Задание 3 Введение 4 Выпрямитель с удвоением напряжения 5 Расчет диодов 5 Параметры трансформатора 5 Расчет конденсаторов 7 Список литературы 8 Задание Рассчитать выпрямитель R Н =100 Ом U H =24 В U 1 =220 В (сеть) Указать параметры трансформатора. Рис. 1 Данная схема является двухполупериодным выпрямителем с удвоением напряжения. Введение.Питание радиоаппаратуры от электросетей переменного тока – наиболее экономичный, удобный и надежный способ электропитания.
Но для питания для питания цепей требуется постоянный ток, для этого переменный ток электросети преобразуют в пульсирующий (ток постоянного напряжения, периодически изменяющийся по величине), уменьшая затем пульсации до столь малой величины, что он не создает заметных помех (фона) в громкоговорителе, телефоне, на экране и т. п. Преобразование переменного тока в пульсирующий называется выпрямлением, а сами преобразователи–выпрямителями.
Процесс уменьшения пульсаций называется сглаживанием пульсаций и осуществляется сглаживающими фильтрами. Выпрямителем часто называют весь комплекс, в который входят как собственно выпрямитель, так и сглаживающий фильтр. Необходимыми частями выпрямителей являются электрические вентили – приборы, хорошо пропускающие ток в одном направлении и не пропускающие его (или плохо пропускающие) – в другом. В настоящее время используются полупроводниковые выпрямители, где в качестве вентилей применены германиевые или кремниевые диоды.
Для питания радиоприемников, телевизоров и усилителей низкой частоты, применяют выпрямители нескольких типов: • Однополупериодный выпрямитель. Используется там, где требуется ток не более нескольких десятков миллиампер. • Двухполупериодный выпрямитель. Используется для получения выпрямленного тока более 10 миллиампер. • Мостовой выпрямитель. Является также двухполупериодным, применяется там, где нужно получить еще большую мощность. • Выпрямитель с удвоением напряжения.
Выгоден тем, что с его помощью можно получать выпрямленные напряжения, значения которых существенно больше действующего значения переменного напряжения на вторичной обмотке трансформатора питания. Выпрямитель с удвоением напряжения. Выпрямитель состоит из двух диодов, которые работают поочередно; во время полупериодов питающего напряжения одного знака импульсами прямого тока через диод VD1 заряжается конденсатор С1 (Рис.1), а во время полупериодов обратного знака через диод VD2 заряжается конденсатор С2. Так как эти конденсаторы по отношению 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 должно превышать максимально допустимого значения даже при наибольшем значении напряжения питающей электросети и при наибольшем выпрямленном напряжении, которое получается при отключении нагрузки от выпрямителя.
В нашем случае это условие выполняется, когда U обр. и макс ³ 1,7U 0 U 0 =U H =24 В U обр. и макс ³ 40,8 B В месте с тем диоды должны удовлетворять условию: I вп. ср. макс ³ 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 ³ 0,383 A; Обратное напряжение на диоде: U обр. и макс ³ 40,8 B. Рассчитаем прямое сопротивление диода в омах по формуле: , где U – падение напряжения на диоде, равное 0,15 В для выпрямителей выполненных с использованием в них германиевых диодов, и 0,25 В при использовании 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 сглаживающего фильтра Р о : Р о =U o I o =24 ´ 0,24=5,76 Вт 2. Параметры трансформатора. Найдем приведенное сопротивление трансформатора r т, поформуле: r т =К 1 R 0 , где R 0 – сопротивление нагрузки, К 1 – коэффициент из номограммы на Рис.2 Рис.2 Для нашей схемы Р 0 =5,76 Вт, значит коэффициент К 1 » 0,022 . Получаем: r д =100 ´ 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 ´ U 0 э. д. с. вторичной обмотки трансформатора: По графику находим К 3 » 0,5 , Вычислим Е 11 =0,5 ´ 24=12 В, следовательно для того что бы на нагрузке было 24 В, нужен трансформатор, 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.
Диоды – должны удовлетворять следующим условиям: I вп. макс ³ 0,383 A и U обр. Данным условиям удовлетворяет электролитические конденсаторы К50-7 330... имеет коэффициент пульсации меньше 0,05, выходное напряжение 24 В, есл... ср.