому не экономьте на надежности.
Стабилизированный блок питания отличается от предыдущего всего лишь наличием стабилизатора напряжения (или тока). Простейший вариант – использовать L78xx или другие линейные стабилизаторы, типа отечественного КРЕН.
Так вы можете получить любое напряжение, единственное условие при использовании подобных стабилизаторов, это то, напряжение до стабилизатора должно превышать стабилизированную (выходную) величину хотя бы на 1.5В. Рассмотрим, что написано в даташите 12В стабилизатора L7812:
Входное напряжение не должно превышать 35В, для стабилизаторов от 5 до 12В, и 40В для стабилизаторов на 20-24В.
Входное напряжение должно превышать выходное на 2-2.5В.
Т.е. для стабилизированного БП на 12В со стабилизатором серии L7812 нужно, чтобы выпрямленное напряжение лежало в пределах 14.5-35В, чтобы избежать просадок, будет идеальным решением применять трансформатора с вторичной обмоткой на 12В.
Но выходной ток достаточно скромный – всего 1.5А, его можно усилить с помощью проходного транзистора. Если у вас есть PNP-транзисторы, можно использовать эту схему:
На ней изображено только подключение линейного стабилизатора «левая» часть схемы с трансформатором и выпрямителем опущена.
Если у вас есть NPN-транзисторы типа КТ803/КТ805/КТ808, то подойдет эта:
Стоит отметить, что во второй схеме выходное напряжение будет меньше напряжения стабилизации на 0.6В – это падение на переходе эмиттер база, подробнее об этом мы писали в статье о биполярных транзисторах. Для компенсации этого падения в цепь был введен диод D1.
Можно и в параллель установить два линейных стабилизатора, но не нужно! Из-за возможных отклонений при изготовлении нагрузка будет распределяться неравномерно и один из них может из-за этого сгореть.
Установите и транзистор, и линейный стабилизатор на радиатор, желательно на разные радиаторы. Они сильно греются.
Регулируемые блоки питания
Простейший регулируемый блок питания можно сделать с регулируемым линейным стабилизатором LM317, её ток тоже до 1.5 А, вы можете усилить схему проходным транзистором, как было описано выше.
Вот более наглядная схема для сборки регулируемого блока питания.
Чтобы получить больший ток можно и использовать более мощный регулируемый стабилизатор LM350.
В последних двух схемах есть индикация включения, которая показывает наличие напряжения на выходе диодного моста, выключатель 220В, предохранитель первичной обмотки.
Вот пример регулируемого зарядного устройства для аккумулятора с тиристорным регулятором в первичной обмотке, по сути такой же регулируемый блок питания.
Кстати похожей схемой регулируют и сварочный ток:
Заключение
Выпрямитель используется в источниках питания для получения постоянного тока из переменного. Без его участия не получится запитать нагрузку постоянного тока, например светодиодную ленту или радиоприемник.
Также используются в разнообразных зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов, есть ряд схем с использованием трансформатора с группой отводов от первичной обмотки, которые переключаются галетным переключателем, а во вторичной обмотке установлен только диодный мост. Переключатель устанавливают со стороны высокого напряжения, так как, там в разы ниже ток и его контакты не будут пригорать от этого.
По схемам из статьи вы можете собрать простейший блок питания как для постоянной работы с каким-то устройством, так и для тестирования своих электронных самоделок.
Схемы не отличаются высоким КПД, но выдают стабилизированное напряжение без особых пульсаций, следует проверить емкости конденсаторов и рассчитать под конкретную нагрузку. Они отлично подойдут для работы маломощных аудиоусилителей, и не создадут дополнительного фона. Регулируемый блок питания станет полезным автолюбителями и автоэлектрикам для проверки реле регулятора напряжения генератора.
Регулируемый блок питания используется во всех областях электроники, а если его улучшить защитой от КЗ или стабилизатором тока на двух транзисторах, то вы получите почти полноценный лабораторный блок питания.
знаю что паралельно диодному мосту должен стоять сглаживающий конденсатор
— как правильно подобрать номинал сглаживающего конденсатора в микрофарадах “mF” паралельно диодному мосту .
— интуитивно подозревая что конденсатор должен быть большой емкости. ничего под рукой не оказалось как три конденсатора по 250мФ (400В) подключил паралельно. на выходе после диодного моста из 12В получилось 16В (что очень нежелательно в моем случае, нужны стабильные 12 и 24VDC)
ВОПРОС; как емкость конденсатора влияет на выходное напряжение после моста ? есть ли готовая формула расчета .
и еще вопрос по теме; — почему при паралельном подключении 6-ти гидроклапанов к одному трансформатору, питание в сети поднимается с 12В-вплоть до 17-тиVDC, а если подключать на обмотку трансформатора 24В питание поднимается вплоть до 34VDC . где искать грабли ? может отделить катушки клапанов дополнительными диодами на каждую обмотку .
- Вопрос задан более трёх лет назад
- 50426 просмотров
На самом деле вам стоило бы почитать какую-нибудь книжку по электротехнике.
Если вкратце, то переменное напряжение в среднем в сети переменного тока равно нулю, потому что оно постоянно меняет знак, и меняется от одного амплитудного значения до другого. Поэтому в сети переменного тока принято измерять действующее значение напряжения, которое есть , потому что такое значение согласуется по энергетическим характеристикам с постоянным напряжением той же величины.
Однако после выпрямления тока, на выходе получается пульсирующее напряжение с амплитудой . Если таким напряжение заряжать конденсатор, не подключая нагрузку, то конденсатор зарядится до этого самого амплитудного значения. В вашем случае , что вы и наблюдаете.
Расчет емкости конденсатора фильтра зависит от величины нагрузки и допустимого уровня пульсации. Ваш выпрямленный ток грубо можно представить как сумму постоянного и переменного тока. Переменная составляющая может проходить через конденсатор, который представляет для нее некоторое сопротивление. Для того, чтобы эффективно давить переменную составляющую, необходимо, чтобы сопротивление конденсатора для переменного тока было значительно меньше сопротивления нагрузки, которую создают потребители.
Тут можно посчитать емкостное сопротивление, нужно иметь в виду, что после диодного моста частота переменной составляющей тока будет 100Гц
Без детального описания схемы дальше сказать что-то будет сложно. Если вы не разбираетесь в схемотехнике, лучше купить готовый блок питания.
Какие диоды нужны для диодного моста? Как подобрать диоды для выпрямления. _v_
Тема: как выбрать диод для получения постоянного тока из переменного.
Порой, когда дело приходится иметь с блоками питания (их ремонтом, сборкой своими руками) сталкиваешься с его выпрямительной частью, которая из переменного напряжения делает постоянное. Эта часть есть не что иное как диодный выпрямительный мост. Для технарей электротехников известно, что это такое и какова функция этого элемента электрических схем. Для непосвященных поясню — большинство электротехники содержат в своих схемах блок питания, который понижает сетевое напряжение 220 вольт в меньшее, что используется устройствами (3, 5, 9, 12, 24 вольта, это наиболее распространенные величины пониженных напряжений). В сети используется переменный ток, а практически все электронные схемы работают на постоянном. Так вот, для преобразования переменного напряжения в постоянное и используется диодный мост.
Выпрямительные диодные мосты бывают готовыми сборками в едином корпусе, а бывают и самодельными, которые спаиваются из четырех одинаковых диодов. А какие диоды нужны для самодельного диодного моста и как правильно подобрать их для выпрямителя? Все достаточно просто. Основными параметрами для выбора диодов на мост являются напряжение (обратное) и сила тока (которую они могут через себя пропускать без перегрева).
Напомню, что диоды при прямом подключении (плюс диода к плюсу прилагаемого напряжения, а минус диода к минусу прилагаемого напряжения) к питанию пропускают через себя электрический ток. В этом режиме (открытом) на них оседает небольшое напряжение в пределах около 0,6 вольт. Как и любые другие проводники они имеют свое внутреннее сопротивление (что и обуславливает это небольшое падение напряжения на них в открытом состоянии). Чем оно больше, тем меньшую силу тока диод способен через себя пропустить. Если же на диод приложить постоянное обратное напряжение (на плюс диода подать минус источника, и на минус диода подать плюс источника), то диод будет работать в режиме запирания. Он не будет через себя пропускать постоянный ток (будет закрыт).
Так вот, есть максимальная величина обратного напряжения, которую диод может выдержать не входя в режим электрического и теплового пробоя. Именно это обратное напряжение и нужно учитывать при выборе диодов на выпрямительный мост. Если на диодный мост будет подаваться напряжение 220 вольт переменного тока, значит диоды моста должны быть рассчитаны на большее напряжение (с запасом не менее 25%). А лучше вовсе брать с достаточно большим запасом. Это убережет полупроводники от попадания на них случайных скачков напряжения, идущие от сети. Сейчас на обычные, небольшие блоки питания ставят диоды серии 1n4007, у которых обратное напряжение равно 1000 вольтам, а долговременный ток они могут выдерживать до 1 ампера (при температуре 75 градусов).
Второй, и пожалуй главной характеристикой выпрямительного диода является сила тока, которую он может пропускать через себя длительное время (без перегрева). Изначально вы должны знать, на какой максимальный ток рассчитан ваш блок питания. И только после этого уже нужно подбирать выпрямительные диоды на мост. К примеру, вы решили сделать себе самодельный регулируемый блок питания с выходным напряжением до 15 вольт и максимальным током в 6 ампер. Следовательно, под такой источник питания нужно брать диоды, рассчитанные на силу тока порядка 10 ампер (плюс определенный запас по току). Ток в 6 ампер как бы относительно немалый. Он будет нагревать диоды выпрямительного моста. Значит под эти диоды, мост еще нужно предусмотреть охлаждающий радиатор.
Напомню, что большинство полупроводниковых компонентов сделаны из кремния, а этот материал имеет максимальную рабочую температуру 150—170 °C. Выход за эти пределы разрушаю полупроводник, в нашем случае диоды диодного моста. Лучше держать температуру диодов в пределах до 75 °C. Поставьте на мост небольшой радиатор и посмотрите не выходит ли температура при максимальной нагрузки блока питания за допустимые пределы.
Диодных мостов и диодов (под них) существует достаточно большое количество. При выборе сначала в поисковике найдите справочную таблицу диодов и диодных мостов, где указаны основные технические характеристики выпрямителей. Выберите наиболее подходящий компонент с учетом номинального обратного напряжения и силы тока. Если вы поставите на диодный мост диоды с большими номинальными токами и напряжениями, ничего страшного, это будет даже лучше, как бы излишний запас. Но подбирать меньшие или впритык лучше не стоит.
Видео по этой теме:
P.S. Кроме основных характеристик (тока и напряжения) диодов, которые будут ставится на диодный мост, еще нужно обращать внимание на частоту, на которой они могут нормально работать. Частота сети в 50 герц является достаточно малой и под нее подойдут практически все диоды. Выше приведенный диод 1n4007 имеет рабочую частоту в 1 мГц. Обращать внимание на частоту актуально для электрических схем, рассчитанных на действительно высокие частоты.
Однофазный диодный выпрямитель
– обзор
4.7 Явление перекрытия коммутации диодов
На Рис. 4.24 (a) показана силовая цепь трехфазного полумостового выпрямителя, которая будет использоваться для объяснения явления перекрытия коммутации диоды. Перекрытие коммутации – это нежелательная одновременная проводимость двух диодов, которая приводит к короткому замыканию между любыми двумя входными фазами переменного тока. Это явление вызвано индуктивностями входного источника, которые влияют на увеличение и уменьшение скорости нарастания тока, протекающего через каждый диод, при переключении между состояниями с прямым и обратным смещением.Это явление короткого замыкания, показанное на рис. 4.24 (a), называется феноменом коммутационного перекрытия. Например, предположим, что диод D 1 проводит питание нагрузки чистым постоянным током величиной I¯o. В тот момент, когда диод D 2 становится смещенным в прямом направлении, он начинает проводить ток, подавая ток на нагрузку одновременно с D 1 . Это вызовет короткое замыкание между двумя входными фазами переменного тока a и b на короткое время μ, пока диод D 1 не перейдет в состояние блокировки.Это явление возникает каждый раз, когда диод переходит в состояние проводимости, в то время как другой диод переходит в состояние блокировки и все еще проводит. Время короткого замыкания μ зависит от индуктивности входного источника L S (то есть L S линии передачи), тока нагрузки и значения входного переменного напряжения источника питания. При анализе явления перекрытия коммутации входное сопротивление R с считается незначительным. На рис. 4.24 (b) показаны формы сигналов выпрямителя с учетом интервалов перекрытия диодов.
Рисунок 4.24. Углы перекрытия коммутации диодов D 1 и D 2 в интервале коммутации от D 1 до D 2 .
а) Схема питания трехфазного полуволнового диодного выпрямителя; (b) формы сигналов выпрямителя с учетом явления перекрытия во время коммутации тока.
Угол ωt = 0 ° – начало интервала перекрытия, где v и = v bn . За пределами этого угла к выпрямителю прикладывается линейное напряжение v ba , в результате чего возникает ток короткого замыкания i sc , который называется током коммутации.Как видно из рис. 4.24 (а), ток короткого замыкания зависит от напряжения v ba и полного сопротивления цепи. Во время коммутации ток короткого замыкания i sc протекает через индуктивности двух входных источников L s . Направление тока короткого замыкания i sc такое же, как у тока i D2 , потому что во время конкретной коммутации v bn > v и . Следовательно, из рис. 4.24 (a), пренебрегая напряжениями проводимости диодов и сопротивлениями источника переменного тока, во время перекрытия коммутации выполняется следующее уравнение:
(4.153) vbn − van = vba = 6V˜isinωt = 2Lsdiscdt
, где V˜i = действующее значение входного фазного напряжения.
Решение уравнения. (4.153) получается соотношение тока короткого замыкания:
(4.154) isc = ∫6V˜isinωt2Lsdt = −6V˜i2ωLscosωt + C
Применяя начальное условие i sc (ωt = 0) = 0 (см. Рис. 4.24 (b)) к формуле. (4.154) значение константы C находится:
(4.155) C = 6V˜i2ωLs
Подставляя уравнение. (4.155) в уравнение. (4.154) дает:
(4.156) isc = 6V˜i2ωLs (1 − cosωt)
Интервал перекрытия заканчивается под углом ωt = μ, когда isc = I¯o (см. Рис.4.24 (б)). Следовательно, из уравнения. (4.156) находится значение угла коммутации:
(4.157) I¯o = 6V˜i2ωLs (1 − cosμ)
или
(4.158) μ = cos − 1 (1−2I¯oωLs6V˜i )
Используя уравнение. (4.158) угол перекрытия коммутации μ может быть вычислен, если известны значения входного фазного напряжения, индуктивности входного источника, частоты входного напряжения и выходного тока.
Как видно из Рис. 4.24 (b), выходное напряжение для каждого интервала перекрытия уменьшается на величину, равную площади A.Следовательно, каждый интервал перекрытия снижает среднее выходное напряжение выпрямителя на:
(4,159) V¯μ = AT = 12π∫0μ (vbn − vo) d (ωt) = 12π∫0μvbn − van2d (ωt) = 12π ∫0μvba2d (ωt) = 14π∫0μ6V˜isin (ωt) d (ωt) = 6V˜i4π (−cosωt) | 0μ = 6V˜i4π (−cosμ + cos0 °) = 0,195V˜i (1 − cosμ)
Согласно рис. 4.24 (b), для трехфазного полуволнового диодного выпрямителя имеется три интервала перекрытия за цикл и, следовательно, среднее выходное напряжение будет уменьшено на:
(4,160) В ¯o (потери ) = 3V¯μ = 3 × 0,195V˜i (1 − cosμ) = 0.58 (1-cosμ)
Пример 4.1
Для однофазного полномостового выпрямителя, работающего с чистым выходным током постоянного тока, дается следующая информация:
Входное напряжение = 120 В, действующее значение 60 Гц, нагрузка источника постоянного тока E = 80 В, R = 2 Ом и L = 10 мГн.
Рассчитайте мощность, потребляемую источником постоянного тока E, а также мощность, потребляемую резистором.
Решение
Среднее выходное напряжение V¯o = 22V˜iπ = 22120π = 108V.
Следовательно, средний выходной ток равен I¯o = V¯o − ER = 108−802 = 14A.
Принимая во внимание только две первые высшие гармонические составляющие выходного напряжения, следующие результаты получены из формул. (4.15) и (4.16):
V˜o, 2 = 42V˜i3π2andV˜o, 4 = 42V˜i15π2I˜o, 2 = 42V˜i3π2 | Zo, 2 | и I˜o, 4 = 42V˜i15π2 | Зо, 4 |
Действующее значение выходного тока составляет I˜o≈I¯02 + I˜22 + I˜42
, где
I¯o = 14A
I˜o, 2 = 42V˜i3π2 | Zo, 2 | = 42 × 1203π222 + (2 × 2π × 60 × 0,01) 2 = 6.53A
I˜o, 4 = 42V˜i15π2 | Zo, 4 | = 42 × 12015π242 + (4 × 2π × 60 × 0,01) 2 = 0,65A
Следовательно, I˜o≈ (14) 2+ (6.53) 2+ (0,65) 2 = 15,46 А.
Мощность, потребляемая резистором нагрузки, равна PR = I˜o2R = (15.46) 2 (2) = 478 Вт.
Мощность, потребляемая источником постоянного тока нагрузки, равна PE = I¯oE = (14) (80) = 1120Вт.
Пример 4.2
Для выпрямителя на рисунке ниже, где ωL ≫ R, нарисуйте формы входных и выходных сигналов и вычислите среднее выходное напряжение и ток.
Solution
Для этого трехфазного полуволнового диодного выпрямителя диоды соединены таким образом, что в любой момент диод с самым высоким отрицательным анодным напряжением будет проводить и смещать в обратном направлении два других.На рис. 4.25 показаны основные формы сигналов выпрямителя.
Рисунок 4.25. Формы сигналов выпрямителя.
Используя форму выходного напряжения, среднее выходное напряжение и ток соответственно определяются следующим образом:
V¯o = −12π3∫ − π3π32V˜icosωtd (ωt) = – 32V˜i2π (sinωt) | −π3π3 = −32V˜ i2π (sin (π3) −sin (−π3)) = – 36V˜i2π = −1.17V˜iI¯o = V¯oR = −1.17V˜iR
Пример 4.3
Напряжение на нагрузке и ее ток задаются следующими уравнениями:
vi = 2 [200sinωt + 200sin (2ωt − 30 °)] ii = 2 [20sin (ωt − 45 °) + 10sin (2ωt − 60 °) + 10sin (3ωt + 60 °) ]
Вычислить: P, Q, S, D, λ, THD v % и THD i %.
Раствор
V˜i = 2002 + 2002 = 282,84VI˜i = 202 + 102 + 102 = 24,49A
Si = V˜iI˜i = 6926,75 ВА
Пока нет ни напряжения, ни тока синусоидальные формы сигнала:
Pi = ∑1nV˜nI˜ncosφn = V˜1I˜1cosφ1 + V˜2I˜2cosφ2 = 200 × 20 × cos45 ° + 200 × 10 × cos30 ° = 2828,43 + 1732,05 = 4560,48 Вт
Qi = ∑1nV˜nI˜nsinφn = V˜1I˜1sinφ1 + V˜2I˜2sinφ2 = 200 × 20 × sin45 ° + 200 × 10 × sin30 ° = 2828,43 + 1000 = 3828,43VAR
Di = Si2 − Pi2 − Qi2 = ( 6926,75) 2- (4560,48) 2- (3828,43) 2 = 3539,06 ВА Искажение
λ = PiSi = 4560.486926,75 = 0,66
THDv% = Vi, 22Vi, 1 × 100 = 2002200 × 100 = 100%
THDi% = Ii, 22 + Ii, 32Ii, 1 × 100 = 102 + 10220 × 100 = 70,7%
Исследование Уравнение (4.39) коэффициент THD не учитывает серьезность гармоник более низкого порядка и рассматривает все гармоники одинаково. В связи с этим существует еще один коэффициент измерения качества электроэнергии, известный как взвешенное полное гармоническое искажение (WTHD), который используется в оборудовании звуковой системы и выражается как:
WTHDf% = [∑n = 2,3,4∞ ( Fnn) 2] F ~ 11/2 × 100
Пример 4.4
При подключении электролитического конденсатора к нагрузке однофазного диодного выпрямителя создается выходное напряжение постоянного тока с низкой пульсацией. Проанализируйте схему и рассчитайте емкость этого конденсатора по отношению к требуемой пульсации выходного напряжения.
Solution
На рис. 4.26 показан однофазный полномостовой диодный выпрямитель с конденсатором выходного фильтра и соответствующие формы сигналов. Как видно из рис. 4.26 (b), при подключении конденсатора фильтра к нагрузке сигнал выходного напряжения больше не является двухимпульсным, а имеет тенденцию становиться чистым постоянным током.Пара диодов D 1 и D 4 проводит от угла α к θ, а вторая пара D 2 и D 3 проводит от α + π к θ + π. Используя осциллограммы на Рис. 4.26 (b), выходное напряжение определяется по формуле:
Рис. 4.26. Выпрямитель с конденсатором выходного фильтра.
а) Силовая цепь; (б) формы сигналов выпрямителя.
(4.161) vo (ωt) = {| 2V˜isinωt | когда пара диодов проводит (2V˜isinθ) e− (ωt − θ) / ωRC, когда диоды не проводят
, где V˜i = действующее значение входного напряжения; Vθ = 2V˜isinθ; θ = угол обратного смещения диодов.
Крутизна выходного напряжения согласно формуле. (4.161) равны:
(4.162) ddωt (2V˜isinωt) = 2V˜icosωtddωt (2V˜isinθe− (ωt − θ) / ωRC) = 2V˜isinθ (−1ωRC) e (ωt − θ) / ωRC
При угле ωt = θ градиенты функций равны, поэтому:
(4.163) 2V˜icosθ = 2V˜isinθ − ωRCe− (θ − θ) / ωRC = 2V˜isinθ − ωRCor2V˜icosθ2V˜isinθ = 1 −ωRCor1tanθ = 1 − ωRCorθ = tan − 1 (−ωRC) = – tan − 1 (ωRC) + π
На практике постоянная времени RC слишком велика (ωRC ≫ π) и, следовательно, из уравнения. (4.163):
(4.164) θ≈π2
Затем, подставляя уравнение. (4.164) в уравнение. (4.161)
(4.165) 2V˜isinθ≈2V˜i
При угле ωt = π + α две компоненты функции выходного напряжения равны, и, следовательно, выполняется следующее уравнение:
(4.166) (2V˜isinθ ) e− (π + α − θ) / ωRC = −2V˜isin (π + α) или (sinθ) e− (π + α − θ) / ωRC − sinα = 0
Применяя численные решения к уравнению. (4.166) можно найти значение угла α.
Согласно осциллограммам на рис. 4.26, размах пульсаций выходного напряжения выпрямителя определяется выражением:
(4.167) ΔVo = Vo, max − Vo, min = 2V˜i− | 2V˜isin (π + α) | = 2V˜i (1 − sinα)
Что касается рис. 4.26, максимальное значение выходного напряжения составляет 2V˜i. и его минимальное значение можно оценить, вычислив выходное напряжение под углом ωt = π + α. Из рис. 4.26 и уравнения. (4.161) мгновенное значение минимального выходного напряжения определяется как:
(4.168) Vo, min = vo (π + α) = 2V˜ie− (π + π / 2 − π / 2) / ωRC = 2V˜ie −π / ωRC
Следовательно, уравнение. (4.167) принимает следующий вид:
(4.169) ΔVo≈2V˜i (1 − e − π / ωRC) = 2V˜i (1 − e − 1 / 2fRC)
Кроме того, поскольку в большинстве приложений значения ω, R и C таковы, что e − π / ωRC≈1 − πωRC, тогда уравнение.(4.169) принимает следующий вид:
(4.170) ΔVo≈2V˜iπωRC = 2V˜i2fRC
Как видно из рис. 4.26 (b), качество входного тока очень низкое из-за конденсатора фильтра, который генерирует импульс тока во время зарядки. Этот импульс тока может вызвать выход из строя выпрямительных диодов. Чтобы сгладить входной ток, вместе с конденсатором можно использовать индуктивность, чтобы сформировать LC-фильтр нижних частот. На рис. 4.27 представлен новый выходной фильтр и полученный входной ток.
Рисунок 4.27. Диодный выпрямитель с выходным LC-фильтром.
а) Силовая цепь; (б) форма входного тока.
Пример 4.5
Для однофазного полномостового диодного выпрямителя с фильтрующим конденсатором, подключенным к нагрузке, приведены следующие характеристики:
Входное среднеквадратичное напряжение = 220 В, 50 Гц, R = 200 Ом, C = 1000 мкФ .
Рассчитайте пульсации выходного напряжения (размах) и требуемый выходной конденсатор, чтобы уменьшить пульсации до 1% от составляющей постоянного тока.
Решение
Используя вышеуказанные спецификации, были получены следующие результаты:
ωRC = (2π × 50) (200) (1000) (10−6) = 62,8
θ = −tan − 1 (ωRC) + π = −tan − 1 (62,8) + π = 1,58рад = 90,9 °
2V˜isinθ = 2202sin90,9 = 311,09V
Используя уравнение. (4.166) угол α может быть вычислен из следующего уравнения:
sin (1.58) e− (π + α − 1.58) /62.88−sinα=0
Используя численные решения, значение α определяется как α = 72 °.
Используя значение α, амплитуда размаха выходного напряжения составляет:
ΔVo = Vo, max-Vo, min = 2V˜i− | 2V˜isin (π + α) | = 2V˜i (1 −sinα) = 2202 (1 − sin72 °) = 15.22V
Кроме того, размах колебаний выходного напряжения можно найти из следующего уравнения:
ΔVo≈2V˜i2fRC = 22022 × 50 × 200 × 1000 × 10−6 = 15,56V
Для того, чтобы Пульсации напряжения должны быть ограничены 1% составляющей постоянного тока, что составляет примерно 2202 = 311 В постоянного тока, должно выполняться следующее уравнение:
ΔVo2202 = 0,01≈12fRCorC≈12fR (ΔVo / 2V˜i) = 12 × 50 × 200 × 0,01 = 5000 мкФ
На рис. 4.28 показаны результаты моделирования, когда выходной конденсатор равен 1000 мкФ. Как видно, они полностью согласуются с соответствующими теоретическими.
Рисунок 4.28. Результаты симуляции.
(a) Входное напряжение; (б) выходное напряжение; (c) выходной ток; (г) конденсаторный ток; (e) входной ток; (е) ток перед выходным фильтром.
Пример 4.6
Однофазный двухполупериодный диодный выпрямитель используется для зарядки 12-вольтовой батареи. Внутреннее сопротивление батареи 0,1 Ом. Входное питание 230 В, 50 Гц подается на выпрямитель через силовой трансформатор (идеальный вариант с соотношением витков 20: 1). Рассчитайте максимальную входную активную мощность, потребляемую выпрямителем.
Решение
Iˆo = максимальный выходной ток, протекающий через резистор = Vˆo − ER
Кроме того,
Vˆo = максимальное выходное напряжение = (Vˆi) (120) = 230220 = 16,3 В
Следовательно,
Iˆo = 16,3−120,1 = 43 максимальная выходная активная мощность = IˆoVˆo = 43 × 16,3 = 701 Вт
Пример 4.7
Трехфазный мостовой диодный выпрямитель имеет следующие характеристики:
Входное линейное напряжение 480 В, 50 Гц, R = 25 Ом, L = 50 мГн . Вычислить:
- a)
Среднее выходное напряжение и ток.
- b)
Основная составляющая среднеквадратичного значения выходного тока.
- c)
Действующее значение входного тока.
- d)
Средний и среднеквадратичный ток диода.
- e)
Полная выходная мощность.
Решение
- a)
Из уравнения. (4.94) среднее выходное напряжение и ток определяются как:
V¯o = 32V между линиями π = 32 × 480π = 648V
I¯o = V¯oR = 64825 = 25.9A
- b)
Как видно из рис. 4.12, первая высшая гармоническая составляющая выходного тока является шестой и ее амплитуда равна:
Iˆo, 6 = Vˆo, 6 | Zo, 6 |
Также, используя уравнение. (4.55) амплитуда шестой гармонической составляющей выходного напряжения равна:
Vˆo, 6 = 62 × 480π (36−1) = 37V
| Zo, 6 | = R2 + (6ωL) 2 = 252 + [6 (314 ) (0,05)] 2 = 97,5 Ом
Iˆo, 6 = 3797,5 = 0,379AI˜o, 6 = 0,3792 = 0,268A
I˜o = I¯o2 + I˜o, 62 + I˜o, 122 + ⋯ ≈ (25,9) 2+ (0,268) 2≈25,9A
- в)
I˜i = 23I¯o = 23 × 25.9 = 21.2A
- d)
I¯D = I¯o3 = 25.93 = 8.63A, I˜D = I˜o3 = 25.93 = 15A
- e)
S = 3V˜inI˜ in = 3 (480) (21,2) = 17,6 кВА
Пример 4.8
Трехфазный полуволновой диодный выпрямитель имеет следующие характеристики:
Входное напряжение 127 В 50 Гц, сопротивление нагрузки 1 Ом и нагрузка индуктивность 100 мГн.
- a)
Рассчитайте среднее выходное напряжение и ток.
- b)
Если входной источник имеет индуктивность 1 мГн на фазу и средний выходной ток составляет 129 А, рассчитайте угол перекрытия коммутации и среднее выходное напряжение.
Решение
- a)
Используя уравнение. (4.89) среднее выходное напряжение:
В¯o = 1,17V˜i = 1,17 × 127 = 148,6В
Следовательно, средний выходной ток равен I¯o = V¯oR = 1481 = 148,6A.
Поскольку ωL ≫ R, выходной ток считается чистым постоянным током, равным 148 A.
- b)
В случае наличия индуктивности входного источника L с в источнике питания, угол перекрытия коммутации μ определяется как:
μ = cos − 1 (1−2I¯oωLs6V˜i) = cos − 1 (1−2 × 129 × 2π × 50 × 0.0016 (127)) = cos − 1 (0,739) = 42,35 °
Уменьшение среднего выходного напряжения из-за явления перекрытия коммутации составляет:
V¯o (потери) = 0,58V˜i (1 − cosμ) = 0,58 × 127 (1 − cos42,35 °) = 19,22 В
Следовательно, среднее выходное напряжение V¯o = 148,6−19,22 = 129,39 В.
Из-за перекрытия коммутации среднее выходное напряжение снижается на 12,93%.
Пример 4.9
Для однофазного полномостового диодного выпрямителя приведены следующие характеристики: входное напряжение 220 В, 50 Гц, R = 1 Ом и L = 0.1 H.
Рассчитайте коэффициенты RF, FF, σ и λ.
Решение
Из рис. 4.6 (d), где выходное напряжение представляет собой двухимпульсную форму волны, получены следующие результаты:
V¯o = 22V˜iπ = 22 × 220π = 198V, V˜o = V˜i = 220VandI¯o = V¯oR = 1981 = 198A
Кроме того, из частотного спектра выходного напряжения однофазного полномостового выпрямителя, показанного на рис. 4.2, с учетом только первых двух высших гармонических составляющих, получены следующие результаты:
V˜o, 2 = 42V˜i3π2 = 42 × 2203π2 = 93.37V, V˜o, 4 = 42V˜i15π2 = 42 × 22015π2 = 18,67V
I˜o, 2 = V˜o, 2 | Zo, 2 | = 42V˜i3π2 | Zo, 2 | = 42 × 2203π2 ( 1) 2+ (2 × 2π × 50 × 0,1) 2 = 1,49A
I˜o, 4 = V˜o, 4 | Zo, 4 | = 42V˜i15π2 | Zo, 4 | = 42 × 22015π2 (1 ) 2+ (4 × 2π × 50 × 0,1) 2 = 0,148A
Следовательно, среднеквадратичное значение выходного тока составляет:
I˜o = I¯o2 + I˜o, 22 + I˜o, 42 = (198 ) 2+ (1,49) 2+ (0,148) 2≈198A
Выходная мощность постоянного и переменного тока соответственно определяется выражением:
P¯o = V¯oI¯o = (198) (198) = 39204WP˜o = V˜oI˜o = (220) (198) = 43560W
Следовательно, требуемые коэффициенты следующие:
RF = V˜RV¯o = V˜o2 − V¯o2V¯o = (220) 2− (198 ) 2198 = 0.48
FF = V˜oV˜R = V˜oV˜o2 − V¯o2 = 220 (220) 2− (198) 2 = 2,29
σ = P¯oP˜o = 3
3560 = 0,9λ = PiSi = P¯oV˜iI˜i = 39204 (220) (198) = 0,9Пример 4.10
Для однофазного полномостового диодного выпрямителя, когда входной источник имеет индуктивность L i , а ток нагрузки равен чистый постоянный ток значения I¯o, определить угол перекрытия коммутации.
Решение
Силовая схема для определения угла коммутации показана на рис. 4.29. Кроме того, на рис. 4.30 показаны формы сигналов ключевой цепи во время коммутации.
Рисунок 4.29. Однофазный полномостовой диодный выпрямитель.
а) Силовая цепь; (б) эквивалентная схема при коммутации.
Рисунок 4.30. Схема основных осциллограмм при коммутации.
Во время коммутации выполняется следующее уравнение:
vi − Lidiidt = 0 для π <ωt≤π + μ
Умножение приведенного выше уравнения на dωt:
vidωt = Lidiidtdωtforπ <ωt≤π + μorvidωt = ωLidiiforπ <ωt≤π + μorvidωt = ωLidiiforπ <ωt≤π
Путем объединения обеих частей:
∫ππ + μvidωt = ∫I¯o − I¯oωLidiior∫ππ + μ2V˜isinωtd (ωt) = ∫I¯o − I¯oωLidii
2V˜i (cosπ − cos ( π + μ)) = – 2ωLiI¯oor2V˜i (−1 + cosμ) = – 2ωLiI¯o
или
μ = cos − 1 (1−2ωLiI¯o2V˜i)
Время одной коммутации или Интервал перекрытия определяется выражением:
Δt = время коммутации = μω = 1ωcos − 1 (1−2ωLiI¯o2V˜i)
Как видно из рис.4.30, выходное напряжение для каждого интервала перекрытия уменьшается на величину, равную площади A. Следовательно, каждый интервал перекрытия снижает среднее выходное напряжение выпрямителя на:
V¯μ = AT = ∫0μvid (ωt) 2π = ∫0μ2V˜isinωtd (ωt) 2π = 2V˜i2π (1 − cosμ)
Поскольку в однофазном полномостовом диодном выпрямителе есть два интервала перекрытия за цикл, среднее выходное напряжение уменьшается на:
В ¯o (потери) = 2V¯μ = 2V˜iπ (1 − cosμ)
выпрямительная система постоянного тока | Завод выпрямительных систем
Описание
Описание системы выпрямителя постоянного тока 110 или 220 В
1.Модули питания серии SET- 220V / 110V представляют собой компактные выпрямители для зарядки аккумуляторов с возможностью подключения задней стороны. Выпрямители предназначены для электрических станций и подстанций высокого напряжения. Благодаря модульной концепции и высокой масштабируемости пользователь может оборудовать источник питания дополнительными модулями в соответствии с его фактическим профилем мощности. Зарядные устройства очень удобны в использовании и могут быть заменены, а также обновлены во время работы системы.
2. Устройства получают свои рабочие параметры через системную коммуникационную шину RS 485.После успешного входа в систему центральный блок мониторинга контролирует и контролирует устройства. В случае прерывания из-за отказа блока мониторинга модули работают непрерывно с внутренними значениями по умолчанию. Таким образом, питание подключенных нагрузок и зарядка аккумуляторов гарантируются без перебоев. Бесступенчатое регулирование скорости вращения вентилятора и изменение выходной мощности модуля, что минимизирует шум и продлевает срок службы вентилятора. Выпрямителю требуется подключение к сети переменного тока на 1 фазу.
3. Силовая цепь выпрямителя разделена на активную коррекцию коэффициента мощности и преобразователь постоянного тока в постоянный, что обеспечивает широкий диапазон входного напряжения (85-290 В) и высокую эффективность. Высокая удельная мощность достигла международного передового уровня.
Характеристики системы выпрямителя постоянного тока 110 или 220 В
1. Светодиодная индикация состояния Вкл / Ошибка
2. Защита входа и выхода от повышенного / пониженного напряжения, перегрева и короткого замыкания
3. Конструкция «горячего подключения» с подключением к задней панели
4.Высокая плотность мощности, интерфейс RS 485 для удаленной настройки, управления, измерения и сигнализации.
5. Высокая эффективность с низким уровнем электромагнитных помех. Сертификат безопасности CE и EMC
Ввод
| Тип | 220 В / 10 А | 110 В / 20 А |
| Арт. № | КОМПЛЕКТ-220V / 10A | НАБОР-110В / 20А |
| Входное напряжение | 85-290 В переменного тока (номинальное 180-290 В переменного тока) | |
| Входной ток | 13.6A | |
| Диапазон входной частоты | 45 Гц-65 Гц | |
| Коэффициент мощности | ≥ 0,99 при P ном ≥ 75% | |
Выход
| Номинальное выходное напряжение (Вном) | 220 В постоянного тока | 110 В постоянного тока |
| Регулируемый диапазон выходного напряжения | 190-300 В постоянного тока | 95-150 В постоянного тока |
| Точность стабилизации напряжения | ± 0.5% | |
| Точность стабилизации тока | ± 1% | |
| Номинальный выходной ток (Iном) | 10ADC @ 300VDC | 20 А постоянного тока при 150 В постоянного тока |
| КПД | ≥ 95% | |
| Характеристическая линия заряда | IU Характеристика согласно | |
| DIN41772 / DIN41773 | ||
| Значение зарядки по умолчанию | 240 В | 120 В |
| напряжение | ||
| O / p Overvoltage Vo> (заводской | 302В | 151V |
| комплект) | ||
| Пульсации напряжения | ≤ 200 мВ | |
| Динамическая точность | <3% Venom при изменении нагрузки | |
| напряжение зарядки | от 10% -90% -10%; переходный | |
| время <50 мс | ||
| Защита от короткого замыкания | 15% – 30% Inom при коротком замыкании | |
| контур | ||
| Параллельная работа | Да.Текущее распределение ± 3% | |
Механическая система выпрямителя ДК 110 или 220в
| Тип | 220 В / 10 А | 110 В / 20 А |
| Арт. № | КОМПЛЕКТ-220V / 10A | НАБОР-110В / 20А |
| Масса ок. | 2,4 кг | |
| Размеры (Ш / В / Г) | 103x88x261 | |
| Тип корпуса / | IP 20 | |
| Класс защиты | ||
| Цвет (лицевая панель) | Передний Черный | |
Данные
системы выпрямителя постоянного тока 110 или 220в Техниал| Интерфейс связи | RS 485 |
| Температура окружающей среды | Эксплуатация: от -20 ° до + 55 ° C, |
| Хранение: от -40 ° до + 70 ° C | |
| Влажность | ≤ 90% относительной влажности |
| Охлаждение | Вентиляторное охлаждение |
| Климатические условия | МЭК-68-2-2, МЭК-68-2-3, МЭК-68-2-6 |
| Макс.Высота установки | ≤2000 м |
| Звуковой шум | <50 дБ |
| Подключения | Вход переменного тока Выход постоянного тока и сигнализация на задней панели |
| Соответствие CE | Есть |
| Соответствие стандартам ЭМС | EN61000-4-2, EN-61000-4-6, EN-61000-4-3, EN-61000-4-12 |
| Давление воздуха | 70-106 Па |
| Сопротивление изоляции | Входное шасси и выход> 10 МОм при 500 В постоянного тока |
| Электрическая прочность | 2000 В между входом, выходом и шасси в течение 1 мин. |
Эти блоки питания предназначены для широкого спектра применений, таких как:
1. Источник питания для всех нагрузок постоянного тока средней и высокой мощности
2. Телекоммуникации.
3. Выпрямители в системах постоянного тока с резервным аккумулятором
4. Промышленные системы управления.
5. Зарядка и буферизация стационарных аккумуляторов на электростанциях
Решенных проблем на выпрямителях – Сообщение электроники
Q1.Применяемый вход переменного тока мощность на однополупериодный выпрямитель 100 Вт. Постоянный ток На выходе
получается мощность 40 Вт.
(i) Какова эффективность исправления?
(ii) Что происходит с оставшимися 60 Вт?
Решение:
(я)
(ii) КПД выпрямления 40% не означает, что 60% мощности теряется в цепи выпрямителя. Фактически, кристаллический диод потребляет мало энергии из-за своего небольшого внутреннего сопротивления. 100 Вт переменного тока. мощность составляет 50 Вт в положительных полупериодах и 50 Вт в отрицательных полупериодах.50 Вт в отрицательных полупериодах вообще не подаются. Только 50 Вт в положительных полупериодах преобразуются в 40 Вт.
Хотя 100 Вт переменного тока подавалось питание, однополупериодный выпрямитель принимал всего 50 ватт и преобразовывал его в 40 ватт постоянного тока. мощность. Поэтому уместно сказать, что эффективность выпрямления составляет 40%, а не 80%, что является энергоэффективностью.
Q2. Переменный ток. питание 230 В подается на схему однополупериодного выпрямителя через трансформатор
с соотношением витков 10: 1.Найдите (i) выходной постоянный ток. напряжение и (ii) пиковое обратное напряжение. Считаем диод идеальным.
Фиг.1
Решение:
Число витков от первичной до вторичной –
Макс. вторичное напряжение
(я)
(ii) Во время отрицательного полупериода переменного тока. При питании диод имеет обратное смещение и, следовательно, не проводит ток.Следовательно, на диоде появляется максимальное вторичное напряжение.
Q3. Для полуволнового выпрямления используется кристаллический диод с внутренним сопротивлением r
f = 20 Ом. Если приложенное напряжение v = 50 sin ω t и сопротивление нагрузки R L = 800 Ом, найти:(i) Im, Idc, Irms (ii) a.c. потребляемая мощность и постоянный ток выходная мощность (iii) постоянный ток выходное напряжение (iv) эффективность выпрямления.
Решение:
(я)
(ii)
(iii)
(iv)
Q4.Однополупериодный выпрямитель используется для питания 50 В постоянного тока. до резистивной нагрузки 800 Ом. Диод
имеет сопротивление 25 Ом. Рассчитайте переменный ток необходимое напряжение.
Решение:
Q5. Двухполупериодный выпрямитель использует два диода, внутреннее сопротивление каждого диода можно считать постоянным и равным 20 Ом. Среднеквадратичное значение трансформатора. вторичное напряжение от центрального ответвителя до каждого конца вторичной обмотки составляет 50 В, а сопротивление нагрузки составляет 980 Ом. Найти: (i) средний ток нагрузки; (ii) среднеквадратичное значение. значение тока нагрузки.
Решение:
(я)
(ii)
Q6. В схеме с центральным отводом, показанной на рис.2, предполагается, что диоды идеальны
, т.е. имеют нулевое внутреннее сопротивление. Найдите: (i) d.c. выходное напряжение (ii) пиковое обратное напряжение (iii) эффективность выпрямления.
Фиг.2
Решение:
Количество витков от первичной до вторичной, N1 / N2 = 5
(i) Средний ток, Idc =
(ii) Пиковое обратное напряжение равно максимальному вторичному напряжению, т.е.e
(iii)
Q7. В схеме мостового типа, показанной на рис. 3, диоды считаются идеальными. Найдите: (i) d.c. выходное напряжение (ii) пиковое обратное напряжение (iii) выходная частота. Предположим, что число оборотов между первичной обмоткой равно 4.
Рис.3
Решение:
Q8.На Рис. 4 (i) и Рис. 4 (ii) показаны схемы с центральным отводом и мостового типа, имеющие одинаковое сопротивление нагрузки и коэффициент трансформации трансформатора. Первичная обмотка каждого подключена к источнику питания
230 В, 50 Гц. (i) Найдите постоянный ток. напряжение в каждом конкретном случае. (ii) PIV для каждого случая для одного и того же постоянного тока. выход. Считаю диоды идеальными.
Фиг.4
Решение:
(i) Выходное напряжение постоянного тока:
Контур центрального отвода:
Мостовая схема:
Это показывает, что для того же вторичного напряжения d.c. выходное напряжение мостовой схемы в два раза больше, чем у схемы с центральным отводом
(ii) PIV для того же постоянного тока выходное напряжение:
Постоянный ток. выходное напряжение двух цепей будет одинаковым, если Vm (т. е. максимальное напряжение, используемое каждой цепью для преобразования в постоянный ток) одинаково. Для этого коэффициент трансформации трансформаторов должен быть таким, как показано на рис. 5.
Рис.5
Контур центрального отвода:
Мостовая схема:
Это показывает, что для того же d.c. выходное напряжение, PIV мостовой схемы вдвое меньше, чем у схемы с центральным отводом. В этом явное преимущество мостовой схемы.
Q9. Четыре диода, используемые в схеме мостового выпрямителя, имеют прямое сопротивление, которое
можно считать постоянным при 1 Ом, и бесконечное обратное сопротивление. Напряжение питания переменного тока составляет 240 В среднеквадратичное. сопротивление нагрузки 480 Ом. Рассчитайте (i) средний ток нагрузки и (ii) мощность, рассеиваемую в каждом диоде.
Решение:
Q10.В мостовом выпрямителе, показанном на рис. 6, используются кремниевые диоды. Найдите (i) d.c. выходное напряжение (ii) постоянный ток выходной ток. Используйте упрощенную модель для диодов
.Рис.6
Решение:
Условия проблемы предполагают, что напряжение переменного тока на вторичной обмотке трансформатора составляет 12 В (среднеквадратичное значение).
Q11. Источник питания A выдает 10 В постоянного тока с пульсацией 0,5 В среднеквадратичного значения. в то время как источник питания
B выдает 25 В постоянного тока с пульсацией 1 мВ среднеквадратичного значения. Какой блок питания лучше?
Решение:
Чем ниже коэффициент пульсаций источника питания, тем он лучше.
Для источника питания A
Для источника питания B
Q12. Для схемы, показанной на рисунке 7, найдите выходной постоянный ток. Напряжение.
Рис.7
Решение:
Можно доказать, что выход постоянного тока напряжение определяется по формуле:
Q13. Дроссель на фиг.8 имеет постоянный ток. сопротивление 25 Ом. Что такое постоянный ток? напряжение, если двухполупериодный сигнал
в дросселе имеет пиковое значение 25,7 В?
Рис.8
Решение:
Выход двухполупериодного выпрямителя имеет постоянный ток. компонент и переменный ток. составная часть. Из-за наличия переменного тока компонент, выход выпрямителя имеет пульсирующий характер, как показано на рис. 9.
Фиг.9
Максимальное значение пульсирующего выхода составляет Vm и d.c. составляющая V′dc = 2 Vm / π.
Для постоянного тока компонента V′dc, сопротивление дросселя последовательно с нагрузкой, как показано в 10.
Фиг.10
Sasmita
Привет! Я Сасмита.В ElectronicsPost.com я преследую свою любовь к преподаванию. Я магистр электроники и телекоммуникаций. И, если вы действительно хотите узнать обо мне больше, посетите мою страницу «О нас». Узнать больше
Трансформатор220 14 какой диодный мост нужен. Диодный мост
Большинство электростанций вырабатывают переменный ток. Это связано с конструкцией генераторов. Исключение составляют только солнечные батареи, от которых берется постоянный ток.
В общем, выбор между постоянным и переменным током с точки зрения производства, транспортировки и потребления – это борьба противоречий.
Проще и проще производить (производить на электростанциях) переменный ток.
Рентабельный транспорт постоянного тока. Изменение полупериодов переменного напряжения приводит к потерям.
С точки зрения преобразования (уменьшения напряжения) удобнее работать с переменным током.Принцип работы трансформаторов построен на импульсном или переменном напряжении.
Большинство потребителей электроэнергии (речь идет об устройствах) работают на постоянном токе. Схема не может работать с переменным напряжением.
В итоге имеем такую картину:
К розетке приходит переменный ток с напряжением 220 вольт. А вся бытовая техника (за исключением тех, которые содержат мощные электродвигатели и ТЭНы) питаются постоянным током.
Внутри большинства домашнего оборудования есть блоки питания. После понижения (преобразования) напряжения необходимо преобразовать ток из переменного в постоянный. Основа этой схемы – диодный мост.
Для чего нужен диодный мост?
Исходя из определения, переменный ток меняет свое направление с определенной частотой (в бытовой электросети 50 Гц) с постоянной величиной.
Важно! Поскольку мы знаем, что для питания большинства электрических цепей необходимо полярное напряжение – в блоках питания устройств переменный ток заменяется постоянным.
Это происходит в два или три этапа:
С помощью диодной сборки переменный ток преобразуется в пульсирующий. Это исправленный график, однако такого качества питания недостаточно для нормального функционирования схемы.
Для сглаживания пульсаций после перемычки установлен фильтр. В простейшем случае это обычный полярный конденсатор. Если нужно повысить качество – добавили дроссель.
После преобразования и сглаживания необходимо обеспечить постоянное значение рабочего напряжения.
Для этого на третьей ступени устанавливаются стабилизаторы напряжения.
И все же первым элементом любого блока питания является диодный мост.
Может изготавливаться как из отдельных частей, так и в монокорпусе.
Первый вариант занимает много места и его сложнее установить.
Есть плюсы:
такая конструкция недорогая, легче диагностируется, а при выходе из строя одного элемента меняется только она.
Вторая конструкция компактна, ошибки при установке исключены. Однако стоимость немного выше, чем у отдельных диодов и невозможно отремонтировать отдельный элемент, придется менять весь модуль.
Принцип работы диодного моста
Напомним характеристики и назначение диода. Если не вдаваться в технические подробности – он пропускает электрический ток в одном направлении, а замыкает себе путь в противоположном.
Этого свойства уже достаточно, чтобы собрать простейший выпрямитель на одиночном диоде.
Элемент просто включается в цепь последовательно, и каждый второй импульс тока, идущий в обратном направлении, обрезается.
Этот метод называется полуволновым, и у него много недостатков:
Очень сильная пульсация, между полупериодами есть пауза в подаче тока, равная длине половины синусоиды.
В результате отсечения нижних волн синусоиды напряжение уменьшается вдвое.При точном измерении уменьшение больше, так как в диодах есть потери.
Способность снижать напряжение вдвое при его выпрямлении нашла применение в ЖКХ.
Жильцы многоквартирных подъездов, устали менять постоянно горящие лампочки – оснастите их диодами.
При последовательном включении яркость свечения уменьшается и лампа «живет» намного дольше.
Правда сильное мерцание утомляет глаза, и подходит такая лампа только для аварийного освещения.
Для уменьшения потерь используется комбинация из четырех элементов.
Схема работы двухполупериодного диодного моста:
В каком бы направлении ни протекал переменный ток через входные контакты, выход диодного моста обеспечивает постоянную полярность на его выходных контактах.
Частота пульсаций такого подключения ровно в два раза выше частоты переменного тока на входе.
Поскольку плечи моста не могут одновременно пропускать ток в обоих направлениях – обеспечивается устойчивая защита цепи.
Даже если в вашем устройстве установлен диодный мост, короткого замыкания или скачка напряжения не будет.
Надежность мостовой схемы проверена десятилетиями. Защита от перенапряжения на входе обеспечивается трансформатором.
От перегрузки спасает стабилизатор на выходе. Пробивает диодный мост только в случае использования неисправных деталей или в автомобиле, где схема подвергается постоянным нагрузкам.
Как устроен диодный мост с минимальным напряжением?
Падение напряжения на диодном мосту до 0.7 вольт. При использовании обычных компонентов в низковольтных цепях иногда падение напряжения составляет до 50% от номинального напряжения питания. Эта ошибка недопустима. .
Для обеспечения работы блоков питания напряжением от 1,5 вольт до 12 вольт – используются диоды Шоттки.
При протекании постоянного тока падение напряжения на одной микросхеме не более 0,3 вольт. Умножаем на четыре элемента в мосту – получается вполне приемлемая величина потерь.
Кроме того, если диодный мост Шоттки находится на уровне шума, вы получите значение, недостижимое для кремниевых pn-диодов.
Еще одно преимущество из-за отсутствия pn перехода – возможность работать на высокой частоте.
Поэтому выпрямители сверх высокочастотного напряжения изготавливают исключительно на диодах этого типа.
Однако диоды Шоттки также имеют недостатки . При воздействии обратного напряжения даже на короткое время – элемент выходит из строя.
Проверка диодного моста мультиметром показывает, что эта причина имеет необратимые последствия.
Обычный германиевый или кремниевый элемент с p – n переходом восстанавливается независимо после смены полярности.
Следовательно, мосты на диодах Шоттки используются только в низковольтных блоках питания и при наличии защиты от обратного напряжения.
Что делать при подозрении на отказ моста?
Выпрямитель собран на обычной элементной базе, поэтому мы расскажем, как проверить диодный мост в домашних условиях мультиметром.
На рисунке показано, как ток течет через мост. Принцип проверки такой же, как и при проверке одиночного диода.
Просматриваем справочник, выходы какого модуля соответствуют входу переменной или полярному выходу – и проводим дозвон.
Как прозвонить диодный мост без выпадения цепи?
Поскольку ток в обратном направлении через диод не течет, неверные результаты тестирования указывают на пробой моста.
Перемычку снимать не нужно, остальные элементы питания не влияют на измерения.
Итог: Любой из вас может как самостоятельно собрать диодный мост, так и отремонтировать его в случае поломки.Достаточно иметь базовые навыки электротехники.
Посмотрите видео: как мультиметром проверить диодный мост автомобильного генератора.
https://m.youtube.com/watch?v=SDMj2xcuCOo
Подробный рассказ о том, как проверить диодный мост мультиметром на этом видеосюжете
Одной из важнейших частей электронных устройств, питающихся от сети переменного тока 220 вольт, является так называемый диодный мост. Диодный мост – одно из схемных решений, на основе которого выполняется функция выпрямления переменного тока.
Как известно, для работы большинства устройств требуется не переменный ток, а постоянный. Следовательно, существует необходимость в выпрямлении переменного тока.
Думаю понятно, что в случае отдельных диодов нужно просто заменить один неисправный диод, который, соответственно, будет стоить дешевле.
На самом деле сборка диодного моста может выглядеть так.
Диодная сборка KBL02 на печатной плате
Или вот так.
Диодная сборка RS607 Блок питания бортового компьютера
А вот так выглядит диодная сборка DB107S для поверхностного (SMD) монтажа. Несмотря на небольшие размеры, сборка DB107S выдерживает прямой ток 1 А и обратное напряжение 1000 В.
Более мощные выпрямительные диодные мосты требуют охлаждения, так как во время работы сильно нагреваются. Поэтому их корпус конструктивно разработан с возможностью установки на радиатор.На фото – диодный мост KBPC2504 рассчитанный на постоянный ток 25 ампер.
Естественно, любую мостовую сборку можно заменить 4 отдельными диодами, которые соответствуют нужным параметрам. Это необходимо, когда нужной сборки под рукой нет.
Иногда это сбивает новичков с толку. Как правильно подключить диоды, если вы собираетесь изготовить диодный мост из отдельных диодов? Ответ показан на следующем рисунке.
Условное изображение диодного моста и диодной сборки
Как видите, все довольно просто. Чтобы понять, как нужно подключить диоды, нужно вписать по бокам ромба изображение диода.
На принципиальных схемах и печатных платах диодный мост может обозначаться по-другому. Если используются отдельные диоды, рядом с ними просто указывается аббревиатура. Vd , а рядом ставится его порядковый номер на схеме.Например, так: Vd1 – Vd4 . Иногда используется обозначение. Vds . Это обозначение обычно указывается рядом с символом выпрямительного моста. Буква S в данном случае подразумевает, что это сборка. Вы также можете найти обозначение Bd .
Где применяется схема диодного моста?
Мостовая схема активно применяется практически в любой электронике, питающейся от однофазной сети переменного тока (220 В): музыкальных центрах, DVD-плеерах, кинескопических и ЖК-телевизорах…. Да где его только нет! Кроме того, он нашел применение не только в трансформаторных источниках питания, но и в импульсных. Примером импульсного блока питания, в котором используется данная схема, является обычный компьютерный блок питания. На его плате легко обнаружить либо выпрямительный мост из отдельных мощных диодов, либо одну диодную сборку.
В сварочных аппаратах можно встретить очень мощные диодные мосты, которые крепятся к радиатору. Это всего лишь несколько примеров того, где можно применить это схемное решение.
Для начала ответьте на вопрос простоя: «Какое напряжение в сети?» Скорее всего, они скажут; “220 вольт”. Остальные добавят: «Переменная, 50 герц». Все это, конечно, правда. Напряжение (эффективное) в большинстве осветительных сетей составляет 220 В, причем оно переменное, синусоидальное, а частота синусоидальных колебаний составляет 50 Гц, что соответствует периоду повторения 20 миллисекунд.
Рисунок 1.
Но немногие знают, что амплитудное значение напряжения в сети составляет примерно 310 В, а разница (диапазон) между максимальным и минимальным значениями составляет целых 620 В (рисунок 1a).Рассчитать значение амплитуды несложно – нужно действующее напряжение умножить на √2. Что это дает? Таким образом, можно рассчитать, какое постоянное напряжение получается от переменного, если оно выпрямлено.
Это делается с помощью полупроводниковых диодов (рис. 2а). Диод (обозначается символом VD1) имеет два электрода – катод (k) и анод (a). Ток через диод может проходить только по направлению от анода к катоду (по «стрелке» его графического изображения).С обратной стороны ток через диод (особенно если он кремниевый) почти не течет – говорят, тогда диод «замкнут».
Рисунок 2.
Чтобы сделать выпрямление наиболее совершенным – двухполупериодным, четыре диода (VD1 – VD4) объединены в так называемую мостовую схему (рис. 2b). Но есть готовые диодные мосты – на рисунке 2в изображен один из них – VD1.
Работает мостовой двухпудиодный выпрямитель аналог.
Представим себе обычную лампу накаливания HL1 на напряжение 220 В.Тогда по схеме на рисунке 3а он будет светить примерно так же, как если бы диодов VD1 – VD4 вообще не было. Ведь когда полярность напряжения отображается в сети в течение 10 мс, как показано на рисунке 3b, ток будет течь через диод VD1, лампу HL1 и диод VD4. Когда в течение остальных 10 мс полярность напряжения в сети меняется на обратную (рис. 3c), ток будет течь через VD3, насос HL1 и диод VD2. Другими словами, теперь ток через лампу HL1 все время идет в одном направлении, а не в разных направлениях, как на рис.1 в сети с переменным тоном. А вот для лампы накаливания это без разницы – ее нить нагревается одинаково, независимо от того, в каком направлении идет ток. Отопление будет таким же; на лампу подаем напряжение согласно схеме на Рисунке 1а (переменное напряжение с частотой 50 Гц) или по схеме на Рисунке 1б (пульсирующее напряжение с частотой 100 Гц).
Рисунок 3.
Если теперь параллельно лампе подключить оксидный (электролитический) конденсатор С1 (на рисунке 3г), лампа HL1 будет мигать намного ярче.Ведь запаса электрической мощности в конденсаторе С1 почти достаточно, чтобы компенсировать снижение напряжения в «интервалах» между отдельными пульсациями. Следовательно, напряжение на конденсаторе C1 будет близко к значению амплитуды 310 В (рисунок 1c). В ходе такого эксперимента наша лампочка вполне может просто перегореть!
Мы предполагаем, что наш эксперимент носит чисто умозрительный характер – вряд ли вам понадобится такое высокое напряжение (310 В!), Которое между тем было популярно в ламповой технике.Сейчас технология транзисторов и ИС имеет дело с напряжениями менее 10 … 50 раз. Да, это хорошо – этот уровень уже вполне безопасен.
Напряжение понижать обычным способом – с помощью понижающего трансформатора Т1 (рисунок 4). Это может быть наполнитель от старого лампового телевизора. Если на первичную обмотку I подается 220 В, то напряжение вторичной обмотки II будет примерно 7,5 В. Мы уже знаем, что это действующее значение напряжения. Это означает, что значение амплитуды должно казаться в 1,41 раза больше и будет примерно 10.5 В. А вот на конденсаторе С1 действительно будет несколько меньше, а именно около 9 В. Дело в том, что мы до сих пор условно не учитывали падение напряжения на двух «открытых» диодах. А это порядка 1,4 В (для кремниевых диодов). Поэтому в реальности мы получим постоянное напряжение около 9 В. А наш сетевой выпрямитель сможет выполнять роль аккумуляторов Крона, Корунд, Ореол-1 или аккумуляторных батарей 7Д-0, 115-У1.1. От такого выпрямителя вполне можно запитать небольшой ресивер, маленький плеер…
Рисунок 4.
Для подключения к сети в выпрямителе используется обычный штекер XP1 (рисунок 4). Оборудование подключается к нему с помощью розетки XS1, взятой от старого аккумулятора «Крон». Оксидный конденсатор С1 может быть любого типа: чем больше его емкость, тем лучше, тем меньше будет пульсаций выпрямленного напряжения. Диодный мост VD1 взят с любым буквенным индексом из диодных сборок серии КЦ405, КТС402. Если готовой сборки нет, его заменяют мостом, собранным из четырех диодов.Наиболее подходящими диодами для такой замены являются серии КД105 или КД208, КД209. Но вы можете применить современную серию KD226 или использовать популярную в прошлом серию D226. Если взять не кремниевые, а германиевые диоды, то выпрямленное напряжение возрастет почти до 10 В, что, впрочем, для техники вполне приемлемо. Полученная «добавка» объясняется тем, что у германиевых диодов прямое падение напряжения меньше (около 0,4 В на каждый диод), чем у кремниевых (около 0,7 В). Такие диоды, вполне возможно, «завалили» заядлые радиолюбители, и они бы ими поделились.Очень хорошо подойдут старые диоды серии D7 (например, Д7Ж, Д7Е). Но подойдут и более старые – ДГЦ-24, ДГЦ-25, ДГЦ-26, ДГЦ-27.
Не забудьте перед сборкой проверить диоды на исправность, это особенно важно, если вы их случайно достали. Проверять их можно разными способами, но лучше всего омметром. В одном направлении диод (особенно если он германиевый) будет иметь очень маленькое сопротивление, а в другом, наоборот, очень большое (если это кремний).
Arduino, 220V, полноволновой управляемый мостовой выпрямитель
В последнем проекте я сделал выпрямитель с полуволновым управлением, используя плату Arduino UNO и один тиристор (также называемый SCR).
В этом разделе показано, как построить мостовой выпрямитель с двухполупериодным управлением, используя Arduino uno, 2 тиристора и 2 диода (полуконвертер).
Выпрямитель – это просто преобразователь переменного тока в постоянный.
На этот проект не дается никаких гарантий, вы делаете это на свой страх и риск!
AC: переменный ток.
DC: постоянный ток.
SCR: кремниевый выпрямитель.
Ссылка на последний проект ниже:
Полуволновой управляемый выпрямитель 220 В с Arduino
На рисунке ниже представлена общая принципиальная схема полууправляемого мостового выпрямителя (полупреобразователя), в котором используются два тиристора и два диода:
220 В, двухполупериодный мостовой выпрямитель со схемой Arduino:
Подробная принципиальная схема проекта показана ниже.
Все заземленные клеммы соединены вместе.
Входное напряжение цепи 220/230 В, 50 Гц переменного тока от домашней розетки (однофазное). Фазовый (линейный) вывод соединен с анодом тиристора Т1 и катодом диода D1, естественный – с анодом тиристора Т2 и катодом D2.
Нагрузка может быть чисто резистивной (например, лампа) или индуктивной (двигатель).
Я использовал простую лампу мощностью 40 Вт (чисто резистивная нагрузка).
В этом проекте я использовал тиристор TYN1225 (техническое описание) для T1 и T2. Два диода D1 и D2 могут быть 1N4007 или эквивалентными.
Два трансформатора TR1 и TR2 представляют собой импульсные трансформаторы, которые используются для запуска двух тиристоров T1 и T2. TR1 и TR2 идентичны, их полное название: KMB472 / 101 (KMB472-101) от YHDC (datasheet).
Трансформатор КМБ472-101 работает с напряжением 8В, поэтому для получения 8В я использовал стабилизатор напряжения LM7808. LM7808 выдает регулируемое напряжение 8 В от внешнего источника питания 12 В.
Каждый трансформатор КМБ472-101 подключен к выходу регулятора LM7808 (8 В) через резистор на 1 Ом.
Диоды D3, D4, D5 и D6 – простые диоды, каждый может быть 1N4007 или 1N4148.
Два транзистора Q1 и Q2 относятся к типу NPN, каждый из них может быть KSC2383 (техническое описание) или эквивалентным. Я использую KSC2383 в своей аппаратной схеме! Базовые клеммы
Q1 и Q2 соответственно подключены к контактам 9 и 10 Arduino через резистор 1 кОм.
В этом проекте я использовал LM393 (двойной компаратор IC) для обнаружения событий пересечения нуля, оптрон можно использовать для той же цели, но я думаю, что компаратор намного лучше, потому что он дает точные результаты событий пересечения нуля.Два диода (1N4007), которые подключены между неинвертирующим входом (+) и инвертирующим входом (-) компаратора, используются для ограничения напряжения между этими контактами. Выход LM393 (или LM339) представляет собой открытый коллектор, поэтому я добавил туда резистор 4,7 кОм (между + 5 В и выводом 2 Arduino). Также на микросхему компаратора подается напряжение +5 В от платы Arduino.
Неинвертирующий вход компаратора подключен к фазе источника 220 В через четыре резистора 220 кОм (всего 880 кОм).
То же самое и для инвертирующего входа, который подключен к естественной цепи через четыре последовательных резистора 220 кОм.
Угол открытия альфа регулируется потенциометром 10 кОм (или переменным резистором), выход которого подключен к аналоговому выводу 0 Arduino.
Arduino Управляемый полуволновым выпрямителем код:
Подсказки:
Частота переменного тока составляет 50 Гц, что означает, что период равен 20 миллисекундам, полуволна – 10 миллисекундам.
Нулевой угол стрельбы альфа представлен 0 мс, 45 ° равен 2.5 мс (2500 мкс), 90 ° – 5 мс (5000 мкс) и 135 ° – 7,5 мс (7500 мкс). 180 ° – это полная ширина полуволны, которая составляет 10 мс (10000 мкс).
Для источника переменного тока 60 Гц период составляет 16,67 мс, а ширина полуволны составляет 8,33 мс. Таким образом, угол стрельбы в 90 ° составляет 4,167 мс (4167 мкс).
Микроконтроллер Arduino uno (ATmega328P) имеет преобразователь АЦП с 10-битным разрешением, это означает, что значение цифрового выхода может варьироваться от 0 до 1023.
После считывания с аналогового канала 0 угол зажигания альфа всегда составляет от 0 до 9500 микросекунд:
альфа = (1023 – analogRead (pot)) * 10; , если (альфа> 9500) альфа = 9500; |
Выход компаратора LM393 подключен к цифровому выводу 2 Arduino, который является выводом аппаратного внешнего прерывания.Всякий раз, когда происходит изменение состояния этого вывода (с высокого на низкий или с низкого на высокий), он прерывает микроконтроллер ATmega328P, который напрямую выполняет функцию ZC_detect ().
Прерывание разрешается с помощью следующей строки:
attachInterrupt (0, ZC_detect, ИЗМЕНИТЬ); // разрешить внешнее прерывание (INT0) |
Два тиристора T1 и T2 запускаются с использованием двух сигналов ШИМ (последовательность импульсов), которые генерируются с помощью модуля Timer1 на контакте 9 (для T1) и контакте 10 (для T2) с частотой 3.9375 кГц.
Рабочий цикл установлен на 50, поэтому мы получаем последовательность импульсов 50 мкс (требуется импульсным трансформатором YHDC KMB472-101):
// Конфигурация ШИМ OCR1A = 50; // установить рабочий цикл PWM1 (импульс около 50 мкс, вывод 9) OCR1B = 50; // установить рабочий цикл ШИМ2 (импульс около 50 мкс, вывод 10) TCCR1B = 0x02; // устанавливаем часы Timer1 на CLKio / 8 (получаем частоту ШИМ 3.9375 кГц) |
ШИМ генерируется только на выводе 9 Arduino, когда: TCCR1A = 0x81 и когда TCCR1A = 0x21, сигнал ШИМ включен только на выводе 10. Контакты 9 и 10 PWM выключены, когда TCCR1A = 0.
Событие пересечения нуля решает, какой тиристор будет запускаться, если входное напряжение 220 В находится в положительном цикле, на выходе компаратора LM393 высокий уровень (логическая 1), что означает, что тиристор T1 будет запущен (после задержки угла зажигания), в противном случае T2 будет уволен.
Итак, если переменная ZC равна 1, сигнал ШИМ генерируется на выводе 9 (TCCR1A = 0x81), а если ZC равно 2, сигнал ШИМ генерируется на выводе 10 (TCCR1A = 0x21):
TCCR1A = (ZC == 1)? 0x81: 0x21; |
Полный код Arduino:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 17 1618 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 9 0004 6465 66 67 68 69 70 71 72 73 | / ********************************************** ************************* * * Двухполупериодный мостовой выпрямитель с управлением на Arduino. * Это бесплатное программное обеспечение БЕЗ ГАРАНТИЙ. * https://simple-circuit.com/ * ******************************* *************************************** / #define pot A0 байт ZC = 0; uint16_t alpha; void setup (void) { pinMode (9, OUTPUT); // настраиваем вывод 9 как выход pinMode (10, OUTPUT); // настраиваем вывод 10 как выход digitalWrite (9, LOW); digitalWrite (10, LOW); // Конфигурация ШИМ OCR1A = 50; // установить рабочий цикл PWM1 (импульс около 50 мкс, вывод 9) OCR1B = 50; // установить рабочий цикл ШИМ2 (импульс около 50 мкс, вывод 10) TCCR1B = 0x02; // устанавливаем часы Timer1 на CLKio / 8 (получаем частоту ШИМ 3.9375 кГц) TCCR1A = 0; attachInterrupt (0, ZC_detect, CHANGE); // разрешить внешнее прерывание (INT0) } // функция устранения дребезга вывода 2 bool debounce () { byte count = 0; для (байт i = 0; i <5; i ++) { if (digitalRead (2)) count ++; delayMicroseconds (5); } if (count> 3) return 1; возврат 0; } void ZC_detect () { TCCR1A = 0; // выключить ШИМ (контакты 9 и 10) digitalWrite (9, LOW); digitalWrite (10, LOW); если (debounce ()) ZC = 1; иначе ZC = 2; } // основной цикл void loop () { if (ZC! = 0) { if (alpha <9500) { delayMicroseconds (alpha); TCCR1A = (ZC == 1)? 0x81: 0x21; } ZC = 0; альфа = (1023 – analogRead (pot)) * 10; , если (альфа> 9500) альфа = 9500; } } // конец кода. |
На следующих изображениях показана некоторая форма волны напряжения нагрузки с использованием источника 220 В переменного тока – 50 Гц и простой лампы мощностью 40 Вт.
Первый результат для угла открытия 0 градусов (0 мкс):
Второе изображение для альфа = 45 ° (2500 мкс):
Это для альфа = 90 ° (5000 мкс):
И последний результат для альфа = 135 ° (7500 мкс):
На рисунках ниже показаны мои простые части схемы protoboad.
На этом изображена полная схема:
А это показывает мостовой выпрямитель:
Здесь показаны два импульсных трансформатора:
И последнее изображение показывает схему обнаружения пересечения нуля:
Наконец, в следующем видео показано управление яркостью лампы 40 Вт с помощью управляемого мостового выпрямителя:
Ссылка:
Power Electronics Handbook – MUHAMMAD H.РАШИД
Двухполупериодный выпрямитель – Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом
процесс преобразования переменного тока ток в постоянный ток ток называется выпрямлением. Исправление может быть достигается за счет использования одного диода или группа диодов. Эти диоды, которые преобразуют переменный ток преобразование тока в постоянный ток называют выпрямителями.
Выпрямители обычно делятся на два типа: половинные волновой выпрямитель и двухполупериодный выпрямитель.
А полуволновой выпрямитель использует только один диод для преобразования переменного тока в округ Колумбия. Так что построить полуволну очень просто. выпрямитель. Однако одиночный диод в полуволновом выпрямителе допускает только положительную половину цикла или отрицательную половину цикл входного сигнала переменного тока и оставшийся полупериод входной сигнал переменного тока заблокирован.В результате большая сумма силы тратится впустую. Кроме того, однополупериодные выпрямители не подходят для приложений, требующих стабильного и плавное постоянное напряжение. Так что полуволновые выпрямители не эффективные преобразователи переменного тока в постоянный.
ср можно легко преодолеть этот недостаток, используя другой тип выпрямитель, известный как двухполупериодный выпрямитель.Полная волна выпрямитель имеет некоторые основные преимущества перед полуволновым выпрямитель. Среднее выходное напряжение постоянного тока, создаваемое двухполупериодный выпрямитель выше, чем однополупериодный. Кроме того, выходной сигнал постоянного тока двухполупериодного выпрямителя имеет меньше пульсаций, чем полуволновой выпрямитель. Как результат, получаем более плавное выходное напряжение постоянного тока.
Let’s взгляните на двухполупериодный выпрямитель ………..
Полная волна выпрямитель определение
А Двухполупериодный выпрямитель – это тип выпрямителя, который преобразует оба полупериода сигнала переменного тока в пульсирующий сигнал постоянного тока.
как как показано на рисунке выше, двухполупериодный выпрямитель преобразует как положительные, так и отрицательные полупериоды входного переменного тока сигнал в выходной пульсирующий сигнал постоянного тока.
Двухполупериодный выпрямитель подразделяется на два типа: двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением и двухполупериодный мост выпрямитель.
В в этом руководстве двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом объяснил.
Раньше переходя на работу двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом, Давайте сначала взглянем на трансформатор с центральным ответвлением.Поскольку трансформатор с центральным ответвлением играет ключевую роль в двухполупериодный выпрямитель с отводом по центру.
Центр ответвительный трансформатор
Когда дополнительный провод подключается точно посередине вторичная обмотка трансформатора, она известна как трансформатор с отводом по центру.
провод отрегулирован таким образом, чтобы он попадал точно в средняя точка вторичной обмотки.Итак, провод ровно при нулевом напряжении сигнала переменного тока. Этот провод известен как центральный кран.
трансформатор с ответвлением от центра работает почти так же, как и обычный трансформатор. Как и у обычного трансформатора, в центре отводился трансформатор также увеличивает или снижает напряжение переменного тока. Однако трансформатор с центральным ответвлением имеет еще одно важное характерная черта.Это вторичная обмотка центрального отвода трансформатор делит входной переменный ток или сигнал переменного тока (В P ) на две части.
верхняя часть вторичной обмотки дает положительный напряжение В 1 и нижняя часть вторичной обмотка выдает отрицательное напряжение 2 В. Когда мы объединяем эти два напряжения при выходной нагрузке, получаем полную Сигнал переменного тока.
Т.е. V Итого = V 1 + V 2
напряжения V 1 и V 2 равны величина, но противоположная по направлению. То есть напряжения (В 1 и V 2 ) производятся верхней частью и нижней часть вторичной обмотки сдвинута по фазе на 180 градусов друг с другом.Однако при использовании двухполупериодного выпрямителя с трансформатором с центральным ответвлением, мы можем производить напряжения которые находятся в фазе друг с другом. Проще говоря, по с использованием двухполупериодного выпрямителя с трансформатором с центральным ответвлением, мы можем произвести ток, который течет только в одиночном направление.
Что такое двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом
А Двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением – это тип выпрямителя который использует трансформатор с отводом от центра и два диода для преобразовать полный сигнал переменного тока в сигнал постоянного тока.
Двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением состоит из переменного тока. источник, трансформатор с центральным ответвлением, два диода и нагрузка резистор.
Источник переменного тока подключен к первичной обмотке центра. ответвительный трансформатор. Подключен центральный отвод (дополнительный провод) точно в середине вторичного обмотка делит входное напряжение на две части.
Верхняя часть вторичной обмотки подключена к диод D 1 и нижняя часть вторичной обмотка подключена к диоду D 2 . Оба диода D 1 и диод D 2 подключены к общая нагрузка R L с помощью центрального крана трансформатор. Центральный кран обычно считается точка заземления или точка отсчета нулевого напряжения.
Как центр двухполупериодный выпрямитель с отводом работает
центр двухполупериодный выпрямитель с ответвлениями использует трансформатор с ответвлениями для преобразования входного переменного напряжения в выходное постоянное напряжение.
Когда
подается входное переменное напряжение, вторичная обмотка
трансформатор с ответвлениями делит это входное переменное напряжение на
две части: положительная и отрицательная.
Во время положительный полупериод входного сигнала переменного тока, клемма A станет положительным, клемма B станет отрицательной и центральный кран заземлен (ноль вольт). Положительный вывод A подключен к p-стороне диода D 1 и отрицательная клемма B подключена к стороне n диода Д 1 .Значит, диод D 1 смещен в прямом направлении. в течение положительного полупериода и пропускает электрический ток через это.
Вкл. с другой стороны, отрицательный вывод B подключен к Сторона p диода D 2 и положительный вывод А подключен к стороне n диода D 2 . Так диод D 2 имеет обратное смещение во время положительный полупериод и не пропускает электрический ток через это.
диод D 1 подает постоянный ток на нагрузку R L . В Постоянный ток, производимый на нагрузке R L , вернется ко вторичной обмотке через центральный отвод.
Во время положительный полупериод, ток течет только в верхнем часть схемы, в то время как нижняя часть схемы не переносят ток на нагрузку, потому что диод D 2 имеет обратное смещение.Таким образом, во время положительного полупериода входного сигнала переменного тока только диод D 1 пропускает электрический ток, а диод D 2 не пропускает электрический ток.
Во время
отрицательный полупериод входного сигнала переменного тока, клемма A
становится отрицательным, клемма B становится положительной, и центральный кран
заземлен (ноль вольт). Отрицательный вывод A
подключен к p-стороне диода D 1 и
положительный вывод B подключен к стороне n диода
Д 1 .Значит диод D 1 имеет обратное смещение.
во время отрицательного полупериода и не допускает электрического
ток через него.
Вкл. с другой стороны, положительный вывод B подключен к Сторона p диода D 2 и отрицательный вывод А подключен к стороне n диода D 2 . Так диод D 2 смещен в прямом направлении во время отрицательный полупериод и пропускает через него электрический ток.
диод D 2 подает постоянный ток на нагрузку R L .
В
Постоянный ток, производимый на нагрузке R L , вернется
ко вторичной обмотке через центральный отвод.
Во время отрицательный полупериод, ток течет только в нижнем часть схемы, а верхняя часть схемы не переносят ток на нагрузку, потому что диод D 1 имеет обратное смещение.Таким образом, во время отрицательный полупериод входного сигнала переменного тока, только диод D 2 пропускает электрический ток, а диод D 1 не допускает пропустить электрический ток.
Таким образом,
диод D 1 пропускает электрический ток во время
положительный полупериод и диод D 2 позволяет электрическое
ток в течение отрицательного полупериода входного переменного тока
сигнал.В результате оба полупериода (положительный и
отрицательный) входного сигнала переменного тока. Итак, на выходе
Напряжение постоянного тока почти равно входному напряжению переменного тока.
А небольшое напряжение теряется на диоде D 1 и диоде D 2 , чтобы заставить их вести себя. Однако это напряжение очень мало по сравнению с напряжением, возникающим на выход.Таким образом, этим напряжением пренебрегают.
диоды D 1 и D 2 обычно подключен к нагрузке R L. Таким образом, ток нагрузки равен сумма токов отдельных диодов.
ср знайте, что диод пропускает электрический ток только в одном направление. Из приведенной выше диаграммы мы видим, что как диоды D 1 и D 2 допускают ток в том же направлении.
ср знайте, что ток, который течет только в одном направлении, называется постоянным током. Таким образом, результирующий ток на выход (нагрузка) – постоянный ток (DC). Однако прямая ток, появившийся на выходе, не является чистым постоянным током но пульсирующий постоянный ток.
значение пульсирующего постоянного тока изменяется в зависимости от ко времени.Это связано с рябью выходного сигнала. Эти колебания можно уменьшить, используя такие фильтры, как конденсатор и индуктор.
среднее выходное постоянное напряжение на нагрузочном резисторе в два раза больше схема однополупериодного выпрямителя.
Выход формы сигналов двухполупериодного выпрямителя
Формы выходных сигналов двухполупериодного выпрямителя показаны на рисунок ниже.
Первый сигнал представляет входной сигнал переменного тока. Вторая форма волны и третья форма волны представляет собой сигналы постоянного тока или постоянный ток, создаваемый диодом D 1 и диод D 2 . Последний сигнал представляет общий выходной постоянный ток, создаваемый диодами D 1 и Д 2 . Из приведенных выше осциллограмм мы можем сделать вывод что выходной ток, производимый на нагрузочном резисторе, не чистый постоянный ток, но пульсирующий постоянный ток.
Характеристики двухполупериодного выпрямителя
Пульсация фактор
коэффициент пульсации используется для измерения количества ряби присутствует в выходном сигнале постоянного тока. Высокий коэффициент пульсации указывает на высокий пульсирующий сигнал постоянного тока, в то время как низкий уровень пульсации коэффициент указывает на слабый пульсирующий сигнал постоянного тока.
Пульсация коэффициент определяется как отношение пульсаций напряжения к чистому Напряжение постоянного тока
коэффициент пульсации равен
Наконец, получаем
γ = 0.48
Выпрямитель эффективность
Выпрямитель КПД показывает, насколько эффективно выпрямитель преобразует Переменный ток в постоянный. Высокий процент КПД выпрямителя указывает на исправный выпрямитель, в то время как низкий процент КПД выпрямителя указывает на неэффективный выпрямитель.
Выпрямитель КПД определяется как отношение выходной мощности постоянного тока к Входная мощность переменного тока.
Это математически можно записать как
η = выход P DC / вход P AC
выпрямитель КПД двухполупериодного выпрямителя составляет 81,2%.
выпрямитель КПД двухполупериодного выпрямителя вдвое выше, чем у однополупериодный выпрямитель.Таким образом, двухполупериодный выпрямитель больше эффективный, чем полуволновой выпрямитель
Обратный пик напряжение (PIV)
Пиковое обратное напряжение или пиковое обратное напряжение является максимальным напряжение, которое диод может выдержать в условиях обратного смещения. Если приложенное напряжение больше пикового обратного напряжение, диод будет безвозвратно разрушен.
пиковое обратное напряжение (PIV) = 2 В smax
выход постоянного тока текущий
в выходной резистор нагрузки R L , оба диода D 1 и диод D 2 токи текут в одном направлении. Таким образом, выходной ток представляет собой сумму D 1 и D 2 . токи.
ток, производимый D 1 , составляет I max / π, а ток, производимый D 2 , равен I max / π.
Итак, на выходе ток I DC = 2I макс. / πГде,
I макс. = максимальный постоянный ток нагрузки
выход постоянного тока напряжение
На нагрузочном резисторе R появилось выходное напряжение постоянного тока, обозначенное L как
В постоянного тока = 2 В макс. / πГде,
В макс. = максимальное вторичное напряжение
Среднее значение квадрат (RMS) значение тока нагрузки I
RMSсреднеквадратичное значение тока нагрузки в полной волне выпрямитель
Корневое среднее квадратное (RMS) значение выходного напряжения нагрузки В
RMSсреднеквадратичное значение выходного напряжения нагрузки в двухполупериодный выпрямитель
Форм-фактор
Форма Фактор – это отношение действующего значения тока к выходному постоянному току. текущий
Это математически можно записать как
Ф.F = действующее значение тока / выходного постоянного тока
форм-фактор двухполупериодного выпрямителя
F.F = 1,11
Преимущества двухполупериодного выпрямителя с центральным отводным трансформатором
Высокая КПД выпрямителя
Полный волновой выпрямитель имеет высокий КПД выпрямителя, чем половина волновой выпрямитель.Это означает, что двухполупериодный выпрямитель преобразует Переменный ток в постоянный более эффективно, чем однополупериодный выпрямитель.
Низкий потеря мощности
В полупериодный выпрямитель, только полупериод (положительный или отрицательный полупериод) разрешен, а оставшийся полупериод заблокирован. В результате больше половины напряжения падает. потрачено. Но в двухполупериодном выпрямителе оба полупериода (положительные и отрицательные полупериоды) разрешены одновременно. время.Таким образом, двухполупериодный выпрямитель не теряет сигнал.
Низкий рябь
выходной сигнал постоянного тока в двухполупериодном выпрямителе имеет меньше пульсаций чем полуволновой выпрямитель.
Недостатки двухполупериодного выпрямителя с центральным отводным трансформатором
Высокая стоимость
Трансформаторы с центральным ответвлением дороги и занимают много места. космос.
“Это
статья касается только двухполупериодного выпрямителя с отводом по центру.
Если вы хотите прочитать о полной волне с отводом по центру
выпрямитель с посещением фильтра: полный
волновой выпрямитель с фильтром »
Amazon.co.jp: WSCHENG® 220V AC Voltage Regulator Motor Speed Control PWM Controller SCR 4000W Dimmer Rectifier: Home & Kitchen
Добро пожаловать в мой магазин
1.Пожалуйста, поймите небольшую сумму из-за ошибки ручного измерения.
Обратите внимание, что цвет, размер и параметры этого продукта относятся к 2.
3. Из-за монитора ноутбука могут быть небольшие различия в цвете, пожалуйста, поймите.
□ Общая логистика обычно в течение 1-3 дней, расчетное время доставки доставляется в течение 10-50 дней.
□ Если вы все еще не можете получить заказ по прошествии 55 дней, свяжитесь с нами, и мы обработаем ваш запрос в кратчайшие сроки.
Наш бизнес во многих различных стилях и цветах позволяет вам войти в мой магазин.
□ Если вам нужен другой стиль, свяжитесь со мной.
□ Предлагаю и очень рады вашему визиту.
ШИМ-контроллер должен быть загружен в устройство для правильной работы. Не проводите тестирование без какой-либо нагрузки.
Наименование продукта: Регулятор напряжения переменного тока на 4000 Вт
Мощность: 4000 Вт
КПД: 90%
Рабочее напряжение: 220 В переменного тока
Выходное напряжение: 0–220 В переменного тока
Сопутствующие товары:
SCM 0-5 В ШИМ постоянного тока Регулятор скорости вращения щеточного двигателя 20A, 0% -100% 10-55VUSD 3.50 / шт.
PWM DC Speed Brush Контроллер двигателя Модуль привода регулятора двигателя 10–55 В MAX40A 0% – 100% 4,35 долл. США / шт.
Рисунок 10 (a) Контроллер скорости двигателя постоянного тока 9–60 В Реверсивный переключатель PWM управления вперед / назадUSD 3,20 / шт.
Ширина платы драйвера 12V24V36V48V60V ШИМ-контроллер скорости двигателя постоянного тока 10a 600 ВтUSD 2,95 / шт. Импульсный
ШИМ-контроллер постоянного тока передний контроллер и задний линейный привод Регулятор скорости Самосброс 6В / 12В / 24В 10AUSD 3.50 / шт.
Регулятор скорости двигателя постоянного тока 12В, 24В, 36В , Модуль привода большой мощности 48 В, контроллер скорости двигателя ШИМ, ток 20 А 3.15 / Одиночный регуляторUSD
20A Двигатель постоянного тока с переменной скоростью / Ширина импульса обратного переключателя / ШИМ-регулятор скорости двигателя 12В 24В 36В 48ВUSD 3.99 / шт.
ШИМ-двигатель постоянного тока с бесступенчатой трансмиссией, часть управления 12В, 24В, 60В Макс. 20А – регулировка скорости двигателя WidthModulator 3.20 / одиночный переключательUSD импульс.
Цифровой дисплей PWM Устройство управления скоростью двигателя постоянного тока Дисплей 0-100% Регулируемый модуль привода 6V 12V 24V 36V 48V 60V Max30AUSD 4.50 / шт
ПриводUSD 4.80 / Peace Линейный двигатель RF Switch 12V 433MHz Мини-беспроводной пульт дистанционного управления DC Модуль релейного приемника KR1202 + Shell
RF Switch 12V 433MHz Mini Wireless Remote Control DC ControllerUSD 1.
