Однофазный двухполупериодный мостовой выпрямитель

Мостовой выпрямитель состоит из трансформатора и четырёх диодов. Выходное напряжение Ud имеет вид однополярных полуволн напряжения U2,это происходит в результате поочерёдного отпирания диодов.

Обратное напряжение на вентиле вдвое меньше чем со средней точкой трансформатора. Оно прикладывается одновременно к двум закрытым диодам на интервале проводимости двух открытых диодов.

Коэффициент пульсации выходного напряжения и КПД в мостовой схеме определяется как и в предыдущей схеме с нулевым выводом трансформатора.

К преимуществам мостовой схемы относятся: использование простого трансформатора, удобство выпрямления как низкого, так и высокого напряжения.

Лекция 23 Схема выпрямления для двух разнополярных питающих напряжений

Сглаживающие фильтры на пассивных элементах для маломощных источников электропитания

Это электрическое устройство предназначенное для сглаживания пульсаций выпрямленного тока. Для уменьшения коэффициента пульсаций на выходе выпрямителя используются сглаживающие фильтры, которые характеризуются параметрами.

Параметры сглаживающих фильтров источника питания

1. Коэффициент пульсаций - отношение наиболее ярко выраженной гармоники выпрямленного тока или напряжения к действующему значению выпрямленного тока или напряжения.

Коэффициент фильтраций (Кф) - это отношение амплитуды n-ой гармоники пульсаций на входе фильтра и на его выходе

U_ВХ(n) и U_{ВХ(n) –} это амплитуда n-ой гармоники пульсаций на входе и выходе.

2. Коэффициент передачи постоянного напряжения фильтром.

U_ВХ и U_ВХ- это среднее значение выпрямленного напряжения до и после фильтра соответственно. Эта величина находится в пределах 0.9 ÷ 0.95 для реальных фильтров маломощных выпрямителей.

КПД по постоянной составляющей

I_вых и I_вх – ток на выходе и входе фильтра соответственно.

Коэффициент сглаживания

К_п(n)вх и К_п(n)вых – коэффициент пульсации гармоники выпрямленного напряжения выходе и входе фильтра соответственно.

Амплитуда первой гармоники выпрямленного напряжения имеет наибольшую величину, наименьшую частоту и хуже всего сглаживается фильтром, поэтому учитывают как правило первую гармонику при проектировании.

Выходное сопротивление фильтра должно быть достаточно мало, чтобы не возникли частотные искажения.

Основные схемы фильтров на пассивных элементах

Индуктивный фильтр

R_н ≈1 ÷ 10 Ом

индуктивность измеряется в милигенри.

m_н– коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения за период.

Индуктивно-емкостной фильтр

индуктивность измеряется в генри

ёмкость измеряется в микрофарадах

Применяется индуктивно-емкостной фильтр, когда R_н равно десяткам или сотням Ом

Резестивно-емкостной фильтр

Применяется если R_н превышает десятки кОм

ёмкость измеряется в микрофарадах

сопротивление измеряется в кОм

Коэффициент фильтраций многозвенного фильтра равен произведению коэффициента фильтраций всех звеньев.

КФ= КФ1 · КФ2·…· КФn

Временная диаграмма напряжений выпрямителя с емкостным фильтром

Внешняя характеристика выпрямителя

Заряд конденсатора происходит в момент времени t₁– t₂, а в момент времени t₂– t₃ происходит разряд конденсатора. Кривая U_d представляет собой экспоненту с постоянной времени τ= R_н·С

Наличие конденсатора делает её более сглаженной напряжения U_d

Коэффициент пульсации напряжения U_d при постоянной времени τ= R_н·С=(4 ÷ 8)·ƒс не превышает значения 0.02 ÷ 0.04

Лекция 24 Стабилизаторы напряжения

Для работы электронных аппаратов надо поддерживать выходное напряжение на заданном уровне стабилизации. Диапазон изменения напряжения для импульсных (цифровых) устройств находится в пределах 5 ÷ 10 % от номинального значения с учётом пульсации.

Пример: для электронного микроскопа 0,005 %, для усилителей постоянного тока и приборах высокого класса точности нестабильность напряжения не более 0,001 %.

Различают следующую стабильность

1. Низкая стабильность изменения питающего напряжения, всё что больше 5 %

2. Средняя стабильность, 1 ÷ 5 %

3. Высокая стабильность, 0,1 ÷ 1 %

4. Прецизионная, всё что меньше 0,1 %

К факторам дестабилизирующим напряжение , относятся не только колебания сети переменного тока, но и температура окружающей среды, а также сопротивление нагрузки.

Стабилизатором напряжения (тока) называется устройство автоматически поддерживающее с требуемой точностью напряжение (ток) на потребителе (R_н) при изменении дестабилизирующих факторов в определённых пределах.

Существует три основных метода стабилизации напряжения и тока.

1. Параметрический

2. Компенсационный

3. Комбинированный

1. Параметрический метод – дестабилизирующий фактор непосредственно действует на параметр нелинейного или управляемого элемента. Что в значительной мере ослабляет действие дестабилизирующей величины.

2. Компенсационный метод предусматривает сравнение стабилизируемой величины с какой либо эталонной. Результатом сравнения является разносные напряжения или токи, которые оказывают влияние на уменьшение дестабилизирующей величины. Основным параметром стабилизации является коэффициент стабилизации (К_ст), который всегда должен быть многобольше единицы.

К_ст – это отношение относительного изменения дестабилизирующего фактора к вызванному им относительному изменению стабилизируемой величины.

При этом принимается, что остальные дестабилизирующие факторы не действуют.

Существует два коэффициента стабилизации.

Интегральный коэффициент и дифференциальный коэффициент.

Интегральный коэффициент определяет стабилизацию в заданном диапазоне дестабилизирующего фактора. Дифференциальный коэффициент определяет стабилизацию в одной точке диапазона.

при

- коэффициент передачи напряжения со входа на выход

Значительно большее практическое значение имеет интегральный коэффициент стабилизации.

Входное сопротивление – это отношение напряжения на выходе стабилизатора к вызвавшему его приращение тока нагрузки.

при

Рассматривая амплитуды переменных составляющих на входе и выходе как приращение напряжений, получим что интегральный коэффициент стабилизации есть в тоже время и коэффициент сглаживания эквивалентного фильтра.

К_инт≈ К_ф