М.Х. Джонс - Электроника практический курс (1055364), страница 38

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 38)

Наличие переменной состаяляюшей, наютадываюшейся на постоянное напряжение, вызывает также падение среднего значения выходного напряжения Р; по мере увеличения тока нагрузки. Зто показано на рис. 9.7, где Р; — пиковое напряжение на конденсаторе, почти равное амплитуде входного переменного напряжения, но, как правило, меньшее на величину около 1 В из-за падения напряжения на диоде. Разность между Г и Рб, является средним значением пульсаций, которое — при треугольной форме колебаний— равно половине полного размаха 1 1 д~ (,2 Следовательно, среднее значение ныходного напряжения равно (9.3) Пулмзиан напряюння бк Рис.

9.8. Форма выходного напряжения в двухполупериодном выпрямителе с накапливаюшим конденсатором, иллюстрируюшая уменьшение пульсапий напрюкения по сравнению с однополупериодным выпрямителем (рис. 9.7). ДР=— 1 2С1 (9.4) Выполненные вычисления, по предположению, относились к однополупериодному выпрямителю, в котором частота пульсаций та же, что и частота входного переменного напряжения.

Обрашаясь снова к рис. 9.4(Ь), а также к рис.9.8, видим, что в случае двухполупериодного выпрямленна частота пульсаций равна удвоенной частоте входного переменного напряжения. Таким образом, у двухполупериодного выпрямителя полный размах пульсаций равен Нагрузочная способность 207 где 1 — частота входного напряжения, а среднее значение выходного напряжения равно (9.5) 4С7 Отсюда следует, что у двухполупериодного выпрямителя пульсации вдвое меньше, чем у однополупериодного выпрямителя; поэтому уменьшение напряжения за счет пульсаций при включении нагрузки в данном случае равно половине от уменьшения напряжения в случае однополупериодного выпрямителя. По этой причине двухполупериодный выпрямитель является основным типом выпрямителя для большинства применений.

9ь4 Нагрузочная способность Поскольку выходное напряжение любого реального источника питания падает на некоторую величину, когда течет ток нагрузки, полезно задавать это паление. Обычно источник питания характеризуется нагрузочной снасабноопью. Нагрузочная способность источника питания (иногда называемая стабильностью напряжения) определяется как изменение выходного напряжения, выраженное в процентах, при увеличении тока нагрузки от нуля до расчетного значения. Другой способ выражения той же самой характеристики состоит просто в определении выходного сопротивления источника й.„, =Ау'.м/д).м, где Ьу;м представляет собой падение выходного напряжения при увеличении тока нагрузки на М,м. 9.5 Параметры диода и конденсатора Выбор диода и конденсатора для источника питания требует некоторого внимания.

Дальнейшее изучение однополупериодного выпрямителя, схема которого приведена на рнс. 9.6, проиллюстрирует это. Рассмотрим разность потенциалов на диоде, когда потенциал на выводе А вторичной обмотки трансформатора отрицателен. Диод не проводит ток, но накапливаюший конденсатор С, подключенный к катоду диода, заряжен до положительного напряжения приблизительно равного амплитуде переменного напряжения )г . Так как задаваемый трансформатором потенциал анода лиода отрицатег' лен и равен г;, полная разность потенциалов на диоде равна 2Г, и поэтому он должен быть способным выдерживать это обратное напряжение без лавинного пробоя.

Величина предельно допустимого обратного напряжения диода называется макснмальнььи обрааным налряжением г„„ч . Хотя теоретически вполне достаточно значения )г„ьн, равного2ъ'2 х эфф знач. напряжения на вторичной обмотке трансформатора, целесообразно 208 Источники литания и управление мощностью выбирать 1'„„по крайней мере в четыре раза больше эффективного значения указанного напряжения; это связано с возможностью появления на вторичной обмотке трансформатора кратковременных импульсов напряжения в результате действия помех в силовой сети, и их величина может быть достаточно большой, чтобы вызвать пробой р-и перехода. В качестве токового параметра диода обычно принимается максимальное значение среднего тока, даваемого источником питания, хотя в действительности ток, поступаюший в накопительный конденсатор в короткие интервалы времени, имеет гораздо большую величину.

Большинство диодов допускают такие большие пиковые токи при условии, что они являются кратковременными, но для некоторых из диодов бывает указана максимально возможная величина емкости накапливаюшего конденсатора. Накапливаюший конденсатор должен, конечно, иметь номинальное напряжение Р' равное «Г2хэфф.знач.

переменного входного напряжения. Вероятно менее очевидны требования, относяшиеся к току конденсатора. В течение большей части периода переменного напряжения ток нагрузки фактически обеспечивается конденсатором, который должен выполнять свою функцию не перегреваясь. «Допустимые пульсации тока» конденсатора обычно определяется в заводских условиях и, в случае электролитических конденсаторов, могут составлять от 200 мА лля небольших конденсаторов обшего назначения до десятков ампер для больших специализированных накапливаюших конденсаторов. 9.6 Схемы умножения напряжения На рис. 9.9 показана схема, которая дает выходное постоянное напряжение, равное удвоенному значению пикового напряжения на вторичной обмотке трансформатора (при отключенной нагрузке -Прим. перев.). Фактически здесь присутствуют два отдельных однополупериодных выпрямителя, а накапливаюшие конденсаторы работают от одной вторичной обмотки трансформатора.

Диод Р, и конденсатор С, дают положительное напряжение К относи- Р тельно вывода В, а диод Р, и конденсатор С, - отрицательное напряжение Р; . Конденсаторы С, и С,, таким образом, ведут себя как две последовательно соединенные батареи, давая вместе напряжение 2И. и Рис. 9.9. Удвоитель напряжения На рис. 9.10 приведена немного другая схема удвоения напряжения: в ней олин из выходов является обшим с выводом В вторичной обмотки трансфор- Схемы умножения напряжения 209 матора, и это может быть достоинством в некоторых случаях.

Чтобы исследовать работу этой схемы, рассмотрим последовательные полупериолы иа выходе трансформатора. Когда напряжение в точке А отрицательио, а в точке В положительно, диод О, проводит и заряжает конденсатор С, до напряжения Р;; затем, когда напряжение в точке А положительно, а в точке В отрицательно, диод О, закрыт, а диод О, проводит, деля заряд конденсатора С, с конденсатором С, и, в то же самое время, подключая конденсатор С, к выводу вторичной обмотки трансформатора с положительной полуволиой напряжения, которое включается последовательно с напряжением иа Сг Обший заряд конденсатора С,, таким образом, приводит к появлению иа ием значительно большей разности потенциалов, чем К. Этот процесс продолжается несколь- Р ко периодов до тех пор, пока конденсатор ие зарядится до напряжения 2 Ря Рис.

9.10 Каскадный удвоитель напряжения. Умиожитель напряжения Кокрофта-Уолтоиа показан иа рис. 9.11 как «шестериая упряжка», ио эту схему можно неограниченно продолжать и получить любой четный коэффициент умножения пикового значения входного напряжения. Сравнение с рис. 9.10 показывает, что умиожитель представляет собой рял каскадов удвоения напряжения, включенных последовательно. Когда входное переменное напряжение подано, конденсаторы С,, С„С, постепенно заряжаются, пока иа каждом из иих ие установится напряжение 2К и, так как оии соединены последовательно, выходиое иапряжение равно 6К. Конденсаторы Си С,, С, действуют как элементы связи, а передавая переменное напряжения к диодам О,, О„О, так, чтобы конденсаторы С„С, и С, получали свой заряд.

Схемы удвоителя и умиожителя напряжения хороши, когда отдают относительно малые токи в нагрузку. К таким схемам относятся высоковольтные источники питания для устройств типа электронно-лучевых трубок, фотоумножителей и счетчиков Гейгера-Мюллера. При больших нагрузках пульсации иа выходе этих схем велики, а иагрузочиая способность мала по двум причинам. Во-первых, иакапливаюший конденсатор составлен из нескольких конденсаторов, соединенных последовательно, так что его эффективная емкость уменьшена. Во-вторых, перезаряд всех конденсаторов в умиожителе напряжения занимает несколько периодов переменного напряжения в отличие от стандартного двухполупериодиого выпрямителя, в котором накапливаюший конденсатор перезаряжается дважды за период переменного напряжения. 14 Зак.

4729. 210 Источники питания и управление мощностью Рис. 9. ! !. Умножитель напряжения Кокфорта-Уолтоиа. 9.7 Схемы фильтров Мы уже видели, что на постоянное напряжение на накапливающем конденсаторе наложены пульсации, за исключением нетипичной ситуации, когда ток нагрузки равен нулю. В большинстве случаев, когда выпрямитель должен служить источником питания электронных схем, пульсации должны быть уменьшены.

Этого можно достичь с помощью простого фильтра нижних частот, схема которого приведена на рис. 9.12. Пульсации имеют приблизительно треугольную форму, но к ним можно применить обычную теорию переменных напряжений, рассматривая их как сумму колебания основной частоты и ряда гармоник.

Точное соотношение между колебаниями основной частоты и гармониками можно найти с помощью Фурье-анализа, но при конструировании фильтров для источника питания в таких тонкостях нет необходимости. Лучше всего действовать наверняка: если колебание основной частоты достаточно ослаблено, то гармоники, имеющие более высокую частоту, стануг настолько малыми, что ими Схе.иы фильтров 211 иня конке Рис.

Характеристики

Список файлов книги