Москатов Е.А. Источники питания (2011) (1096749), страница 28
Текст из файла (страница 28)
В течение второго полупериода к катоду диода Ч01 будет приложено отрицательное напряжение, а к катоду диода Ч02 — положительное напряжение относительно среднего вывода вторичной обмотки трансформатора ТЧ1. Диод Ч01 будет открыт, и через него будет протекать маленький обратный ток, в то время как диод Ч02 будет закрыт, и через него будет протекать весь ток нагрузки в ту же сторону, что и в течение предыдущего полупериода. Таким образом, один диод половину периода закрыт, и на нем падает обратное напряжение, в два раза превосходящее напряжение на нагрузке, а другой диод в это время открыт.
В течение периода через нагрузку протекают два импульса тока, следовательно, частота пульсации в два раза выше частоты питающей сети, а число фаз устройства равно двум. Импульсы протекающего через нагрузку тока и приложенного к нагрузке напряжения имеют форму односторонне направленных импульсов, следующих один за другим. К закрытым диодам будет приложено обратное напряжение, в два раза превышающее напряжение на одной вторичной полуобмотке трансформатора ТЧ!.
Для исключения подмагничивания сердечника число витков вторичных полуобмоток трансформатора ТЧ! и вырабатываемые переменные напряжения на них должны быть одинаковы. Двухполупериодные однофазные выпрямители со средней точкой применяют в мощных низковольтных установках, в которых токи нагрузок составляют ориентировочно от единиц до сотен ампер. 98 Выпрямители Достоинства выпрямителя: ° удвоенная частота пульсации по сравнению с частотой питающей сети; ° возможность размещения диодов на одном охладитепе без изолирующей про- кладки; ° высокий КПД; ° средний ток через каждый диод в два раза меньше тока нагрузки; ° лучшее сглаживание выпрямленного напряжения по сравнению с однополу- периодным однофазным выпрямителем; ° отсутствие подмагничивания трансформатора. Недостаток: невозможность работы без трансформатора, имеющего средний вывод вторичной обмотки.
К недостатку двухполупериодного однофазного выпрямителя, в сравнении с однополупериодным однофазным вь<прямителем, можно отнести наличие двух выпрямительных диодов вместо одного. Это же обстоятельство можно отнести к достоинству, если сравнивать с мостовым выпрямителем, поскольку требуется всего два диода, а не четыре. 3.3.2. Мостовой выпрямитель Однофазный мостовой выпрямитель состоит из источника переменного напряжения, нагрузки и соединенных определенным образом четырех диодов, два из которых объединены между собой анодами, а два — катодами. Другое название однофазного мостового выпрямителя — выпрямитель Греца, по фамилии ученого.
Принципиальная схема двухполупериодного мостового однофазного выпрямителя переменного тока показана на рис. 3.3. йн Рис. З.З. Мостовой выпрямитель В один полупериод к катоду диода Ч01 и аноду диода Ч02 подведено напряжение положительной полярности, а к катоду диода Ч03 и аноду диода Ч04 — напряжение отрицательной полярности. Диоды Ч01 и Ч04 будут закрыты, и через них будет протекать лишь небольшой обратный ток, в то время как диоды Ч02 и Ч03 будут открыты, и через них будет протекать ток нагрузки. В течение второго полупериода к катоду диода Ч01 и аноду диода Ч02 приложено напряжение отрицательной полярности, а к катоду диода Ч03 и аноду диода Ч04 — напряжение положительной полярности.
Диоды Ч0! и Ч04 будут открыты, и через них будет течь весь ток нагрузки, а через диоды Ч02 и Ч03 будут течь маленький обратный ток, поскольку они будут закрыты. Направление протекание тока через нагрузку будет таким же, как и во время предыдущего полупериода. Через нагрузку за длительность периода протекают два импульса тока, а значит, число фаз выпрямителя равно двум, а частота пульсации выпрямленного напряжения в два раза выше частоты сети.
Однонаправленные импульсы тока через нагруз- 3.4. Удвоитель напряжения 99 ку следует один за другим. По вторичной обмотке ток протекает как в первом, так и во втором полупериоде, и, следовательно, подмагничивание сердечника трансформатора ТЧ1 отсутствует. Однофазные мостовые выпрямители наиболее универсальны. Их используют в источниках питания малой, средней и иногда — даже большой мощности при выпрямленных напряжениях от десятков до сотен вольт !92, с. 1241. Достоинства: ° удвоенная частота пульсации относительно частоты питающей сети; ° простая конструкция двухобмоточного трансформатора и возможность рабо- ты без трансформатора; ° средний ток через каждый диод в два раза меньше тока нагрузки; ° обратное напряжение на диодах примерно равно напряжению на вторичной обмотке трансформатора ТЧ1; ° нет подмагничивания ферромагнитного сердечника трансформатора.
Недостатки: ° наличие четырех выпрямительных диодов; ° невозможность размещения диодов на одном охладителе без изоляционных прокладок; ° более низкий КПД по сравнению с двухполупериодным однофазным выпрямителем со средней точкой, что обусловлено потерями в четырех диодах против потерь в двух. 3.4. Удвоитель напряжения Симметричный удвоитель напряжения или, по фамилии ученого, выпрямитель Латура — это устройство, представляющее собой два последовательно включенных однополупериодных выпрямителя. Оно предназначено для питания нагрузки постоянным напряжением. Принципиальная схема симметричного удвоителя переменного напряжения дана на рис.
3.4. Н01 Рис. 3.4. Удвоитель напряжения Пусть в течение одного полупериода к катоду диода Ч01 и к аноду диода Ч02 приложено положительное напряжение. Диод Ч01 будет закрыт, и обратный ток через него будет мал, а диод ЧР2 будет открыт, и через него будет течь ток, заряжающий конденсатор С2.
В течение второго полупериода к катоду диода Ч01 и к аноду диода Ч02 будет приложено отрицательное напряжение. Диод ЧР! будет открыт, и через него будет течь ток, заряжающий конденсатор С1, а в это время диод Ч02 будет закрыт. Напряжение на нагрузке будет в два раза больше, чем на одном конденсаторе, ввиду 100 Выпрямители того, что конденсаторы включены последовательно. Емкость конденсаторов выбирают так, чтобы в течение периода они не сильно разрядились. Если ток нагрузки невелик и высока частота питающей сети, то емкость конденсаторов С! и С2 может быть небольшой.
Реакция нагрузки рассматриваемого удвоителя — емкостная. Наиболее рационально использовать симметричный удвоитель напряжения для обеспечения высокого выпрямленного напряжения, составляющего от сотен вольт до нескольких киловольт, при мощности нагрузки примерно до! 00 Вт и при небольшом токе нагрузки от единиц до сотен миллиампер. Чем выше частота питающей сети, тем ниже внутреннее сопротивление удвоителя напряжения и тем выше его эффективность.
При протекании через диоды одинаковых постоянных составляющих тока подмагничивание сердечника отсутствует. Пульсация на каждом из конденсаторов С! и С2 равна частоте сети переменного тока, а частота пульсации на нагрузке равна удвоенной частоте питающей сети [5, с. 54]. Достоинства: ° отсутствие подмагничивания магнитопровода трансформатора тУ1; ° возможно функционирование удвоителя напряжения без трансформатора. Недостаток: при неравной величине потребления нагрузкой тока в течение полупериодов или при наличии неодинаковых емкостей конденсаторов С1 и С2 не исключено возникновение пульсаций выпрямленного напряжения с частотой питающей сети.
По этой причине емкость конденсаторов необходимо выбирать с существенным запасом с учетом неравномерного уменьшения емкостей при старении конденсаторов, а параллельно с каждым конденсатором желательно включить по резистору с одинаковыми номинальными сопротивлениями, которые будут выравнивать напряжения на конденсаторах. 3.5. Однофазный умножитель напряжения Умножители напряжения используют для получения из относительно низкого переменного напряжения питающей сети в несколько раз более высокое выпрямленное напряжение. Увеличить напряжение можно в определенное целое число раз, что отражает коэффициент умножения.
Принципиальная схема однофазного умножителя переменного напряжения с коэффициентом умножения 5 показана на рис. 3.5. С1 СЗ С5 ТЧ1 1чн Рис.э.б. умножитель напряжения Поскольку выходное напряжение рассматриваемого умножителя напряжения в пять раз выше входного, говорят, что коэффициент умножения равен 5. Заь Однофезный уыножитель напряжении 101 Изучим принцип действия умножителя напряжения, пренебрегая падением напряжения на диодах в прямом включении. Напряжения на вторичной обмотке трансформатора могут быть неравны условно при положительной и при отрицательной полярности, что имеет место в трансформаторе блока строчной развертки, и поэтому при описании принципа действия будем указывать эти два напряжения, соответственно как О! и ()2, отдельно.
На вход умножителя с вторичной обмотки трансформатора ТЧ! поступает переменное напряжение, причем положительное напряжение 01 приложено к конденсатору С!, а отрицательное — к катоду диода Ч01 и конденсатору С2. Конденсатор С! заряжается через открытый диод Ч01 до напряжения 01. При смене полярности напряжения на вторичной обмотке трансформатора ТЧ1 диод Ч01 заперт.
Ток течет по цепи от вторичной обмотки трансформатора ТЧ1, через конденсатор С2, диод Ч02, конденсатор С! и притекает во вторичную обмотку трансформатора. Конденсатор С2 заряжается до напряжения, равного сумме обратного напряжения 02 на вторичной обмотке трансформатора ТЧ! и напряжения на заряженном конденсаторе С1, т.е. 01 + 02. При новой смене полярности питающего переменного напряжения диод Ч02 закрывается, а диод Ч03 открывается, и через него заряжается конденсатор СЗ. К правой обкладке конденсатора СЗ приложена сумма напряжений на заряженном конденсаторе С2 и на вторичной обмотке трансформатора, т.е.
Ш + (О! + 02), а к левой обкладке приложено напряжение — Ш с заряженного конденсатора С1. Поскольку оба приложенных к обкладкам конденсатора напряжения направлены встречно, конденсатор СЗ заряжается до разности напряжений: ()СЗ = 01 + (О! + + О2) — (!1 = 13! + 02. При очередной смене полярности переменного напряжения на вторичной обмотке трансформатора ТЧ1 диод Ч03 закрывается, а диод Ч04 открывается. Через открытый диод Ч04 заряжается конденсатор С4. К правой обкладке конденсатора С4 приложено напряжение заряженных конденсаторов С! и СЗ, а к левой — напряжение на конденсаторе С2 и напряжение 02 с вторичной обмотки трансформатора ТЧ1. Эти два напряжения направлены встречно, поэтому напряжение на конденсаторе С4 можно найти следующим образом: ЬС4 = (!! + ()1 + 02 — (01 + 02 — Б2) = = Б! + ()2. При следующей сгиене полярности переменного напряжения на обмотке трансформатора ТЧ! диод Ч04 закрывается, а диод Ч05 открывается, и через него заряжается конденсатор С5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
