§5. Основы расчета выпрямителей

Расчет выпрямителей должен обеспечивать получение следующих результатов:

1. Определить тип вентильного прибора. В начале расчета производится ориентировочный выбор, а в ходе расчета проверяется выполнение следующих условий:

2. Определить мощность трансформатора P и коэффициент трансформации n. По этим данным выбирается стандартный трансформатор или производится конструктивный расчет трансформатора, если нет подходящего стандартного.

3. Определить параметры деталей фильтра по заданному , определить .

Вопросы расчета выпрямителей остаются на самостоятельную работу. Достаточно в объеме учебника Виноградова. Можно воспользоваться также книгами Тереметьев «Электропитание радиоустройств», «Источники питания на полупроводниках» Додика и Гальперика. Здесь рассмотрим лишь принципиальную основу расчетных методик.

Расчет основан на определении коэффициентов, предложенных Тереметьевым. Эти коэффициенты зависят только от угла отсечки и определяют практически все основные параметры выпрямителей. Основные из этих коэффициентов:

, где .

- эффективное значение напряжения на вторичной обмотке.

- эффективное значение тока во вторичной обмотке.

- амплитудное значение тока через вентиль.

Из (1) видно, что практически не зависит от С, а определяется только значениями сопротивлений и . Независимость от С справедлива, если емкость выбрана достаточно большой - такой, что за отрицательный полупериод она не успеет разрядиться до нуля. Тогда очевидно, что будет тем меньше, чем меньше отношение к , т.е. .

Зависимость (1) получается следующим образом:

Из построения можно приблизительно принять, что

.

Далее: постоянная составляющая тока через диод равно постоянной составляющей тока в нагрузке.

Если , то справедливо:

. Так как , то или ,т. к.

Можно получить аналитически выражения . Но из-за их громоздкости ими не пользуются, а в справочниках приводятся их графики.

Таким образом, по заданным и определяют и рассчитывают А. Определяют B, D, F. Рассчитывают , , . и служат для определения P трансформатора, но и проверяют правильность выбора вентиля. Определяют и тоже проверяют правильность выбора вентиля. Нетрудно видеть, что для однополупериодного выпрямителя:

.

Конденсатор С выбирается из соотношения , где .

1. Двухполупериодный выпрямитель:

, . Пути протекания токов показаны на рисунке. Работают оба полупериода. Поэтому частота пульсаций выше, а следовательно меньше при том же фильтре.

Л учше используется трансформатор, так как отсутствует подмагничивание во вторичной обмотке.

Недостаток: удвоенное число витков во вторичной обмотке.

2 . Мостовая схема:

В данной схеме число диодов больше, но , т.к. Д3 и Д4 включены между точками 0 и . (здесь пренебрегаем прямым падением напряжения на диодах Д1 и Д2 в положительный полупериод). Расчетная мощность меньше, чем в двухполупериодном выпрямителе.

3. Схема удвоения напряжения:

Ф актически это два однополупериодных выпрямителя, включенных последовательно, диоды в которых работают в разные полупериоды. На С1 и С2 выделяются напряжения , поэтому на выходе удвоенное напряжения.

4. Схема умножения напряжения:

С1, D1 и W2 – обычный однополупериодный выпрямитель. С1 заряжается до напряжения в отрицательный полупериод работы выпрямителя. В положительный полупериод работает выпрямитель С2 и D2, который запитывается напряжением ;

C2 сглаживает пульсации, и поэтому мал, поскольку заряд конденсатора С2 происходит до напряжения источника, то есть до . Для следующего выпрямителя С3 и D3 источником выпрямляемого напряжения является: