Выпрямитель с удвоением напряжения расчет

Выпрямитель с удвоением напряжения расчет

Выпрямитель с удвоением напряжения . 5

Расчет диодов . 5

Параметры трансформатора . 5

Расчет конденсаторов . 7

Список литературы . 8

Указать параметры трансформатора.

Рис. 1

Данная схема является двухполупериодным выпрямителем с удвоением напряжения.

Питание радиоаппаратуры от электросетей переменного тока – наиболее экономичный, удобный и надежный способ электропитания. Но для питания для питания цепей требуется постоянный ток, для этого переменный ток электросети преобразуют в пульсирующий (ток постоянного напряжения, периодически изменяющийся по величине), уменьшая затем пульсации до столь малой величины, что он не создает заметных помех (фона) в громкоговорителе, телефоне, на экране и т. п.

Преобразование переменного тока в пульсирующий называется выпрямлением, а сами преобразователи–выпрямителями.

Процесс уменьшения пульсаций называется сглаживанием пульсаций и осуществляется сглаживающими фильтрами. Выпрямителем часто называют весь комплекс, в который входят как собственно выпрямитель, так и сглаживающий фильтр.

Необходимыми частями выпрямителей являются электрические вентили – приборы, хорошо пропускающие ток в одном направлении и не пропускающие его (или плохо пропускающие) – в другом.

В настоящее время используются полупроводниковые выпрямители, где в качестве вентилей применены германиевые или кремниевые диоды.

Для питания радиоприемников, телевизоров и усилителей низкой частоты, применяют выпрямители нескольких типов:

  • Однополупериодный выпрямитель. Используется там, где требуется ток не более нескольких десятков миллиампер.
  • Двухполупериодный выпрямитель. Используется для получения выпрямленного тока более10 миллиампер.
  • Мостовой выпрямитель. Является также двухполупериодным, применяется там, где нужно получить еще большую мощность.
  • Выпрямитель с удвоением напряжения. Выгоден тем, что с его помощью можно получать выпрямленные напряжения, значения которых существенно больше действующего значения переменного напряжения на вторичной обмотке трансформатора питания.

Выпрямитель с удвоением напряжения.

Выпрямитель состоит из двух диодов, которые работают поочередно; во время полупериодов питающего напряжения одного знака импульсами прямого тока через диод VD1 заряжается конденсатор С1 (Рис.1), а во время полупериодов обратного знака через диод VD2 заряжается конденсатор С2. Так как эти конденсаторы по отношению к нагрузке выпрямителя соединены между собой последовательно, на ней получается удвоенное напряжение.

1. Диоды. Выбор типа диодов производят исходя из следующих соображений: обратное напряжение на каждом из диодов не должно превышать максимально допустимого значения даже при наибольшем значении напряжения питающей электросети и при наибольшем выпрямленном напряжении, которое получается при отключении нагрузки от выпрямителя. В нашем случае это условие выполняется, когда Uобр. и макс³ 1,7U0

U0=UH=24 В Uобр. и макс³ 40,8 B

В месте с тем диоды должны удовлетворять условию: Iвп. ср. макс³ 1,6I0 , где Iвп. ср. макс – это средний за период ток через диод, при котором обеспечивается его надежная, длительная работа.

I0 – ток через нагрузку:

Полученные параметры диодов

Средний за период ток через диод: Iвп. ср. макс³ 0,383 A;

Обратное напряжение на диоде: Uобр. и макс³ 40,8 B.

Рассчитаем прямое сопротивление диода в омах по формуле:

, где U – падение напряжения на диоде, равное 0,15 В для выпрямителей выполненных с использованием в них германиевых диодов, и 0,25 В при использовании кремниевых диодов. В нашем случае используются кремниевые диоды, значит U=0,25 B . Получаем rд » 0,25/0,24 » 1,04 Ом .

Рассчитаем значение мощности тока на входе сглаживающего фильтра Ро : Ро=UoIo=24´0,24=5,76 Вт

2. Параметры трансформатора. Найдем приведенное сопротивление трансформатора rт , поформуле:

rт=К1R0 , где R0 – сопротивление нагрузки, К1 – коэффициент из номограммы на Рис.2

Рис.2

Для нашей схемы Р0=5,76 Вт , значит коэффициент К1»0,022 . Получаем: rд=100´0,022=2,2 Ом .

Сопротивление диодов переменному току вычисляют по формуле: r

По отношению с помощью графика на рис. 3, найдем

Рис. 3 вспомогательный коэффициент К3 и определим по формуле: Е11=К3´U0 э. д. с. вторичной обмотки трансформатора:

По графику находим К3 » 0,5 ,

Вычислим Е11=0,5´24=12 В, следовательно для того что бы на нагрузке было 24 В, нужен трансформатор, с напряжением вторичной обмотки 12 В.

Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора определим по формуле:

Полученные параметры трансформатора:

Приведенное сопротивление трансформатора rт=2,2 Ом;

Э. д. с. вторичной обмотки трансформатора Е11=12 В;

Действующее значение тока вторичной обмотки I11=0,8 A.

Расчет конденсаторов. Номинальное напряжение электролитических конденсаторов С1 и С2 должно быть не менее вычисленного по формуле: UНОМ³K4´E11. При использовании конденсаторов К50-7 с UНОМ£ 400 В принимаем в этой формуле коэффициент K4 равным 1,3 , а при использовании конденсаторов всех других типов и номинальных напряжений K4=1,5.

Возьмём конденсатор типа К50-7 , тогда UНОМ должно быть ³ 1,3´12=15,6 В .

Чтобы коэффициент пульсации напряжения не превышал значения РН=0,05, он должен иметь ёмкость не менее вычисленной по формуле:

Полученные параметры конденсаторов:

Номинальное напряжение UНОМ=15,6 В;

Нужная емкость С=3000 мкФ.

Данным условиям удовлетворяет электролитические конденсаторы К50-7 3300 Мкф номинальным напряжением 25 В.

    Диоды – должны удовлетворять следующим условиям:
Читайте также:  Как зайти в стим без мобильного аутентификатора

Iвп. ср. макс³ 0,383 A и Uобр. и макс³ 40,8; этим двум условиям удовлетворяет диод типа КД204В, у которого Iвп. ср. макс=0,6 А , а Uобр. и макс=50 В .

Конденсаторы должны удовлетворять условиям:

Ёмкость С=3000 мкФ:

Номинальное напряжение UНОМ=15,6 В. Этим условиям удовлетворяют электролитические конденсаторы С номинальным напряжением больше 16 В и ёмкостью больше 3000 МкФ.

Данным условиям удовлетворяет электролитические конденсаторы К50-7 3300 Мкф номинальным напряжением 25 В.

  • Используемый трансформатор должен иметь параметры:
  • Напряжение вторичной обмотки 12 В;

    Сопротивление вторичной обмотки 2,2 Ома;

    Ток вторичной обмотки 0,8 А.

    Схема:

    Удовлетворяет заданным параметрам т. е. имеет коэффициент пульсации меньше 0,05, выходное напряжение 24 В, если взять элементы: диоды VD1-VD2 — КД204В, у которого Iвп. ср. макс=0,6 А , а Uобр. и макс=50 В . Конденсаторы С1-С2 К50-7 емкостью 3300 Мкф и напряжением 25 В.

    Трансформатор должен удовлетворять следующим условиям: напряжение на вторичной обмотке – 12В, сопротивление вторичной обмотки 2,2 Ома, ток вторичной обмотки 0,8 А.

    Список используемой литературы

    Ошибка в тексте? Выдели её мышкой и нажми

    Остались рефераты, курсовые, презентации? Поделись с нами — загрузи их здесь!

    Теги статьи: Добавить тег

    Выпрямители. Как и почему.

    Автор:
    Опубликовано 01.01.1970

    Итак, дорогие мои, мы собрали нашу схемку и пришло время ее проверить, испытать и нарадоваться сему щастью. На очереди у нас — подключение схемы к источнику питания. Приступим. На батарейках, аккумуляторах и прочих прибамбасах питания мы останавливаться не будем, перейдем сразу к сетевым источникам питания. Здесь рассмотрим существующие схемы выпрямления, как они работают и что умеют. Для опытов нам потребуется однофазное (дома из розетки) напряжение и соответствующие детальки. Трехфазные выпрямители используются в промышленности, мы их рассматривать также не будем. Вот электриками вырастете — тогда пжалста.

    Источник питания состоит из нескольких самых важных деталей: Сетевой трансформатор — на схеме обозначается похожим как на рисунке,

    Выпрямитель — его обозначение может быть различным. Выпрямитель состоит из одного, двух или четырех диодов, смотря какой выпрямитель. Сейчас будем разбираться.

    а) — простой диод.
    б) — диодный мост. Состоит из четырех диодов, включенных как на рисунке.
    в) — тот же диодный мост, только для краткости нарисован попроще. Назначения контактов такие же, как у моста под буквой б).

    Конденсатор фильтра. Эта штука неизменна и во времени, и в пространстве, обозначается так:

    Обозначений у конденсатора много, столько же, сколько в мире систем обозначений. Но в общем они все похожи. Не запутаемся. И для понятности нарисуем нагрузку, обозначим ее как Rl — сопротивление нагрузки. Это и есть наша схема. Также будем обрисовывать контакты источника питания, к которым эту нагрузку мы будем подключать.

    Далее — пара-тройка постулатов.
    — Выходное напряжение определяется как Uпост = U*1.41. То есть если на обмотке мы имеем 10вольт переменного напряжения, то на конденсаторе и на нагрузке мы получим 14,1В. Примерно так.
    — Под нагрузкой напряжение немного проседает, а насколько — зависит от конструкции трансформатора, его мощности и емкости конденсатора.
    — Выпрямительные диоды должны быть на ток в 1,5-2 раза больше необходимого. Для запаса. Если диод предназначен для установки на радиатор (с гайкой или отверстие под болт), то на токе более 2-3А его нужно ставить на радиатор.

    Так же напомню, что же такое двуполярное напряжение. Если кто-то подзабыл. Берем две батарейки и соединяем их последовательно. Среднюю точку, то есть точку соединения батареек, назовем общей точкой. В народе она известна так же как масса, земля, корпус, общий провод. Буржуи ее называют GND (ground — земля), часто ее обозначают как 0V (ноль вольт). К этому проводу подключаются вольтметры и осциллографы, относительно нее на схемы подаются входные сигналы и снимаются выходные. Потому и название ее — общий провод. Так вот, если подключим тестер черным проводом в эту точку и будем мерить напряжение на батарейках, то на одной батарейке тестер покажет плюс1,5вольта, а на другой — минус1,5вольта. Вот это напряжение +/-1,5В и называется двуполярным. Обе полярности, то есть и плюс, и минус, обязательно должны быть равными. То есть +/-12, +/-36В, +/-50 и т.д. Признак двуполярного напряжения — если от схемы к блоку питания идут три провода (плюс, общий, минус). Но не всегда так — если мы видим, что схема питается напряжением +12 и -5, то такое питание называется двухуровневым, но проводов к блоку питания будет все равно три. Ну и если на схему идут целых четыре напряжения, например +/-15 и +/-36, то это питание назовем просто — двуполярным двухуровневым.

    Ну а теперь к делу.

    1. Мостовая схема выпрямления.
    Самая распространенная схема. Позволяет получить однополярное напряжение с одной обмотки трансформатора. Схема обладает минимальными пульсациями напряжения и несложная в конструкции.

    2. Однополупериодная схема.
    Так же, как и мостовая, готовит нам однополярное напряжение с одной обмотки трансформатора. Разница лишь в том, что у этой схемы удвоенные пульсации по сравнению с мостовой, но один диод вместо четырех сильно упрощает схему. Используется при небольших токах нагрузки, и только с трансформатором, много большим мощности нагрузки, т.к. такой выпрямитель вызывает одностороннее перемагничивание трансформатора.

    3. Двухполупериодная со средней точкой.
    Два диода и две обмотки (или одна обмотка со средней точкой) будут питать нас малопульсирующим напряжением, плюс ко всему мы получим меньшие потери в сравнении с мостовой схемой, потому что у нас 2 диода вместо четырех.

    4. Мостовая схема двуполярного выпрямителя.
    Для многих — наболевшая тема. У нас есть две обмотки (или одна со средней точкой), мы с них снимаем два одинаковых напряжения. Они будут равны, пульсации будут малыми, так как схема мостовая, напряжения на каждом конденсаторе считается как напряжение на каждой обмотке помножить на корень из двух — всё, как обычно. Провод от средней точки обмоток выравнивает напряжения на конденсаторах, если нагрузки по плюсу и по минусу будут разными.

    5. Схема с удвоением напряжения.
    Это две однополупериодные схемы, но с диодами, включенными по разному. Применяется, если нам надо получить удвоенное напряжение. Напряжение на каждом конденсаторе будет определяться по нашей формуле, а суммарное напряжение на них будет удвоенным. Как и у однополупериодной схемы, у этой так же большие пульсации. В ней можно усмотреть двуполярный выход — если среднюю точку конденсаторов назвать землей, то получается как в случае с батарейками, присмотритесь. Но много мощности с такой схемы не снять.

    6. Получение разнополярного напряжения из двух выпрямителей.
    Совсем не обязательно, чтобы это были одинаковые блоки питания — они могут быть как разными по напряжению, так и разными по мощности. Например, если наша схема по +12вольтам потребляет 1А, а по -5вольтам — 0,5А, то нам и нужны два блока питания — +12В 1А и -5В 0,5А. Так же можно соединить два одинаковых выпрямителя, чтобы получить двуполярное напряжение, например, для питания усилителя.

    7. Параллельное соединение одинаковых выпрямителей.
    Оно нам дает то же самое напряжение, только с удвоенным током. Если мы соединим два выпрямителя, то у нас будет двойное увеличение тока, три — тройное и т.д.

    Ну а если вам, дорогие мои, всё понятно, то задам, пожалуй, домашнее задание. Формула для расчета емкости конденсатора фильтра для двухполупериодного выпрямителя:

    Для однополупериодного выпрямителя формула несколько отличается:

    Двойка в знаменателе — число "тактов" выпрямления. Для трехфазного выпрямителя в знаменателе будет стоять тройка.

    Во всех формулах переменные обзываются так:
    Cф — емкость конденсатора фильтра, мкФ
    Ро — выходная мощность, Вт
    U — выходное выпрямленное напряжение, В
    f — частота переменного напряжения, Гц
    dU — размах пульсаций, В

    Для справки — допустимые пульсации:
    Микрофонные усилители — 0,001. 0,01%
    Цифровая техника — пульсации 0,1. 1%
    Усилители мощности — пульсации нагруженного блока питания 1. 10% в зависимости от качества усилителя.

    Эти две формулы справедливы для выпрямителей напряжения частотой до 30кГц. На бОльших частотах электролитические конденсаторы теряют свою эффективность, и выпрямитель рассчитывается немного не так. Но это уже другая тема.

    Выпрямитель с удвоением напряжения . 5

    Расчет диодов . 5

    Параметры трансформатора . 5

    Расчет конденсаторов . 7

    Список литературы . 8

    Указать параметры трансформатора.

    Рис. 1

    Данная схема является двухполупериодным выпрямителем с удвоением напряжения.

    Питание радиоаппаратуры от электросетей переменного тока – наиболее экономичный, удобный и надежный способ электропитания. Но для питания для питания цепей требуется постоянный ток, для этого переменный ток электросети преобразуют в пульсирующий (ток постоянного напряжения, периодически изменяющийся по величине), уменьшая затем пульсации до столь малой величины, что он не создает заметных помех (фона) в громкоговорителе, телефоне, на экране и т. п.

    Преобразование переменного тока в пульсирующий называется выпрямлением, а сами преобразователи–выпрямителями.

    Процесс уменьшения пульсаций называется сглаживанием пульсаций и осуществляется сглаживающими фильтрами. Выпрямителем часто называют весь комплекс, в который входят как собственно выпрямитель, так и сглаживающий фильтр.

    Необходимыми частями выпрямителей являются электрические вентили – приборы, хорошо пропускающие ток в одном направлении и не пропускающие его (или плохо пропускающие) – в другом.

    В настоящее время используются полупроводниковые выпрямители, где в качестве вентилей применены германиевые или кремниевые диоды.

    Для питания радиоприемников, телевизоров и усилителей низкой частоты, применяют выпрямители нескольких типов:

    • Однополупериодный выпрямитель. Используется там, где требуется ток не более нескольких десятков миллиампер.
    • Двухполупериодный выпрямитель. Используется для получения выпрямленного тока более10 миллиампер.
    • Мостовой выпрямитель. Является также двухполупериодным, применяется там, где нужно получить еще большую мощность.
    • Выпрямитель с удвоением напряжения. Выгоден тем, что с его помощью можно получать выпрямленные напряжения, значения которых существенно больше действующего значения переменного напряжения на вторичной обмотке трансформатора питания.

    Выпрямитель с удвоением напряжения.

    Выпрямитель состоит из двух диодов, которые работают поочередно; во время полупериодов питающего напряжения одного знака импульсами прямого тока через диод VD1 заряжается конденсатор С1 (Рис.1), а во время полупериодов обратного знака через диод VD2 заряжается конденсатор С2. Так как эти конденсаторы по отношению к нагрузке выпрямителя соединены между собой последовательно, на ней получается удвоенное напряжение.

    1. Диоды. Выбор типа диодов производят исходя из следующих соображений: обратное напряжение на каждом из диодов не должно превышать максимально допустимого значения даже при наибольшем значении напряжения питающей электросети и при наибольшем выпрямленном напряжении, которое получается при отключении нагрузки от выпрямителя. В нашем случае это условие выполняется, когда Uобр. и макс³ 1,7U0

    U0=UH=24 В Uобр. и макс³ 40,8 B

    В месте с тем диоды должны удовлетворять условию: Iвп. ср. макс³ 1,6I0 , где Iвп. ср. макс – это средний за период ток через диод, при котором обеспечивается его надежная, длительная работа.

    I0 – ток через нагрузку:

    Полученные параметры диодов

    Средний за период ток через диод: Iвп. ср. макс³ 0,383 A;

    Обратное напряжение на диоде: Uобр. и макс³ 40,8 B.

    Рассчитаем прямое сопротивление диода в омах по формуле:

    , где U – падение напряжения на диоде, равное 0,15 В для выпрямителей выполненных с использованием в них германиевых диодов, и 0,25 В при использовании кремниевых диодов. В нашем случае используются кремниевые диоды, значит U=0,25 B . Получаем rд » 0,25/0,24 » 1,04 Ом .

    Рассчитаем значение мощности тока на входе сглаживающего фильтра Ро : Ро=UoIo=24´0,24=5,76 Вт

    2. Параметры трансформатора. Найдем приведенное сопротивление трансформатора rт , поформуле:

    rт=К1R0 , где R0 – сопротивление нагрузки, К1 – коэффициент из номограммы на Рис.2

    Рис.2

    Для нашей схемы Р0=5,76 Вт , значит коэффициент К1»0,022 . Получаем: rд=100´0,022=2,2 Ом .

    Сопротивление диодов переменному току вычисляют по формуле: r

    По отношению с помощью графика на рис. 3, найдем

    Рис. 3 вспомогательный коэффициент К3 и определим по формуле: Е11=К3´U0 э. д. с. вторичной обмотки трансформатора:

    По графику находим К3 » 0,5 ,

    Вычислим Е11=0,5´24=12 В, следовательно для того что бы на нагрузке было 24 В, нужен трансформатор, с напряжением вторичной обмотки 12 В.

    Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора определим по формуле:

    Полученные параметры трансформатора:

    Приведенное сопротивление трансформатора rт=2,2 Ом;

    Э. д. с. вторичной обмотки трансформатора Е11=12 В;

    Действующее значение тока вторичной обмотки I11=0,8 A.

    Расчет конденсаторов. Номинальное напряжение электролитических конденсаторов С1 и С2 должно быть не менее вычисленного по формуле: UНОМ³K4´E11. При использовании конденсаторов К50-7 с UНОМ£ 400 В принимаем в этой формуле коэффициент K4 равным 1,3 , а при использовании конденсаторов всех других типов и номинальных напряжений K4=1,5.

    Возьмём конденсатор типа К50-7 , тогда UНОМ должно быть ³ 1,3´12=15,6 В .

    Чтобы коэффициент пульсации напряжения не превышал значения РН=0,05, он должен иметь ёмкость не менее вычисленной по формуле:

    Полученные параметры конденсаторов:

    Номинальное напряжение UНОМ=15,6 В;

    Нужная емкость С=3000 мкФ.

    Данным условиям удовлетворяет электролитические конденсаторы К50-7 3300 Мкф номинальным напряжением 25 В.

      Диоды – должны удовлетворять следующим условиям:

    Iвп. ср. макс³ 0,383 A и Uобр. и макс³ 40,8; этим двум условиям удовлетворяет диод типа КД204В, у которого Iвп. ср. макс=0,6 А , а Uобр. и макс=50 В .

    Конденсаторы должны удовлетворять условиям:

    Ёмкость С=3000 мкФ:

    Номинальное напряжение UНОМ=15,6 В. Этим условиям удовлетворяют электролитические конденсаторы С номинальным напряжением больше 16 В и ёмкостью больше 3000 МкФ.

    Данным условиям удовлетворяет электролитические конденсаторы К50-7 3300 Мкф номинальным напряжением 25 В.

  • Используемый трансформатор должен иметь параметры:
  • Напряжение вторичной обмотки 12 В;

    Сопротивление вторичной обмотки 2,2 Ома;

    Ток вторичной обмотки 0,8 А.

    Схема:

    Удовлетворяет заданным параметрам т. е. имеет коэффициент пульсации меньше 0,05, выходное напряжение 24 В, если взять элементы: диоды VD1-VD2 — КД204В, у которого Iвп. ср. макс=0,6 А , а Uобр. и макс=50 В . Конденсаторы С1-С2 К50-7 емкостью 3300 Мкф и напряжением 25 В.

    Трансформатор должен удовлетворять следующим условиям: напряжение на вторичной обмотке – 12В, сопротивление вторичной обмотки 2,2 Ома, ток вторичной обмотки 0,8 А.

    Список используемой литературы

    Ошибка в тексте? Выдели её мышкой и нажми

    Остались рефераты, курсовые, презентации? Поделись с нами — загрузи их здесь!

    Ссылка на основную публикацию
    Восстановить страницу на мамбе по номеру телефона
    Внимание! Все формы связи, представленные в этом разделе, не предназначены для поддержки пользователей. Если у вас есть вопросы, связанные с...
    В контакте добро пожаловать мобильная версия вход
    Мобильная версия Вконтакте — это облегченная версия ВК для мобильных телефонов. Она позволяет с удобством общаться в ВК владельцам любых...
    В рекавери нет install zip from sdcard
    В прошлой статье я рассказал о том, что такое режим recovery и как в него войти. Сегодня продолжим эту тему...
    Вох 9999 что это
    ООО "О2 Вох" ИНН 7841455129 ОГРН 1117847509603 зарегистрировано 21.11.2011 по юридическому адресу 191014 , город Санкт-Петербург , Литейный проспект, дом...
    Adblock detector