3.3 Пример расчета бп с мостовым выпрямителем.

U­_d=11B

I_d=0.12A

K_п=0.1

U_m⁽¹⁾=1.1B

F_c=50Гц

U_1эф=220B

m_n=2

D1-D4 КЦ407А 300В, 0,5А I_max=2A ΔU_Σ=1.8B

VD_отс КД212А ΔU_В=0,7В U_max=200B

Найти VD_отр, R_огр, R_p, C_б, C_ф

U_ст=U_d + U_m⁽¹⁾ + U_VDотс = 11+1.1+0.7=12.8B

I_C1max=I_d=0.12A

P_СТmax=U_ст · I_d=13·0.12=11.53Bт

Д815Д 12В I_ст=(25-650) mA

Д815Е 15В I_ст=(25-550) mA

P_CT=7.5Вт

Можно взять стабилитрон 15В, тогда на хх напряжение завышено. А можно взять на 12В и параллельно пару диодов до нужного напряжения.

R_гор=2·U_CT/I_max

При включении есть дребезг контактов, С_б быстро заряжается. В следствии дребезга цепь разрывается, а за это время питающее напряжение меняет знак на противоположный, т.е. суммируется напряжение сети и на конденсаторе.

Параллельно 3шт. по 1 кОм P_огр=4.8Вт

Последовательно 3шт. по 110 Ом 2Вт P_огр=4,7Вт

P_н=0.12·11=1.32 Вт

Надо брать мост с большим допустимым импульсным током.

4 X КД212А

I_max=50A

R_огр=622/50=12.4 (Ом)

Р_огр=0,12²·12,4=0,18 Вт

К_з=1,5÷3

t_p=3·τ_p=3·C_б·R_p<t_pдоп

P=0.5Вт

U_доп=300В

МЛТ-0,5

К_з=2

МЛТ 0,5 180к±5%

Расчет С_б

С_ф>>С_б

Вместо X_C используем Z_C

U_dmax=U_1m=311B

R_огр=0

= =1585 Ом

t_p=3·τ_p=3·C_б·R_p=3·2·10^-6·220·10³=1.32(c)

Если устраивает, значит R_p выбрано верно.

Расчет С_ф:

U_d+U_Σ<<U_dmax

U_dmax=U_1m=311 B

Угол α стремится к 0.

Выпрямитель работает в режиме непрерывных токов, поэтому коэффициент пульсаций тока равен:

п ри m_п=1

при m_п=2

R_{н диф} >> |X_сф|

m_n=2

K_пi=2/3

K_пu= Kп=0.1

C_ф=

С C_рас

U_cmax U_стmax=U_ст+10%=16.5B

3.4 Расчет бп с однополярным выпрямителем

Без ограничительного стабилизатора данная схема представляет собой несимметричную схему удвоения напряжения. На х.х. С_ф зарядится на удвоенное напряжение U_dmax=2·U_1m=

=2· ·220=622(В), без учета потерь на диодах.

В режиме к.з. через нагрузку протекает только половина тока балансного конденсатора. При С_ф>>C_б внешняя характеристика линейная.

Запишем по аналогии с мостом:

Для моста

U_dmax=U_1m

Для однополупериодного

I_d=0 → U_d=2·U_1m

U_d=0 → I_d=I_K/2

Задача 3:

P_СТmax=U_ст · I_d + U_пр2·I_d=20·0.03+1·0.03=0.63 Bт

КС522А 22В±10% (19,8÷24,2)В

КС522А 20В±5% (19÷21)В

P_CTmax=[(U_ст+10%)+U_пр]·Id=(24.2+0.8)0.03=0.75Вт

R_огр≥2·U_1m/Imax=2·311/50=12.4 (Ом)

МЛТ 0,25 13Ом

МЛТ-0,5 К_з=2 P=0.5Вт

МЛТ 0,5 220к±20%

Преобразуем выражение 1п.п. для С_б с учетом потерьна диодах.

Пренебрегая R_огр и R_p и учитывая что = =3200 Ом

t_p=3·τ_p=3·C_б·R_p=3·10^-6·220·10³=0,66(c)

Используя выражение (3,4)

п ри m_п=1

при m_п=2

U_cmax U_стmax=U_ст+10%=24,2B

3.5 Расчет бп с двуполярным выходом.

Сеть 220В, частота сети 50 Гц.

Id1 = 60 mA, Ud1 = 12 B ± 10 %

Id2 = 20 mA, Ud1 = 6 B ± 10 %

Кп = 0,1

VD1,2 – КД212А

Uпр = 0,7 В, Iа = 1 А, Imax = 50 А.

Найти: Rогр - ?, Rр - ?, Сб - ?, Сф1 - ?, Сф2 - ?.

Решение:

Uст(+) = Ud1 + Um(1)1 + Uпр.vd3 - Uпр. стаб2 = Ud1 · (1+ Кп ) = 12 ·1,1 = 13,2 В.

Iст(+) = Id1,2max = Id1 = 60 mA

Pст(+) = (Uст(+) + Uпр(+))·Id1,2max = (13,2+0,2) ·0,06 = 0,84 Вт

2 х КС468А

Uпр = 0,8 В

Pст = 1Вт

Uст = 6,8 В ± 10 %

Iст = 3 – 119 mA

2Uст = 2 ·6,8 В = 13,6 В ± 10 %

Uст(-) = Ud2 + Um(1)2 + Uпр.vd2 - 2 Uпр. стаб1 = Ud2 · (1+ Кп ) + Uпр.vd2 - 2·Uпр. стаб1 = 6 + 0,6 + 0,7 – 2 · 0,8 = 5,7 В.

Iст(-) = Id1,2max = Id1 = 60 mA

Pст(-) = (Uст(-) + Uпр(-))·Id1,2max = (5,7+0,8) ·0,06 = 0,39 Вт

КС456А

Uст = 5,6 В ± 10 %

Iст = 3 – 139 mA

Pст = 1Вт

Импульсные токи стабилитрона учитывать не надо.

Rогр = 2 U1m / Imax = 2 · 311 / 50 = 12, 4 Ом

Выберем резистор МЛТ 0,5 13 Ом

PRогр.ВЫБР = 0,19 Вт

Uc = (U1m – (Ud1 + Uпр1 + Ud2 +Uпр2)/2)/

Rp ≥

Rp ≥ 180 кОм.

Выбираем 220 К ± 20 %

МЛТ 0,5

Расчет Сб должен обеспечивать максимальный из токов Id1 , Id2.

Запишем выражение для Сб по аналогии 3.5 для 1ПП. Получаем 3.6 для 2 –полярного:

|Zcб| = (2/π) · (U1m – (Ud1 + Uпр1 + Ud2 +Uпр2)/2)/(2 · Id1,2max ) (3.6)

|Zcб| = (2/π) · (311 – (12 + 0,7 + 6 +0,7)/2)/(2 · 0,06) = 1600 Ом

|Xcб| = |Zcб|

Cб = 1/(2· π ·fc · |Zcб|) = 1/(2· π ·50 · 1600) = 2 мкФ

Для расчета Сф1 и Сф2 воспользуемся выражением 3.4:

Сф = (1/(2· π ·fc · mn) · (Kпi · Id/(Кпu · Ud)), где mn =1, Kпi = π/2, Кпu =Кп

Сф1 = (1/(2· π ·50 · 1) · (π/2 · 0,06/(0,1 · 12)) = 250 мкФ

Сф1 = (1/(2· π ·50 · 1) · (π/2 · 0,02/(0,1 · 6)) = 167 мкФ

Uc1max = 2·(Ucт(+) + 10%) + Uпр.ст(-) = 2 · 1,1 ·6,8 + 0,8 = 15,8 В

Uc2max = (Ucт(-)+ 10%) + 2·Uпр.ст(+) = 1,1 ·5,6 + 2· 0,8 = 7,8 В

Свыбр ≥ Срасч

Ucmax.выбр ≥ Ucmax.расч

Um(1)доп.50Гц ≥ Um(1)факт

Если конденсатор взят большей емкости, то Um(1)факт = Um(1) · Срасч/ Свыбр

Учет нестабильности сети и нестабильности параметров конденсаторов.

Влияние нестабильности сети проиллюстрируем на изменении внешней характеристики:

Влияние нестабильности Сб схожа:

Чтобы учесть изменение напряжения сети или емкости берем конденсатор с запасом.

Для элементов, которые могут быть перегружены при увеличении параметров:

Разброс параметров конденсаторов фильтров: