Источник питания

Простейший выпрямитель переменного тока

Рейтинг:  5 / 5

Звезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активна
 
Опубликовано: 03 Сентябрь 2015
Просмотров: 2040

low pulse lin src2Источник питания (ИП) - база любого электронного прибора . Если пойти по пути приобретения готовых решений, то следует учесть, что линейный лабораторный ИП постоянного тока с рабочим напряжением 250 - 300В будет стоить очень дорого, вас вероятнее всего не устроит такая цена (около 100 тыс. руб.), особенно если речь идёт о хобби-проекте.

В целом, принципиальная схема выпрямителя переменного синусоидального тока выглядит просто. 

 

  1. Нужен диод для получения только одного полупериода синусоиды (как правило, положительного)
  2. Нужна ёмкость для сглаживания пульсаций.

 

Схема простейшего выпрямителя синусоидального тока

 

Рис. 1 – схема простейшего выпрямителя синусоидального тока.

Где 

V1 – источник синусоидального тока 

D1 – диод 

C1 – конденсатор

R1 – резистор нагрузки

Далее, на этом сайте под источником V1 будет пониматься вторичная обмотка  трансформатора.  При создании источника питания использование трансформатора обязательно, поскольку требуется:

  • Гальваническая развязка с электросетью
  • Понижение или повышение напряжения с хорошим КПД.

Следует отметить, что трансформатор по своей природе является радиодеталью с высоким КПД. 

В прочем, подбор трансформатора питания и особенности работы с сетью заслуживают отдельного внимания и будут рассмотрены в отдельной статье.

Если из схемы на рис1. отключить конденсатор С1, то на R1 мы получим следующие токи и напряжение – рис2 (синяя линия – напряжение, зеленая - ток).

 

pic2

Рис 2 – напряжение и ток на R1 после прохождения диода D1.

 

Поскольку мы используем только активную нагрузку, ток будет совпадать по форме с напряжением, а отличаться будет только по значению амплитуды в соответствие с законом Ома (1).

 

U=J*R(1)

 

Диод D1 выбирается исходя из паспортных характеристик. Наиболее важными являются: Рабочее напряжение, ток и падение напряжения на диоде. 

Чтобы произвести расчёт С1 нужно рассмотреть следующую схему замещения – рис 3.

Схема зарядки конденсатора от источника постоянной ЭДС.

Рис 3 – схема зарядки конденсатора от источника постоянной ЭДС.

Через время равное τ  

τ=R∙C  (2)

 

напряжение на обкладках С1 достигнет 63% от напряжения источника ЭДС. Через 3τ станет 95%. Через 5τ процесс зарядки можно считать законченным.

Формула (2) также справедлива для разрядки конденсатора. 

Для нашего случая требуется такой конденсатор, который при заданной нагрузке R не разрядится за 1/50 с ниже требуемого порога пульсаций.

В рассматриваемой на рис 1 схеме напряжение резистора нагрузки R1 будет стремиться к амплитуде источника синусоидального напряжения при бесконечном сопротивлении и к среднему значению

 

U_rms=U_A/√2  (3)

 

при малом сопротивлении R1 (или, ещё говорят, при большой нагрузке).

Для уменьшения пульсаций и увеличения КПД схемы, на замену одному диоду применяют диодный мост. Также, на практике используется электролитический конденсатор (который имеет полярность), поскольку он имеет бОльшую ёмкость.

схема выпрямителя с диодным мостом

 

Рис 4 – схема выпрямителя с диодным мостом 

 

При отключенном С1 работа моста будет выглядеть следующим образом – рис  5. 

Напряжение на выходе диодного моста

 

Рис 5 – напряжение на выходе диодного моста

 

Если С1 вернуть в схему, мы получим желаемый результат – рис 6.

напряжение выпрямителя с диодным мостом,  U резистора нагрузки

 

Рис 6 – напряжение выпрямителя с диодным мостом,  U резистора нагрузки 

 

Недостаток рассмотренной схемы в том, что для обеспечения работы с большой нагрузкой и качественным выпрямлением потребуется конденсатор большой ёмкости, через которого длительное время при включении схемы будет течь ток близкий к току короткого замыкания.

Если использовать несколько каскадов из R-C фильтров, то КПД источника снизится, т.к. часть полезной энергии будет превращаться в тепло на сопротивлениях.  

Подробнее о работе конденсатора и о предлагаемом решении упомянутых выше проблем будет написано в следующей статье. 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Инфу про танки быстрее всего найти здесь, а обзоры по играм - тут
  • spectrum_admin
    Есть даже положительные отзывы :lol ...

    Подробнее...

     
  • Black
    Ждем подробностей! тема радиодеталей для лампового усилителя для меня очень интересна!

    Подробнее...