Стабилизаторы постоянного напряжения

Выпрямители

Рассмотрим выпрямители переменного напряжения.

Основные параметры:

1. Постоянная составляющая выпрямленного напряжения:

2. Коэффициент пульсации: К_пл=U_m1/U₀, где U_m1 - амплитуда первой гармоники напряжения пульсаций.

У идеального выпрямителя коэффициент пульсации равен нулю, но такого не существует.

В зависимости от числа полупериодов используемых при выпрямлении различают следующие выпрямители:

1.

Принцип его работы основан на односторонней проводимости диода VD.

Рис.12.3

Среднее значение напряжения за период при однополупериодном выпрямлении составляет:

.

Отсюда, коэффициент пульсаций К_пл=U_1m1/U₀=1,57, где U_1m1= U_1m/2, где U_1m1 - амплитуда первой гармоники переменного напряжения на нагрузке. Таким образом, коэффициент пульсаций велик, что является главным недостатком данной схемы.

Диод выбирается из следующих соотношений:

; , где I_ДОП – максимально допустимый ток диода, I_Н.max – максимальный ток нагрузки, U_{ОБР.ДОП} – максимально допустимое напряжение на диоде.

Такие выпрямители находят ограниченное применение в маломощных устройствах т.к. характеризуются плохим использование трансформатора (через трансформатор протекает постоянная составляющая тока, что вызывает его подмагничивание и проводит к необходимости увеличивать его габаритные размеры) и большим значение коэффициента пульсаций.

2. Двухполупериодные выпрямители.

а) Двухполупериодная мостовая схема (рис.12.4)

Эту схему иногда называют однофазной мостовой. Она получила

Рис.12.4

наиболее широкое распространение. Ее основу составляет диодный мост, состоящий из четырех диодов. Среднее значение напряжения за период при двухполупериодном выпрямлении составляет:

.

Отсюда, коэффициент пульсаций К_пл=U_1m1/U₀=0,67, где U_1m1= U_1m/2, где U_1m1 - амплитуда первой гармоники переменного напряжения на нагрузке. Малое значение коэффициента пульсаций является преимуществом данной схемы.

Диоды мостовой схемы выбирается также как в предыдущей схеме:

; , где I_ДОП – максимально допустимый ток диода, I_Н.max – максимальный ток нагрузки, U_{ОБР.ДОП} – максимально допустимое напряжение на диоде.

В таком выпрямителе отсутствует подмагничивание трансформатора постоянным током – это его достоинство, а недостатком является большое число диодов, что приводит к увеличенному падению напряжения на выпрямителе. Поэтому такие выпрямители основном применяются при выпрямлении высоких напряжений (более 5В).

б) Двухфазный двухполупериодный выпрямитель (рис.12.5). Схема состоит из двух диодов и трансформатора со средней точкой. Диоды схемы проводят ток поочередно, каждый в течение одного полупериода.

Рис.12.5

Диоды выбирается из следующих соотношений:

; , где I_ДОП – максимально допустимый ток диода, I_Н.max – максимальный ток нагрузки, U_{ОБР.ДОП} – максимально допустимое напряжение на диоде.

Двухфазный двухполупериодный выпрямитель применяется в источниках питания с небольшим напряжениям. Он по сравнению с однофазным мостовым выпрямителем позволяет уменьшить вдвое число диодов и тем самым понизить потери напряжения на выпрямителе.

Выпрямители без сглаживающих фильтров применяются сравнительно редко, лишь там, где пульсации напряжения на нагрузке не существенны.

Сглаживающие фильтры

Выпрямленное напряжение имеет сущенственные пульсации, поэтому для их уменьшения необходимо использовать сглаживающие фильтры.

Основные параметры:

Коэффициент сглаживания ,

где К_ПЛ.ВХ и К_{ПЛ.ВЫХ –} коэффициенты пульсаций на входе и выходе фильтра.

Рис.12.6

В простейшем случае для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения используется конденсатор C с большей емкостью, который включается параллельно нагрузке (рис.12.6). Для емкостного фильтра, у которого вход и выход фактически совпадают под К_ПЛ.ВХ и К_ПЛ.ВЫХ понимают коэффициенты пульсаций до и после подключения фильтра.

На практике широко используют и следующие типы фильтров: RC, RL, LC типа Г и П – образные.

Наилучшее сглаживание обеспечивает П –образный LC –фильтр (рис.12.7).

Наличие дросселя L фильтра утяжеляет конструкцию источника питания. Применяется редко.

Рис.12.7

Выпрямители

Рассмотрим выпрямители переменного напряжения.

Основные параметры:

1. Постоянная составляющая выпрямленного напряжения:

2. Коэффициент пульсации: К_пл=U_m1/U₀, где U_m1 - амплитуда первой гармоники напряжения пульсаций.

У идеального выпрямителя коэффициент пульсации равен нулю, но такого не существует.

В зависимости от числа полупериодов используемых при выпрямлении различают следующие выпрямители:

1.

Принцип его работы основан на односторонней проводимости диода VD.

Рис.12.3

Среднее значение напряжения за период при однополупериодном выпрямлении составляет:

.

Отсюда, коэффициент пульсаций К_пл=U_1m1/U₀=1,57, где U_1m1= U_1m/2, где U_1m1 - амплитуда первой гармоники переменного напряжения на нагрузке. Таким образом, коэффициент пульсаций велик, что является главным недостатком данной схемы.

Диод выбирается из следующих соотношений:

; , где I_ДОП – максимально допустимый ток диода, I_Н.max – максимальный ток нагрузки, U_{ОБР.ДОП} – максимально допустимое напряжение на диоде.

Такие выпрямители находят ограниченное применение в маломощных устройствах т.к. характеризуются плохим использование трансформатора (через трансформатор протекает постоянная составляющая тока, что вызывает его подмагничивание и проводит к необходимости увеличивать его габаритные размеры) и большим значение коэффициента пульсаций.

2. Двухполупериодные выпрямители.

а) Двухполупериодная мостовая схема (рис.12.4)

Эту схему иногда называют однофазной мостовой. Она получила

Рис.12.4

наиболее широкое распространение. Ее основу составляет диодный мост, состоящий из четырех диодов. Среднее значение напряжения за период при двухполупериодном выпрямлении составляет:

.

Отсюда, коэффициент пульсаций К_пл=U_1m1/U₀=0,67, где U_1m1= U_1m/2, где U_1m1 - амплитуда первой гармоники переменного напряжения на нагрузке. Малое значение коэффициента пульсаций является преимуществом данной схемы.

Диоды мостовой схемы выбирается также как в предыдущей схеме:

; , где I_ДОП – максимально допустимый ток диода, I_Н.max – максимальный ток нагрузки, U_{ОБР.ДОП} – максимально допустимое напряжение на диоде.

В таком выпрямителе отсутствует подмагничивание трансформатора постоянным током – это его достоинство, а недостатком является большое число диодов, что приводит к увеличенному падению напряжения на выпрямителе. Поэтому такие выпрямители основном применяются при выпрямлении высоких напряжений (более 5В).

б) Двухфазный двухполупериодный выпрямитель (рис.12.5). Схема состоит из двух диодов и трансформатора со средней точкой. Диоды схемы проводят ток поочередно, каждый в течение одного полупериода.

Рис.12.5

Диоды выбирается из следующих соотношений:

; , где I_ДОП – максимально допустимый ток диода, I_Н.max – максимальный ток нагрузки, U_{ОБР.ДОП} – максимально допустимое напряжение на диоде.

Двухфазный двухполупериодный выпрямитель применяется в источниках питания с небольшим напряжениям. Он по сравнению с однофазным мостовым выпрямителем позволяет уменьшить вдвое число диодов и тем самым понизить потери напряжения на выпрямителе.

Выпрямители без сглаживающих фильтров применяются сравнительно редко, лишь там, где пульсации напряжения на нагрузке не существенны.

Сглаживающие фильтры

Выпрямленное напряжение имеет сущенственные пульсации, поэтому для их уменьшения необходимо использовать сглаживающие фильтры.

Основные параметры:

Коэффициент сглаживания ,

где К_ПЛ.ВХ и К_{ПЛ.ВЫХ –} коэффициенты пульсаций на входе и выходе фильтра.

Рис.12.6

В простейшем случае для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения используется конденсатор C с большей емкостью, который включается параллельно нагрузке (рис.12.6). Для емкостного фильтра, у которого вход и выход фактически совпадают под К_ПЛ.ВХ и К_ПЛ.ВЫХ понимают коэффициенты пульсаций до и после подключения фильтра.

На практике широко используют и следующие типы фильтров: RC, RL, LC типа Г и П – образные.

Наилучшее сглаживание обеспечивает П –образный LC –фильтр (рис.12.7).

Наличие дросселя L фильтра утяжеляет конструкцию источника питания. Применяется редко.

Рис.12.7

Стабилизаторы постоянного напряжения

Это устройства, которые должны поддерживать постоянным выходное напряжение при изменения постоянного напряжения на входе или при изменения тока нагрузки. Основным параметром является коэффициент стабилизации К_ст, который показывает во сколько раз относительное изменение на выходе меньше относительного изменения на входе.

К_ст= (Δu_вх/U_0вх)/ (Δu_вых/U_0вых)= К₀ /К_Δ,

где К₀= U_0вых /U_0вх коэффициент передачи постоянного напряжения; К_Δ=Δu_вых/Δu_вх – коэффициент передачи изменения напряжений.

По принципу действия стабилизаторы делятся на параметрические (без обратной связи) и компенсационные (с регулирующей обратной связью). Компенсационные стабилизаторы в свою очередь делятся на параллельного и последовательного типа.

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: