Как подключить к трансформатору диодный мост: Как подключить автомобильный диодный мост к трансформатору

Содержание

Как подключить автомобильный диодный мост к трансформатору

Главная > Дороги > Как подключить автомобильный диодный мост к трансформатору

можно ли сделать простое зарядное устройство из трансформатора 12v и автомобильного Кириллдиодного моста? | Автор топика: Валентин

аккумолятор авто

Ярослав Собрать можно.

Выход от транса подключаешь к мосту Василий .А с алюминиевых «подков»выход постоянного тока. Но 12 в явно мало-он должен давать порядка 18 в. Часть напряжения будет сажаться на диодах, а часть на внутреннем сопротивлении транса.

Илья Смотря что надо заряжать.
——-
Тогда можно.

Вячеслав Нужно выше 12в и регулировка зарядного тока.

Николай Транс должен быть соотв. мощности, ведь зарядный ток должен быть 1/10 часть ёмкости акк

Михаил Напряжение надо 16вольт мощность транса не менее 80вт. диоды жел на 10ампер. самое простое паставить реостат послед аккумурят .Если сам не сталкивался попроси знакомых помогут

Геннадий  12 вольт мало. Сопротивление R1 зависит от напряжения на выходе моста.

в этом видео описано как можно применить диоды от моста автомобильного генератора.

хочу подключить диодный мост Владимир от генератора москвича к трансформатору ну незнаю как подскажите. | Автор топика: Петр

Диодный мост Андрей может у кого есть схемы зарание спасибо!

Валерий  Там трехфазный мост. Подключить можно, но часть диодов не будут работать. Вот штатная схема:

Петр а нахрена?? ? есть же нормальные диодные мосты Иван в радиомагазине

Дмитрий выбей 2 и спаяй зачем тебе всю сборку ляпать

Советы начинающим: способы не спать за рулем от …

… это смертельноопасное и часто подводит водителей в дальней дороге. … Он выспится и поможет не уснуть тебе, отвлекая разговорами. … Кола тоже чуть помогает, кофеин все таки :)) Лично я кофе не пью, энергетики не признаю. ….. Иногда матаюсь из дома в Москву в основном ночью(порядка 750 км).

Диодный мост, как его проверить

Диодный мост — электрическое устройство, предназначенное для преобразования («выпрямления») переменного тока в пульсирующий (постоянный).

Диодный мост или, как его ещё называют, выпрямитель нужен для преобразования переменного тока в постоянный. Его используют везде, где нужно получить питание постоянным напряжением независимо от мощности прибора, потребляемого тока или величины напряжения.

Устройство

Для выпрямления однофазного напряжения используют схему Гретца из четырёх диодов. Если в схеме стоит трансформатор с отводом от средней точки используют схему из двух диодов.

Мостом называется именно включение четырёх диодов.

Диодный мост может быть выполнен в одном корпусе, а может быть из дискретных диодов, то есть отдельных. Входом диодного моста называют точки подключения переменного напряжения, а выходом — точки с которых снимают постоянное.


Переменное напряжение подают в точки, в которых соединены анод с катодом диодов. На выходе получают плюс и минус, при этом с точки соединения катодов снимают положительный полюс, т.е. плюс питания, а точка соединения анодов является минусом.

На приведенном рисунке изображена схема диодного моста, где мест подключения переменного напряжения обозначены «AC ~», а выход постоянного «+» и «-«.

Некоторые новички наивно предполагают, исходя из принципа обратимости электрических машин, что подав постоянку на мост на оставшихся контактах они получат переменку. Это не так, это не электрическая машина и здесь нужен преобразователь.

На современных диодных мостах контакты помечены также: вход переменки «AC» или «~», а выход по стоянки «+» и «-«. Совместим схему с изображением реального моста, чтобы разобраться, как это выглядит на практике.

Где устанавливают

Диодный мост обычно установлен на входе цепи питания, если выпрямляется сетевое напряжение 220В, такое решение применяется в импульсных блоках питания, в том числе компьютерного блока питания, устройство которого было рассмотрено в одной, из ранее выложенных на сайте . Либо во вторичной обмотке трансформатора, такое включение применяется в обычных блоках питания, например маломощной магнитолы для дома или старого телевизора.

В современных блоках питания чаще используются импульсные схемы, в них диодный мост выпрямляет именно сетевое напряжение, а трансформатором управляют полупроводниковые ключи (транзисторы).

Будьте осторожны:

Если диодный мост стоит на входе по линии 220В, то на его выходе пульсирующее или сглаженное (если есть фильтрующий конденсатор) постоянное по знаку напряжение амплитудой в 310В. В любом случае выпрямленное напряжение увеличивается, относительно переменного.

Тоже касается и остаточного заряда фильтрующих электролитических конденсаторов, они могут биться током, даже когда питание на плату блока питания не подаётся. Их нужно предварительно разряжать лампой накаливания или резистором.

Не стоит разряжать емкость закорачиванием железным инструментом: вас может ударить током, вы можете повредить конденсаторы или дорожки платы.

Приступим к проверке диодного моста

Я буду рассуждать на примере типовой ситуации. Есть нерабочее устройство и его нужно отремонтировать.

Вы решили отремонтировать устройство, при разборке увидели на плате перегоревший предохранитель, защитный резистор или дорожку на печатной плате.

После замены сгоревшего элемента и восстановления дорожки не спешите включать. Начинающие электронщики любят делать «жучки» вместо предохранителя, тогда, тем более, нельзя включать плату.

Если предохранитель вышел из строя не случайно, а из-за проблем на плате блока питания вы получите повторное перегорание предохранителя. А если вместо него поставили жучек, то это включение сопроводить зрелищный фейерверк, возможное повреждение провода или розетки, выбитые пробки и автоматы.

Если пробит диодный мост, то после предохранителя на плате будет КЗ. Чтобы проверить диодный мост на пробой без мультиметра пользуйтесь проверенным способом: подключайте сомнительные блоки пиатния, через лампу накаливания на 40-100 Вт 220В. Она выполнит роль ограничителя тока и плата не повредится, и предохранитель не перегорит. Лампу подключают в разрыв одного из питающих кабелей 220В.

сли диодный мост пробит — лампа засветится в полный накал.

Это достаточно приблизительный способ диагностики диодного моста без мультиметра. Лампа может засветиться и при исправном мосте, если КЗ находится в схеме после него. Проверить диодный мост на обрыв без мультиметра можно и с помощью индикаторной отвёртки, на его выходе, как уже было сказано, должно быть высокое напряжение, если он установлен на линии 220В, неоновый индикатор в отвёртке должен засветиться.

Проверка диодного моста мультиметром

Любую деталь в электрической схеме нужно выпаивать перед её проверкой и прозвонкой. Можно, конечно, проверить и на плате, но есть вероятность получить ложные результаты измерений.

Также если вы будете прозванивать мост со стороны дорожек и контактных площадок на плате, есть вероятность отсутствия электрического контакта при визуально нормальной пайке.

В тоже время, если диодный мост собран на плате из отдельных диодов, его зачастую удобно проверять, не выпаивая из плат, с её лицевой стороны. В таком случае вы получаете удобный доступ к металлическим ножкам диода.

Вам понадобится любой цифровой мультиметр, например самый дешёвый и распространенный типа dt-830. Включите режим прозвонки диодов, вы его можете найти по пиктограмме с условным его обозначением.

Часто этот режим совмещён с режимом звуковой прозвонки. Любая прозвонка и большинство омметров состоит из пары щупов, один из которых является плюсом, а второй — минусом. На мультиметра чаще всего красный щуп принимается за плюс, а чёрный за минус.

Как известно — диод проводит ток в одну сторону. При этом протекание тока возможно только при подключении положительного щупа (плюса) к аноду, а отрицательного к катоду. Тогда при проверке мультиметром в этом режиме силового кремниевого диода на дисплее отображаются цифры в диапазоне 500…700.

Это количество милливольт, которое падает на pn-переходе. Если вы увидели эти значения — диод уже наполовину исправен. Если цифры большие или у левой стороны экрана появилась единица и больше ничего — диод в обрыве. Если сработала звуковая прозвонка или на экране около 0 — диод пробит.

Теперь нужно определить, не проходит ли ток в обратном направлении. Для этого меняем щупы местами, на экране либо должно быть значение много больше 1000, порядка 1500, либо единица у левой стороны экрана — так обозначается большое значение, выходящее за пределы измерений. Если значения маленькие — диод неисправен, он пробит.

Если оба замера совпали с описанными — с диодом все в порядке.

Таким образом проверяют диодный мост из отдельных диодов.

У диодов Шоттки падение напряжения от 0.3В, то есть при проверке на экране мультиметра высветится цифра порядка 300-500.

Если поменять щупы местами – красный на катод, а черный на анод, на экране будет либо единица, либо значение более 1000 (порядка 1500). Такие измерения говорят о том, что диод исправен, если в одном из направлений измерения отличаются, значит, диод неисправен. Например, сработала прозвонка – диод пробит, в обоих направлениях высокие значения (как при обратном включении) – диод оборван.

Проверка диодного моста в корпусе мультиметром

Я начал статью с описания точек, куда подключается переменка и откуда снимается постоянка неспроста. Это поможет при его проверке, давайте разберемся!

Сразу оговорюсь, что черный щуп вставлен в разъём «COM» на мультиметре.

Ставим черный щуп мультиметра на контакт, помеченный как «+», а красным попеременно касаемся контактов «~» к которым подключают переменное напряжение по очереди. В обоих случаях на экране вы должны увидеть падение напряжения на прямовключенном pn-переходе, т.е. цифры около 600, если диод исправен. Поменяв щупы местами, если выпрямитель исправен, вы увидите большие значения или единицу.

На некоторых мультиметрах вместо единицы используют символы 0L.

Проверяем вторую пару диодов. Для этого красный щуп ставим на вывод «-» диодного моста, а красным по очереди касаемся выводов «~», вы должны увидеть на экране мультиметра значения прямого падения — около 600 при касании любого из контактов со знаком «~» (AC). Меняем щупы местами — на экране больше значения или бесконечность. Если что-то отличается, то диодный мост нужно заменить.

Быстрая проверка диодного моста

Иногда возникает необходимость экспресс проверки диодного моста, это можно сделать тремя касаниями щупов мультиметра к мосту. Можно проводить её не выпаивая мост из платы.

Первое положение щупов: ставим оба щупа между выводами для подключения переменного напряжения (на вход) «~». Если диодный мост пробит — сработает прозвонка, а если её нет, то на экране мультиметра значения устремятся к нулю.

Второе положение щупов: красный щуп ставим на вывод со знаком «-«, а черный на вывод со знаком «+», если диоды исправны — на экране мультиметра будут цифры в двое больше прямого падения на диоде, то есть 1200-1400 мВ. Если на экране около 600 — значит один диод пробит, и вы видите падение напряжения на одном оставшемся.

На рисунке ниже вы видите, как течет ток при такой проверке подумайте, почему получаются такие результаты.

Однако если один из диодов в обрыве ток потечет по уцелевшей ветви и на экране будут условно-исправные значения.

Третье положение щупов — красный щуп на вывод со знаком «-«, а черный на вывод со знаком «+», тогда на экране мультиметра будут такие же результаты как при проверке диода подключенного в обратном направлении (бесконечность). Если сработала прозвонка или на экране маленькие значения (от нуля до сотен) – значит, мост пробит.

Такая проверка эффективна, но не даст такой достоверности как описанная в предыдущем пункте статьи. Если устройство все равно не работает и на выходе диодного моста отсутствует напряжение, то выпаяйте мост и повторно проверьте его. 

Проверка другими средствами

Если у вас нет мультиметра, но у вас есть советский тестер или, как его еще называют «цешка» или какой-нибудь Омметр с пределом измерения до десятка кОм можно использовать и эти стрелочные приборы.

Логика проверки такая же самая, только в прямом включении стрелка будет указывать низкие сопротивления, а в обратном включении диода — высокое.

Если у вас и этого нет — вам поможет любая батарейка или несколько батареек с выходным напряжением больше пары вольт и лампочка накаливания (можно и светодиодом и кроной, батарейкой на 9В). Взгляните на картинку, и вам все станет ясно.

Заключение

Проверка диодного моста — базовый навык для тех, кто занимается ремонтом радиоэлектронной аппаратуры и электроприборов и для тех, кто хочет этому научиться. Для этого нужен минимальный набор инструментов, но хорошие понимание не только способа проверки, а и самой логики работы моста.

Использование мультиметра, цешки или прозвонки не меняет конечного результата при правильном проведении измерений. Однако на моей практике случалось так, что прибор показывал исправность диодного моста, а в реальности он не работал.

Возможно он «пробивался» под большим напряжением, чем на клеммах прибора, которым я проводил проверку. Поэтому самым точным способом «посмотреть» процессы, происходящие в схеме — это осциллограф.

В автоэлектрике, например по одной только осциллограмме напряжения в линии можно определить исправность диодного моста генератора, причем специалист может даже определить, что конкретно произошло — пробой или обрыв.

Ранее ЭлектроВести писали, что команда ученых из Херсона построила уникальный плавучий ветрогенератор мощностью 10 кВт-ч.

По материалам: electrik.info.

Что будет если подключить диодный мост к трансформатору!?-Пояснение опыта.

Как-то давно попалось видео с заголовком: «Что будет если подключить диодный мост к трансформатору!? — Опыт». Посмотреть можно здесь. Для меня ответ на вопрос был очевиден сразу, я думаю, для многих тоже, наверное потому и комментарии к видео отключены, видимо в основном были нецензурные.

Прошло время, я уже и забыл. Но в интернете еще несколько раз попадались схемы, затрагивающие подобную тематику. Например, такие:

Однако я не встретил ни одного внятного пояснения затронутых в этой теме процессов. Или потому, что всем все очевидно и ясно, или по другим причинам. Но просмотры на видео, с которого я начал, давно превысили миллион.

Почему я считаю эту тему интересной? Потому, что после двухполупериодного выпрямления напряжение становится пульсирующим и его частота, по сравнению с частотой сети, повышается в два раза и становится равной 100 Гц.

Как известно, при расчете габаритной мощности трансформаторов частота входит в числитель. Вот пример формулы:

Габаритная мощность трансформатора, в ваттах, на конкретно выбранном сердечнике определяется по формуле:

Это говорит о том, что, повысив частоту в 2 раза мы можем на том же сердечнике что для 50 Гц изготовить трансформатор в два раза большей мощности. Представляете, сварочный трансформатор на частоте 50 Гц весит, например, 20 кг,  а на частоте 100 Гц будет в 2 раза меньше, всего 10 кг. Выгодно, не правда ли?

Так почему же это не делают?

Ниже на рисунке показаны напряжения на входе и выходе двухполупериодного выпрямителя:

Рассмотрим эти графики подробнее:

Верхний график, это напряжение в сети. Его частота 50 Гц, период (Т) 20 мс. Есть положительная “+” и отрицательная “–“ полуволна. Они компенсируют друг друга и постоянная составляющая равна 0 (зеленая линия).

Нижний график, после двухполупериодного выпрямителя отрицательная полуволна перевернута вверх, она стала такая же, как и положительная из-за чего период (Т) уменьшился в 2 раза стал равен 10мс. Соответственно частота 100 Гц. Поскольку теперь положительная и отрицательная полуволна не компенсируют друг друга, постоянная составляющая (зеленая линия) на уровне около 0,707 от амплитудного значения, т.е. равна действующему значению напряжения.

Что же будет с сердечником трансформатора при подаче на него напряжения как на верхнем графике и на нижнем?

Ток через обмотку трансформатора в первом случае (верхний график) в течение периода меняет свое направление и сердечник перемагничивается. Индуктивное сопротивление обмотки равно:

ХL = R + 2πfL

Где: Rактивное, омическое сопротивление провода обмотки

      2πfL  реактивное (индуктивное) сопротивление обмотки.

При ненамагниченном сердечнике основное сопротивление носит индуктивный характер, именно оно определяет величину тока через обмотку. Активное сопротивление, это сопротивление провода, оно вносит потери и снижает КПД.

Во втором случае (нижний график), когда есть постоянная составляющая тока, она намагничивает сердечник. Диполи один раз развернулись вдоль магнитных линий и застыли. Они не поворачиваются туда-сюда, как в первом случае. По этой причине индуктивное сопротивление обмотки становится малым, практически нулевым, как вроде обмотка без сердечника. Величину тока в основном определяет омическое сопротивление обмотки R, которое в разы меньше индуктивного. Из-за чего ток растет до недопустимых значений и провод обмотки перегорит. Естественно трансформатор не может выполнять свои функции.

Но тема актуальна и народ не теряет к ней интерес.

Самое простое, что можно сделать, отсечь постоянную составляющую при помощи конденсатора, как показано на этой схеме:

Недостаток в том, что для перезаряда конденсатора нужен резистор R. Его мощность соизмерима с мощностью нагрузки, это понижает КПД схемы настолько, что смысл теряется.

Есть патенты на данную тему. Например, такой:

Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой на двух диодах 5 и 6. С целью компенсации постоянной составляющей на сердечнике размещена дополнительная обмотка 3 с формирователем на элементах 8,9,10,11. Но это эффективно на более высоких частотах и небольших мощностях.

Есть еще такие удвоители частоты, где используется сдвиг фаз на 90 град.

Но опять же, это для небольших мощностей и более высоких частот.

Так что на сегодня самым реальным методом уменьшения габаритов источников питания является выпрямление напряжения сети, а затем питание от этого постоянного напряжения генераторов и мощных оконечных усилителей. Эти устройства работают на частотах десятков килогерц и трансформаторы выполняют на ферритах или сердечниках из распыленного железа с распределенным магнитным зазором. Именно так делают импульсные блоки питания и сварочные инверторы.

Материал статьи продублирован ан видео:

 

 

Как проверить диодный мост или диод



Во многих приборах которые работают от сетевого напряжения, присутствует диодный мост.
Почти вся электроника начиная с светодиодной лампочки и заканчивая телевизором и компьютером — все устройства имеют диодный мост в том или ином виде.

Диодный мост, или по другому выпрямитель, необходим для преобразования переменного тока сетевого напряжения в постоянный ток, которым питается вся электроника и преобразователи напряжения различных устройств различной мощности и величины напряжения.
Такие электронные элементы как диодные мосты, очень часто выходят из строя при какой то поломке в схеме, за собой выводя из строя и предохранитель если он есть.

Но как проверить диодный мост чтоб понять следует ли его заменить? Есть несколько способов, давайте рассмотрим некоторые.

Диодные мосты, в схеме, зачастую бывают в двух исполнениях, это может быть диодная сборка в корпусе, а может и состоять из отдельных диодов смонтированных на плате устройства и соединенных между собой медными дорожками.

Диодные мосты, а вернее их сборки могут быть однофазными и трехфазными, а также полупериодными, когда например трансформатор используется с отводом от средней точки.
Но мостом можно назвать именно включение четырех диодов которые соединяются между собой параллельно-последовательным способом.
Переменка от сети подается на два места соединения катода с анодом, ну а постоянный ток снимается с мест соединения одинаковых полюсов (два катода — плюс, а два анода — минус).

Во всех блоках питания, как трансформаторных так и особенно — импульсных стоят диодные мосты, которые преобразуют переменное напряжение в постоянное.
Разница лишь в том что у импульсных блоках питания, диодная сборка стоит на входе и преобразует сразу сетевое напряжение, а у трансформаторных — после трансформатора. В обоих случаях, после диодного моста стоит конденсатор или несколько конденсаторов, что в общей системе после выпрямления поднимает напряжение на несколько вольт в трансформаторном исполнение, и несколько десятков вольт при выпрямление сетевого напряжения 220 вольт, в этом случае на конденсаторе может быть больше 300 вольт.

Как правило если устройство не работает, то смотрят сначала в блок питания и если он не выдает напряжения на своих выходах то смотрят на предохранитель.
Если предохранитель сгорел то не стоит спешить его заменять и сразу же включать устройство, просто так же он не сгорел.
Скорее всего на плате КЗ и здесь следует заметить что речь идет о импульсных блоках питания, потому как с трансформаторными БП такое редко бывает чтоб предохранитель сгорал.
При сгоревшем предохранителе, следует проверить всю первичную цепь радио элементов на пробой, но мы здесь поговорим о том как проверить диодный мост или диоды которые его представляют, потому как это самая вероятная причина поломки но следует заметить что не всегда единственная.

Так же импульсные блоки питания следует проверять и ремонтировать подключая вместо предохранителя лампочку накаливания (где то на 40 — 60 ват). Но у меня, например, есть вот такое, простое устройство выполненное в корпусе маленького пластикового щитка с автоматами разных номиналов которые выполняют роль предохранителей, и УЗО — которое защищает от поражения фазой сетевого напряжения, человека во время ремонта.

В устройстве установлено коммутирующее гнездо для подключения внешней лампочки разных мощностей. При ремонтах различных блоков питания и устройств, на практике нужно разной мощности лампочки накаливания.

Суть лампочки состоит в том что если на плате, где то на входе, есть замыкание то через плату потечет высокий ток и лампочка ярко засветится сохранив при этом не сгоревшие еще элементы.
Но если блок питания исправен то лампочка при включение может слегка вспыхнуть, продемонстрировав заряд конденсатора что стоит после диодного моста, и лампочка должна погаснуть.

Но следует помнить что при нагрузке блока питания на мощность выше мощности лампочки, блок питания будет ограничен мощностью лампочки, а сама лампочка будет ярко светится, поэтому для диагностики необходимо иметь несколько лампочек разного номинала, на 25, 60, 100, 150 ватт

Теперь вернемся к наиболее частой, возможно косвенной причине поломок большинства устройств с импульсными блоками питания — к диодному мосту.
Как же проверить исправен ли он и не подлежит ли замене на новый?

Как проверить диодный мост


Радиоэлементы можно проверять прямо на плате не выпаивая, с диодным мостом можно так же, пусть этот метод будет не точным но быстрым.

Такой экспресс метод проверки дает возможность узнать что диодный мост неисправен если он точно не исправен, но если диоды подгорели или не полностью пробиты то лучше все таки выпаять и проверить элемент отдельно от платы.
Немного проще будет проверить диодный мост который состоит из отдельных диодов на плате.

Для проверки будем использовать мультиметр, причем практически любой дешевый прибор имеет функцию прозвонки диодов с звуковой индикацией пробоя.

В данном режиме тестер показывает значение падения напряжения (в милливольтах).

Прямое подключение — красный щуп(+) подключаем к аноду диода, а черный(-) к катоду (там где полоска на диоде). При таком подключение у исправного диода падение напряжения должно показать 500 — 800 милливольт.

Если у вашего тестера нет режима проверки диодов, то подойдет и режим измерения сопротивления, по аналогичному методу.

Обратное подключение — (меняем щупы местами) теперь красный на катод, а черный на анод.
У исправного диода значение сопротивления должно быть бесконечным, то есть должно показать или «1» или цифры больше 1500 (что бывает редко).

У «пробитого» диода сопротивление будет нулевым или около нуля и скорее всего сработает звуковая индикация пробоя.

Так можно проверить каждый диод диодного моста по отдельности, но что делать если диодный мост представляет из себя радио элемент с четырьмя выводами?

Диодный мост такого типоисполнения можно проверить быстро ( и не выпаивая)
но проверка будет не точной. Суть такова:
Прикладываем щупы к выводам входа (АС) и если прозвонка мультиметра сработала то мост пробит
Прикладываем щупы к выводам +/- (поочередно) и если мультиметр «запищал» и показал нули то мост пробит, а если показал значения около 1000 в одно направление и «1» в другое то мост исправен.

Точный (полный) метод проверки диодного моста который выпаян выглядит так:

1. красный щуп на «-«, а черным касаемся выводов переменки АС (входа), на обоих выводах мультиметр должен показать число примерно 500.

2. черный щуп на «-«, а красным касаемся выводов переменки АС (входа), на обоих выводах должно показать «1» то есть бесконечное сопротивление.

3. черный щуп на «+», а красным касаемся выводов переменки АС — мультиметр покажет число около 500.

4. красный щуп на «+», а черный на выводы переменки (Ас) — мультиметр покажет «1» или запредельное число.

Кроме простого и более сложного метода проверки диодного моста мультиметром, его еще можно точно так же проверить любым тестером, омметром и даже лампочкой (светодиодом) с батарейкой (контролькой).
Кроме того можно проверить его работоспособность подав постоянное напряжение от блока питания на вход диодного моста и измерить напряжение на выходе, затем изменить полярность на входе. У исправного моста напряжение такое же как на входе будет и на выходе при любой вариации полярности на входе.

Проверка диодного моста, в том числе диодного моста генератора автомобиля вещь не сложная и довольно частая для тех кто занимается ремонтом. Минимум инструментов, но главное понимание того как работает диод и его мостовая сборка.

Если все таки возникают сложности с диагностикой диодного моста то всегда можно поставить другой заведомо исправный и посмотреть как работает схема с ним.

Теперь зная элементарные и эффективные методы проверки вы сможете в домашних условиях определить причину поломки бытового прибора или различной электроники, а возможно и самостоятельно отремонтировать свое устройство.

Требования по сборке диодного моста для сварочного аппарата своими руками

Диод – это полупроводниковый прибор, который обладает различной проводимостью в зависимости от прикладываемого напряжения. Имеет всего два вывода: анод и катод. При подаче прямого напряжения (на анод подается положительный потенциал по сравнению с катодом) он открыт. При подаче отрицательного напряжения он закрывается.

Эта особенность прибора широко используется в электротехнике, в частности диодный мост применяют для сварочного аппарата, чтобы выпрямлять переменный ток, улучшая качество сварки.

Основные характеристики

Главными параметрами, на которые обращают внимание при выборе выпрямителей для сварочных аппаратов, являются:

  • максимально допустимое постоянное обратное напряжение;
  • максимальный средний прямой ток за период;
  • рабочая частота переключения;
  • постоянное прямое напряжение при максимальном прямом токе;
  • максимально допустимая температура корпуса.

Амплитуда бытовой сети составляет около 310 В, поэтому нужно использовать диоды с обратным напряжением 400 В и выше. Прямой ток жестко связан с мощностью прибора, и на него также обращают внимание. Рабочая частота показывает, в каком выпрямителе можно использовать полупроводник, применять его в сетевом или выходном блоке инвертора.

Прямое напряжение полупроводника характеризует мощность рассеяния на самом приборе. Это позволяет рассчитать размеры радиатора или системы охлаждения. Предельная температура корпуса сварочного аппарата дает возможность предусмотреть схему защиты от перегрева.

Простая конструкция сварочного аппарата постоянного тока

По принципу монтажа можно выделить следующие части:

  • самодельный трансформатор для сварки;
  • цепь его питания от сети 220;
  • выходные сварочные шланги;
  • силовой блок тиристорного регулятора тока с электронной схемой управления от импульсной обмотки.

Импульсная обмотка III расположена в зоне силовой II и подключается через конденсатор С. Амплитуда и длительность импульсов зависят от соотношения числа витков в емкости.

Применение в сварке

В любом трансформаторном сварочном аппарате постоянного тока или инверторе присутствуют силовые диоды. Они предназначены для выпрямления переменного тока. Для повышения коэффициента полезного действия диоды подключают по мостовой схеме, в этом случае оба полупериода приходятся на нагрузку.

В трансформаторном сварочном аппарате выпрямительные диоды устанавливают на выходе вторичной обмотки. Сварочное оборудование имеет понижающий трансформатор, соответственно, напряжение холостого хода значительно ниже входного, поэтому здесь требуются приборы большой мощности и низкой частоты. Для этого подойдут выпрямительные диоды В200 (максимальный ток 200А).


Для сварочного инвертора требуется два выпрямителя. Один располагается на входе источника питания. Он преобразует переменный ток 220 вольт 50 Гц в постоянный, который преобразуется в дальнейшем в переменный ток высокой частоты (40-80 кГц).

При мощности аппарата 5 кВт выпрямительные диоды должны иметь обратное напряжение 600-1000 В и средний прямой ток 25-35 А при частоте 50 Гц.

Второй выпрямитель располагается после высокочастотного трансформатора. Здесь требования другие. Максимальный прямой ток должен быть не менее 200 А на частоте 80 кГц, а обратное напряжение превышать напряжение холостого хода (60-70 В).

В любом случае используются диоды из категории мощных, с площадкой для монтажа радиатора, поскольку без отведения тепла устройство быстро сгорит.

Принцип работы тиристора

Детали регулятора подключены как параллельно, так и встречно друг другу. Они постепенно открываются импульсами тока, которые образуются транзисторами vt2 и vt1. При запуске прибора оба тиристора закрыты, С1 и С2 это конденсаторы, они будут заряжаться через резистор r7. В тот момент, как напряжение какого-либо из конденсаторов достигнет напряжения лавинной пробивки транзистора, тот открывается, и через него и идёт ток разряда, совместного с ним конденсатора. После открытия транзистора открывается соответствующий ему тиристор, он подключит нагрузку в сеть. Затем начинается противоположный по признакам полупериод переменного напряжения, что предполагает закрытие тиристора, затем следует новый цикл подзарядки конденсатора, уже в противоположной полярности. Далее открывается следующий транзистор, но снова подключит нагрузку в сеть.

Особенность выпрямителей


Выпрямитель для сварочного аппарата выполняется по мостовой схеме. При изготовлении сварочного аппарата своими руками и применении диодов В200 нужно учитывать, что их корпус находится под напряжением.

Поэтому когда выпрямитель устанавливают на радиатор, он должен быть изолирован от остальных элементов схемы, от корпуса прибора и от соседних диодов тоже. А это создает определенные неудобства для сварщика.

Приходится использовать более крупный корпус. Для уменьшения габаритов аппарата применяют выпрямительный прибор ВЛ200, который имеет другую полярность. Это позволяет объединить полупроводники на два парных радиатора.

В последние годы стали выпускать довольно мощные диодные мосты в одном корпусе. По размерам такая конструкция из диодов примерно соответствует спичечному коробку, имеет площадку для посадки радиатора, максимальный прямой ток 30-50 А. Диодная сборка имеет значительно меньшую стоимость по сравнению с диодами В200.

Если по работе устройства требуется более мощный мост, то эту проблему можно легко решить, используя параллельное подключение мостовых сборок. Однако их надежность в таком случае будет ниже, чем у одиночных мощных диодов.

Как сделать дроссель самостоятельно?

Вполне реальным является самостоятельное изготовление дросселя в домашних условиях. Это имеет место при наличии прямой катушки с достаточным количеством витков нужного шнура. Внутри катушки проводятся прямые пластинки из металла от трансформатора. Путём выбора толщины этих пластинок, есть возможность выбора стартового реактивного сопротивления.

Рассмотрим конкретный пример. Дроссель с катушкой с 400 витками и шнура диаметром 1,5 мм, заполняется пластинками с сечением 4,5 квадратных сантиметров. Длина катушки и провода должна быть одинакова. В результате трансформаторный ток 120 А уменьшится наполовину. Такой дроссель изготавливается с сопротивлением, которое можно изменять. Чтобы провести такую операцию, необходимо замерить углубление прохождения стержня сердечника внутрь катушки. С отсутствием этого инструмента, катушка будет иметь не значительное сопротивление, но если стержень будет введён в неё, сопротивление повысится до максимума.

Дроссель, который наматывается правильным шнуром, не будет перегреваться, но, возможно, сердечник будет отличаться сильной вибрацией. Это учитывается при стяжке и крепеже железных пластин.

Установка


При использовании параллельной схемы соединения диодных мостов необходимо учитывать, что все они имеют некоторый разброс по параметрам.

Поэтому при подборе элементов необходимо делать это с некоторым запасом прочности. При соблюдении этого требования для сварочного аппарата можно получить диодный мост более компактный, чем при использовании одиночных диодов.

Диодные сборки позволяют размещать их на одном радиаторе, так как корпусы не находятся под напряжением. Это позволяет монтировать их в любом месте, и даже снаружи.

В зависимости от требуемого сварочного тока для выпрямителя могут потребоваться от 3 до 5 диодных сборок. Для лучшей теплоотдачи диодные мосты устанавливаются на радиатор через теплопроводящую пасту.

К контактам проводники рекомендуется подсоединяться пайкой, в противном случае могут быть потери мощности в месте контакта и его сильный нагрев.

Эксплуатация балластного соединения

Показатель балластного сопротивления регулирующего аппарата находится на уровне 0,001 Ом. Он подбирается путём эксперимента. Непосредственно для получения сопротивления, преимущественно используется сопротивление проволоки больших мощностей, их применяют в троллейбусах или на подъёмниках.

Уменьшить сварочное напряжение высокой частоты, можно даже используя стальную пружину для двери.

Такое сопротивление включается стационарно или по-другому, чтобы в будущем была возможность с легкостью отрегулировать показатели. Один край этого сопротивления подключается к выходу конструкции трансформатора, другой обеспечивается специальным инструментом для зажима, который сможет перекидываться по всей длине спирали, что позволит выбрать нужную силу напряжения. Основная часть резисторов с использованием проволоки большой мощности, производится в виде открытой спирали. Она монтируется на конструкцию в длину полметра. Таким образом, спираль делается также из проволоки ТЭНа. Когда резисторы, изготовленные из магнитного сплава скооперировать со спиралью или любой деталью из стали, в процессе работы прохождения тока с высокими показателями, она начнёт заметно дрожать. Такой зависимостью спираль обладает только до того момента, пока она не растянется.

Схемы моделей ММА-200 и ММА-250

Большое распространение получили модели ММА-200 и ММА-250. Эти инверторы практически идентичны, разница заключается лишь в нижеприведенных моментах:

  1. Схема сварочного инвертора ММА 250 предусматривает наличие в выходном каскаде по 3 резистора полевого типа. Все ни подключены параллельно. Схема сварочного инвертора ММА 200 указывает лишь на наличие двух резисторов.
  2. У новой версии три импульсных трансформатора, в то время как у старой только два.

Основная схема обеих моделей практически полностью идентична.

Схема инвертора ММА-200

Изготовление инвертора

Перед началом изготовления высокочастотного трансформатора для инвертора нужно изготовить гетинаксовую плату, руководствуясь схемой 2. Трансформатор выполнен на магнитопроводе типа «Ш20х28 2000 НМ» с рабочей частотой 41 кГц. Для его намотки (I обмотки) необходимо использовать медную жесть толщиной 0,3..0,45 мм и шириной 35..45 мм (ширина зависит от каркаса). Нужно сделать:

  1. 12 витков (площадь поперечного сечения (S) около 10..12 кв. мм.).
  2. 4 витка для вторичной обмотки (S = 30 кв. мм.).

Высокочастотный трансформатор нельзя мотать обыкновенным проводом из-за возникновения скин-эффекта. Скин-эффект — способность высокочастотных токов вытесняться на поверхность проводника, тем самым нагревая его. Вторичные обмотки следует разделить пленкой из фторопласта. Кроме того, трансформатор должен нормально охлаждаться.

Дроссель выполнен на магнитопроводе типа «Ш20×28» из феррита 2000 НМ с S не менее 25 кв. мм.

Трансформатор тока выполняется на двух кольцах типа «К30×18×7» и мотается медным проводом. Обмотка l продевается через кольцевую часть, а II обмотка состоит из 85 витков (d = 0,5 мм).

Схема 2 — Схема инверторного сварочного аппарата своими руками (инвертор).

После успешного изготовления высокочастотного трансформатора нужно осуществить монтаж радиоэлементов на печатной плате. Перед пайкой обработать оловом медные дорожки, детали не перегревать. Перечень элементов инвертора:

  • ШИМ — контроллер: UC3845.
  • MOSFET-транзистор VT1: IRF120.
  • VD1: 1N4148.
  • VD2, VD3: 1N5819.
  • VD4: 1N4739A на 9 В.
  • VD5-VD7: 1N4007.
  • Два диодных моста VD8: KBPC3510.
  • C1: 22 н.
  • C2, C4, C8: 0,1 мкФ.
  • C3: 4,7 н и C5: 2,2 н, C15, С16, С17, C18: 6,8 н (только использовать К78−2 или СВВ- 81).
  • C6: 22 мк, С7: 200 мк, С9-С12: 3000 мк 400 В, C13, C21: 10 мк, C20, C22: 47мк на 25 В.
  • R1, R2: 33k, R4: 510, R5: 1,3 k, R7: 150, R8: 1 на 1 Вт, R9: 2 M, R10: 1,5 k, R11: 25 на 40 Вт, R12, R13, R50, R54: 1 к, R14, R15: 1,5 k, R17, R51: 10, R24, R25: 30 на 20Вт, R26: 2,2 к, R27, R28: 5 на 5Вт, R36, R46-R48, R52, R42-R44 — 5, R45, R53 — 1,5.
  • R3: 2,2 k и 10 к.
  • К1 на 12 В и 40А , К2 — РЭС-49 (1).
  • Q6-Q11: IRG4PC50W.
  • Шесть MOSFET-транзисторов IRF5305.
  • D2 и D3: 1N5819.
  • VD17 и VD18: VS-HFA30PA60CPBF; VD19-VD22: VS-HFA30PA60CPBF.
  • Двенадцать стабилитронов: 1N4744A.
  • Две оптопары: HCPL-3120.
  • Катушка индуктивности: 35 мк.

ВЫПРЯМИТЕЛИ

   В этой статье мы разберем какие бывают выпрямители, для какой цели служат, в чем заключаются особенности того или иного выпрямителя. Если мы решаем собрать какое-либо устройство или просто необходимо запитать готовое, то мы можем использовать питание от гальванических элементов (батареек), либо воспользоваться для этих целей аккумуляторами. Но как быть, если радиоустройство не планируется носить с собой и оно потребляет значительный ток? В таких случаях запитывают устройство от сети 220 вольт.

Фото трансформаторный блок питания

   Напрямую запитать от 220 вольт, разумеется, мы не можем, напряжение слишком высокое и ток переменный, а для питания электронных устройств почти всегда необходим постоянный ток и более низкое напряжение. Необходим так называемый сетевой адаптер.

Фотография трансформатора

   Понизить напряжение мы можем с помощью трансформатора, о нем мы поговорим в одной из следующих статей, пока нам достаточно знать, что с помощью трансформатора мы можем понизить или повысить напряжение при переменном токе. Далее нам необходимо сделать из переменного тока постоянный, для этих целей и служит выпрямитель. Существуют три основных типа выпрямителей.

Однополупериодный выпрямитель


Схема однополупериодный выпрямитель

   Этот выпрямитель работает только в течение положительного полупериода синусоиды. Это можно видеть на следующем графике:

Выпрямленный ток после однополупериодного выпрямителя

   На выходе после диода мы получаем пульсирующее напряжение, нам нужно сделать из него постоянное, то есть из пульсирующего тока получить постоянный. Для этих целей служит электролитический конденсатор большой емкости, подключенный параллельно выходу питания в соответствии с полярностью. На фотографии ниже можно увидеть внешний вид подобного конденсатора:

Электролитический конденсатор большой емкости

    Такой конденсатор благодаря большой емкости разряжается в течении отрицательного полупериода синусоиды. Обычно для фильтрации напряжения в выпрямителях применяют электролитические конденсаторы от 2200 микрофарад. В усилителях и других устройствах, где важно чтобы напряжение не проседало при увеличении мощности нагрузки, ставят конденсаторы на большую емкость, чем 2200 микрофарад. Для устройств питающих бытовую аппаратуру обычно конденсаторов такой емкости бывает достаточно. На следующем графике (выделено красным), мы можем видеть, как конденсатор поддерживает напряжение стабильным во время прохождения отрицательной полуволны.

Выпрямленный ток в однополупериодном выпрямителе после конденсатора

Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой


Схема двухполупериодный выпрямитель со средней точкой

   Для этой схемы необходим трансформатор, с двумя вторичными обмотками. Напряжение на диодах в два раза выше, чем при включении схемы с однополупериодным выпрямителем или при включении мостовой схемы. В этой схеме попеременно работают оба полупериода. В течении положительного полупериода работает одна часть схемы обозначенная В1, во время отрицательного полупериода работает вторая часть схемы обозначенная В2. Эта схема является менее экономичной, чем мостовая схема, в частности у неё более низкий коэффициент использования трансформатора. В этой схеме после диодов получается также пульсирующее напряжение, но частота пульсаций в два раза выше. Что мы и можем видеть на следующем графике:

График двухполупериодного выпрямителя

Двухполупериодный выпрямитель, мостовая схема


Схема двухполупериодный выпрямитель мостовая схема

   И наконец, рассмотрим схему мостового выпрямителя, самую распространенную схему, по которой сделана большая часть всех выпущенных трансформаторных блоков питания. Сейчас объясню принцип работы диодного моста:

Диодный мост рисунок

   Ток у нас на выходе с трансформатора переменный, а переменный ток, как известно, в течение периода дважды меняет свое направление. Говоря другими словам, конечно же упрощенно, при переменном токе с частотой 50 герц, ток у нас 100 раз в секунду меняет свое направление. То есть сначала он течет от вывода диодного моста под цифрой один, ко второму, потом в течение другой полуволны он течет от вывода под номером два к первому. 

Объяснение работы диодного моста

   Рассмотрим, что происходит с диодным мостом при подаче напряжения, мы видим, на рисунке обозначен красным путь тока, напрямую пройти к выводу диодного моста соединенного с переменным током не позволит диод, который получается у нас включенный в обратном включении, а в обратном включении, как мы помним, диоды не пропускают ток. Току остается только один путь (выделено на рисунке синим), через нагрузку и через диод уйти в провод соединенный с выводом переменного тока. Когда у нас ток меняет свое направление, то вступает в действие вторая часть диодного моста, которая действует аналогично той, что описал выше. В итоге у нас получается на выходе такой же график напряжения, как и у двухполупериодного выпрямителя со средней точкой:

График мостого выпрямителя

   При сборке выпрямителя нужно учитывать полярность на выходе диодного моста, если мы подключим электролитический конденсатор неправильно, то рискуем испортить конденсатор и можно считать, что повезло, если этим все ограничится. Поэтому при сборке диодного моста важно помнить одно правило, плюс на выходе с моста всегда будет в точке соединения 2 катодов диодов, а минус в точке соединения анодов. Встречается и такое обозначение на схемах диодного моста:

Еще одно изображение диодного моста

   Диодный мост можно собрать как из отдельных диодов, так и взять специальную сборку из 4 диодов, уже соединенных по мостовой схеме, и имеющий 4 вывода. В таком случае остается только подать переменный ток, идущий обычно с вторичной обмотки трансформатора на два вывода моста, а с оставшихся двух выводов снимать плюс и минус. Обычно на самой детали бывает обозначено, где какой вывод у моста. Так выглядит импортный диодный мост:

Фото импортного диодного моста

   На фото далее изображен отечественный диодный мост КЦ405.

Фото диодный мост кц405

Трехфазные выпрямители

   Существуют и трехфазные трансформаторы. Обычным однофазным диодным мостом с такого трансформатора не получится на выходе постоянный ток. Конечно, если нагрузка небольшая можно подключиться к одной фазе и к нулевому проводу трансформатора, но экономичным такое решение не назовешь.

Фото трехфазного трансформатора

   Для трехфазного тока существуют специальные схемы выпрямителей, две таких схемы приведены на рисунках ниже. Первая, известная как схема Миткевича, имеет низкий коэффициент габаритной мощности трансформатора. Эта схема применяется при небольших мощностях нагрузки.

Схема Миткевича

   Вторая схема, известная как Схема Ларионова, нашла широкое применение в электротехнике, так как имеет лучшие технико-экономические показатели по сравнению со схемой Миткевича.

Схема Ларионова

   Схема Ларионова может использоваться как «звезда-Ларионов” и «треугольник-Ларионов”. Вид подключения зависит от схемы подключения трансформатора, либо генератора, с выходом которого соединен этот выпрямитель. Автор статьи — AKV.

   Форум

   Форум по обсуждению материала ВЫПРЯМИТЕЛИ

Простой блок питания от сети

ХАВРЫЧЕВ В.К.,

Этот простой блок питания сможет со­брать любой читатель, не обладающий знаниями радиотехники.

Рис. 1

Рис. 2

Детали легко найти от старого телеви­зора или лампового приемника. И еще по­надобится паяльник.

На рис.1 показана принципиальная схема блока питания. Работает он следующим образом. Напряжение 220 В пода­ется на первичную обмотку трансформа­тора ТР1. Для защиты первичной обмот­ки в цепи стоит предохранитель ПР1. Со вторичной обмотки снимается понижен­ное переменное напряжение, близкое к 9В и подается на диодный мост Д1 — Д4. Вторичная обмотка ТР1 также защищена предохранителем. С выхода диодного мо­ста снимается выпрямленное напряже­ние, близкое к постоянному, но все же пульсация напряжения может сказаться на работе приемника в виде дополнитель­ного фона (гуда). Чтобы сгладить эти пульсации, применим П-образный сгла­живающий фильтр, состоящий из элект­ролитических конденсаторов Cl, C2 и дросселя Д Р1 (или диода Д5).

О деталях: предохранитель ПР1 рас­считан на 0,5 — 1 А (ампер), ПР2 — 1 — 2А (ампера). В качестве силового трансфор­матора ТР1 подойдет трансформатор вы­ходной звука (ТВЗ; ТВ) от лампового приемника или телевизора или трансфор­матор выходной кадров (ТВК) от телеви­зора. Все они способны понижать напря­жение до 8 — 10 вольт. Обмотка с большим сопротивлением (и с большим количест­вом витков) подключается к сети 220 В. А обмотка с меньшим сопротивлением (с меньшим количеством витков) подключа­ется к диодному мосту. Обмотка с мень­шим количеством витков намотана более толстым проводом, который подпаян к монтажным лепесткам. А у обмотки с большим сопротивлением выводы, как правило, выполнены монтажным изоли­рованным проводом.

Но лучше всего для проверки деталей и электрических цепей изготовить про­бник, состоящий из батареи и лампочки от фонаря (рис. 4). При проверке транс­форматора пробником нужно подключить последний к каждой из обмоток поочеред­но. Лампочка будет гореть ярче при под­ключении пробника к обмотке с меньшим сопротивлением.

Рис. 3

Диоды Д1 — Д5 любые средней или большой мощности: Д226, КД105, Д7, Д245 и т.п. Диоды, особенно бывшие в ра­боте, необходимо тоже проверить пробни­ком. При подключении диода к пробнику в одном направлении лампа должна го­реть, при подключении в обратном на­правлении лампа не должна гореть. Это указывает на исправность диода.

Конденсаторы Cl, C2 лучше взять с большой емкостью до нескольких сотен микрофарад и напряжением не менее 12В.

Рис. 4

Рис. 5

Дроссель ДР1 также подойдет от лам­пового приемника или телевизора. Если дросселя не оказалось, то вместо него можно подключить диод, как показано пунктиром на рис. 1.

На рис. 2 показана монтажная схема.

Детали собирают на любом изоляционном материале: текстолите, фанере. Вместо диодов Д1 — Д4 можно использовать диод­ную сборку от лампового приемника (рис. 3,а) или от магнитофона (рис. 3,6).

Этим же блоком питания можно под­заряжать батарейки. Квадратные бата­рейки на 4,5 В нужно заряжать в паре, подключив «+» одной батарейки с «-» дру­гой, а свободные полюса подключить к блоку питания, соблюдая полярность. Круглые батарейки на 1,5 В нужно подза­ряжать сразу по 6 штук, включенных по­следовательно друг за другом «+» к «-», а свободные полюса должны быть подклю­чены к блоку питания, соблюдая поляр­ность.

Продолжительность заряда 10 — 15 часов.

В заключение хочу заметить, что су­ществуют и более сложные схемы блоков питания с электронными стабилизаторами напряжения (для более качественного сглаживания пульсаций напряжения) , но это значительно усложняет конструкцию и понижает ее надежность, так как элект­ронный стабилизатор довольно часто вы­ходит из строя. Приведенная выше схема блока питания предельно проста, надеж­на в работе.

Рис. 6

Для желающих собрать блок питания с электронным стабилизатором я прилагаю схему (рис. 5) . В этом случае из схемы на рис. 1 изымаются дроссель ДР1 и конден­сатор С2. Стабилизатор подключается па­раллельно к конденсатору С1.

Детали стабилизатора: резистор R1 — 200 — 300 Ом, стабилитрон Д814Б, тран­зисторы КТ815, КТ817 (расположение выводов — рис. 6,а), КТ805, КТ803, КТ802 (расположение выводов — рис. 6).

 

OCR Pirat

Источники питания, трансформаторы и выпрямители

  • Изучив этот раздел, вы сможете:
  • Опишите принципы работы трансформаторов, используемых в базовых источниках питания.
  • • Первичное и вторичное напряжение.
  • • Изоляция.
  • Опишите принципы выпрямления, используемые в базовых источниках питания.
  • • Полуволна.
  • • Полная волна.
  • • Мост.

Трансформатор

Рис. 1.1.1 Типовой входной трансформатор

В базовом блоке питания первичная обмотка входного силового трансформатора подключена к сети (линии). Вторичная обмотка с электромагнитной связью, но электрически изолированной от первичной, используется для получения переменного напряжения подходящей амплитуды и после дальнейшей обработки блоком питания для управления электронной схемой, которую он должен питать.

Трансформаторный каскад должен обеспечивать необходимый ток. Если используется слишком маленький трансформатор, вполне вероятно, что способность источника питания поддерживать полное выходное напряжение при полном выходном токе будет нарушена. При слишком маленьком трансформаторе потери резко возрастут по мере того, как на трансформатор будет возложена полная нагрузка.

Поскольку трансформатор, вероятно, будет самым дорогостоящим элементом в блоке питания, необходимо внимательно рассмотреть вопрос о балансировании стоимости с вероятным потреблением тока.Также может возникнуть необходимость в предохранительных устройствах, таких как плавкие предохранители, для отключения трансформатора в случае перегрева и в гальванической развязке между первичной и вторичной обмотками для обеспечения электробезопасности.

Ступень выпрямителя

Могут использоваться три типа выпрямительных схем на кремниевых диодах, каждый из которых имеет различное действие по способу преобразования входного переменного тока в постоянный. Эти различия показаны на рис. 1.1.2 по 1.1.6

Полуволновое выпрямление

Один кремниевый выпрямительный диод может использоваться для получения постоянного напряжения от входа переменного тока, как показано на рисунке 1.1.2. Эта система дешевая, но подходит только для довольно нетребовательных задач. Напряжение постоянного тока, создаваемое одним диодом, меньше, чем в других системах, что ограничивает эффективность источника питания, а количество пульсаций переменного тока, оставшихся на источнике постоянного тока, обычно больше.

Полупериодный выпрямитель проводит только половину каждого периода входной волны переменного тока, эффективно блокируя другой полупериод, оставляя выходную волну, показанную на рис. 1.1.2. Поскольку среднее значение постоянного тока одного полупериода синусоидальной волны равно 0.637 пикового значения, среднее значение постоянного тока за весь цикл после полуволнового выпрямления будет 0,637, деленное на 2, потому что среднее значение каждого альтернативного полупериода, где диод не проводит, будет, конечно, равным нулю. Это дает результат:

Впик x 0,318

Эта цифра является приблизительной, так как амплитуда полупериодов, в течение которых диод проводит, также будет уменьшена примерно на 0,6 В из-за прямого падения напряжения (или потенциала прямого перехода) кремниевого выпрямительного диода.Это дополнительное падение напряжения может быть незначительным при выпрямлении больших напряжений, но в источниках питания низкого напряжения, где переменный ток от вторичной обмотки сетевого трансформатора может составлять всего несколько вольт, это падение 0,6 В на диодном переходе, возможно, придется компенсировать. для, имея немного более высокое вторичное напряжение трансформатора.

Полуволновое выпрямление не очень эффективно при выработке постоянного тока на входе переменного тока 50 или 60 Гц. Кроме того, промежутки между выходными импульсами диода 50 или 60 Гц затрудняют устранение пульсаций переменного тока, остающихся после выпрямления.

Полноволновое выпрямление

Если используется трансформатор с центральной вторичной обмоткой, можно использовать более эффективное двухполупериодное выпрямление. Вторичная обмотка с центральным отводом выдает два противофазных выхода, как показано на рис. 1.1.3.

Если каждый из этих выходов является «полуволновым выпрямителем» одним из двух диодов, причем каждый диод проводит чередующиеся полупериоды, два импульса тока возникают в каждом цикле, а не один раз за цикл при полуволновом выпрямлении. Таким образом, выходная частота двухполупериодного выпрямителя вдвое превышает входную частоту.Это эффективно обеспечивает удвоенное выходное напряжение полуволновой цепи, Vpk x 0,637 вместо Vpk x 0,318, поскольку «недостающий» полупериод теперь выпрямляется, уменьшая потери мощности в полуволновой цепи. Более высокая выходная частота также облегчает сглаживание оставшихся пульсаций переменного тока.

Хотя эта двухполупериодная конструкция более эффективна, чем полуволновая, для нее требуется трансформатор с центральным ответвлением (и, следовательно, более дорогой).

Мостовой выпрямитель

В двухполупериодном мостовом выпрямителе используются четыре диода, расположенных по мостовой схеме, как показано на рис.1.1.4 для обеспечения двухполупериодного выпрямления без использования трансформатора с центральным отводом. Дополнительным преимуществом является то, что, поскольку два диода (эффективно соединенные последовательно) проводят одновременно, диодам требуется только половина напряжения обратного пробоя, то есть способность «Максимальное рабочее пиковое обратное напряжение (V RWM )» диодов, используемых для полуволновое и обычное двухполупериодное выпрямление. Мостовой выпрямитель может быть построен из отдельных диодов или может использоваться комбинированный мостовой выпрямитель.

Пути тока на положительном и отрицательном полупериодах входной волны показаны на рис.1.1.5 и рис. 1.1.6. Видно, что в каждом полупериоде противоположные пары диодов проводят ток, но ток через нагрузку остается с той же полярностью в течение обоих полупериодов.

Почему не следует смешивать полноволновые и полуволновые устройства с питанием

Почему нельзя смешивать устройства с полным и полуволновым питанием

Многие устройства в сфере управления и HVAC питаются от 24VAC. Трансформатор используется для преобразования более высокого линейного напряжения 120 или 240 В переменного тока в более низкие 24 В для питания устройств.Полная мощность устройств проверяется для определения подходящего трансформатора для работы. Но еще одна важная деталь по большей части упускается из виду.

Источник 24 В переменного тока преобразуется в постоянное напряжение, необходимое для цепей устройства. Каждое устройство имеет внутреннюю силовую цепь, которая преобразует это переменное напряжение в постоянное, и все устройства не созданы равными. В некоторых устройствах используется двухполупериодный выпрямительный мост (четыре диода), а в других — однополупериодный выпрямитель (один диод). Именно из-за этой разницы необходимо соблюдать особую осторожность при подключении устройств, питаемых переменным током, к одному трансформатору.Двухполупериодное выпрямительное устройство преобразует обе синусоидальные волны переменного тока в постоянный, в то время как полуволновое выпрямительное устройство преобразует только одну. Двухполупериодные устройства хороши для сильноточных устройств, а полуволновые выпрямительные устройства — для слаботочных приложений и для совместного использования одного и того же трансформатора.

Когда двухполупериодные и однополупериодные выпрямительные устройства питаются от одного и того же трансформатора и их общие цепи постоянного тока связаны вместе, это создает короткое замыкание на половину цикла переменного тока в мостовом выпрямителе.Это может привести к перегоранию предохранителя на устройстве (если он есть), перегоранию диода в двухполупериодной цепи выпрямителя или перегоранию трансформатора.

При питании только двухполупериодных выпрямительных устройств в зависимости от заземления вторичной обмотки трансформатора необходимо учитывать некоторые особенности. Двухполупериодное устройство может иметь либо заземленную вторичную обмотку трансформатора на входе, либо заземленный выход на нагрузке постоянного тока. Заземление входа и выхода приведет к короткому замыканию на половину волны переменного тока, что приведет к повреждению устройства и / или трансформатора.В зависимости от других обстоятельств, даже для двухполупериодных выпрямительных устройств могут потребоваться отдельные трансформаторы.

Вот простое правило. При использовании двухполупериодного выпрямителя используйте специальный трансформатор и не заземляйте вторичную обмотку трансформатора. При использовании устройств с полуволновым выпрямлением возможно разделение трансформаторов, но при подключении к трансформатору соблюдайте полярность высокого и низкого напряжения (заземленная сторона).

Рекомендуется следовать рекомендациям производителей устройств для питания своих устройств.Contemporary Controls предоставляет руководства по установке для своих продуктов, в которых указываются требования к питанию устройства, а также инструкции по правильному подключению. Если вы сомневаетесь в соединении устройств, которые будут питаться от одного трансформатора, обратитесь к поставщику устройства. Небольшое планирование и предусмотрительность упростят установку и избавят от многих неприятностей, связанных с непригодным для использования взорванным оборудованием.

Предыдущая история Следующая история

Двухполупериодный выпрямитель — Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом

г. 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.Значит, однополупериодные 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 несколько основных преимуществ 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.

As как показано на рисунке выше, двухполупериодный выпрямитель преобразует как положительные, так и отрицательные полупериоды входного переменного тока сигнал в выходной пульсирующий сигнал постоянного тока.

г. Двухполупериодный выпрямитель подразделяется на два типа: двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением и двухполупериодный мост выпрямитель.

В в этом руководстве двухполупериодный выпрямитель с отводом по центру 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.

г. 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.

г. 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.

г. 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

г. 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 ответвлением

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.

г. Двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением состоит из переменного тока. источник, трансформатор с центральным ответвлением, два диода и нагрузка резистор.

г. 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 метчика трансформатор. Центральный кран обычно считается точка заземления или точка отсчета нулевого напряжения.

Как центр двухполупериодный выпрямитель с отводом работает

г. 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 D 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.

г. диод D 1 подает постоянный ток на нагрузку R L . В Постоянный ток, произведенный 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 отводится по центру. заземлен (ноль вольт). Отрицательный вывод A подключен к p-стороне диода D 1 и положительный вывод B подключен к стороне n диода D 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.

г. диод D 2 подает постоянный ток на нагрузку R L . В Постоянный ток, произведенный на нагрузке R L , вернется ко вторичной обмотке через центральный отвод.

Во время отрицательный полупериод, ток течет только в нижнем часть схемы, в то время как 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.

г. 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.

г. 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.

г. 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, создаваемый на нагрузочном резисторе, не чистый постоянный ток, но пульсирующий постоянный ток.

Характеристики двухполупериодного выпрямителя

Пульсация фактор

г. 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 напряжения пульсаций к чистому Напряжение постоянного тока

г. 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

г. выпрямитель КПД двухполупериодного выпрямителя составляет 81,2%.

г. выпрямитель КПД двухполупериодного выпрямителя вдвое выше, чем у однополупериодный выпрямитель.Таким образом, двухполупериодный выпрямитель больше эффективный, чем полуволновой выпрямитель

Пик обратный 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.

г. 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 протекает в одном направлении. Таким образом, выходной ток представляет собой сумму D 1 и D 2 . токи.

г. ток, вырабатываемый D 1 , составляет I max / π, а ток, производимый D 2 , равен I max / π.

Итак, на выходе ток I DC = 2I макс. / π
Где,
I макс = максимальный постоянный ток нагрузки

выход постоянного тока напряжение

г. Появившееся выходное постоянное напряжение на нагрузочном резисторе R L обозначено как

В постоянного тока = 2 В макс. / π
Где,
В макс = максимальное вторичное напряжение

Среднее значение квадрат (RMS) значение тока нагрузки I

RMS

г. среднеквадратичное значение тока нагрузки в полной волне выпрямитель


Корневое среднее квадратное (RMS) значение выходного напряжения нагрузки В

RMS

г. среднеквадратичное 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

г. форм-фактор двухполупериодного выпрямителя

F.F = 1,11

Преимущества двухполупериодного выпрямителя с центральным отводным трансформатором

Высокий 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 потрачено. Но в двухполупериодном выпрямителе оба полупериода (положительные и отрицательные полупериоды) разрешены одновременно. время.Таким образом, двухполупериодный выпрямитель не теряет сигнал.

Низкий рябь

г. выходной сигнал постоянного тока в двухполупериодном выпрямителе имеет меньше пульсаций чем полуволновой выпрямитель.

Недостатки двухполупериодного выпрямителя с центральным отводным трансформатором

Высокий стоимость

г. 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 »

% PDF-1.4 % 302 0 объект> эндобдж xref 302 74 0000000016 00000 н. 0000002422 00000 н. 0000002593 00000 н. 0000002636 00000 н. 0000002662 00000 н. 0000002711 00000 н. 0000002768 00000 н. 0000002969 00000 н. 0000003047 00000 н. 0000003123 00000 н. 0000003201 00000 н. 0000003278 00000 н. 0000003355 00000 н. 0000003432 00000 н. 0000003509 00000 н. 0000003586 00000 н. 0000003663 00000 н. 0000003740 00000 н. 0000003817 00000 н. 0000003894 00000 н. 0000003971 00000 н. 0000004048 00000 н. 0000004241 00000 п. 0000004318 00000 н. 0000004968 00000 н. 0000006156 00000 н. 0000006727 00000 н. 0000007906 00000 н. 0000009082 00000 н. 0000010254 00000 п. 0000011430 00000 п. 0000011645 00000 п. 0000028694 00000 п. 0000028870 00000 п. 0000029156 00000 п. 0000029215 00000 п. 0000029415 00000 п. 0000029620 00000 п. 0000030369 00000 п. 0000030445 00000 п. 0000031308 00000 п. 0000032067 00000 п. 0000032777 00000 п. 0000033445 00000 п. 0000034241 00000 п. 0000045163 00000 п. 0000059929 00000 н. 0000074579 00000 п. 0000085518 00000 п. 0000085742 00000 п. 0000105417 00000 н. 0000105455 00000 н. 0000125130 00000 н. 0000125168 00000 н. 0000144843 00000 н. 0000144881 00000 н. 0000144938 00000 н. 0000145016 00000 н. 0000145126 00000 н. 0000145168 00000 н. 0000145297 00000 н. 0000145512 00000 н. 0000145711 00000 н. 0000145940 00000 н. 0000146143 00000 п. 0000146354 00000 п. 0000146581 00000 н. 0000146778 00000 н. 0000146937 00000 н. 0000147094 00000 н. 0000147219 00000 н. 0000147344 00000 н. 0000147475 00000 п. 0000001776 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 375 0 obj> поток xb«a«? AX ؁ ] 9t)., 4yxҼ 㡃 U `JĐ; v’TI ~! 0R9y.nX \ e1A- (w @ oBJJP [

Импульсный источник питания

: преимущества использования и принцип работы | Статья

ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ СТАТЬЯ


Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик — рассылается раз в месяц

Мы ценим вашу конфиденциальность

Что такое блок питания?

Источник питания — это электрическое устройство, которое преобразует электрический ток, поступающий от источника питания, в значение напряжения, необходимое для питания нагрузки, такой как двигатель или электронное устройство.

Есть два основных исполнения источников питания: линейный источник питания и импульсный источник питания.

  • Линейный: В линейных источниках питания используется трансформатор для понижения входного напряжения. Затем напряжение выпрямляется и превращается в напряжение постоянного тока, которое затем фильтруется для улучшения качества формы сигнала. В линейных источниках питания используются линейные регуляторы для поддержания постоянного напряжения на выходе. Эти линейные регуляторы рассеивают лишнюю энергию в виде тепла.
  • Коммутация: Импульсный источник питания — это новая методология, разработанная для решения многих проблем, связанных с конструкцией линейного источника питания, включая размер трансформатора и регулировку напряжения. В схемах импульсных источников питания входное напряжение больше не снижается; вместо этого он исправляется и фильтруется на входе. Затем напряжение проходит через прерыватель, который преобразует его в серию высокочастотных импульсов. Прежде чем напряжение достигнет выхода, оно снова фильтруется и выпрямляется.

Как работает импульсный источник питания?

На протяжении многих лет линейные источники питания переменного / постоянного тока преобразуют мощность переменного тока из энергосистемы в постоянное напряжение для работы бытовой техники или освещения. Потребность в источниках меньшего размера для приложений с большой мощностью означает, что линейные источники питания стали использоваться в конкретных промышленных и медицинских целях, где они все еще необходимы из-за низкого уровня шума. Но на смену пришли импульсные источники питания, потому что они меньше, эффективнее и способны выдерживать большую мощность. На рисунке 1 показано общее преобразование переменного тока (AC) в постоянный ток (DC) в импульсном источнике питания.

Рисунок 1: Изолированный импульсный источник питания переменного / постоянного тока

Входное исправление

Выпрямление — это процесс преобразования переменного напряжения в постоянное. Выпрямление входного сигнала — это первый шаг в импульсных источниках питания переменного / постоянного тока.

Принято считать, что постоянное напряжение — это прямая, непоколебимая линия постоянного напряжения, наподобие того, что выходит из батареи.Однако то, что определяет постоянный ток (DC), — это однонаправленный поток электрического заряда. Это означает, что напряжение течет в одном направлении, но не обязательно постоянно.

Синусоидальная волна представляет собой наиболее типичную форму волны переменного тока (AC), которая является положительной для первого полупериода, но отрицательной для остальной части цикла. Если отрицательный полупериод реверсируется или устраняется, то ток перестает меняться и становится постоянным. Этого можно добиться с помощью процесса, называемого исправлением.

Выпрямление может быть достигнуто с помощью пассивного полумостового выпрямителя для устранения отрицательной половины синусоидальной волны с помощью диода (см. Рисунок 2) . Диод позволяет току течь через него во время положительной половины волны, но блокирует ток, когда он течет в противоположном направлении.

Рисунок 2: Полумостовой выпрямитель

После выпрямления результирующая синусоида будет иметь низкую среднюю мощность и не сможет эффективно обеспечивать питание устройств.Гораздо более эффективным методом было бы изменить полярность отрицательной полуволны и сделать ее положительной. Этот метод называется двухполупериодным выпрямлением, и для него требуется всего четыре диода в конфигурации моста (см. Рисунок 3) . Такая конструкция поддерживает стабильное направление тока независимо от полярности входного напряжения.

Рисунок 3: Мостовой выпрямитель

Полностью выпрямленная волна имеет более высокое среднее выходное напряжение, чем напряжение, создаваемое полумостовым выпрямителем, но это все еще очень далеко от постоянной формы волны постоянного тока, необходимой для питания электронных устройств.Хотя это волна постоянного тока, ее использование для питания устройства было бы неэффективным из-за формы волны напряжения, которая очень быстро и очень часто меняет значение. Это периодическое изменение напряжения постоянного тока называется пульсацией — уменьшение или устранение пульсаций имеет решающее значение для эффективного источника питания.

Самый простой и наиболее часто используемый метод уменьшения пульсаций — это использование большого конденсатора на выходе выпрямителя, называемого накопительным конденсатором или сглаживающим фильтром (см. Рисунок 4) .

Конденсатор накапливает напряжение во время пика волны, а затем снабжает нагрузку током до тех пор, пока его напряжение не станет меньше, чем сейчас нарастающая волна выпрямленного напряжения. Результирующая форма волны намного ближе к желаемой форме и может считаться постоянным напряжением без составляющей переменного тока. Эта форма окончательного напряжения теперь может использоваться для питания устройств постоянного тока.

Рисунок 4: Полномостовой выпрямитель со сглаживающим фильтром

Пассивное выпрямление использует полупроводниковые диоды в качестве неуправляемых переключателей и является самым простым методом выпрямления волны переменного тока, но не самым эффективным.

Диоды — относительно эффективные переключатели; они могут быстро включаться и выключаться с минимальными потерями энергии. Единственная проблема с полупроводниковыми диодами заключается в том, что они имеют падение напряжения прямого смещения от 0,5 В до 1 В, что снижает эффективность.

Активное выпрямление заменяет диоды управляемыми переключателями, такими как полевые МОП-транзисторы или биполярные транзисторы (см. Рисунок 5) . У этого есть два преимущества: во-первых, выпрямители на основе транзисторов устраняют фиксированное падение напряжения от 0,5 В до 1 В, связанное с полупроводниковыми диодами, поскольку их сопротивление может быть произвольно малым и, следовательно, иметь небольшое падение напряжения.Во-вторых, транзисторы представляют собой управляемые переключатели, что означает, что частоту переключения можно контролировать и, следовательно, оптимизировать.

Обратной стороной является то, что активные выпрямители требуют более сложных схем управления для достижения своей цели, что требует дополнительных компонентов и, следовательно, делает их более дорогими.

Рисунок 5.Мостовой активный выпрямитель

Коррекция коэффициента мощности (PFC)

Второй этап в конструкции импульсного источника питания — это коррекция коэффициента мощности (PFC).

Цепи

PFC имеют мало общего с фактическим преобразованием мощности переменного тока в мощность постоянного тока, но являются важным компонентом большинства коммерческих источников питания.

Рисунок 6: Осциллограммы напряжения и тока на выходе выпрямителя

Если вы понаблюдаете за формой волны тока накопительного конденсатора выпрямителя (см. Рисунок 6) , вы увидите, что зарядный ток течет через конденсатор в течение очень короткого промежутка времени, особенно с точки, где напряжение на входе конденсатор больше, чем заряд конденсатора до пика выпрямленного сигнала.Это вызывает серию коротких всплесков тока в конденсаторе, что создает значительную проблему не только для источника питания, но и для всей электросети из-за большого количества гармоник, которые эти всплески тока вводят в сеть. Гармоники могут создавать искажения, которые могут повлиять на другие источники питания и устройства, подключенные к сети.

В конструкции импульсного источника питания цель схемы коррекции коэффициента мощности состоит в том, чтобы минимизировать эти гармоники путем их фильтрации.Для этого есть два варианта: активная и пассивная коррекция коэффициента мощности.

  • Пассивные схемы коррекции коэффициента мощности состоят из пассивных фильтров нижних частот, которые пытаются устранить высокочастотные гармоники. Однако источники питания, особенно в приложениях с большой мощностью, не могут соответствовать международным нормам по гармоническому шуму с использованием только пассивной коррекции коэффициента мощности. Вместо этого они должны применять коррекцию активной мощности.
  • Active PFC изменяет форму кривой тока и заставляет ее следовать за напряжением.Гармоники перемещаются на гораздо более высокие частоты, что упрощает их фильтрацию. Наиболее широко используемой схемой для этих случаев является повышающий преобразователь, также называемый повышающим преобразователем.

Изоляция: изолированные и неизолированные импульсные источники питания

Независимо от того, присутствует ли схема PFC или нет, последний этап преобразования энергии — это понижение выпрямленного постоянного напряжения до нужной величины для предполагаемого применения.

Поскольку форма входного сигнала переменного тока была выпрямлена на входе, выходное напряжение постоянного тока будет высоким: если нет PFC, выходное напряжение постоянного тока от выпрямителя будет около 320 В.Если есть активная схема коррекции коэффициента мощности, на выходе повышающего преобразователя будет постоянное постоянное напряжение 400 В или более.

Оба сценария чрезвычайно опасны и бесполезны для большинства приложений, которые обычно требуют значительно более низких напряжений. В таблице 1 показаны некоторые аспекты преобразователя и приложения, которые следует учитывать при выборе правильной топологии изоляции.

Изолированные источники питания переменного / постоянного тока Неизолированные источники питания переменного / постоянного тока
Топология Обратный преобразователь Понижающий преобразователь
Безопасность Гальваническая развязка обеспечивает повышенную безопасность пользователя Возможные утечки тока могут причинить значительный вред пользователям или нагрузкам
Размер и эффективность Трансформаторы увеличивают размер и вес Требуется только один индуктор, схема гораздо меньшего размера
КПД Потери в железе и меди трансформатора влияют на КПД Один индуктор намного эффективнее, чем целый трансформатор
Сложность Схема управления необходима как для

Таблица 1: Изолированный vs.Неизолированные источники питания переменного / постоянного тока

Основная проблема при выборе метода понижения — безопасность.

Источник питания подключен к сети переменного тока на входе, что означает, что в случае утечки тока на выходе, поражение электрическим током такой степени может серьезно повредить или вызвать смерть, а также повредить любое устройство, подключенное к выходу.

Безопасность может быть достигнута путем магнитной изоляции входных и выходных цепей источника питания переменного / постоянного тока, подключенного к сети.Наиболее широко используемые цепи в изолированных источниках питания переменного / постоянного тока — это обратноходовые преобразователи и резонансные LLC-преобразователи, поскольку они включают гальваническую или магнитную изоляцию (см. Рисунок 7) .

Рисунок 7. Обратный преобразователь (слева) и LLC-резонансный преобразователь (справа)

Использование трансформатора означает, что сигнал не может быть плоским постоянным напряжением. Вместо этого должно быть изменение напряжения и, следовательно, изменяющийся ток, чтобы передавать энергию от одной стороны трансформатора к другой через индуктивную связь.Следовательно, как обратный преобразователь, так и LLC-преобразователи «прерывают» входное постоянное напряжение в виде прямоугольной волны, которая может быть понижена с помощью трансформатора. Затем выходная волна должна быть снова выпрямлена перед выходом на выход.

Обратные преобразователи в основном используются для приложений с низким энергопотреблением. Обратный преобразователь представляет собой изолированный повышающий-понижающий преобразователь, что означает, что выходное напряжение может быть как выше, так и ниже входного напряжения, в зависимости от соотношения витков трансформатора между первичной и вторичной обмотками.

Обратный преобразователь работает аналогично повышающему преобразователю.

Когда переключатель замкнут, первичная катушка заряжается вводом, создавая магнитное поле. Когда переключатель разомкнут, заряд в первичной катушке индуктивности передается на вторичную обмотку, которая вводит ток в цепь, питающую нагрузку.

Обратно-обратные преобразователи

относительно просты в проектировании и требуют меньшего количества компонентов, чем другие преобразователи, но не очень эффективны из-за значительных потерь из-за жесткого переключения при принудительном включении и выключении транзистора произвольно (см. Рисунок 8).Это очень пагубно сказывается на жизненном цикле транзистора и приводит к значительным потерям мощности, особенно в приложениях с высокой мощностью, поэтому обратноходовые преобразователи лучше подходят для приложений с низким энергопотреблением, обычно до 100 Вт.

Резонансные LLC-преобразователи чаще используются в приложениях большой мощности. Эти цепи также имеют магнитную изоляцию через трансформатор. Преобразователи LLC основаны на явлении резонанса, которое представляет собой усиление определенной частоты, когда она совпадает с собственной частотой фильтра.В этом случае резонансная частота LLC-преобразователя определяется последовательно включенными катушкой индуктивности и конденсатором (LC-фильтр) с дополнительным эффектом первичной катушки индуктивности трансформатора (L), отсюда и название LLC-преобразователь.

Резонансные преобразователи

LLC предпочтительны для мощных приложений, поскольку они могут производить переключение при нулевом токе, также известное как мягкое переключение (см. Рисунок 8) . Этот метод переключения включает и выключает переключатель, когда ток в цепи приближается к нулю, сводя к минимуму потери переключения транзистора, что, в свою очередь, снижает электромагнитные помехи и повышает эффективность.К сожалению, за такое улучшение характеристик приходится платить: сложно разработать LLC-резонансный преобразователь, который может обеспечить плавное переключение для широкого диапазона нагрузок. С этой целью компания MPS разработала специальный инструмент для проектирования LLC, который помогает убедиться, что преобразователь работает точно в правильном резонансном состоянии для оптимальной эффективности переключения.

Рисунок 8: Жесткое переключение (слева) в сравнении с потерями при мягком переключении (справа)

Ранее в этой статье мы обсуждали, почему одним из ограничений источников питания переменного / постоянного тока являются размер и вес входного трансформатора, который из-за низкой рабочей частоты (50 Гц) требует больших катушек индуктивности и магнитных сердечников, чтобы избежать насыщения. .

В импульсных источниках питания частота колебаний напряжения значительно выше (как минимум выше 20 кГц). Это означает, что понижающий трансформатор может быть меньше, потому что высокочастотные сигналы генерируют меньше магнитных потерь в линейных трансформаторах. Уменьшение размеров входных трансформаторов позволяет миниатюризировать систему до такой степени, что весь блок питания помещается в корпус размером с зарядные устройства для мобильных телефонов, которые мы используем сегодня.

Существуют устройства постоянного тока, которым не требуется изоляция трансформатора.Это обычно наблюдается в устройствах, к которым не нужно напрямую прикасаться пользователю, таких как освещение, датчики, IoT и т. Д., Потому что любые манипуляции с параметрами устройства выполняются с отдельного устройства, такого как мобильный телефон, планшет или компьютер.

Это дает большие преимущества с точки зрения веса, размера и производительности. Эти преобразователи снижают уровни выходного напряжения с помощью понижающего преобразователя высокого напряжения, также называемого понижающим преобразователем. Эту схему можно описать как инверсию повышающего преобразователя, описанного ранее.В этом случае, когда транзисторный ключ закрыт, ток, протекающий через катушку индуктивности, создает напряжение на катушке индуктивности, которое противодействует напряжению от источника питания, уменьшая напряжение на выходе. Когда переключатель размыкается, катушка индуктивности выпускает ток, который течет через нагрузку, поддерживая значение напряжения на нагрузке, в то время как цепь отключена от источника питания.

В импульсных источниках питания переменного / постоянного тока используется высоковольтный понижающий преобразователь, поскольку полевой МОП-транзистор, который действует как переключатель, должен выдерживать большие изменения напряжения (см. Рисунок 9) .Когда переключатель замкнут, напряжение на полевом МОП-транзисторе близко к 0 В; но когда он открывается, это напряжение возрастает до 400 В для однофазных приложений или до 800 В для трехфазных преобразователей. Эти большие резкие изменения напряжения могут легко повредить нормальный транзистор, поэтому используются специальные высоковольтные полевые МОП-транзисторы.

Рисунок 9: Неизолированный импульсный источник питания переменного / постоянного тока с активным PFC

Понижающие преобразователи

могут быть намного проще интегрированы, чем трансформаторы, поскольку требуется только один индуктор.Они также намного более эффективны при понижении напряжения с нормальным КПД выше 95%. Такой уровень эффективности возможен, потому что транзисторы и диоды почти не имеют потерь мощности при переключении, поэтому единственные потери происходят от катушки индуктивности.

Одним из примеров неизолированного выходного стабилизатора переменного / постоянного тока является семейство MPS MP17xA. Это семейство может управлять множеством различных топологий преобразователей, таких как понижающий, повышающий, понижающий-повышающий или обратноходовой. Его можно использовать для напряжений до 700 В, то есть он предназначен для однофазных источников питания.У него также есть опция зеленого режима, в котором частота переключения и пиковый ток уменьшаются пропорционально нагрузке, повышая общую эффективность источника питания. На рисунке 10 показана типовая схема применения MP173A, в которой он регулирует понижающий преобразователь, состоящий из катушки индуктивности (L1), диода (D1) и конденсатора (C4). Резисторы (R1 и R2) образуют делитель напряжения, который обеспечивает напряжение обратной связи (вывод FB), замыкая контур управления.

Рисунок 10: Типовая прикладная схема MP173A

Импульсные источники питания переменного / постоянного тока

предлагают повышенную производительность при небольшом размере, что и сделало их такими популярными.Обратной стороной является то, что их схемы значительно сложнее, и они требуют более точных схем управления и фильтров шумоподавления. Несмотря на дополнительную сложность, MPS предлагает простые и эффективные решения, облегчающие разработку вашего источника питания переменного / постоянного тока.

Сводка

Импульсные источники питания переменного / постоянного тока

в настоящее время являются наиболее эффективным способом преобразования мощности переменного тока в мощность постоянного тока. Преобразование мощности происходит в три этапа:

  1. Входное выпрямление: в этом процессе напряжение сети переменного тока преобразуется в выпрямленную волну постоянного тока с помощью диодного моста.На выходе моста добавлен конденсатор для уменьшения напряжения пульсаций.
  2. Коррекция коэффициента мощности (PFC): из-за нелинейного тока в выпрямителе гармоническая составляющая тока довольно велика. Есть два способа решить эту проблему. Первый — это пассивная коррекция коэффициента мощности, использующая фильтр для ослабления влияния гармоник, но он не очень эффективен. Второй вариант, называемый активным PFC, использует импульсный повышающий преобразователь, чтобы форма волны тока соответствовала форме входного напряжения.Активная коррекция коэффициента мощности — единственный метод проектирования преобразователя мощности, отвечающий современным стандартам размера и эффективности.
  3. Изоляция: Импульсные источники питания могут быть изолированными или неизолированными. Устройство изолируется, когда вход и выход источника питания физически не соединены. Изоляция осуществляется с помощью трансформаторов, которые гальванически изолируют две половины цепи. Однако трансформаторы могут передавать электроэнергию только при изменении тока, поэтому выпрямленное постоянное напряжение преобразуется в высокочастотную прямоугольную волну, которая затем передается во вторичную цепь, где снова выпрямляется и, наконец, передается на выход.

При проектировании импульсного источника питания необходимо учитывать множество различных аспектов, особенно связанных с безопасностью, производительностью, размером, весом и т. Д. Цепи управления для импульсных источников питания также более сложны, чем в линейных источниках питания, поэтому многие Разработчики считают полезным использование интегрированных модулей в своих источниках питания.

MPS предлагает широкий спектр модулей, которые могут упростить проектирование импульсных источников питания, таких как преобразователи мощности, контроллеры, выпрямители и многое другое.

_________________________

Вам это показалось интересным? Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик — рассылайте их раз в месяц!

Источник питания переменного тока

: соображения при совместном использовании трансформаторов

Прочтите эту статью перед тем, как включить вашу систему и потенциально повредить вещи при использовании одного и того же трансформатора переменного тока для устройств с другим типом выпрямителя.

Многие из ваших устройств управления, датчики с питанием и т. Д. Позволяют использовать для их питания постоянный или переменный ток.

Электроника внутри таких устройств всегда будет работать от источника постоянного тока. Выпрямитель встроен в цепь питания устройства для преобразования возможной входной мощности переменного тока в требуемую внутреннюю мощность постоянного тока.

Выпрямители

, правда, не все одинаковые, их в основном 2 типа:

  • Полупериодные выпрямители, более дешевый и неэффективный вариант, обычно применяемый в устройствах, где незначительные различия в стоимости имеют большое значение
  • Полноволновые выпрямители, более дорогие и более эффективные, обычно используются в основных устройствах управления

Использование комбинации однополупериодных и двухполупериодных выпрямителей, питаемых от одного и того же трансформатора переменного тока, может привести к проблемам.

Как только между этими устройствами будет установлено «контрольное» заземление (сеть, ввод / вывод …), вы, вероятно, повредите некоторые из них. По этой причине многие производители рекомендуют использовать отдельные трансформаторы для каждого устройства управления.

Ниже в этой статье мы собираемся более подробно объяснить различия между двумя выпрямителями и постараемся помочь вам разобраться в потенциальных проблемах, с которыми вы можете столкнуться.

Источники питания постоянного тока

не подвержены этой проблеме, но правильная полярность (+ и -) обычно даже более важна для устройств с однополупериодными выпрямителями: неправильное подключение питания не сработает и потенциально может повредить устройство.

Некоторые примеры устройств, в которых проблема указана прямо из документации производителя, включают контроллер Tridium EDGE10: дешевый способ встроить Niagara в надежное решение, разработанное как масштабируемое и дешевое средство управления для периферийных устройств, этот контроллер не включает в себя полный выпрямитель полупериодный, но полуволновой. В инструкции по подключению это можно увидеть:

Полупериодный и двухполупериодный выпрямители, в чем разница?
Однополупериодный выпрямитель

Полупериодный выпрямитель — это, по сути, фильтр, пропускающий только положительную часть волны.

Глядя на изображения ниже, мы видим, что диод «D» пропускает положительную волну. Конденсатор фильтра может заряжаться во время этого переходного процесса, и ток течет непосредственно к электронике устройства.

При прохождении отрицательного переходного процесса диод останавливает ток от внешнего трансформатора. Конденсатор фильтра передает накопленную энергию электронике устройства.

Двухполупериодный выпрямитель

Двухполупериодный выпрямитель работает по аналогичному принципу, но диодный мост позволяет использовать как положительные, так и отрицательные переходные процессы синусоидальной волны, эффективно преобразовывая отрицательный переходный процесс в другой положительный внутри.

При положительном переходном процессе диод D1 пропускает поток. Ток питает конденсатор фильтра и электронику устройства. Затем диод D3 позволяет цепи замкнуться обратно на трансформатор.

При отрицательном переходном процессе диод D2 пропускает поток в том же «положительном» направлении, что и положительный переходный процесс. Ток питает конденсатор фильтра и электронику устройства. Затем диод D4 позволяет цепи замкнуться обратно на трансформатор.

Когда у меня могут возникнуть проблемы?

Допустим, в целом безопаснее использовать отдельные трансформаторы для устройств, реализующих разные типы внутренних цепей.

Но если у вас есть двухполупериодный выпрямитель, на котором некоторые управляющие выходы (последовательная шина, общие разъемы ввода-вывода и т. Д.) Есть слой с преобразованием постоянного тока, вы можете быть особенно осторожны при совместном использовании источников питания или о том, как вы заземляете объекты.

Давайте посмотрим на 2 примера, которые я только что сделал для этого.

Пример 1: заземляет все.

Всегда проверяйте документацию на устройство, что следует заземлять, а что нет. Допустим, у вас есть устройство ниже, двухполупериодное выпрямительное устройство с выпрямленным общим знаком «-», которое также доступно на выходах. Если вы заземлили это, а также вторичную сторону трансформатора, как будто это было бы совершенно нормально делать с такими устройствами, как серия iSMA, вы могли бы получить петлю, которая закорачивает трансформатор на переходных процессах отрицательной волны через диод D4:

Пример 2: смешанных устройств, использующих один и тот же трансформатор.

Допустим, у вас есть контроллер EDGE10, использующий однополупериодный выпрямитель (устройство внизу) и стандартное двухполупериодное устройство (вверху), и оба могут получать питание от 24 В переменного тока.

Вы решили использовать один и тот же трансформатор 24 В переменного тока для питания их обоих. Если двухполупериодное выпрямительное устройство наверху обнажает контакты, имеющие общий выпрямленный «-», и вы планируете соединить его с «-» устройства однополупериодного выпрямителя, эти 2 замкнут петлю, которая приведет к короткому замыканию через диод D4 на переходных процессах отрицательной волны:

Каковы общие признаки этой проблемы
  • Предохранители перегорают при включении системы
  • Диод, замыкающий трансформатор (D4), выходит из строя, что приводит к повреждению устройства
  • Диод, замыкающий трансформатор (D4), выходит из строя, закорачивая, повреждая несколько устройств
  • Из-за выхода из строя диода вы можете заметить «горение» на печатной плате поврежденного устройства, скорее всего, возле разъема питания, где должны быть цепи управления питанием, с возможным черным пятном вокруг вышедшего из строя выпрямителя.

В заключение

Производители могут рекомендовать использовать отдельные трансформаторы (см. Монтажную документацию Jace ЗДЕСЬ и монтажную документацию EDGE10 ЗДЕСЬ), и они дадут вам указания, как правильно заземлить устройство. Мы рекомендуем внимательно следовать указаниям производителя , чтобы избежать каких-либо проблем.

Если вы планируете отклониться от рекомендаций производителя, вы, по сути, берете на себя ответственность за любой связанный с этим риск, поэтому важно рассмотреть всю информацию, представленную в этой статье, чтобы принять более осторожное решение, прежде чем продолжить.

Это означает, что вы можете внимательно рассмотреть возможность совместного использования одного и того же трансформатора, только если:

  • Вы запитываете одни и те же устройства
  • Вы точно знаете, что в разных устройствах используется один и тот же выпрямитель
  • Невозможно создать короткое замыкание, например, зная, что общие точки изолированы (т. Е. Оптоизолированные последовательные порты) или не подключены вообще.Имейте в виду, что в некоторых случаях даже простая заземленная вторичная сторона трансформатора может легко привести к короткому замыканию, как указано в примерах выше

Конструкция блока питания постоянного тока

Выбор трансформатора и выпрямителя

Производство постоянного напряжения из сети переменного тока требует использования трансформатора и выпрямителя, как показано ниже. Трансформатор изменяет сетевое напряжение на более подходящее для наших требований; а выпрямитель удаляет отрицательную часть сигнала, давая на выходе только положительные напряжения.На схеме ниже показан мостовой выпрямитель; можно использовать одинарный диодный выпрямитель, но он менее эффективен; а поскольку кремниевые диоды недороги, конструкция моста стала почти универсальной.

В этом руководстве я буду использовать в качестве примера источник питания с выходом 12 В постоянного тока; однако простая теория позволит вам разработать источники питания для любого желаемого напряжения и тока. В следующих разделах в качестве примера будет использоваться конструкция переменного источника питания 2 А при напряжении до 30 В.

Падение напряжения на выпрямителе

Выпрямитель: одиночный кремниевый выпрямительный диод с прямой проводимостью развивает напряжение около 0.7В (но может быть до 2В). Обычно мы допускаем падение напряжения около 2В для конфигурации мостового выпрямителя.

Трансформатор: Потери также возникают в обмотках трансформатора; однако трансформатор, рассчитанный на 220 В: 30 В при 10 А, обычно обеспечивает выходную мощность 30 В (среднеквадратичное значение) при выдаче номинального тока. Это означает, что напряжение без нагрузки будет выше.

Осциллограммы вокруг контура

На этих диаграммах показано напряжение в различных точках цепи для трансформатора 240: 12В.

Здесь вы можете увидеть выходной сигнал трансформатора. На выходе получается синусоида с центром около 0 вольт.

Пиковое напряжение Vpk составляет 1,414 (квадратный корень из 2), умноженное на среднеквадратичное значение на выходе — указанное значение трансформатора.

Например, для трансформатора 240В: 12В пиковое напряжение будет
1,414 умножить на 12 = 17В

На этой схеме показан выходной сигнал мостового выпрямителя.

Вы можете видеть отрицательный «горб» из приведенного выше сигнала переменного тока, который был «перевернут вверх дном» блоком мостового выпрямителя.Пиковое напряжение теперь составляет 17 В — 2 В = 15 В.

Среднеквадратичное значение напряжения составляет около 10,6 В при полной нагрузке. Повышается при уменьшении нагрузки. Среднее напряжение 9,27

Вы также можете увидеть плоскую часть около нуля, где ни один из выпрямительных диодов не начал проводить.

Приведенный выше сигнал можно рассматривать как постоянное напряжение постоянного тока 9,27 В с наложенным изменяющимся сигналом примерно 15 В от пика к пику и средним значением 0 В.

Среднеквадратичное значение этого сигнала составляет около 15/2 * 1.414 = 5,4 В

Пример конструкции — выбор компонентов

Спецификация: Разработайте и создайте блок питания для работать от сети 240 В переменного тока. Он должен питать двигатель постоянного тока 12 В, который работает в течение длительного времени и при нормальном использовании потребляет от источника питания максимум 2 А.

Нам понадобится трансформатор на 12 В 2 А = 24 Вт или более

Здесь вы можете увидеть два возможных стиля трансформатора. Либо подойдет.

Оба рассчитаны на 12 В 48 Вт

Это кремниевый мостовой выпрямитель, рассчитанный на пиковое обратное напряжение 200 В и средний прямой ток 4 А. Это было бы хорошо.

Расчет тепла:

При использовании будет ток 2 А и прямое падение напряжения около 0,9 В на диод (техническое описание) или 1,8 В на обоих диодах.

2А * 1,8 В = 3,6 Вт.

Тепловое сопротивление воздуху (из техпаспорта) составляет 22 градуса Цельсия на ватт, поэтому в упаковке будет 22 * ​​3.6 = на 80 градусов выше температуры окружающей среды. Это слишком тепло, поэтому мы добавим небольшой радиатор или прикрутим выпрямитель к металлическому корпусу.

Обсуждение: Схема, показанная на этой странице, подходит для зарядки автомобильного аккумулятора или работы двигателя постоянного тока. В этих приложениях рябь не важна. Выход этого источника питания, как указано выше, будет 12 В — 1,8 = 10,2 В прибл. Мотор работал нормально. Однако для большинства приложений требуется сглаженный выход, и для обеспечения этого в следующей схеме мы будем использовать конденсатор.Добавление конденсатора увеличит среднее выходное напряжение — см. Сглаживание.
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.