Методика розрахунку випрямляючих схем

У джерелах живлення використовуються різноманітні типи випрямлячів, які можуть бути класифіковані за числом фаз випрямлюваного струму, типом вентилів, схемою їхнього ввімкнення й іншими показниками.

Випрямлячі за вихідною потужністю поділяють на мікропотужні (до 1 Вт), малої потужності (1 – 10 Вт), середньої (10 – 100 Вт), підвищеної (100 – 1000 Вт) і великої (понад 1000 Вт). Вихідну напругу до 100 В називають низькою, від 100 до 1000 В – середньою, а вище 1000 В – високою.

Випрямляч розраховується згідно з технічним завданням. У процесі розрахунку необхідно вибрати найбільш раціональну схему випрямляча, визначити число і тип вентилів, підібрати схему та розрахувати елементи згладжувального фільтра, знайти електричні та конструктивні параметри силового трансформатора. Нижче наводяться основні розрахункові співвідношення і порядок розрахунку елементів випрямляючих приладів згідно з [1].

Для живлення електронної апаратури на транзисторах та ІС найчастіше застосовують випрямлячі однофазного змінного струму, які працюють у режимі двопівперіодного випрямлення, або схеми з подвоєнням випрямленої напруги, що наведені на рис. 2.2. Як звичайно на виході таких випрямлячів знаходяться згладжувальні фільтри, які починаються з конденсатора, що визначає ємнісний характер навантаження випрямляча.

Найбільш широко у випрямлячах використовують кремнієві діоди та діодні містки. Вони використовуються для одержання випрямлених напруг до 400–500 В при силі струму до декількох ампер.

Зручніше всього використовувати напів­провідникові вентилі у мостовій схемі (рис. 2.2, б). Такий випрямляч забезпечує двопівперіодне випрямлення і має всі переваги схеми випрямляча із середньою точкою. Конструкція випрямляча спрощується, оскільки розміри і маса трансформатора зменшуються внаслідок кращого використання обмоток по струму. При цьому зворотна напруга на кожному вентилі у мостовій схемі менше, ніж у схемі з середньою точкою. Необхідність використання у схемі чотирьох вентилів замість двох є недоліком мостової схеми.

Для підвищення випрямленої напруги на навантаженні при заданій напрузі на вторинній обмотці трансформатора або за відсутністю силового трансформатора з необхідним коефіцієнтом трансформації застосовують схеми випрямлення з подвоєнням або множенням напруги. Такі схеми дозволяють отримати випрямлену напругу близько 1000 В і вище. Одна з найбільш розповсюджених схем з подвоєнням напруги наведена на рис. 2.2, в.

Порівняльні властивості основних випрямляючих схем наведені в табл. 2.1.

За допомогою табл. 2.1 вибирається схема випрямляча. Основні розрахункові співвідношення випрямляча наведені в літературі [I, с.31–42].

Випрямлячі з ємнісною реакцією навантаження (ємнісним фільтром) застосовують у джерелах живлення малої потужності і струмом, який не перевищує 1 А.

Основними вихідними даними для розрахунку є: номінальна випрямлена напруга U ₀; максимальний і мінімальний струми навантаження I _0max, I _0min; вихідна потужність P ₀= U ₀ I ₀; номінальна напруга мережі U ₁; частота мережі f _м; відносне відхилення а _max, a _min; коефіцієнт пульсації К _п.

Рис. 2.2. Основні схеми однофазних двопівперіодних випрямлячів: а – схема із середньою точкою; б – мостова схема; в – схема із подвоєною напругою

В процесі розрахунку потрібно визначити тип і параметри вентилів, режим роботи схеми (струм, напруги, коефіцієнт корисної дії (ККД)), ємність і тип конденсатора, який навантажує випрямляч (перший елемент фільтра).

Розрахунок здійснюємо в такій послідовності:

1. На основі рекомендацій табл. 2.1 вибираємо схему випрямляча.

Таблиця 2.1

Дата добавления: 2015-07-11