Выпрямители

Содержание Задание ............................................................................................. 3 Введение ...........................................................................................4 Выпрямитель с удвоением напряжения ....................................5 Расчет диодов ..................................................................................5 Параметры ........................................................5 Расчет конденсаторов .................................. ..................................7 Список литературы .........................................................................8 Задание Рассчитать вы прямитель R Н =100 Ом U H =24 В U 1 =220 В (сеть) Указать параметры трансфо рматора. Рис. 1 Данная схема является двухполупериодным выпрямителем с удвоением напр яжения. Введение. Питание радиоап паратуры от электросетей переменного тока – наиболее экономичный, удо бный и надежный способ электропитания. Но для питания для питания цепей требуется постоянный ток, для этого переменный ток электросети преобра зуют в пульсирующий (ток постоянного напряжения, периодически изменяющ ийся по величине), уменьшая затем пульсации до столь малой величины, что о н не создает заметных помех (фона) в громкоговорителе, телефоне, на экране и т. п. Преобразование переменного тока в пульсирующий называе тся выпрямлением, а сами преобразователи– выпрямителями. Процесс уменьшения пульсаций называется сглаживанием п ульсаций и осуществляется сглаживающими фильтрами. Выпрямителем часто называют весь комплекс, в который входят как собственно выпрямитель, та к и сглаживающий фильтр. Необходимыми частями выпрямителей являются электричес кие вентили – приборы, хорошо пропускающие ток в одном направлении и не пропускающие его (или плохо пропускающие) – в другом. В настоящее время используются полупроводниковые выпря мители, где в качестве вентилей применены германиевые или кремниевые ди оды. Для питания радиоприемников, телевизоров и усилителей ни зкой частоты, применяют выпрямители нескольких типов: · О днополупериодный выпрямитель. Используется там, где треб уется ток не более нескольких десятков миллиампер. · Двухполупериодный выпрямитель. Используется для получения выпрямленного тока более 10 миллиа мпер. · Мостовой выпрямитель. Является также двухполупериодным, применяется там, где нужно получить е ще большую мощность. · Выпрямитель с удвоением напряжения. Выгоден тем, что с его помощью можно получать выпрямленные напряжения, значения которых существенно больше действующего значени я переменного напряжения на вторичной обмотке трансформатора питания. Выпрямитель с удвоением напряжения. Выпрямитель с остоит из двух диодов, которые работают поочередно; во время полупериодо в питающего напряжения одного знака импульсами прямого тока через диод VD1 заряжается конденсатор С1 (Рис.1), а во время полупериодов обратного знак а через диод VD2 заряжается конденсатор С2. Так как эти конденсаторы по отно шению к нагрузке выпрямителя соединены между собой последовательно, на ней получается удвоенное напряжение. Расчет 1. Диоды. Выбор типа диодов производят исходя из следующих соображений: обратное напряжение на каждом из диодов не должн о превышать максимально допустимого значения даже при наибольшем знач ении напряжения питающей электросети и при наибольшем выпрямленном на пряжении, которое получается при отключении нагрузки от выпрямителя. В н ашем случае это условие выполняется, когда U обр. и макс і 1,7U 0 U 0 =U H =24 В U обр. и макс і 40,8 B В месте с тем диоды должны удовлетворять условию: I вп. ср. макс і 1,6I 0 , где I вп. ср. макс – это средний за период ток через диод, при котором обеспечивается его надежная, длительная работа. I 0 – ток через нагрузку: U 0 =24 B R 0 =100 Om Полученные параметры диодов Средний за период ток через диод: I вп. ср. макс і 0,383 A; Обратное напряжение на диоде: U обр. и макс і 40,8 B. Рассчитаем прямое сопроти вление диода в омах по формуле: , где U – падение напряжения на диоде, равное 0,15 В для выпрями телей выполненных с использованием в них германиевых диодов, и 0,25 В при ис пользовании кремниевых диодов. В нашем случае используются кремниевые диоды, значит U=0,25 B . Получаем r д » 0,25/0,24 » 1,04 Ом . Рассчитаем значение мощности тока на входе сглаживающег о фильтра Р о : Р о =U o I o =24 ґ 0,24=5,76 Вт 2. Параметры трансформатора. Найдем приведенное сопротивление трансформатора r т , поформуле: r т =К 1 R 0 , гд е R 0 – сопротивление нагрузки, К 1 – коэффициент из номограммы на Рис.2 Рис.2 Для нашей схе мы Р 0 =5,76 Вт , значит коэффициент К 1 » 0,022 . Получаем: r д =100 ґ 0,022=2,2 Ом . Сопротивление диодов переменному току вычисляют по формуле: r ~= r т + r д =2,2+1,04=3,24 Ом По отношению с помощью графика на рис. 3, найдем Рис. 3 вспомогательный коэффициент К 3 и определим по формуле: Е 11 =К 3 ґ U 0 э. д. с. вторично й обмотки трансформатора: По графику находим К 3 » 0,5 , Вычислим Е 11 =0,5 ґ 24=12 В, следовательно для того что бы на нагрузке было 24 В, нужен т рансформатор, с напряжением вторичной обмотки 12 В. Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора определим по формуле: ; Полученные параметры трансформатора: Приведенное сопротивление трансформатора r т =2,2 Ом; Э. д. с. вторичной обмотки трансформатора Е 11 =12 В; Действующее значение тока вторичной обмотки I 11 =0,8 A. Расчет конденсаторов. Номинальное нап ряжение электролитических конденсаторов С1 и С2 должно быть не менее выч исленного по формуле: U НОМ і K 4 ґ E 11 . При ис пользовании конденсаторов К50-7 с U Н ОМ Ј 400 В принимае м в этой формуле коэффициент K 4 равным 1,3 , а при использовании конденсаторов всех других ти пов и номинальных напряжений K 4 =1,5. Возьмём конденсатор типа К50-7 , тогда U НОМ должно быть і 1,3 ґ 12=15,6 В . Чтобы коэффициент пульсации напряжения не превышал знач ения Р Н =0,05, он должен иметь ёмкость не менее вычисленной по формуле: Полученные параметры конденс аторов: Номинальное напряжение U НОМ =15,6 В; Нужная емкость С=3000 мкФ. Данным условиям удовлетворяет электролитические конде нсаторы К50-7 3300 Мкф номинальным напряжением 25 В. Подбор элементов: 1. Ди оды – должны удовлетворять следующим условиям: I вп. ср. макс і 0,383 A и U обр. и макс і 40,8; этим двум условиям удовлетворяет диод типа КД204В, у которого I вп. ср. ма кс =0,6 А , а U обр. и макс =50 В . 2. Ко нденсаторы должны удовлетворять условиям: Ёмкость С=3000 мкФ: Номинальное напряжение U НОМ =15,6 В. Этим условиям удовлетворяют электроли тические конденсаторы С номинальным напряжением больше 16 В и ёмкостью б ольше 3000 МкФ. Данным условиям удовлетворяет электролитические конденсаторы К50-7 3300 Мкф номинальным напряжением 25 В. 3. Ис пользуемый трансформатор должен иметь параметры: Напряжение вторичной обмотки 12 В; Сопротивление вторичной обмотки 2,2 Ома; Ток вторичной обмотки 0,8 А. Результаты расчетов. Схема: Удовлетворяет заданным параметрам т. е. имеет коэффициент пульсации мен ьше 0,05, выходное напряжение 24 В, если взять элементы: диоды VD1-VD2 - КД204В, у которог о I вп. ср. макс =0,6 А , а U обр. и макс =50 В . Конденсаторы С1-С2 К50-7 емкостью 3300 М кф и напряжением 25 В. Трансформатор должен удовлетворять следующим условиям: напряжение на вторичной обмотке – 12В, сопротивление вторичной обмотки 2,2 Ома, ток втори чной обмотки 0,8 А. Список исполь зуемой литературы 1. Малинин Р. М. Справочник радиолюбителя конструктора. Москва “Энергия”, 1978 г. 2. Касаткин С. А. Электротехника. Москва “Энергоатомиздат”, 1983г. 3. Берг А. И. Справочник начинающего рад иолюбителя Москва, 1965г.