ivanov-ciganov2 (558065), страница 35
Текст из файла (страница 35)
7.23). По формуле (7,78) эквивалентная длительность импульсов получается равной Тэ + т. Теперь, заменив в (7.48) 6 на т„ найдем амплитуду изменений выходного напряжения 7.С-фильтра из-за импульсных пульсаций Ли„= Ли,т, (Т вЂ” т,и(87.С,,). (7.79) Однако найденные пульсации далеко не всегда являются основными. Помимо них на выходе выпрямителя, а следовательно и фильтра, возникают дополнительные переменные составляющие„обусловленные неидентичностью (асимметрией) вторичных полуобмоток трансформатора и выпрямительных диодов.
При асимметрии вторичных Используя (7.65) и (7.66), для рассматриваемой схемы получим: Т 2,08~/Т' т„и Т „~0,81т +2,4Т, (7.86) 1 ~!„р (1,041~ т~Т вЂ” 1) н У У,р (0,2+ 0,155т„/Т,„), (7.87) У з. 1 04 ~/ т„7Т н 1 '+ 7ар (1э2+0 155тяlТсп) (7 88) Левый столбец формул справедлив прн т„) 14Т,„, а правый — прн т ( 14Т,„. Несмотря на большее время рассасывания, максимум обратного тока через диод получился меньше„чем в предыдущем случае. Однако максимум отрицательного тока 1, источника У, в рассматриваемой схеме больше, так как за большее время рассасывания он успевает достичь больших величин.
После окончания' этапа рассасывания не- основных носителей заряда в базе диода источник выпрямляемого напряжения вновь становится источником напряжения и напряжение е„линейно нарастает до Е,„, а выпрямленное напряжение е ат нуля до Е, — У,р (рис. 7.24, б). Обратное напряжение на диодах прн нх запирании в данном случае увеличивается быстрее, чем в ранее рассмотренной схеме.
Оно достигает своего максимального значения 2Е„„за время Тф — — 0,5, а не Тф — Тз,. Поэтому и мощность, выделяющаяся в диоде из-за. потерь при запйрании, должна бы быть заметно больше, чем дается в (7.75). Однако из-за меньшего значения самого обратного тока коммутационные потери мощности в такой схеме выпрямителя разнятся с (7,75) не столь уж резко и при приближенных подсчетах можно пользоваться этим выражением. Импульсные пульсации на выходе фильтра выпрямителя с нагрузкой, начинающейся с индуктивности, можно определить по (7.79), если положить ЬУс — — Е,„н т, = 0,5҄— Т,„. Пульсации из-за асимметрии в обеих схемах проявляются одинаково, поэтому (7.81) верна и для данной схемы. Сравнивая коммутационные процессы в выпрямителе с нагрузкой, начинающейся с емкости и индуктивности, необходимо отметить следующие моменты.
В первой из схем запиранне диодов происходит форсированно, так как через них- разряжаегся выходной конденсатор выпрямителя. Во второй схеме запирание диода происходит более медленно, так как дроссель фильтра стремится поддержать прямой ток через запираемый диод. Помимо этого, во второй схеме возникает кратковременное короткое замыкание вторичной обмотки трансформатора, приводящее к появлению нулевой паузы в выпрямленном напряжении е„. Длительность этой паузы равна Тр„.
Поскольку результаты сравнения не в пользу схемы выпрямителя с нагрузкой, начинающейся с индуктивностн, такая схема применяется при высокочастотном источнике реже, чем схема с нагрузкой, начинающейся с емкости. Только при регулировке выходного напряжения путем изменения длительности паузы между выпрямляемыми импульсами схема с индуктивностью приобретает преимущества перед схемой с емкостью. $1Я. Прымер расчета Задание. Требуется рассчитать выпрямителгч создающий на ,ииг узке зке 20 Ом напряжение 20 В. Пульсации выпрямленного напряжения не более 005 В. Переменное.
напряжение имеет трапециевилную форму с периодом 2Т = ' !00 мкс и длительностью фронтов Тф — — 2 мкс. Время спада тока источника Т вЂ” 0,065 мкс, а его г„= 1 ом. '" Выб',Е схемй и вентилей. Йсточник выпрямляемого напряжения высокочастотн й (/= 1/2 Т = РО кГц), поэтомУ, воспользовавшись Рекомендациами 4 7.9, выбирвем аем двухфазную схему со средней точкой (основную схему), с нагрузкой, начинагсщейся с емкости. Поскольку ток нагрузки выпрямителя равен /о= Ео/Еп= — 20/20 = 1 А, то диоды выпрямителя должны иметь допустимый выпрямленный тон не менее 0,5 А, а допустимый прямой ток 1 А. Обратное напряжение, действуквпее на вентилях основной схемы, в два раза превышает выпрямленное, поэтому допустимое обратное напряжение должно быть болыпе 2 Х 20 = 40 В.
Выбираем диод 2Д204В, у жпорого допустимый прямой ток ! А, допустимое обратное напряжение 50 В, порог выпрямленна Епор = 1,1 В, дифференциальное сопротивление г, = 0,3 Ом, постоянная времени тд — — 1 мкс. Расчет. 1. Определим время рассасывания неосновных носителей заряда в базе диода.
Поскольку тд/Т,п = 1/0,065 = 15,4, больше семи, то применяем (7,65); Т р. „= 1.3/ и' Топтд = 1.31 у 1 0,065* = 0,23 мкс. 2. Определим необходимую амплитуду источника выпрямляемого напрюкения .Е . Согласно (7.70) имеем Е =-Е +Бп„+/г„=20+1,1+03 ° 1+1 ° 1=224 В. Уточненное значение обратного напряжения на диоде будет равно 44,8 В. 3, Найдем максимум обратного тока через диод по (7.67): /; = /пр (Т р, д/Т вЂ” 1) = 1 (О 23/О 065 — 1) =-2 5 А. 4.
Найдем мощность коммутационных потерь в каждом диоде выпрямителя . по (7.75): Т (Тф — Т,,) =0,125 ° 25.428 (1 — е ззг)=0,147 Вт. 50 1,77 5. Найдем полную мошностгч теряющуюся в диоде, по (7.58) и (7.75): 1 д=/прЕпор (7' Тф)/(2Т)+гн/н+~ д.комм= =1 ° 1,1 48/!00+0,3. 0,7д+0,147=0,83 Вт. Действующее значение тока /, = 0,7 А найдено по (7.57) (/7 (8/Т) = 1). 6. Определим емкость выходного конденсатора выпрямителя при условии полу' чения на нем перепада напряжения А(/ „равного 0,05 В.
Исходным будет в этом случае выражение (7.77): С=(ЛЯ +АО )/Ы/О (2'5 [О'23+0,5 ° 1 (! — ОЦ вЂ” 1 ° 0,23п/2 0,065+1 2)/0,05 68,5 мкф. ' При атом постоянная времени процесса зарядки г будет равна (гд+ г,) С= = (1 Ф 0,3) 68,5 = 90 мкс, а постоянная времени процесса разрядки ЯпС = 20 Х лц 68.5 = 1370 мне. Такая большая постоянная времени процо:са заряда не позволит току вентиля дсстигать значения /и даже к концу каждого из полуперисдов. ~го завысит потери мощности в диодах. Помимо этого, большая постоянная времени пароцесса разрядки даже при сравнительно небольшой асимметрии обмоток (разница : в Ент большая 0,05 В) приведет к заметному сокращению времени работы фазы с мень',цей з. д. с, Напрвжение на конденсаторе С не успеет к моменту 7 = !г стать меньше Е (рис.
7.25). Вентиль втой фазы отирается не в начале полупериода, а значи- яж гп!и тельно позже, при Г= Гз. Все зто неблагоприятно сиазывается на поназатвпях выпрямителя. Пульсации на выходе выпрямителя должны быть равными или боль. шими ЬЕаю что опредваяется (7.80). Пусть асимметрия переменного напряжения Езма0,01= 0,3 В. Для диода 2Д204В допустимое отклонение прямого падения напряжения составляет 0,5 В'.
То~да согласно (7.80) получим ЬЕ„=О,З+0,5 0,8 В. Импульсные пульсации 0,8 В на выходе выпрямителя получатся прц величине емкости хонденсатора С, равной 4,3 мнф. Это даст дая т значе- ние 5,6 мхс, что заметао меньше Т. егг и е е 7. Выберем параметры сглаживающес гг го фильтра, обеспечивающего получение импульсных пульсаций на выходе Л(/я меньше 0.05 В. Для этого подсчитаем, (д (л исходя из (7.78), дпительность зявивалентюг ного импульса.
Получим т, .=- 7,6 мяс. Теверь найдем по (7.?9) гг зг ьСЕ = (Л(/С/Л(/и) тэ (Т вЂ” 'гз)/16 = =(0,8 ° 0,05) 7,6(50 — 7,6)/16=322 ыиса= Рис. 7.25 = 0,322 мГн мхФ. 8. Определим параметры фильтра, необходимые для сглаживания до заданного уровня пульсацйй, вызванных асимметрией. Согласно (7.81) получим ЕСф=. (ЛЕас/М/ас) Tз/16=-(0,8/0,05) боа/16=2,5 1Са мяс'=2,5 мГн мхф.
Для сглаживания пульсаций, вьмванных асимметрией, до заданного уровня 0,05 В требуется большее произведение ЬСйь поэтому необходимо выбрать фильтр с ЬСЕ > 2,5 мГн мяФ. Примем емяость конденсатора фильтра равной 50 мяФ, тогда индуктивность дросселя фильтра должна быть больше 50 мхГн.
Среди стандартных. дросселей на тоя 1 А имеетси дроссель с индуятивностью 60 миГн. Омичесхое сопротивление его обмоток составляет 0,45 Ом. 9. Оценим выходное сопротивление выпрямителя. Тах иах т ~ Т, то выходное сопротивление примерно равно сумме сопротивлений вентиля н источника, что сосгавляег 1+ 0,3 = 1,3 Ом. Вместе с фильтром выходное сопротивление будет равно 1,75 Ом. Глава ЧП! Основные схемы построения стабилизаторов постоянного напряжения б ВЛ. Принципы работы линейных стабилизаторов В источниках питания радиоаппаратуры находят применение как простейшие стабилизаторы„ состоящие из одного- двух элементов, так и сложные, включаюшие в себя десятки транзисторов и диодов.
В простых схемах стабилизаторов напряжения используют стабилитроны. Характеристика кремниевого стабилитрона дана на рис. 8. 1, а, схема включения — йа рис. 8.1, б. Если рабочая точка при колеба- пнях входного напряжения Е и тока нагрузки 1„не выходит за пределы пологого участка вольт-амперной характеристики ~1, <..
1( 1,), то выходное напряжение 0 меняется очень мало и получается сгабнлизнрованным. В схему стабилизатора помимо стабилитрона н нагрузки включается гасящнй резистор 11,, служащий для удержания рабочей точки на пологом участке характеристики стабнлнтрона. Прн изменении входного напряжения Е меняются токи, текущие через стабилнтрон 1„, и гасящий резистор, а напряжение на выходе н ток нагрузки остаются практически постоянными нз-за нелинейности вольт-амперной характеристики стабилнтрона. Таким образом, изменение входного напряжения сопровождается изменением падения напряжения на гасящем резисторе Й„, вызванным приростом нлн уменьшением тока сгабилнтрона.
Изменения тока нагрузки ~сопротивления нагрузки) вызывакп почти такие же по величине, но противоположные по знаку изменения тока стабнлитрона. Поэтому падение напряжения на гасящем резисторе и, следовательно, выходное напряжение зависят от тока нагрузки очень мало. Простые стабилизаторы не могут обеспечить стабильное напряжение на нагрузке, если изменения ее тока велики и выводят рабочую точку за пределы пологого участка характеристики стабнлнтрона.
К тому же часто требуется получить я иное по величине нлн более стабильное напряжение, чем позволяет стабнлнтрон. Ббльшую стабильность и больший диапазон токов нагрузки н стабилнзируемых напряжений обеспечивают стабилизаторы, в которых используют регулируемые сопротивления и обратную связь, управляющую нх величиной. В качестве регулируемых сопротивлений на постоянном токе применяют транзисторы, так как эти приборы, во-первых, управляются электрическими сигналами и, во-вторых, малоннерционны.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
