Расчет напряжения после выпрямителя: определение выходного напряжения диодного моста — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как рассчитать напряжение после выпрямителя. Почему оно отличается от входного переменного напряжения. Какие факторы влияют на выходное напряжение диодного моста. Формулы для расчета выпрямленного напряжения.

Содержание

Принцип работы диодного выпрямителя

Диодный выпрямитель — это устройство, которое преобразует переменное напряжение в пульсирующее постоянное. Его основной элемент — диодный мост, состоящий из четырех диодов. Как работает такой выпрямитель?

В положительный полупериод ток проходит через два диода моста
В отрицательный полупериод — через два других диода
В результате отрицательная полуволна «переворачивается»
На выходе получается пульсирующее напряжение одной полярности

Таким образом, диодный мост выпрямляет обе полуволны входного переменного напряжения. Но каким будет выходное напряжение после выпрямителя?

Факторы, влияющие на выходное напряжение выпрямителя

Выходное напряжение диодного выпрямителя зависит от нескольких факторов:

Амплитуда входного переменного напряжения
Падение напряжения на диодах
Наличие сглаживающего конденсатора
Величина нагрузки

Рассмотрим, как каждый из этих факторов влияет на выходное напряжение.

Влияние амплитуды входного напряжения

Амплитуда входного переменного напряжения — основной фактор, определяющий выходное напряжение выпрямителя. Как связаны эти величины?

Без нагрузки выходное напряжение примерно равно амплитудному значению входного
При наличии нагрузки выходное напряжение будет ниже амплитудного
Действующее значение выходного напряжения примерно равно действующему значению входного

Таким образом, если на вход подается переменное напряжение 220В, то выходное постоянное будет около 310В без нагрузки (амплитудное значение) или около 220В под нагрузкой.

Падение напряжения на диодах

Диоды в выпрямительном мосту вносят свой вклад в снижение выходного напряжения. На каждом диоде происходит падение напряжения:

Для кремниевых диодов — около 0,7 В
Для диодов Шоттки — 0,2-0,4 В

В полномостовой схеме ток всегда проходит через два диода. Поэтому общее падение напряжения составит:

1,4 В для кремниевых диодов
0,4-0,8 В для диодов Шоттки

На это значение снизится выходное напряжение выпрямителя по сравнению с входным.

Влияние сглаживающего конденсатора

Сглаживающий конденсатор, подключенный на выходе выпрямителя, существенно влияет на форму и величину выходного напряжения:

Без конденсатора напряжение имеет форму «горбов» с частотой 100 Гц
С конденсатором напряжение выпрямляется до почти постоянного
Конденсатор заряжается до амплитудного значения входного напряжения
Под нагрузкой напряжение на конденсаторе немного пульсирует

Таким образом, при наличии сглаживающего конденсатора выходное напряжение выпрямителя без нагрузки будет примерно равно амплитудному значению входного напряжения.

Зависимость от величины нагрузки

Величина нагрузки, подключенной к выпрямителю, оказывает сильное влияние на выходное напряжение:

Без нагрузки напряжение максимально (равно амплитудному)
При увеличении нагрузки напряжение снижается
Степень снижения зависит от мощности трансформатора/источника
При большой нагрузке напряжение может упасть до действующего значения входного

Поэтому при расчете выпрямителя важно учитывать ожидаемый ток нагрузки и характеристики источника питания.

Формулы для расчета выходного напряжения

Для приближенного расчета выходного напряжения выпрямителя можно использовать следующие формулы:

Без нагрузки: U вых = U вх * √2 — 2U диод

Под нагрузкой: U вых = U вх * 0,9 — 2U диод

Где:

U вых — выходное постоянное напряжение
U вх — действующее значение входного переменного напряжения
U диод — падение напряжения на одном диоде (0,7 В для кремниевых)

Эти формулы дают приближенную оценку. Для точного расчета нужно учитывать параметры трансформатора, емкость конденсатора и характер нагрузки.

Пример расчета выходного напряжения выпрямителя

Рассмотрим пример расчета для выпрямителя со следующими параметрами:

Входное напряжение: 220 В (действующее)
Диоды: кремниевые
Нагрузка: средняя

Расчет по формуле для нагруженного выпрямителя:

U вых = 220 * 0,9 — 2 * 0,7 = 196,6 В

Таким образом, при входном переменном напряжении 220 В на выходе выпрямителя под нагрузкой ожидается постоянное напряжение около 197 В.

Практические рекомендации по расчету выпрямителей

При проектировании и расчете выпрямителей следует учитывать следующие моменты:

Всегда закладывайте запас по напряжению и току компонентов
Учитывайте нагрев диодов и при необходимости используйте радиаторы
Правильно подбирайте емкость сглаживающего конденсатора
При больших токах используйте диоды Шоттки для снижения потерь
Для ответственных применений используйте компьютерное моделирование

Следуя этим рекомендациям, вы сможете спроектировать надежный и эффективный выпрямитель с требуемыми характеристиками.

Заключение

Расчет выходного напряжения диодного выпрямителя — важный этап при проектировании источников питания. Основные моменты, которые нужно учитывать:

Амплитуда входного напряжения определяет максимально возможное выходное
Падение напряжения на диодах снижает выходное напряжение
Сглаживающий конденсатор повышает выходное напряжение до амплитудного значения

Нагрузка существенно влияет на реальное выходное напряжение

Правильный учет всех этих факторов позволит получить выпрямитель с требуемыми характеристиками. При необходимости точных расчетов рекомендуется использовать специализированное программное обеспечение для моделирования электронных схем.

Выпрямитель и простейший блок питания, как это сделать самому

Блок питания (БП) — устройство, предназначенное для формирования напряжения, необходимого системе, из напряжения электрической сети.

Выпрямитель — это устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное. Это одна из самых часто встречающихся деталей в электроприборах, начиная от фена для волос, заканчивая всеми типами блоков питания с выходным напряжением постоянного тока. Есть разные схемы выпрямителей и каждая из них в определённой мере справляется со своей задачей. В этой статье мы расскажем о том, как сделать однофазный выпрямитель, и зачем он нужен.

Определение

Выпрямителем называется устройство, предназначенное для преобразования переменного тока в постоянный. Слово «постоянный» не совсем корректно, дело в том, что на выходе выпрямителя, в цепи синусоидального переменного напряжения, в любом случае окажется нестабилизированное пульсирующие напряжение. Простыми словами: постоянное по знаку, но изменяющееся по величине.

Различают два типа выпрямителей:

— Однополупериодный. Он выпрямляет только одну полуволну входного напряжения. Характерны сильные пульсации и пониженное относительно входного напряжение.

— Двухполупериодный. Соответственно, выпрямляется две полуволны. Пульсации ниже, напряжение выше чем на входе выпрямителя – это две основных характеристики.

Что значит стабилизированное и нестабилизированное напряжение?

Стабилизированным называется напряжение, которое не изменяется по величине независимо ни от нагрузки, ни от скачков входного напряжения. Для трансформаторных источников питания это особенно важно, потому что выходное напряжение зависит от входного и отличается от него на Ктрансформации раз.

Нестабилизированное напряжение – изменяется в зависимости от скачков в питающей сети и характеристик нагрузки. С таким блоком питания из-за просадок возможно неправильное функционирование подключенных приборов или их полная неработоспособность и выход из строя.

Выходное напряжение

Основные величины переменного напряжения — амплитудное и действующее значение. Когда говорят «в сети 220В переменки» имеют в виду действующее напряжение.

Если говорят об амплитудной величине, то имеют в виду, сколько вольт от нуля до верхней точки полуволны синусоиды.

Опустив теорию и ряд формул можно сказать, что действующее напряжение в 1.41 раз меньше амплитудного. Или:

Uа=Uд*√2

Амплитудное напряжение в сети 220В равняется:

220*1.41=310

Схемы

Однополупериодный выпрямитель состоит из одного диода. Он просто не пропускает обратную полуволну. На выходе получается напряжение с сильными пульсациями от нуля до амплитудного значения входного напряжения.

Если говорить совсем простым языком, то в этой схеме к нагрузке поступает половина от входного напряжения. Но это не совсем корректно.

Двухполупериодные схемы пропускают к нагрузке обе полуволны от входного. Выше в статье упоминалось об амплитудном значении напряжения, так вот напряжение на выходе выпрямителя то же ниже по величине, чем действующее переменное на входе.

Но, если сгладить пульсации с помощью конденсатора, то, чем меньшими будут пульсации, тем ближе напряжение будет к амплитудному.

О сглаживания пульсаций мы поговорим позже. А сейчас рассмотрим схемы диодных мостов.

Их две:

1. Выпрямитель по схеме Гретца или диодный мост;

2. Выпрямитель со средней точкой.

Первая схема более распространена. Состоит из диодного моста – четыре диода соединены между собой «квадратом», а в его плечи подключена нагрузка. Выпрямитель типа «мост» собирается по схеме приведенной ниже:

Её можно подключить напрямую к сети 220В, так сделано в современных импульсных блоках питания, или на вторичные обмотки сетевого (50 Гц) трансформатора. Диодные мосты по этой схеме можно собирать из дискретных (отдельных) диодов или использовать готовую сборку диодного моста в едином корпусе.

Вторая схема – выпрямитель со средней точкой не может быть подключена напрямую к сети. Её смысл заключается в использовании трансформатора с отводом от середины.

По своей сути – это два однополупериодных выпрямителя, подключенные к концам вторичной обмотки, нагрузка одним контактом подключается к точке соединения диодов, а вторым – к отводу от середины обмоток.

Её преимуществом перед первой схемой является меньшее количество полупроводниковых диодов. А недостатком – использование трансформатора со средней точкой или, как еще называют, отводом от середины. Они менее распространены чем обычные трансформаторы со вторичной обмоткой без отводов.

Сглаживание пульсаций

Питание пульсирующим напряжением неприемлемо для ряда потребителей, например, источники света и аудиоаппаратура. Тем более, что допустимые пульсации света регламентируются в государственных и отраслевых нормативных документах.

Для сглаживания пульсаций используют фильтры – параллельно установленный конденсатор, LC-фильтр, разнообразные П- и Г-фильтры…

Но самый распространенный и простой вариант – это конденсатор, установленный параллельно нагрузке. Его недостатком является то, что для снижения пульсаций на очень мощной нагрузке придется устанавливать конденсаторы очень большой емкости – десятки тысяч микрофарад.

Его принцип работы заключается в том, что конденсатор заряжается, его напряжение достигает амплитуды, питающее напряжение после точки максимальной амплитуды начинает снижаться, с этого момента нагрузка питается от конденсатора. Конденсатор разряжается в зависимости от сопротивления нагрузки (или её эквивалентного сопротивления, если она не резистивная). Чем больше емкость конденсатора – тем меньшие будут пульсации, если сравнивать с конденсатором с меньшей емкостью, подключенного к этой же нагрузке.

Простым словами: чем медленнее разряжается конденсатор – тем меньше пульсации.

Скорости разряда конденсатора зависит от потребляемого нагрузкой тока. Её можно определить по формуле постоянной времени:

t=RC,

где R – сопротивление нагрузки, а C – емкость сглаживающего конденсатора.

Таким образом, с полностью заряженного состояния до полностью разряженного конденсатор разрядится за 3-5 t. Заряжается с той же скоростью, если заряд происходит через резистор, поэтому в нашем случае это неважно.

Отсюда следует – чтобы добиться приемлемого уровня пульсаций (он определяется требованиями нагрузки к источнику питания) нужна емкость, которая разрядится за время в разы превышающее t. Так как сопротивления большинства нагрузок сравнительно малы, нужна большая емкость, поэтому в целях сглаживания пульсаций на выходе выпрямителя применяют электролитические конденсаторы, их еще называют полярными или поляризованными.

Обратите внимание, что путать полярность электролитического конденсатора крайне не рекомендуется, потому что это чревато его выходом из строя и даже взрывом. Современные конденсаторы защищены от взрыва – у них на верхней крышке есть выштамповка в виде креста, по которой корпус просто треснут. Но из конденсатора выйдет струя дыма, будет плохо, если она попадет вам в глаза.

Расчет емкости ведется исходя из того какой коэффициент пульсаций нужно обеспечить. Если выражаться простым языком, то коэффициентом пульсаций показывает, на какой процент проседает напряжение (пульсирует).

Чтобы посчитать емкость сглаживающего конденсатора можно использовать приближенную формулу:

C=3200*Iн/Uн*Kп,

Где Iн – ток нагрузки, Uн – напряжение нагрузки, Kн – коэффициент пульсаций.

Для большинства типов аппаратуры коэффициент пульсаций берется 0.01-0.001. Дополнительно желательно установить керамический конденсатор как можно большей емкости, для фильтрации от высокочастотных помех.

Как сделать блок питания своими руками?

Простейший блок питания постоянного тока состоит из трёх элементов:

1. Трансформатор;

2. Диодный мост;

3. Конденсатор.

Если нужно получить высокое напряжение, и вы пренебрегаете гальванической развязкой то можно исключить трансформатор из списка, тогда вы получите постоянное напряжение вплоть до 300-310В. Такая схема стоит на входе импульсных блоков питания, например, такого как у вас на компьютере.

Это нестабилизированный блок питания постоянного тока со сглаживающим конденсатором. Напряжение на его выходе больше чем переменное напряжение вторичной обмотке. Это значит, что если у вас трансформатор 220/12 (первичная на 220В, а вторичная на 12В), то на выходе вы получите 15-17В постоянки. Эта величина зависит от емкости сглаживающего конденсатора. Эту схему можно использовать для питания любой нагрузки, если для нее неважно, то, что напряжение может «плавать» при изменениях напряжения питающей сети.

Важно:

У конденсатора две основных характеристики – емкость и напряжение. Как подбирать емкость мы разобрались, а с подбором напряжения – нет. Напряжение конденсатора должно превышать амплитудное напряжение на выходе выпрямителя хотя бы в половину. Если фактическое напряжение на обкладках конденсатора превысит номинальное – велика вероятность его выхода из строя.

Старые советские конденсаторы делались с хорошим запасом по напряжению, но сейчас все используют дешевые электролиты из Китая, где в лучшем случае есть малый запас, а в худшем – и указанного номинального напряжения не выдержит. Поэтому не экономьте на надежности.

Стабилизированный блок питания отличается от предыдущего всего лишь наличием стабилизатора напряжения (или тока). Простейший вариант – использовать L78xx или другие линейные стабилизаторы, типа отечественного КРЕН.

Так вы можете получить любое напряжение, единственное условие при использовании подобных стабилизаторов, это то, напряжение до стабилизатора должно превышать стабилизированную (выходную) величину хотя бы на 1.5В. Рассмотрим, что написано в даташите 12В стабилизатора L7812:

Входное напряжение не должно превышать 35В, для стабилизаторов от 5 до 12В, и 40В для стабилизаторов на 20-24В.

Входное напряжение должно превышать выходное на 2-2.5В.

Полная версия даташита https://www.jameco.com/Jameco/Products/ProdDS/889305.pdf

Т.е. для стабилизированного БП на 12В со стабилизатором серии L7812 нужно, чтобы выпрямленное напряжение лежало в пределах 14.5-35В, чтобы избежать просадок, будет идеальным решением применять трансформатора с вторичной обмоткой на 12В.

Но выходной ток достаточно скромный – всего 1.5А, его можно усилить с помощью проходного транзистора. Если у вас есть PNP-транзисторы, можно использовать эту схему:

На ней изображено только подключение линейного стабилизатора «левая» часть схемы с трансформатором и выпрямителем опущена.

Если у вас есть NPN-транзисторы типа КТ803/КТ805/КТ808, то подойдет эта:

Стоит отметить, что во второй схеме выходное напряжение будет меньше напряжения стабилизации на 0.6В – это падение на переходе эмиттер база. Для компенсации этого падения в цепь был введен диод D1.

Можно и в параллель установить два линейных стабилизатора, но не нужно! Из-за возможных отклонений при изготовлении нагрузка будет распределяться неравномерно и один из них может из-за этого сгореть.

Установите и транзистор, и линейный стабилизатор на радиатор, желательно на разные радиаторы. Они сильно греются.

Регулируемые блоки питания

Простейший регулируемый блок питания можно сделать с регулируемым линейным стабилизатором LM317, её ток тоже до 1.5 А, вы можете усилить схему проходным транзистором, как было описано выше.

Вот более наглядная схема для сборки регулируемого блока питания.

Чтобы получить больший ток можно и использовать более мощный регулируемый стабилизатор LM350.

В последних двух схемах есть индикация включения, которая показывает наличие напряжения на выходе диодного моста, выключатель 220В, предохранитель первичной обмотки.

Вот пример регулируемого зарядного устройства для аккумулятора с тиристорным регулятором в первичной обмотке, по сути такой же регулируемый блок питания.

Кстати похожей схемой регулируют и сварочный ток:

Заключение

Выпрямитель используется в источниках питания для получения постоянного тока из переменного. Без его участия не получится запитать нагрузку постоянного тока, например светодиодную ленту или радиоприемник.

Также используются в разнообразных зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов, есть ряд схем с использованием трансформатора с группой отводов от первичной обмотки, которые переключаются галетным переключателем, а во вторичной обмотке установлен только диодный мост. Переключатель устанавливают со стороны высокого напряжения, так как, там в разы ниже ток и его контакты не будут пригорать от этого.

По схемам из статьи вы можете собрать простейший блок питания как для постоянной работы с каким-то устройством, так и для тестирования своих электронных самоделок.

Схемы не отличаются высоким КПД, но выдают стабилизированное напряжение без особых пульсаций, следует проверить емкости конденсаторов и рассчитать под конкретную нагрузку. Они отлично подойдут для работы маломощных аудиоусилителей, и не создадут дополнительного фона. Регулируемый блок питания станет полезным автолюбителями и автоэлектрикам для проверки реле регулятора напряжения генератора.

Регулируемый блок питания используется во всех областях электроники, а если его улучшить защитой от КЗ или стабилизатором тока на двух транзисторах, то вы получите почти полноценный лабораторный блок питания.

Ранее ЭлектроВести писали, что компании Nissan Energy и OPUS Campers представили любопытную новинку — концептуальный автомобиль-кемпер Nissan x OPUS. Главная идея Nissan x OPUS заключается в том, чтобы обеспечить путешественников электроэнергией вдали от цивилизации. Для этого предлагается использовать отработанные аккумуляторные батареи электромобилей.

По материалам: electrik.info.

На сколько увеличивается напряжение после диодного моста

Предисловие

Очень много вопросов задают по статье как получить из переменного напряжения постоянное. Напомню, что мы получали постоянное напряжение с помощью типичной схемы, которая используется во всей электронике:

Да, та статья получилась чуток сыровата, но суть преобразования переменного тока в постоянный мы постарались объяснить на пальцах. Но читатели все равно “не вкурили” ту статью, поэтому было решено написать еще одну статейку, но на этот раз разжевать все досконально.

Снова да ладом…

Придется возвращаться к истокам. Вместо трансформатора я возьму ЛАТР, который будет выдавать переменный ток:

Выставляем на ЛАТРе с помощью цифрового осциллографа напряжение амплитудой в 10 Вольт:

Как мы можем увидеть в нижнем левом углу, частота нашего сигнала 50 Герц. Это и есть частота сети. Длина одного кубика по вертикали равна 2 Вольтам.

Далее берем 4 кремниевых диода

И спаиваем из них диодный мост вот по такой схеме:

Подаем напряжение с ЛАТРа на диодный мост, а с других концов цепляем щуп осциллографа

Тыкаем щупом осциллографа в эти красные кружочки на схеме. Землю на один кружочек, а сигнальный на другой.

Смотрим, что получилось на дисплее осциллографа

Дело в том, что сопротивление щупа осциллографа обладает очень высоким входным сопротивлением, или иначе простыми словами: мы подцепили очень-очень высокоомный резистор к выходу диодного моста. Поэтому диодный мост в холостом режиме, то есть в режиме без нагрузки, не функционирует.

Для того, чтобы проверить диодный мост на работоспособность, нам надо его нагрузить. Это может быть резистор в несколько десятков или сотен Ом, лампочка, либо какая-нибудь электронная безделушка. В моем случае я взял лампочку накаливания на 12 Вольт от поворотника мотоцикла:

Цепляем ее к диодному мосту

Тыкаем щуп осциллографа в эти точки и смотрим осциллограмму

Как мы видим, напряжение с ЛАТРа чуть просело. Все зависит, конечно, от подключаемой нагрузки и мощности самого ЛАТРа. Про это я писал еще в статье работа трансформатора

Теперь тыкаем щупом в эти точки

Классика жанра! Превращаем отрицательную полуволну в положительную и получаем “горки” с частотой в 100 Герц ;-). Но ваш внимательный глаз ничего не заметил? Если даже мы и выпрямили напряжение с помощью диодного моста, то почему амплитуда каждой полуволны стала еще чуть меньше?

Дело все в том, что на PN-переходе диода в прямом смещении падает напряжение в 0,6-0,7 Вольт. Именно поэтому оно и вычитается с амплитуды напряжения, которое надо выпрямить.

Давайте теперь к диодному мосту запаяем конденсатор емкостью в 5000 мкФ и не будем цеплять никакую нагрузку

Тыкаем щупом сюда

Получили вот такую осциллограмму постоянного тока. Она в 1,41 раз больше, чем действующее (среднеквадратичное) значение сигнала с ЛАТРа (о действующем напряжении чуть ниже)

А теперь цепляем лампочку

Осциллограмма кардинально изменилась.

Как мы видим, напряжение просело и у нас получилась осциллограмма постоянного напряжения с небольшими пульсациями. Вот эти маленькие “холмики” и есть пульсации, в отличите от “гор” сразу после диодного моста с лампочкой-нагрузкой. Физический смысл здесь такой: конденсатор не успевает разряжаться на нагрузке, как снова приходит новая “горка” и снова заряжает конденсатор.

Правило диодного выпрямителя с конденсатором очень простое: чем больше емкость конденсатора и чем больше сопротивление нагрузки, тем меньше по амплитуде будут пульсации, и наоборот.

Но почему у нас просело напряжение? Ведь было уже 10 Вольт постоянного напряжения на конденсаторе без нагрузки?

А как цепанули лампочку стало намного меньше…

В чем же проблема? А проблема именно в законе сохранения энергии…

Среднеквадратичное значения напряжения

Допустим, у нас есть лампочка накаливания. Я ее подцепил к источнику постоянного тока и она у меня загорелась с какой-то яркостью. Потом я цепляю эту лампу к источнику переменного тока и добиваюсь такого же свечения лампы. Форма сигнала постоянного и переменного напряжения разные, а мощность, выдаваемая в нагрузку, в данном случае лампочку, одинаковая. Можно сказать, что среднеквадратичное значение переменного тока равняется значению постоянного тока.

То есть если у нас лампочка на 12 Вольт, я могу подать на нее 12 Вольт с блока питания или 12 Вольт с ЛАТРа. Лампочка будет светить с такой же яркостью. Мультиметр в режиме измерения переменного тока показывает именно среднеквадратичное значение напряжения.

Итак, чему же равняется среднеквадратичное значение вот этого сигнала?

А давайте замеряем. Для этого я беру мой любимый прибор токоизмерительные клещи, в который встроен целый мультиметр с True RMS и начинаю замерять среднеквадратичное значение

Мультиметр показал 7,18 Вольт. Это и есть среднеквадратичное значение этого сигнала.

Для синусоидальных сигналов оно легко вычисляется по формуле:

U_max – максимальная амплитуда, В

U_Д – действующее (среднеквадратичное) значение напряжения, В

Если считать по формуле, то получим 10/√2=7,07 Вольт. Сходится с небольшой погрешностью.

Как мы подцепили нагрузку, у нас сразу просела амплитуда напряжения с ЛАТРа, а следовательно, и среднеквадратичное значение напряжения

6, 68 Вольт. Хотя по формуле получается 9/1,41=6,38. Спишем на погрешности измерения.

Среднеквадратичное значение сложных сигналов

Но чему же равняется среднеквадратичное значение напряжения после диодного моста с включенной нагрузкой-лампочкой?

Для определения среднеквадратичного значения такого сигнала:

нам понадобится формула и табличка.

где K_a – это коэффициент амплитуды

U_max – максимальная амплитуда сигнала

U – действующее (среднеквадратичное) значение сигнала

А вот и табличка:

Теперь ищем по табличке наш пульсирующий сигнал с выпрямителя. Как мы видим, его коэффициент амплитуды равен 1,41 или, если быть точнее, √2. То есть точно такой же, как и у синусоидального сигнала.

Вычисляем по формуле и получаем:

После того, как мы поставили конденсатор, у нас почти получилась осциллограмма постоянного тока с значением в примерно в 6 Вольт, если полностью усреднить нашу кривую, то есть пренебречь небольшими пульсациями. Можно даже сказать, что это значение постоянного тока будет равняться среднеквадратичному значению переменного тока номиналом в 6 Вольт. Не забываем, что 0,6-0,7 Вольт у нас падают на диодах.

Заключение

Итак, какие выводы делаем из всего вышесказанного и показанного? Среднеквадратичное значение напряжения на выходе диодного выпрямителя чуточку меньше, чем до диодного моста. По 0,6-0,7 Вольт падает на диодах. Если бы мы поставили диоды Шоттки, то выиграли бы 0,3-0,4 Вольта, так как падения на Шоттках 0,2-0,3 Вольта. Схема двухполупериодного выпрямителя, с энергетической точки зрения является очень неплохой и поэтому используется в большинстве радиоэлектронных устройств.

Предисловие

Снова да ладом…

Выставляем на ЛАТРе с помощью цифрового осциллографа напряжение амплитудой в 10 Вольт:

Далее берем 4 кремниевых диода

И спаиваем из них диодный мост вот по такой схеме:

Подаем напряжение с ЛАТРа на диодный мост, а с других концов цепляем щуп осциллографа

Тыкаем щупом осциллографа в эти красные кружочки на схеме. Землю на один кружочек, а сигнальный на другой.

Смотрим, что получилось на дисплее осциллографа

Цепляем ее к диодному мосту

Тыкаем щуп осциллографа в эти точки и смотрим осциллограмму

Теперь тыкаем щупом в эти точки

Давайте теперь к диодному мосту запаяем конденсатор емкостью в 5000 мкФ и не будем цеплять никакую нагрузку

Тыкаем щупом сюда

А теперь цепляем лампочку

Осциллограмма кардинально изменилась.

А как цепанули лампочку стало намного меньше…

В чем же проблема? А проблема именно в законе сохранения энергии…

Среднеквадратичное значения напряжения

Итак, чему же равняется среднеквадратичное значение вот этого сигнала?

Мультиметр показал 7,18 Вольт. Это и есть среднеквадратичное значение этого сигнала.

Для синусоидальных сигналов оно легко вычисляется по формуле:

U_max – максимальная амплитуда, В

U_Д – действующее (среднеквадратичное) значение напряжения, В

Если считать по формуле, то получим 10/√2=7,07 Вольт. Сходится с небольшой погрешностью.

6, 68 Вольт. Хотя по формуле получается 9/1,41=6,38. Спишем на погрешности измерения.

Среднеквадратичное значение сложных сигналов

Для определения среднеквадратичного значения такого сигнала:

нам понадобится формула и табличка.

где K_a – это коэффициент амплитуды

U_max – максимальная амплитуда сигнала

U – действующее (среднеквадратичное) значение сигнала

А вот и табличка:

Вычисляем по формуле и получаем:

Заключение

Здравствуйте.
Подскажите, пожалуйста, почему в учебниках пишется, что на выходе после диодного моста выпрямленное напряжение увеличивается в 1,4 раза.
т.е. AC 220В становится DC 308 В?
в мультисиме собираю схему
источник 220 переменный
диодный мост
конденсатор сглаживающий 1000 мкф
и резистор 200 ом

на вольтметре DC 90 В
на осцилографе (канал а до моста. канал б — после моста)
линия постояннго напряжения явно ниже пиков синусоиды переменного тока.

все соединения к мосту проверил, сравнивая с википедиями и др. источниками.

а теперь еще заметил странную вещь.
вольтметром замерил напряжение на входе в диодный мост — 220 В.
просматривая повременное значение напряжение до моста — вижу, пик 308 вольт.
как это объяснить?

и что делать, что бы с 220 в на постоянные 300 в? Трансформатор только?

Расчет выпрямителя

Расчет выпрямителя

Поскольку в преобладающем большинстве конструкций блоков питания используется двухполупериодный выпрямитель, диоды которого включены по мостовой схеме (рис. 1), о выборе его элементов здесь и пойдет разговор. Рассчитать выпрямитель — значит правильно выбрать выпрямительные диоды и конденсатор фильтра, а также определить необходимое переменное напряжение, снимаемое для выпрямления с вторичной обмотки сетевого трансформатора. Исходными данными для расчета выпрямителя служат: требуемое напряжение на нагрузке (U_н) и потребляемый ею максимальный ток (I_н).

Расчет ведут в таком порядке:

1. Определяют переменное напряжение, которое должно быть на вторичной обмотке сетевого трансформатора:

U₂ = B U_н,

где: U_н — постоянное напряжение на нагрузке, В;
В — коэффициент, зависящий от тока нагрузки, который определяют по табл. 1.

Коэффициент	Ток нагрузки,А
Коэффициент	0,1	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
В	0,8	1,0	1,9	1,4	1,5	1,7
С	2,4	2,2	2,0	1,9	1,8	1,8

2. По току нагрузки определяют максимальный ток, текущий через каждый диод выпрямительного моста:

I_д = 0,5 С I_н,

где: I_д — ток через диод, А;
I_н — максимальный ток нагрузки, А;
С — коэффициент, зависящий от тока нагрузки (определяют по табл. 1).

3. Подсчитывают обратное напряжение, которое будет приложено к каждому диоду выпрямителя:

U_обр = 1,5 U_н,

где: U_обр — обратное напряжение, В;
U_н — напряжение на нагрузке, В.

4. Выбирают диоды, у которых значения выпрямленного тока и допустимого обратного напряжения равны или превышают расчетные.

5. Определяют емкость конденсатора фильтра:

С_ф = 3200 I_н / U_н K_п,

где: С_ф — емкость конденсатора фильтра, мкФ;
I_н — максимальный ток нагрузки. A;
U_н — напряжение на нагрузке, В;
K_п — коэффициент пульсации выпрямленного напряжения (отношение амплитудного значения переменной составляющей частотой 100 Гц на выходе выпрямителя к среднему значению выпрямленного напряжения).

Для различных нагрузок коэффициент пульсаций не должен превышать определенного значения, иначе в динамической головке или громкоговорителе будет прослушиваться фон переменного тока. Для питания портативных приемников и магнитофонов, например, допустим коэффициент пульсации выпрямленного напряжения в пределах 10^-3…10^-2, усилителей ВЧ и ПЧ — 10^-4…10^-3, предварительных каскадов усилителей НЧ и микрофонных усилителей — 10^-5…10^-4. Если выходное напряжение выпрямителя будет дополнительно стабилизироваться транзисторным стабилизатором напряжения, то расчетная емкость конденсатора фильтра может быть уменьшена в 5…10 раз.
Источник: shems.h2.ru

Изменение напряжения после диодного моста

Предисловие

Да, та статья получилась чуток сыровата, но суть преобразования переменного тока в постоянный мы постарались объяснить на пальцах. Но читатели все равно «не вкурили» ту статью, поэтому было решено написать еще одну статейку, но на этот раз разжевать все досконально.

Снова да ладом…

Выставляем на ЛАТРе с помощью цифрового осциллографа напряжение амплитудой в 10 Вольт:

Далее берем 4 кремниевых диода

И спаиваем из них диодный мост вот по такой схеме:

Подаем напряжение с ЛАТРа на диодный мост, а с других концов цепляем щуп осциллографа

Тыкаем щупом осциллографа в эти красные кружочки на схеме. Землю на один кружочек, а сигнальный на другой.

Смотрим, что получилось на дисплее осциллографа

Цепляем ее к диодному мосту

Тыкаем щуп осциллографа в эти точки и смотрим осциллограмму

Теперь тыкаем щупом в эти точки

Классика жанра! Превращаем отрицательную полуволну в положительную и получаем «горки» с частотой в 100 Герц ;-). Но ваш внимательный глаз ничего не заметил? Если даже мы и выпрямили напряжение с помощью диодного моста, то почему амплитуда каждой полуволны стала еще чуть меньше?

Дело все в том, что на PN-переходе диода в прямом смещении падает напряжение в 0,6−0,7 Вольт. Именно поэтому оно и вычитается с амплитуды напряжения, которое надо выпрямить.

Давайте теперь к диодному мосту запаяем конденсатор емкостью в 5000 мкФ и не будем цеплять никакую нагрузку

Тыкаем щупом сюда

А теперь цепляем лампочку

Осциллограмма кардинально изменилась.

Как мы видим, напряжение просело и у нас получилась осциллограмма постоянного напряжения с небольшими пульсациями. Вот эти маленькие «холмики» и есть пульсации, в отличите от «гор» сразу после диодного моста с лампочкой-нагрузкой. Физический смысл здесь такой: конденсатор не успевает разряжаться на нагрузке, как снова приходит новая «горка» и снова заряжает конденсатор.

А как цепанули лампочку стало намного меньше…

В чем же проблема? А проблема именно в законе сохранения энергии…

Среднеквадратичное значения напряжения

Итак, чему же равняется среднеквадратичное значение вот этого сигнала?

Мультиметр показал 7,18 Вольт. Это и есть среднеквадратичное значение этого сигнала.

Для синусоидальных сигналов оно легко вычисляется по формуле:

U_max — максимальная амплитуда, В

U_Д — действующее (среднеквадратичное) значение напряжения, В

Если считать по формуле, то получим 10/√2=7,07 Вольт. Сходится с небольшой погрешностью.

6, 68 Вольт. Хотя по формуле получается 9/1,41=6,38. Спишем на погрешности измерения.

Среднеквадратичное значение сложных сигналов

Для определения среднеквадратичного значения такого сигнала:

нам понадобится формула и табличка.

где K_a — это коэффициент амплитуды

U_max — максимальная амплитуда сигнала

U — действующее (среднеквадратичное) значение сигнала

А вот и табличка:

Вычисляем по формуле и получаем:

После того, как мы поставили конденсатор, у нас почти получилась осциллограмма постоянного тока с значением в примерно в 6 Вольт, если полностью усреднить нашу кривую, то есть пренебречь небольшими пульсациями. Можно даже сказать, что это значение постоянного тока будет равняться среднеквадратичному значению переменного тока номиналом в 6 Вольт. Не забываем, что 0,6−0,7 Вольт у нас падают на диодах.

Заключение

Итак, какие выводы делаем из всего вышесказанного и показанного? Среднеквадратичное значение напряжения на выходе диодного выпрямителя чуточку меньше, чем до диодного моста. По 0,6−0,7 Вольт падает на диодах. Если бы мы поставили диоды Шоттки, то выиграли бы 0,3−0,4 Вольта, так как падения на Шоттках 0,2−0,3 Вольта. Схема двухполупериодного выпрямителя, с энергетической точки зрения является очень неплохой и поэтому используется в большинстве радиоэлектронных устройств.

Предисловие

Снова да ладом…

Выставляем на ЛАТРе с помощью цифрового осциллографа напряжение амплитудой в 10 Вольт:

Далее берем 4 кремниевых диода

И спаиваем из них диодный мост вот по такой схеме:

Подаем напряжение с ЛАТРа на диодный мост, а с других концов цепляем щуп осциллографа

Тыкаем щупом осциллографа в эти красные кружочки на схеме. Землю на один кружочек, а сигнальный на другой.

Смотрим, что получилось на дисплее осциллографа

Цепляем ее к диодному мосту

Тыкаем щуп осциллографа в эти точки и смотрим осциллограмму

Теперь тыкаем щупом в эти точки

Давайте теперь к диодному мосту запаяем конденсатор емкостью в 5000 мкФ и не будем цеплять никакую нагрузку

Тыкаем щупом сюда

А теперь цепляем лампочку

Осциллограмма кардинально изменилась.

А как цепанули лампочку стало намного меньше…

В чем же проблема? А проблема именно в законе сохранения энергии…

Среднеквадратичное значения напряжения

Итак, чему же равняется среднеквадратичное значение вот этого сигнала?

Мультиметр показал 7,18 Вольт. Это и есть среднеквадратичное значение этого сигнала.

Для синусоидальных сигналов оно легко вычисляется по формуле:

U_max — максимальная амплитуда, В

U_Д — действующее (среднеквадратичное) значение напряжения, В

Если считать по формуле, то получим 10/√2=7,07 Вольт. Сходится с небольшой погрешностью.

6, 68 Вольт. Хотя по формуле получается 9/1,41=6,38. Спишем на погрешности измерения.

Среднеквадратичное значение сложных сигналов

Для определения среднеквадратичного значения такого сигнала:

нам понадобится формула и табличка.

где K_a — это коэффициент амплитуды

U_max — максимальная амплитуда сигнала

U — действующее (среднеквадратичное) значение сигнала

А вот и табличка:

Вычисляем по формуле и получаем:

После того, как мы поставили конденсатор, у нас почти получилась осциллограмма постоянного тока с значением в примерно в 6 Вольт, если полностью усреднить нашу кривую, то есть пренебречь небольшими пульсациями. Можно даже сказать, что это значение постоянного тока будет равняться среднеквадратичному значению переменного тока номиналом в 6 Вольт. Не забываем, что 0,6−0,7 Вольт у нас падают на диодах.

Заключение

Итак, какие выводы делаем из всего вышесказанного и показанного? Среднеквадратичное значение напряжения на выходе диодного выпрямителя чуточку меньше, чем до диодного моста. По 0,6−0,7 Вольт падает на диодах. Если бы мы поставили диоды Шоттки, то выиграли бы 0,3−0,4 Вольта, так как падения на Шоттках 0,2−0,3 Вольта. Схема двухполупериодного выпрямителя, с энергетической точки зрения является очень неплохой и поэтому используется в большинстве радиоэлектронных устройств.

Всем привет, увидел в интернете схему зарядки акб на трансформаторе от старых телевизоров ТС-180 и вспомнил что такой у меня есть.
Собрал по схеме, с трансформатора получаем 12.8−13 В, а на выходе с диодного моста 11.2−11.5.Подскажите пожалуйста что можно сделать, ведь данного напряжения не хватит для зарядки АКБ.

Смотрите также

Метки: зарядка

Комментарии 168

Если есть желание, переделайте БП от компьютера, получится хорошее зарядное. Доработок минимум,
в инете инфы полно. Советую.Удачи

Так, хочу написать своё ИМХО, т.к. это элементарная тема, и её почему-то мало кто понимает.0.5=1,4142, т.е. 12,9*1,4142=18,2433 В, такое напряжение получится если подключить конденсатор, который заряжается до амплитудного значения. НО, это если конденсатор не разряжаю, т.е. без нагрузки. Когда подключаем нагрузку, то
во-первых амплитудное значение понизится, т.к. будет просадка на всех элементах.
во-вторых, не забываем, что чем выше напряжение на аккуме, тем ниже разность между напряжением заряда и напряжением аккума, и тем ниже ток.
в-третьих, чем выше напряжение аккума, тем меньшая часть полусинусоиды будет использована для заряда аккума, и тем меньше во времени ток будет протекать через аккум.
Конденсатор конечно будет повышать ток в первичной цепи, таким образом подтягивая напряжение, но этот эффект будет тем меньше, чем выше напряжение на аккумуляторе.
Тут можно ещё много чего писать, кому надо могу на доске написать и сфотать, благо я ТОЭ не первый год преподаю, но это по желанию.
А здесь, приведу простые примеры в мультисиме.
Предлагаемая многими схема, с диодным мостом и конденсатором, с учетом внутренних сопротивлений аккумулятора и трансформатора, т.е. схема замещения.
Схема savepic.su/6794265.jpg
Смотрим амперметр справа, в цепи аккумулятора.
Обратите внимание, конденсатор 10 000 мкф, сопротивление трансформатора 0,5 Ом — это ещё с запасом, реально оно больше в указанном автором, сопротивление аккума 0,1 Ом, примерно соответствует.
В итоге ток всего 0,85 А.
Если понизить напряжение аккумулятора, ток возрастет, но не сильно. Смотрите
savepic.su/6785049.jpg
savepic.su/6784025.jpg
С одной стороны результат есть, но как видите ток ограничен не трансформатором, а именно схемным решением. Получится зарядник размером с табурет и током чуть больше 2 А, когда аккум разряжен, и меньше 1 А при более чем 50 заряда. Заряжать будете трое суток.
Поэтому, я предложил вариант с умножителем, смотрите:
savepic.su/6788121.jpg
savepic.su/6777881.jpg
savepic.su/6780953.jpg
Как видите, можно получить ток заряда достаточно большой величины. И величина тока будет зависеть от номиналов конденсаторов. Чем больше ёмкость конденсаторов, тем выше ток. Смотрите:
savepic.su/6780953.jpg
savepic.su/6767641.jpg
Хотя, конечно при использовании умножителя ток на трансформаторе будет значительно выше.

Так же, хорошие варианты тут предложили, это домотать обмотку, чтобы повысить напряжение.

Прошу только конструктивное обсуждение, и обоснованные аргументы.

220 В после выпрямления 300 В не хватает для работы схемы — тоже умножитель ставлю. Почитайте приключенческую историю, как я решил вспомнить институтские годы спустя 25 лет:
www.drive2.ru/b/4899916394579136451/

Интересно, спасибо, почитаю))))

Так, хочу написать своё ИМХО, т.к. это элементарная тема, и её почему-то мало кто понимает.
И так, на выходе у вас среднее значение 11.2−11.5 В, это с учетом падения напряжения на диодном мосту. До моста следовательно действующее значение 11,2(11,5) + 2*0,7=12,6 (12,9). Это именно действующее или эффективное значение значение напряжения. Его можно вычислить через интеграл от тока в квадрате по времени.0.5=1,4142, т.е. 12,9*1,4142=18,2433 В, такое напряжение получится если подключить конденсатор, который заряжается до амплитудного значения. НО, это если конденсатор не разряжаю, т.е. без нагрузки. Когда подключаем нагрузку, то
во-первых амплитудное значение понизится, т.к. будет просадка на всех элементах.
во-вторых, не забываем, что чем выше напряжение на аккуме, тем ниже разность между напряжением заряда и напряжением аккума, и тем ниже ток.
в-третьих, чем выше напряжение аккума, тем меньшая часть полусинусоиды будет использована для заряда аккума, и тем меньше во времени ток будет протекать через аккум.
Конденсатор конечно будет повышать ток в первичной цепи, таким образом подтягивая напряжение, но этот эффект будет тем меньше, чем выше напряжение на аккумуляторе.
Тут можно ещё много чего писать, кому надо могу на доске написать и сфотать, благо я ТОЭ не первый год преподаю, но это по желанию.
А здесь, приведу простые примеры в мультисиме.
Предлагаемая многими схема, с диодным мостом и конденсатором, с учетом внутренних сопротивлений аккумулятора и трансформатора, т.е. схема замещения.
Схема savepic.su/6794265.jpg
Смотрим амперметр справа, в цепи аккумулятора.
Обратите внимание, конденсатор 10 000 мкф, сопротивление трансформатора 0,5 Ом — это ещё с запасом, реально оно больше в указанном автором, сопротивление аккума 0,1 Ом, примерно соответствует.
В итоге ток всего 0,85 А.
Если понизить напряжение аккумулятора, ток возрастет, но не сильно. Смотрите
savepic.su/6785049.jpg
savepic.su/6784025.jpg
С одной стороны результат есть, но как видите ток ограничен не трансформатором, а именно схемным решением. Получится зарядник размером с табурет и током чуть больше 2 А, когда аккум разряжен, и меньше 1 А при более чем 50 заряда. Заряжать будете трое суток.
Поэтому, я предложил вариант с умножителем, смотрите:
savepic.su/6788121.jpg
savepic.su/6777881.jpg
savepic.su/6780953.jpg
Как видите, можно получить ток заряда достаточно большой величины. И величина тока будет зависеть от номиналов конденсаторов. Чем больше ёмкость конденсаторов, тем выше ток.0.5, просто ток заряда будет очень низким. Акб все-таки не конденсатор, конденсатор обладает обладает практически нулевым внутренним сопротивлением и другой зависимостью напряжения заряда/разряда от времени. Но так — да, повышаться будет!

НАШ САЙТ РЕКОМЕНДУЕТ:

Метки:

Какое напряжение после диодного моста

krupgena

Скажите на милость , а если запромежутить их такой схемой .

Сообщества › Электронные Поделки › Блог › Помогите с Зарядкой АКБ

Всем привет, увидел в интернете схему зарядки акб на трансформаторе от старых телевизоров ТС-180 и вспомнил что такой у меня есть.
Собрал по схеме, с трансформатора получаем 12.8-13 В, а на выходе с диодного моста 11.2-11.5.Подскажите пожалуйста что можно сделать, ведь данного напряжения не хватит для зарядки АКБ.

Смотрите также

Метки: зарядка

Комментарии 168

Если есть желание, переделайте БП от компьютера, получится хорошее зарядное.0.5=1,4142, т.е. 12,9*1,4142=18,2433 В, такое напряжение получится если подключить конденсатор, который заряжается до амплитудного значения. НО, это если конденсатор не разряжаю, т.е. без нагрузки. Когда подключаем нагрузку, то
во-первых амплитудное значение понизится, т.к. будет просадка на всех элементах.
во-вторых, не забываем, что чем выше напряжение на аккуме, тем ниже разность между напряжением заряда и напряжением аккума, и тем ниже ток.
в-третьих, чем выше напряжение аккума, тем меньшая часть полусинусоиды будет использована для заряда аккума, и тем меньше во времени ток будет протекать через аккум.
Конденсатор конечно будет повышать ток в первичной цепи, таким образом подтягивая напряжение, но этот эффект будет тем меньше, чем выше напряжение на аккумуляторе.
Тут можно ещё много чего писать, кому надо могу на доске написать и сфотать, благо я ТОЭ не первый год преподаю, но это по желанию.
А здесь, приведу простые примеры в мультисиме.
Предлагаемая многими схема, с диодным мостом и конденсатором, с учетом внутренних сопротивлений аккумулятора и трансформатора, т.е. схема замещения.
Схема savepic.su/6794265.jpg
Смотрим амперметр справа, в цепи аккумулятора.
Обратите внимание, конденсатор 10 000 мкф, сопротивление трансформатора 0,5 Ом — это ещё с запасом, реально оно больше в указанном автором, сопротивление аккума 0,1 Ом, примерно соответствует.
В итоге ток всего 0,85 А.
Если понизить напряжение аккумулятора, ток возрастет, но не сильно. Смотрите
savepic.su/6785049.jpg
savepic.su/6784025.jpg
С одной стороны результат есть, но как видите ток ограничен не трансформатором, а именно схемным решением. Получится зарядник размером с табурет и током чуть больше 2 А, когда аккум разряжен, и меньше 1 А при более чем 50 заряда. Заряжать будете трое суток.
Поэтому, я предложил вариант с умножителем, смотрите:
savepic.su/6788121.jpg
savepic.su/6777881.jpg
savepic.su/6780953.jpg
Как видите, можно получить ток заряда достаточно большой величины. И величина тока будет зависеть от номиналов конденсаторов. Чем больше ёмкость конденсаторов, тем выше ток. Смотрите:
savepic.su/6780953.jpg
savepic.su/6767641.jpg
Хотя, конечно при использовании умножителя ток на трансформаторе будет значительно выше.

Так же, хорошие варианты тут предложили, это домотать обмотку, чтобы повысить напряжение.

Прошу только конструктивное обсуждение, и обоснованные аргументы.

Интересно, спасибо, почитаю))))

Так, хочу написать своё ИМХО, т.к. это элементарная тема, и её почему-то мало кто понимает.
И так, на выходе у вас среднее значение 11.2-11.5 В, это с учетом падения напряжения на диодном мосту. До моста следовательно действующее значение 11,2(11,5) + 2*0,7=12,6 (12,9). Это именно действующее или эффективное значение значение напряжения. Его можно вычислить через интеграл от тока в квадрате по времени. Амплитудное значение получится путем умножения на 2^0.5=1,4142, т.е. 12,9*1,4142=18,2433 В, такое напряжение получится если подключить конденсатор, который заряжается до амплитудного значения. НО, это если конденсатор не разряжаю, т.е. без нагрузки. Когда подключаем нагрузку, то
во-первых амплитудное значение понизится, т.к. будет просадка на всех элементах.
во-вторых, не забываем, что чем выше напряжение на аккуме, тем ниже разность между напряжением заряда и напряжением аккума, и тем ниже ток.
в-третьих, чем выше напряжение аккума, тем меньшая часть полусинусоиды будет использована для заряда аккума, и тем меньше во времени ток будет протекать через аккум.
Конденсатор конечно будет повышать ток в первичной цепи, таким образом подтягивая напряжение, но этот эффект будет тем меньше, чем выше напряжение на аккумуляторе.
Тут можно ещё много чего писать, кому надо могу на доске написать и сфотать, благо я ТОЭ не первый год преподаю, но это по желанию.
А здесь, приведу простые примеры в мультисиме.
Предлагаемая многими схема, с диодным мостом и конденсатором, с учетом внутренних сопротивлений аккумулятора и трансформатора, т.е. схема замещения.
Схема savepic.su/6794265.jpg
Смотрим амперметр справа, в цепи аккумулятора.
Обратите внимание, конденсатор 10 000 мкф, сопротивление трансформатора 0,5 Ом — это ещё с запасом, реально оно больше в указанном автором, сопротивление аккума 0,1 Ом, примерно соответствует.
В итоге ток всего 0,85 А.
Если понизить напряжение аккумулятора, ток возрастет, но не сильно. Смотрите
savepic.su/6785049.jpg
savepic.su/6784025.jpg
С одной стороны результат есть, но как видите ток ограничен не трансформатором, а именно схемным решением. Получится зарядник размером с табурет и током чуть больше 2 А, когда аккум разряжен, и меньше 1 А при более чем 50 заряда. Заряжать будете трое суток.
Поэтому, я предложил вариант с умножителем, смотрите:
savepic.su/6788121.jpg
savepic.su/6777881.jpg
savepic.su/6780953.jpg
Как видите, можно получить ток заряда достаточно большой величины. И величина тока будет зависеть от номиналов конденсаторов. Чем больше ёмкость конденсаторов, тем выше ток.0.5, просто ток заряда будет очень низким. Акб все-таки не конденсатор, конденсатор обладает обладает практически нулевым внутренним сопротивлением и другой зависимостью напряжения заряда/разряда от времени. Но так — да, повышаться будет!

Что получается после выпрямления

Предисловие

Снова да ладом…

Выставляем на ЛАТРе с помощью цифрового осциллографа напряжение амплитудой в 10 Вольт:

Далее берем 4 кремниевых диода

И спаиваем из них диодный мост вот по такой схеме:

Подаем напряжение с ЛАТРа на диодный мост, а с других концов цепляем щуп осциллографа

Тыкаем щупом осциллографа в эти красные кружочки на схеме. Землю на один кружочек, а сигнальный на другой.

Смотрим, что получилось на дисплее осциллографа

Цепляем ее к диодному мосту

Тыкаем щуп осциллографа в эти точки и смотрим осциллограмму

Теперь тыкаем щупом в эти точки

Давайте теперь к диодному мосту запаяем конденсатор емкостью в 5000 мкФ и не будем цеплять никакую нагрузку

Тыкаем щупом сюда

А теперь цепляем лампочку

Осциллограмма кардинально изменилась.

А как цепанули лампочку стало намного меньше…

В чем же проблема? А проблема именно в законе сохранения энергии…

Среднеквадратичное значения напряжения

Итак, чему же равняется среднеквадратичное значение вот этого сигнала?

Мультиметр показал 7,18 Вольт. Это и есть среднеквадратичное значение этого сигнала.

Для синусоидальных сигналов оно легко вычисляется по формуле:

U_max – максимальная амплитуда, В

U_Д – действующее (среднеквадратичное) значение напряжения, В

Если считать по формуле, то получим 10/√2=7,07 Вольт. Сходится с небольшой погрешностью.

6, 68 Вольт. Хотя по формуле получается 9/1,41=6,38. Спишем на погрешности измерения.

Среднеквадратичное значение сложных сигналов

Для определения среднеквадратичного значения такого сигнала:

нам понадобится формула и табличка.

где K_a – это коэффициент амплитуды

U_max – максимальная амплитуда сигнала

U – действующее (среднеквадратичное) значение сигнала

А вот и табличка:

Вычисляем по формуле и получаем:

Заключение

Что такое диодный мост и как он работает?

Наряду с линейными устройствами в электрической цепи можно встретить и нелинейные полупроводниковые элементы, имеющие самый разнообразный функционал в составе электронной схемы. Среди полупроводниковых приборов особое место занимает диодный мост, выполняющий роль преобразователя переменного напряжения в постоянное. Хоть для этих целей с тем же успехом может применяться и обычный диод, но сфера их применения существенно ограничивается рабочими параметрами одного элемента. Решить недостатки единичной детали помогла диодная сборка из нескольких, существенно отличающихся характеристиками и принципом работы.

Устройство и принцип работы

Диодный мост представляет собой электронную схему, собранную на основе выпрямительных диодов, который предназначен для преобразования подаваемого на него переменного тока в постоянный. Чаще всего в состав схемы включаются диоды Шоттки, но это не категоричное требование, поэтому в каком-либо конкретном случае может заменяться и другими моделями, подходящими по техническим параметрам. Схема моста из полупроводниковых диодов включает в себя четыре элемента для одной фазы. Диодный мостик может набираться как отдельными диодами, так и собираться единым блоком, в виде монолитного четырехполюсника.

Принцип работы диодного моста основывается на способности p – n перехода пропускать электрический ток только в одном направлении. Схема включения диодов в мост построена таким образом, чтобы для каждой полуволны создавался свой путь протекания электрического тока к подключенной нагрузке.

Рис. 1. Принцип работы диодного моста

Для пояснения выпрямления диодным мостом необходимо рассматривать работу схемы относительно формы напряжения на входе. Следует отметить, что кривая напряжения за один период имеет две полуволны – положительную и отрицательную. В свою очередь, каждая полуволна имеет процесс нарастания и убывания по отношению к максимальной точке амплитуды.

Поэтому работа выпрямительного устройства будет иметь такие этапы:

На вход выпрямительного моста, обозначенного буквами А и Б подается переменное напряжение 220В.
Каждая полуволна, подаваемая из электрической сети или от обмоток трансформатора, преобразуется в постоянную величину парой диодов, расположенных по диагонали.
Положительная полуволна будет проводиться парой диодов VD1 и VD4 и выдавать на выход моста полуволну в положительной области оси ординат.
Отрицательная полуволна будет выпрямляться парой диодов VD2 и VD3, с которых на том же выходе моста возникнет очередная полуволна в положительной области.

В связи с тем, что оба полупериода получают реализацию на выходе диодного моста, такое электронное устройство получило название двухполупериодного выпрямителя, также его называют схемой Гретца.

Обозначение на схеме и маркировка

На электрической схеме диодный мост может иметь различные варианты изображения. Чаще всего вы можете встретить такие обозначения:

Рис. 2. Обозначение на схеме

Первый вариант обозначения мостового выпрямителя используется, как правило, в тех ситуациях, когда электронный прибор представляет собой монолитную конструкцию, единую сборку. На схеме маркировка выполняется латинскими буквами VD, за которыми указывается порядковый номер.

Второй вариант наиболее распространен для тех ситуаций, когда диодный мост состоит из отдельных полупроводниковых устройств, собранных в одну схему. Маркировка второго варианта, чаще всего, выполняется в виде ряда VD1 – VD4.

Следует также отметить, что вышеприведенное схематическое обозначение и маркировка хоть и имеет общепринятый характер, но может нарушаться при составлении схем.

Разновидности диодных мостов

В зависимости от количества фаз, которые подключаются к диодному мосту, различают однофазные и трехфазные модели. Первый вариант мы детально рассмотрели на примере схемы Гретца выше.

Трехфазные выпрямители, в свою очередь, разделяются на шести- и двенадцатипульсовые модели, хотя схема диодного моста у них идентична. Рассмотрим более детально работу диодного устройства для трехфазной схемы.

Рис. 3. Схема трехфазного диодного моста

Диодный мост, приведенный на рисунке выше, получил название схемы Ларионова. Конструктивно для каждой из фаз устанавливается сразу два диода в противоположном направлении друг относительно друга. Здесь важно отметить, что синусоида во всех трех фазах имеет смещение в 120° друг относительно друга, поэтому на выходах устройства при наложении результирующей диаграммы получится следующая картина:

Рис. 4. Напряжение выпрямленное трехфазным мостом

Как видите, в сравнении с однофазным выпрямителем на базе диодного моста картина получается более плавной, а скачки напряжения имеют значительно меньшую амплитуду.

Технические характеристики

При выборе конкретного диодного моста для замены в выпрямительном блоке или для любой другой схемы важно хорошо ориентироваться в основных технических параметрах.

Среди таких характеристик наиболее значимыми для диодного моста являются:

Амплитудное максимальное напряжение обратной полярности – это пороговое значение более которого уже произойдет необратимый процесс и полупроводник выйдет со строя. Обозначается как U_Аобр в отечественных моделях или V_rpm для зарубежных.
Среднее обратное напряжение – представляет собой номинальное значение электрической величины, которое может прикладываться в процессе эксплуатации. Имеет обозначение U_обр в отечественных образцах или V_r(rms) для зарубежных диодных мостов.
Средний выпрямленный ток – обозначает действующую величину электрического тока на выходе диодного моста. На устройствах указывается как I_пр или I_o для моделей отечественного или зарубежного производства соответственно.
Амплитудный выпрямленный ток – это максимальный ток на выходе выпрямителя, определяемый пиком полуволны на кривой, обозначается как I_fsm для пульсирующего тока на положительном и отрицательном выводе.
Падение напряжения в прямой полярности – определяет потерю напряжения от собственного сопротивления диодного моста. На устройстве обозначается как V_fm.

Если вы хотите выбрать модель на замену, допустим в сети 220 В, то главный параметр для диодного моста обратный ток и напряжение. Рабочие характеристики должны значительно превышать номинал сети, к примеру, при напряжении 220 В – диодный мост должен выдерживать около 400 В. По току подойдет и меньший запас, но его также следует предусмотреть.

Преимущества и недостатки

Кроме диодного моста существуют и другие способы преобразования переменного в постоянный ток. В сравнении с однополупериодным, двухполупериодное выпрямление обладает рядом преимуществ:

И отрицательная, и положительная полуволна синусоиды преобразуются в выходное напряжение, поэтому вся мощность трансформатора используется в наиболее оптимальной степени.
За счет большей частоты пульсации получаемое от диодного выпрямителя напряжение куда проще сглаживать при помощи фильтров.
Использование электроэнергии под нагрузкой уменьшает потери мощности на перемагничивание сердечника, возникающее из-за процессов взаимоиндукции в обмотках питающего трансформатора.
Гармоничное перераспределение кривой электротока и напряжения на выходе – за счет передачи каждого полупериода сразу двумя диодами в мосте, выходной параметр получается куда более равномерным.

К недостаткам диодного моста следует отнести и большее падение напряжения, в сравнении с однополупериодной схемой или выпрямителем с отводом из средней точки. Это обусловлено тем, что ток протекает сразу черед два полупроводниковых элемента и встречает омическое сопротивление от каждого из них. Такой недостаток может оказывать существенное влияние в слаботочных цепях, где доли ампера могут решать значение сигналов, режимы работы агрегатов и т.д. В качестве решения могут применяться диодные мосты с диодами Шотки, у которых падение прямого напряжения относительно ниже.

Еще одним недостатком является сложность определения перегоревшего звена, так как при выходе со строя хотя бы одного диода вся схема будет продолжать работать. Понять, что один из полупроводниковых элементов выпал из цепи можно лишь с помощью измерений, далеко не всегда прибор или схема отреагируют при сбое видимой неисправностью.

Практическое применение

На практике диодный мост имеет довольно широкий спектр применения – это и цифровая техника, блоки питания в персональных компьютерах, ноутбуках, различных устройствах, автомобильных генераторах, питающихся от низкого постоянного напряжения. Помимо этого их можно встретить в системах звуковоспроизведения, измерительной техники, теле- радиовещания, они устанавливаются в ряде различных устройств по всему дому. Для лучшего понимания роли диодного моста в этих приборах мы рассмотрим несколько конкретных схем, в которых он применяется.

Примеры схем с диодным мостом и их описание

Одна из наиболее простых схем с применением диодного моста – это зарядное устройство, применяемое для оборудования, питаемого низким напряжением. Один из таких вариантов рассмотрим на следующем примере

Рис. 5. Схема зарядного устройства

Как видите на рисунке, от понижающего трансформатора Т1 напряжение из переменного 220В преобразуется в переменное на уровне 7 – 9В. После этого пониженное напряжение подается на диодный мост VD, от которого выпрямленное через сглаживающий конденсатор С1 на микросхему КР. От микросхемы выпрямленное напряжение стабилизируется и выдается на клеммы разъема.

Рис. 6. Схема карманного фонаря

На рисунке выше приведен пример схемы карманного фонаря, данная модель подключается к бытовой сети 220В через розетку, что представлено соединением разъема Х1 и Х2. Далее напряжение подается на мост VD, а с него уже на микросхему DA1, которая при наличии входного питания сигнализирует об этом через светодиод HL1. После этого напряжение питания приходит на аккумулятор GB, который заряжается и затем используется в качестве основного источника питания для лампы фонарика.

Пример схемы сварочного агрегата

Здесь представлен пример схемы сварочного агрегата, в котором диодный мост устанавливается сразу после понижающего трансформатора для выпрямления электрического тока. Из-за сложности схемы дальнейшее рассмотрение работы устройства нецелесообразно. Стоит отметить, что существуют и другие устройства с еще более сложным принципом работы – импульсные блоки питания, ШИМ модуляторы, преобразователи и т.д.

Выпрямитель, схема диодного моста

Почти вся электронная аппаратура для своей работы требует определённую величину постоянного напряжения. В электрический сети передаётся синусоидальный сигнал с частотой 50 Гц. Для преобразования сигнала используется свойство полупроводниковых элементов пропускать ток только в одном направлении, а в другом блокировать его прохождение. В качестве преобразователя применяется схема диодного моста, позволяющая получать на выходе сигнал постоянной величины.

Физические свойства p-n перехода

Главным элементом, использующимся при создании выпрямительного узла, является диод. В основе его работы лежит электронно-дырочный переход (p-n).

Общепринятое определение гласит: p-n переход — это область пространства, находящаяся на границе соединения двух полупроводников разного типа. В этом пространстве образуется переход n-типа в p-тип. Значение проводимости зависит от атомного строения материала, а именно от того, насколько прочно атомы удерживают электроны. Атомы в полупроводниках располагаются в виде решётки, а электроны привязаны к ним электрохимическими силами. Сам по себе такой материал является диэлектриком. Он или плохо проводит ток, или не проводит его совсем. Но если в решётку добавить атомы определённых элементов (легирование), физические свойства такого материала кардинально изменяются.

Примешанные атомы начинают образовывать, в зависимости от своей природы, свободные электроны или дырки. Образованный избыток электронов формирует отрицательный заряд, а дырок — положительный.

Избыток заряда одного знака заставляет носителей отталкиваться друг от друга, в то время как область с противоположным зарядом стремится притянуть их к себе. Электрон, перемещаясь, занимает свободное место, дырку. При этом на его старом месте также образовывается дырка. В результате чего создаётся два потока движения зарядов: один основной, а другой обратный. Материал с отрицательным зарядом в качестве основных носителей использует электроны, его называют полупроводником n-типа, а с положительным зарядом, использующим дырки, p-типа. В полупроводниках обоих типов неосновные заряды образуют ток, обратный движению основных зарядов.

В радиоэлектронике из материалов для создания p-n перехода используется германий и кремний. При легировании кристаллов этих веществ образуется полупроводник с различной проводимостью. Например, введение бора приводит к появлению свободных дырок и образованию p-типа проводимости. Добавление фосфора, наоборот, создаст электроны, и полупроводник станет n-типа.

Принцип работы диода

Диод — это полупроводниковый прибор, имеющий малое сопротивление для тока в одном направлении, и препятствующий его прохождению в обратном. Физически диод состоит из одного p-n перехода. Конструктивно представляет собой элемент, содержащий два вывода. Вывод, подключённый к p-области, называется анодом, а соединённый с n-областью — катодом.

При работе диода существует три его состояния:

сигнал на выводах отсутствует;
он находится под действием прямого потенциала;
он находится под действием обратного потенциала.

Прямым потенциалом называется такой сигнал, когда плюсовой полюс источника питания подключён к области p-типа полупроводника, другими словами, полярность внешнего напряжения совпадает с полярностью основных носителей. При обратном потенциале отрицательный полюс подключён к p-области, а положительный к n.

В области соединения материала n- и p-типа существует потенциальный барьер. Он образуется контактной разностью потенциалов и находится в уравновешенном состоянии. Высота барьера не превышает десятые доли вольта и препятствует продвижению носителей заряда вглубь материала.

Если к прибору подключено прямое напряжение, то величина потенциального барьера уменьшается и он практически не оказывает сопротивление протеканию тока. Его величина возрастает и зависит только сопротивления p- и n- области. При прикладывании обратного потенциала, величина барьера увеличивается, так как из n-области уходят электроны, а из p-области дырки. Слои обедняются и сопротивление барьера прохождению тока возрастает.

Основным показателем элемента является вольт-амперная характеристика. Она показывает зависимость между приложенным к нему потенциалом и током, протекающим через него. Представляется эта характеристика в виде графика, на котором указывается прямой и обратный ток.

Схема простого выпрямителя

Синусоидальное напряжение представляет собой периодический сигнал, изменяющийся во времени. С математической точки зрения он описывается функцией, в которой начало координат соответствует времени равным нулю. Сигнал состоит из двух полуволн. Находящаяся полуволна в верхней части координат относительно нуля называется положительным полупериодом, а в нижней части — отрицательным.

При подаче переменного напряжения на диод через подключённую к его выводам нагрузку, начинает протекать ток. Этот ток обусловлен тем, что в момент поступления положительного полупериода входного сигнала диод открывается. В этом случае к аноду прикладывается положительный потенциал, а к катоду отрицательный. При смене волны на отрицательный полупериод диод запирается, так как меняется полярность сигнала на его выводах.

Таким образом, получается, что диод как бы отрезает отрицательную полуволну, не пропуская её на нагрузку и на ней появляется пульсирующий ток только одной полярности. В зависимости от частоты приложенного напряжения, а для промышленных сетей она составляет 50 Гц, изменяется и расстояние между импульсами. Такого вида ток называется выпрямленным, а сам процесс —однополупериодным выпрямлением.

Выпрямляя сигнал, используя один диод, можно питать нагрузку, не предъявляющую особых требований к качеству напряжения. Например, нить накала. Но если запитать, например, приёмник, то появится низкочастотный гул, источником которого и будет промежуток, возникающий между импульсами. В некоторой мере для избавления от недостатков однополупериодного выпрямления совместно с диодом применяется параллельно включённый нагрузке конденсатор. Этот конденсатор будет заряжаться при поступлении импульсов и разряжаться при их отсутствии на нагрузку. А значит, чем больше значение ёмкости конденсатора, тем ток на нагрузке будет более сглажен.

Но наибольшего качества сигнала возможно достичь, если использовать для выпрямления одновременно две полуволны. Устройство, позволяющее это реализовать, получило название диодный мост, или по-другому — выпрямительный.

Диодный мост

Такое устройство представляет собой электрический прибор, служащий для преобразования переменного тока в постоянный. Словосочетание «диодный мост» образуется из слова «диод», что предполагает использование в нём диодов. Схема диодного моста выпрямителя зависит от сети переменного тока, к которой он подключается. Сеть может быть:

В зависимости от этого и выпрямительный мост называется мостом Гретца или выпрямителем Ларионова. В первом случае используется четыре диода, а во втором прибор собирается уже на шести.

Первая схема выпрямительного прибора собиралась на радиолампах и считалась сложным и дорогим решением. Но с развитием полупроводниковой техники диодный мост полностью вытеснил альтернативные способы выпрямления сигнала. Вместо диодов редко, но ещё применяются селеновые столбы.

Конструкции и характеристики прибора

Конструктивно выпрямительный мост выполняется из набора отдельных диодов или литого корпуса, имеющего четыре вывода. Корпус может быть плоского или цилиндрического вида. По принятому стандарту, значками на корпусе прибора отмечаются выводы подключения переменного напряжения и выходного постоянного сигнала. Выпрямители, имеющие корпус с отверстием, предназначены для крепления на радиатор. Основными характеристиками выпрямительного моста являются:

Наибольшее прямое напряжение. Это максимальная величина, при которой параметры прибора не выходят за границы допустимых.
Наибольшее допустимое обратное напряжение. Это максимальное импульсное напряжение, при котором мост длительно и надёжно работает.
Наибольший рабочий ток выпрямления. Обозначает средний ток, протекающий через мост.
Максимальная частота. Частота подаваемого на мост напряжения, при которой прибор работает эффективно и не превышает допустимый нагрев.

Превышение значений характеристик выпрямителя приводит к резкому сокращению срока его службы или пробою p-n переходов. Необходимо отметить такой момент, что все параметры диодов указываются для температуры окружающей среды 20 градусов. К недостаткам применения мостовой схемы выпрямления относят большее падение напряжения, по сравнению с однополупериодной схемой, и более низкое значение коэффициента полезного действия. Для уменьшения величины потерь и снижения нагрева мосты часто изготавливают с применением быстрых диодов Шотки.

Схема подключения устройства

На электрических схемах и печатных платах диодный выпрямитель обозначается в виде значка диода или латинскими буквами. Если выпрямитель собран из отдельных диодов, то рядом с каждым ставится обозначение VD и цифра, обозначающая порядковый номер диода в схеме. Редко используются надписи VDS или BD.

Диодный выпрямитель может подключаться напрямую к сети 220 вольт или после понижающего трансформатора, но схема включения его остаётся неизменной.

При поступлении сигнала в каждом из полупериодов ток сможет протекать только через свою пару диодов, а противоположная пара будет для него заперта. Для положительного полупериода открытыми будут VD2 и VD3, а для отрицательного VD1 и VD4. В итоге на выходе получится постоянный сигнал, но его частота пульсации будет увеличена в два раза. Для того чтобы уменьшить пульсацию выходного сигнала, используется, как и в случае с одним диодом, параллельное включение конденсатора С1. Такой конденсатор ещё называют сглаживающим.

Но случается так, что диодный мост ставится не только в переменную сеть, но и подключается в уже выпрямленную. Для чего нужен диодный мост в такой цепи, станет понятно, если обратить внимание в каких схемах используется такое его включение. Эти схемы связаны с использованием чувствительных радиоэлементов к переполюсовке питания. Использование моста позволяет осуществить простую, но эффективную защиту «от дурака». В случае ошибочного подключения полярности питания радиоэлементы, установленные за мостом, не выйдут из строя.

Проверка на работоспособность

Такой тип электронного прибора можно проверить, не выпаивая из схемы, так как в конструкциях устройств никакое его шунтирование не используется. В случае выпрямителя, собранного из диодов, проверяется каждый диод в отдельности. А в случае с монолитным корпусом измерения проводятся на всех четырёх его выводах.

Суть проверки сводится к прозвонке мультиметром диодов на короткое замыкание. Для этого выполняются следующие действия:

Мультиметр переключается в режим позвонки диодов или сопротивления.
Штекер одного провода (чёрного) вставляется в общее гнездо тестера, а второго (красного) в гнездо проверки сопротивления.
Щупом, подключённым чёрным проводом, дотроньтесь до первой ножки, а щупом красного провода до третьего вывода. Тестер должен показать бесконечность, а если поменять полярность проводов, то мультиметр покажет сопротивление перехода.
Минус тестера подается на четвёртую ногу, а плюс на третью. Мультиметр покажет сопротивление, при смене полярности бесконечность.
Минус на первую ногу, плюс на вторую. Тестер покажет открытый переход, при смене – закрытый.

Такие показания тестера говорят об исправности выпрямителя. В случае отсутствия мультиметра можно воспользоваться обычным вольтметром. Но при этом придётся подать питание на схему и замерить напряжение на сглаживающем конденсаторе. Его величина должна превышать входное в 1,4 раза.

Какое напряжение после диодного моста

Источники питания электронной аппаратуры, импульсные и линейные регуляторы. Топологии AC-DC, DC-DC преобразователей (Forward, Flyback, Buck, Boost, Push-Pull, SEPIC, Cuk, Full-Bridge, Half-Bridge). Драйвера ключевых элементов, динамика, алгоритмы управления, защита. Синхронное выпрямление, коррекция коэффициента мощности (PFC)

38 минут назад
Тему:мощный DC-DC с гальванической развязкой
От:Baza

Обратная Связь, Стабилизация, Регулирование, Компенсация

Организация обратных связей в цепях регулирования, выбор топологии, обеспечение стабильности, схемотехника, расчёт

13 декабря, 2019
Тему:LDO MIC29302A управление от STM32(pwm)
От:spirit_1

Первичные и Вторичные Химические Источники Питания

Li-ion, Li-pol, литиевые, Ni-MH, Ni-Cd, свинцово-кислотные аккумуляторы. Солевые, щелочные (алкалиновые), литиевые первичные элементы. Применение, зарядные устройства, методы и алгоритмы заряда, условия эксплуатации. Системы бесперебойного и резервного питания

6 часов назад
Тему:Поведение полуубитых свинцовых аккумуляторов
От:king2

Высоковольтные Устройства — High-Voltage

Высоковольтные выпрямители, умножители напряжения, делители напряжения, высоковольтная развязка, изоляция, электрическая прочность. Высоковольтная наносекундная импульсная техника

3 января
Тему:Как создать слабую непрерывную искру?
От:Aner

Электрические машины, Электропривод и Управление

Электропривод постоянного тока, асинхронный электропривод, шаговый электропривод, сервопривод. Синхронные, асинхронные, вентильные электродвигатели, генераторы

4 часа назад
Тему:Помогите подобрать качественный драйвер ШД
От:Андрей Лихачев

Индукционный Нагрев — Induction Heating

Технологии, теория и практика индукционного нагрева

18 декабря, 2019
Тему:допустимый % пульсации тока и напряжения в устан…
От:wla

Системы Охлаждения, Тепловой Расчет – Cooling Systems

Охлаждение компонентов, систем, корпусов, расчёт параметров охладителей

25 ноября, 2019
Тему:Посоветуйте крепление MCH нагревателя на плату, …
От:p_v

Моделирование и Анализ Силовых Устройств – Power Supply Simulation

Моделирование силовых устройств в популярных САПР, самостоятельных симуляторах и специализированных программах. Анализ устойчивости источников питания, непрерывные модели устройств, модели компонентов

пятница в 18:41
Тему:LTspice моделирование импульсного трансформатора
От:eleks

Компоненты Силовой Электроники — Parts for Power Supply Design

Силовые полупроводниковые приборы (MOSFET, BJT, IGBT, SCR, GTO, диоды). Силовые трансформаторы, дроссели, фильтры (проектирование, экранирование, изготовление), конденсаторы, разъемы, электромеханические изделия, датчики, микросхемы для ИП. Электротехнические и изоляционные материалы.

3 ноября, 2019
Тему:ДЛ160 правила монтажа и подготовки контактов
От:k155la3

Интерфейсы

Последнее сообщение

Форумы по интерфейсам

все интерфейсы здесь

4 часа назад
Тему:Переходник-конвертер USB-PCI-E
От:_pv

Поставщики компонентов для электроники

Последнее сообщение

Поставщики всего остального

от транзисторов до проводов

вторник в 11:05
Тему:Помогите определить тип разъема
От:Владимир Крикунов

Компоненты

Закачка тех. документации, обмен опытом, прочие вопросы.

15 часов назад
Тему:Посоветуйте, плиз, недорогой ( —>

Обсуждение Майнеров, их поставки и производства

наблюдается очень большой спрос на данные устройства.

29 ноября, 2019
Тему:Что вы думаете про разработку различных собствен…
От:DASM

Дополнительные разделы — Additional sections

Последнее сообщение

Встречи и поздравления

Предложения встретиться, поздравления участников форума и обсуждение мест и поводов для встреч.

1 января
Тему:С наступающим Новым 2020 Годом.
От:Stanislav

Ищу работу

ищу работу, выполню заказ, нужны клиенты — все это сюда

вторник в 20:32
Тему:Могу помочь с любыми чертежами, 3D, печатные пла…
От:Openair

Предлагаю работу

нужен постоянный работник, разовое предложение, совместные проекты, кто возьмется за работу, нужно сделать.

1 час назад
Тему:Разработка устройств Lorawan на чипах Semtech
От:x893

Kуплю

микросхему; устройство; то, что предложишь ты 🙂

22 декабря, 2019
Тему:Куплю телеграфный аппарат РТА-80.
От:savoj

Продам

есть что продать за деньги, пиво, даром ?
Реклама товаров и сайтов также здесь.

7 часов назад
Тему:Настольная конвекционная печь LPKF ProtoFlow E
От:Константин_спб

Объявления пользователей

Тренинги, семинары, анонсы и прочие события

27 декабря, 2019
Тему:Вебинар «Применение микроконтроллеров STM32 и MS…
От:КОМПЭЛ

Общение заказчиков и потребителей электронных разработок

Обсуждение проектов, исполнителей и конкурсов

Оценка статьи:

Загрузка…Какое напряжение после диодного моста Ссылка на основную публикацию wpDiscuzAdblock
detector

Полупроводниковые выпрямители блоков питания, схемы, онлайн расчёт

Классификация, свойства, схемы, онлайн калькулятор.
Расчёт ёмкости сглаживающего конденсатора.

«- Почему пульт не работает?
— Я, конечно, не электрик, но, по-моему, пульт не работает, потому что телевизора нет».

— А для чего нам ещё «нахрен не упал» профессиональный электрик?
— Для чего? Да много для чего! Например, для того, чтобы быть в курсе, что без источника питания, а точнее без преобразователя сетевого переменного напряжения в постоянное, не обходится ни одно электронное устройство.
— А электрик?
— Электрик, электрик… Что электрик?… «Электрик Сидоров упал со столба и вежливо выругался…»

Итак, приступим.
Выпрямитель — это электротехническое устройство, предназначенное для преобразования переменного напряжения в постоянное.
Выпрямитель содержит трансформатор, необходимый для преобразования напряжения сети Uc до величины U2, определяемой требованиями нагрузки;
вентильную группу (в нашем случае диодную), которая обеспечивает одностороннее протекание тока в цепи нагрузки;
фильтр, передающий на выход схемы постоянную составляющую напряжения и сглаживающий пульсации напряжения.

Расчёт трансформатора — штука громоздкая, в рамках этой статьи рассматриваться не будет, поэтому сразу перейдём к основным и наиболее распространённым схемам выпрямителей блоков питания радиоэлектронной аппаратуры.
В процессе повествования давайте сделаем допущение, что под величинами переменных напряжений и токов в цепях выпрямителей мы будем подразумевать их действующие (эффективные) значения:
U_действ = U_ампл/√2 и I_действ = I_ампл/√2.
Именно такие значения приводятся в паспортных характеристиках обмоток трансформаторов, да и большинство измерительных приборов отображают — не что иное, как аккурат эффективные значения сигналов переменного тока.

Однополупериодный выпрямитель.

Рис.1

На Рис.1 приведена однофазная однополупериодная схема выпрямления, а также осциллограммы напряжений в различных точках (чёрным цветом — напряжение на нагрузке при отсутствии сглаживающего конденсатора С1, красным — с конденсатором).
В данном типе выпрямителя напряжение с вторичной обмотки трансформатора поступает в нагрузку через диод только в положительные полупериоды переменного напряжения. В отрицательные полупериоды полупроводник закрыт, и напряжение в нагрузку подаётся только с заряженного в предыдущий полупериод конденсатора.
Однополупериодная схема выпрямителя применяется крайне редко и только для питания цепей с низким током потребления ввиду высокого уровня пульсаций выпрямленного напряжения, низкого КПД, и неэффективного использования габаритной мощности трансформатора.

Здесь обмотка трансформатора должна обеспечивать величину тока, равную удвоенному значению максимального тока в нагрузке I_обм = 2×I_нагр и напряжение холостого хода ~U₂ ≈ 0,75×U_н.
При выборе диода D1 для данного типа схем, следует придерживаться следующих его параметров:
U_обр > 3,14×U_н и I_макс > 3,14×I_н.

Едем дальше.
Двухполупериодный выпрямитель с нулевой точкой.

Рис.2

Схема, приведённая на Рис.2, является объединением двух противофазных однополупериодных выпрямителей, подключённых к общей нагрузке. В одном полупериоде переменного напряжения ток в нагрузку поступает с верхней половины вторичной обмотки через открытый диод D1, в другом полупериоде — с нижней, через второй открытый диод D2.
Как и любая двухполупериодная, эта схема выпрямителя имеет в 2 раза меньший уровень пульсации по сравнению с однополупериодной схемой. К недостаткам следует отнести более сложную конструкцию трансформатора и такое же, как в однополупериодной схеме — нерациональное использование трансформаторной меди и стали.

Каждая из обмоток трансформатора должна обеспечивать величину тока, равную значению максимального тока в нагрузке I_обм = I_нагр и напряжение холостого хода ~U₂ ≈ 0,75×U_н.
Полупроводниковые диоды D1 и D2 должны обладать следующими параметрами:
U_обр > 3,14×U_н и I_макс > 1,57×I_н.

И наконец, классика жанра —
Мостовые схемы двухполупериодных выпрямителей.

Рис.3

На Рис.3 слева изображена схема однополярного двухполупериодного мостового выпрямителя с использованием одной обмотки трансформатора. Графики напряжений на входе и выходе выпрямителя аналогичны осциллограммам, изображённым на Рис.2.
Во время положительного полупериода переменного напряжения ток протекает через цепь, образованную D2 и D3, во время отрицательного — через цепь D1 и D4. В обоих случаях направление тока, протекающего через нагрузку, одинаково.

Если сравнивать данную схему с предыдущей схемой выпрямителя с нулевой точкой, то мостовая имеет более простую конструкцию трансформатора при таком же уровне пульсаций, менее жёсткие требования к обратному напряжению диодов, а главное — более рациональное использование трансформатора и возможность уменьшения его габаритной мощности.
К недостаткам следует отнести необходимость увеличения числа диодов, что приводит к повышенным тепловым потерям за счёт большего падения напряжения в выпрямителе.

Обмотка трансформатора должна обеспечивать величину тока, равную I_обм = 1,41×I_нагр и напряжение холостого хода ~U₂ ≈ 0,75×U_н.
Полупроводниковые диоды следует выбирать исходя из следующих соображений:
U_обр > 1,57×U_н и I_макс > 1,57×I_н.

При наличии у трансформатора двух одинаковых вторичных обмоток, или одной с отводом от середины выводом, однополярная схема преобразуется в схему двуполярного выпрямителя со средней точкой (Рис.3 справа).
Естественным образом, диоды в двуполярном исполнении должны выбираться исходя из двойных значений U_обр и I_макс по отношению к однополярной схеме.

Значения U_обр и I_макс приведены исходя из величин наибольшего (амплитудного) значения обратного напряжения, приложенного к одному диоду, и наибольшего (амплитудного) значения тока через один диод при отсутствии сглаживающих фильтров на выходе.

Конденсатор С1 во всех схемах — это простейший фильтр, выделяющий постоянную составляющую напряжения и сглаживающий пульсации напряжения в нагрузке.
Для выпрямителей, не содержащих стабилизатор, его ёмкость рассчитывается по формулам:
С1 = 6400×I_н/(U_н×К_п) для однополупериодных выпрямителей и
С1 = 3200×I_н/(U_н×К_п) — для двухполупериодных,
где К_п — это коэффициент пульсаций, численно равный отношению амплитудного значения пульсирующего напряжения к его постоянной составляющей.
Для стабилизированных источников питания ёмкость С1 можно уменьшить в 5-10 раз.

«Коэффициент пульсаций выбирают самостоятельно в зависимости от предполагаемой нагрузки, допускающей питание постоянным током вполне определённой «чистоты»:
10^-3… 10^-2   (0,1-1%) — малогабаритные транзисторные радиоприёмники и магнитофоны,
10^-4… 10^-3   (0,01-0,1%) — усилители радио и промежуточной частоты,
10^-5… 10^-4   (0,001-0,01%) — предварительные каскады усилителей звуковой частоты и микрофонных усилителей.» — авторитетно учит нас печатное издание.

Ну и под занавес приведём незамысловатую онлайн таблицу.

КАЛЬКУЛЯТОР РАСЧЁТА ВЫПРЯМИТЕЛЯ ДЛЯ БЛОКА ПИТАНИЯ.

А на следующей странице рассмотрим сглаживающие фильтры силовых выпрямителей, не только ёмкостные, но и индуктивные, а также активные фильтры на биполярных транзисторах.

Пример расчета выпрямителя напряжения.

Требуется рассчитать выпрямитель для зарядного устройства по следующим данным: номинальное выпрямленное напряжение U₀ = 15 В; номинальный выпрямленный ток I₀ = 7 А; допустимый коэффициент пульсаций K_П% = 1,5; напряжение питающей сети U_С = 220 В; частота сети f = 50 Гц. В качестве исходной схемы возьмем мостовую схему, рис. 6.7, выполненную с использованием германиевых диодов..

1. Структурная схема вторичного источника питания приведена на рис. Рядом с ней приведено название и назначение всех составных частей схемы.

2. Выбираем схему выпрямителя согласно номера варианта, приводим ее в отчет и поясняем назначение всех элементов схемы.

Схема выпрямителя напряжения приведена на рис.6.7 . В ней

Тр — трансформатор напряжения, служит для преобразования амплитуды переменного напряжения до необходимой величины;;

диоды VD1-VD4 образуют схему мостового выпрямителя ;

конденсатор С₀ служит сглаживающим фильтром, уменьшая пульсации напряжения на нагрузке;

резистор Rн я является нагрузкой выпрямителя.

3. Выполнить расчет трансформатора (т.е. определить его мощность по вторичной обмотке, коэффициент трансформации, определить его типовую мощность).

3.1. Рассчитаем внутреннее сопротивление диода

где U_пр – прямое падение напряжения на вентиле (0,4 – 0,5 В для германиевых диодов и 1,0 – 1,1 В для кремниевых диодов), k_В – коэффициент, учитывающий динамические свойства характеристики диода (2,0 – 2,2 для германиевых диодов и 2,2 – 2,4 для кремниевых диодов), I_ОВ – среднее значение тока вентиля выбирается по табл. 6.3 для соответствующей схемы выпрямления.

3.2. Рассчитаем активное сопротивление обмоток трансформатора.

где k_r – коэффициент, зависящий от схемы выпрямления, определяется по таблице 7; B – магнитная индукция в сердечнике, Т. Величину магнитной индукции В для трансформаторов мощностью до 1000 Вт можно предварительно принимать равной 1,2 – 1,6 Т для сети с частотой тока 50 Гц и 1,0 – 1,3 Т для сети с частотой тока 400 Гц; f – частота переменного тока питающей сети; s – число стержней сердечника трансформатора (s = 1 для броневой, s = 2 для стержневой и s = 3 для трехфазной конфигурации магнитопровода).

3.3.Активное сопротивление фазы выпрямителя

R = R_B + R_ТР = 0,31 + 0,104 = 0,414 Ом.

Определим основной расчетный коэффициент выпрямителя А:

Определим вспомогательные коэффициенты В и D по графикам на рис. 6.11.

Получаем :В = 1,1; D = 2,1.

Определим параметры трансформатора (таблица 6.3)

Действующее напряжение вторичной обмотки

U₂ = B·U₀ = 1,1·15 = 16,5 В.

Действующий ток вторичной обмотки

I₂ = 0,707 DI₀ = 0,707·2,1·7 = 10,39 A.

Коэффициент трансформации k_m = U₁/U₂ . k_m = U₁/U₂=220/16,5=

Рассчитаем действующий ток первичной обмотки

I₁ = 0,707 DI₀/k_m,

I₁= 0,707·2,1·7·16,5/220 = 0,779 A.

Рассчитаем типовая мощность трансформатора

P_ТИП = 0,707 BDU₀I₀ = 0,707·1,1·2,1·15·7 = 171,48 Вт

Рис. 6.11 — Зависимость параметров В и D от параметра А

Определим вспомогательный коэффициент F по графику на рис. 6.12.

Получим F = 5,5.

Рис. 6.12 — Зависимость параметра F от параметра А

Определим вспомогательный коэффициент H по графику на рис. 6.13.

Получим H = 490.

Рис. 6.13 — Зависимость параметра Н от параметра А при частотах тока сети 50 и 400 гц

4. Выполнить расчет выпрямителя (исходя из выбранного типа выпрямителя и формул для выпрямителей такого типа, заданного типа диодов — определить количество диодов в схеме, выполнить проверку по току и по напряжению).

Определим токи и напряжения на диоде (табл. 6.3)

Обратное напряжение на диоде:

U_обр = 1,41·BU₀ = 1,41·1,1·15 = 23,26 B.

Среднее значение тока диода

I_0В = 0,5I₀ = 0,5·7 = 3,5 A.

Действующее значение тока диода

I_В = 0,5DI₀ = 0,5·2,1·7 = 7,35 A.

Амплитудное значение тока диода

I_В.макс = 0,5FI₀ = 0,5·4·7 = 14 A.

Число диодов 4.

Для данного выпрямителя можно использовать диоды типа Д305, имеющие U_{обр.
макс.}= 50 В, I_0В = 10 А (справочные данные). Данные диоды имеют значительный запас по величине наибольшей амплитуды обратного напряжения и наибольшему выпрямленному среднему значению тока.

5. Выполнить расчет сглаживающего фильтра.

5.1. Предварительный расчет выполнить из условия, что в качестве фильтра используется единичный конденсатор. Если емкость получится не более 1 Ф, то этого достаточно и фильтр будет простейшим. При расчете фильтра следует учитывать, что коэффициент сглаживания q= ε_вх/ε_вых, где ε_вх – коэффициент пульсаций на входе фильтра, а ε_вых – коэффициент пульсаций на выходе фильтра перед нагрузкой. При расчетах необходимо, в соответствии со схемой фильтра, использовать следующие формулы : , где m_сх – фазность выпрямителя (=1 для однополупериодного и =2 для двухполупериодного ),R_н – нагрузка блока питания, С – емкость, которую нужно установить после выпрямителя, ω=2πf — угловая частота, ƒ=50Гц-сетевая частота, определить сопротивление нагрузки можно из требуемой от блока питания мощности и параметров напряжения по формуле: .

5.2. Если при расчете окажется , что емкость конденсатора 1Ф и более, то необходимо рассчитать «Г»-образный LC или RC фильтр — тип на усмотрение студента. Нужно использовать формулы или. При этом за емкость фильтра принять половинную емкость из предварительного расчета.

Расчет емкости конденсатора фильтра

Выбираем электролитический конденсатор типа с рабочим напряжением 20 В и емкостью 8000 мкФ.

6.4. Биполярные транзисторы

Биполярный транзистор представляет собой полупроводниковый прибор, имеющий два p — n перехода, образованных в одном монокристалле полупроводника. В зависимости от чередования p и n областей различают транзисторы с p — n — p и n — p — n структурой, рис.6.14. Средний слой биполярного транзистора называется базой (Б), один крайний слой – коллектором (К), а другой крайний слой – эмиттером (Э). Каждый слой имеет вывод, с помощью которого транзистор включается в электрическую цепь. Транзистор называется биполярным потому, что физические процессы в нем связаны с движением носителей зарядов обоих знаков – свободных дырок и электронов.

Рис. 6.14. Структура и графическое обозначение биполярных транзисторов p — n — p типа (а) и n — p — n типа (б)

Электронно-дырочный переход, образованный эмиттером и базой, называется эмиттерным, коллектором и базой – коллекторным. Эмиттерный переход включается в прямом направлении, коллекторный переход – в обратном направлении. Общая точка эмиттерной и коллекторной цепей соединена с базовым электродом. Такое включение транзистора называется схемой с общей базой, рис.6.15,а. Схемы включения транзистора с общим эмиттером и общим коллектором приведены на рис.6.15, б, в.

Рис. 6.15. Схемы включения транзистора: а – с общей базой, б – с общим эмиттером, в – с общим коллектором

Толщина базы выбирается достаточно малой, чтобы дырки, двигаясь через базу, не успели рекомбинировать с электронами в области базы. Таким образом, основная часть дырок пролетает сквозь базу до коллекторного перехода. Здесь дырки увлекаются электрическим полем коллекторного перехода, включенного в обратном направлении, и создают в цепи коллектора ток, величина которого пропорциональна эмиттерному току I_Э:

I_К ≈ α I_Э.

Коэффициент пропорциональности α называется коэффициентом передачи тока эмиттера. При достаточно тонкой базе, когда потери дырок за счет рекомбинации их в базе малы, коэффициент передачи тока может доходить до 0,99 и более.

Транзистор представляет собой управляемый прибор, его коллекторный ток зависит от тока эмиттера, который в свою очередь можно изменять напряжением эмиттер – база, U_ЭБ. Поскольку напряжение в цепи коллектора, включенного в обратном направлении, значительно больше, чем в цепи эмиттера, включенного в прямом направлении, а токи в этих цепях практически равны, мощность, создаваемая переменной составляющей коллекторного тока в нагрузке, включенной в цепи коллектора, может быть значительно больше мощности, затрачиваемой на управление тока в цепи эмиттера, т. е. транзистор обладает усилительным эффектом.

Для усиления электрических сигналов применяются схемы с общим коллектором (ОК) и общим эмиттером (ОЭ). Работу биполярного транзистора по схеме с ОЭ определяют статические входные и выходные характеристики.

Входные характеристики устанавливают зависимость тока базы I_Б от напряжения эмиттер — база U_ЭБ при неизменном напряжении коллектор — эмиттер U_КЭ. Входные (базовые) статические характеристики для схемы ОЭ германиевого транзистора p — n — p типа ГТ320А приведены на рис.6.16.

Так как эмиттерный переход включен в прямом направлении, повышение напряжения на нем приводит к увеличению тока, подобно характеристики полупроводникового диода.

Выходные (коллекторные) статические характеристики устанавливают связь между коллекторным током I_К и напряжением коллектор – эмиттер U_КЭ при постоянном токе базы I_Б. Выходные характеристики транзистора ГТ320А, включенного по схеме ОЭ, приведены на рис.6.17.

В электронных устройствах широко используется схема усилителя с общим эмиттером, представленная на рис.6.18. В качестве усилительного элемента в данном случае используется транзистор ГТ320А. Сопротивление нагрузки усилительного каскада R_К включено в коллекторную цепь транзистора. Входное усиливаемое напряжение U_ВХ подается на базу транзистора. Питание усилителя осуществляется от источника постоянного напряжения Е_К.

Рис. 6.16. Входные статические характеристики транзистора ГТ320А

Рис. 6.17. Выходные характеристики транзистора ГТ320А

Рис. 6.18. Схема усилительного каскада с общим эмиттером

Данное уравнение является уравнением прямой, которое наносится

Режимы работы усилительного каскада находятся по уравнению нагрузки, которое определяется следующим образом. Напряжение коллектора U_КЭ = U_ВЫХ при наличии нагрузки R_К в его цепи, как следует из рис. 6.18, в соответствии со вторым законом Кирхгофа, равно

U_КЭ = Е_К – R_К·I_К.

на семейство выходных (коллекторных) характеристик транзистора. Построение прямой (уравнения нагрузки) проводится путем нахождения двух точек, приравнивая поочередно нулю U_КЭ и I_К в уравнении нагрузки. При U_КЭ = 0 имеем точку 1 линии нагрузки I_К = Е_К/R_К, точку 2 получаем при I_К = 0, U_КЭ = Е_К. Данный режим работы усилительного каскада выбран при R_К = 100 Ом, Е_К = 10 В.

Пересечение линий нагрузки с коллекторными характеристиками определяет режим работы усилительного каскада при различных базовых токах.

6.5. Пример расчет параметров усилительного каскада на транзисторе по схеме с общим эмиттером

Для схемы усилительного каскада с общим эмиттером, представленной на рис. 6.18, определить основные параметры усилителя при следующих значениях номиналов элементов схемы: транзистор ГТ320А, входные и выходные характеристики которого представлены на рис. 6.16, 6.17; резисторы в цепи базы транзистора R₁ = 500 Ом, R₂ = 300 Ом; резистор в коллекторной цепи R_K = 100 Ом; источник питания усилительного каскада E_K = 10 В; амплитуда входного синусоидального сигнала низкой частоты, подлежащего усилению U_m = 0,1 В.

Параметры усилительного каскада, подлежащие определению:

1. Положение рабочей точки на входных и выходных характеристиках транзистора (рис.6.16 и рис.6.17).

2. h – параметры транзистора в районе рабочей точки.

3. Входное сопротивление усилительного каскада, R_ВХ.

4. Выходное сопротивление усилительного каскада, R_ВЫХ.

5. Коэффициент усиления каскада по напряжению, K_U.

6. Величина выходного напряжения усилительного каскада.

Режим покоя усилительного каскада, при котором U_ВХ = 0, определяет положение рабочей точки на семействе выходных характеристик на рис. 6.17. Положение рабочей точки (точка А) определяется значениями сопротивлений базовых резисторов R₁, R₂, коллекторного резистора R_K при заданном значении напряжения питания Е_К. Резисторы R₁, R₂ создают на входе усилительного каскада в режиме покоя эквивалентную ЭДС, равную

Эквивалентное базовое сопротивление каскада равно

По второму закону Кирхгофа для входной цепи в режиме покоя имеем:

E_ЭКВ = I_БR_Б + U_БЭ,

где U_БЭ — напряжение между базой и эмиттером в режиме покоя.

Данное уравнение изображается на входной характеристике транзистора в виде прямой линии (линии нагрузки), построение которой проходит путем нахождения двух характерных точек: в режиме холостого хода, когда I_Б = 0, имеем U_БЭ = E_ЭКВ= 0,56 В; и в режиме короткого замыкания — U_БЭ = 0, имеем I_Б = E_ЭКВ/R_Б = 0,56/283 = 0,00198 А = 1,98 mА. В результате пересечения линии нагрузки с входной характеристикой I_Б = f(U_БЭ), при U_КЭ = — 5 В находим положение точки покоя (рабочей точки) I_Б0 = 0,48 мА, U_БЭ0 = 0,43 В.

Положение рабочей точки на коллекторных характеристиках получается при пересечении линии нагрузки с характеристикой I_K = f(U_КЭ), при I_Б0 = 0,48 mА. Построение данной характеристики проводим приближенно, она лежит между характеристиками при I_Б = 0,4 mА и I_Б = 0,6 mА. Таким образом, в коллекторной цепи рабочая точка будет соответствовать значениям I_K0 = 35 mА и U_КЭ0 = 6,6 В.

При работе транзисторов в качестве усилителей малых электрических сигналов, свойства транзисторов определяются с помощью, так называемых, h – параметров. Всего h – параметров четыре: h₁₁, h₁₂, h₂₁ и h₂₂. Они связывают входные и выходные токи и напряжения транзистора и определяются для схемы ОЭ, рис.6.15, б, по следующим выражениям:

h₁₁ = ∆U_ВХ/∆I_ВХ = ∆U_БЭ/∆I_Бпри неизменном напряжении. U_ВЫХ = U_КЭ = const.

Параметр h₁₁ численно равен входному сопротивления схемы ОЭ. Знак ∆ обозначает приращение соответствующей величины тока или напряжения.

h₁₂ = ∆U_ВХ/∆U_ВЫХ = ∆U_БЭ/∆U_КЭ при I_Б = const.

Параметр h₁₂ равен коэффициенту обратной связи по напряжению.

h₂₁ = ∆I_ВЫХ/∆I_ВХ = ∆I_К/∆I_Б при U_КЭ = const.

Параметр h₂₁ равен коэффициенту прямой передачи по току.

h₂₂ = ∆I_ВЫХ/ ∆U_ВЫХ = ∆I_К/∆U_КЭ при I_Б = const.

Параметр h₂₂ равен выходной проводимости транзистора.

Значения h – параметров можно найти с помощью входных и выходных характеристик транзистора. Параметры входной цепи h₁₁ и h₁₂ определяют по входным характеристикам транзистора, рис.6.16. Рабочая точка А определяется при пересечении линии нагрузки с входной характеристикой транзистора при U_КЭ = — 5 В. В результате чего имеем U_КЭ0 = 0,43 В, I_Б0 = 0,48 mА. В данной рабочей точке задаем приращение тока базы ∆I_Б при постоянном напряжении коллектора U_КЭ = — 5 В и находим получающееся при этом приращение напряжения базы ∆U_БЭ. Тогда входное сопротивление транзистора равно

h₁₁ = ∆U_БЭ/∆I_Б = 0,1 В/ 0,3 mА = 333 Ом.

Затем при постоянном токе базы I_Б = 0,48 mА задаем приращение напряжения коллектора ∆U_КЭ = 5 В и определяем получающееся при этом приращение напряжения базы ∆U_БЭ= 0,25 В. Тогда коэффициент обратной связи по напряжению равен

h₁₂ = ∆U_БЭ/∆U_КЭ= 0,25 /5 = 0,05.

Параметры h₂₁ и h₂₂ определяют по выходным характеристикам транзистора, рис.6.17. В районе рабочей точки А (I_Б = 0,48 mА, U_КЭ = — 5 В) при постоянном токе базы I_Б = 5 mА задаем приращение коллекторного напряжения ∆U_КЭ = 5 В и находим при этом приращение тока коллектора ∆I_К2 = 5 mА. Тогда выходная проводимость транзистора равна

h₂₂ = ∆I_К2/∆U_КЭ = 5 mА /5 В = 1,0 мСм.

Далее при постоянном напряжении коллектора U_КЭ= 5 В задаем приращение тока базы ∆I_Б = 0,2 mА и определяем получающееся при этом приращение тока коллектора ∆I_К1 = 20 mА. Тогда коэффициент передачи по току равен

h₂₁ = ∆I_К1/∆I_Б = 20 mА / 0,2 mА = 100.

Входное сопротивление усилительного каскада равно:

Выходное сопротивление усилительного каскада равно:

Коэффициент усиления по напряжению

Величина выходного напряжения усилительного каскада

U_ВЫХ = К_UU_ВХ = 27,3·0,1 = 2,73 В.

Контрольные вопросы к зачету (экзамену) по разделу » Основы электроники».

1. Зонная структура собственного полупроводника. Что такое валентная зона? Что такое зона проводимости? Что такое запрещенная зона? Проводимость собственного полупроводника.

2. Зонная структура и проводимость акцепторного полупроводника..

3. Зонная структура и проводимость донорного полупроводника Что такое основные носители? Что такое не основные носители? Механизм генерации неосновных носителей заряда.

4. Технология изготовления p-n — перехода. Образование p-n — перехода. Основные параметры p-n — перехода.

5. P-n- переход в равновесном состоянии. Потенциальный барьер?

Токи через п-р переход?

6. P-n переход смещенный в прямом направлении? Потенциальный барьер? Токи через p-n — переход.

7. . P-n — переход смещенный в обратном направлении? Потенциальный барьер? Токи через п-р переход?

8. Идеальная характеристика p-n — перехода .

9. Диод. Типы диода. Условные обозначения. Рабочая схема диода. Вольт – амперная характеристика диода. Ее отличия от идеальной вольт – амперной характеристики.

10. Лавинный пробой. Механизм развития. Тепловой пробой. Емкости п-р – перехода.

11. Параметры и маркировка диода.

12. Биполярный транзистор .Типы транзистора. Схемы включения .

13. Принцип действия, токи транзистора.

14. Входные характеристики транзистора в схеме с ОЭ.

15. Выходные характеристики транзистора в схеме с ОЭ.

16. Предельно-допустимые параметры транзисторов. Маркировка.

17. Полевые транзисторы. Типы транзисторов . Устройство принцип действия. Назначение. Вольтамперная характеристика. Параметры. Маркировка

18. Тиристоры. Типы тиристоров . Устройство принцип действия. Назначение. Вольтамперная характеристика. Параметры. Маркировка.

19. Оптоэлектронные приборы. Фотоприемники.

20. Оптоэлектронные приборы. Светоизлучающие приборы

19. Микросхемы. Классификация , маркировка назначение.

20. Вторичные источники тока. Блок-схема, назначение.

21. Полупроводниковые выпрямители. Электрические схемы и принцип работы выпрямителя. Электрические фильтры.

22. Стабилизаторы напряжения и тока.

23. Тиристорные преобразователи.

24. Классификация и принцип действия усилителей переменного тока.

25. Анализ работы однокаскадного усилителя.

26. Обратные связи. Их влияние на параметры усиления.

27. Многокаскадные усилители.

28. Усилители постоянного тока . Операционный усилитель.

29. Автогенераторы , LC — типа и генераторы RC- типа.

30. Транзисторный ключ.

31. Логические операции и способы их аппаратной реализации.

32. Логические схемы.

33. Микропроцессор.

34. Электрические измерения.

35. Электрические приборы.

Конденсатор

— Как рассчитать напряжение после выпрямителя?

Посмотрите на следующее изображение:

Это приблизительное представление о том, как выглядит напряжение на конденсаторе в двухполупериодной мостовой выпрямительной системе. (Как только он достигнет состояния равновесия.) Серая кривая должна показывать выпрямленный постоянный ток, выходящий из моста, но на самом деле это будет примерно на два диода ниже, и будет крошечный зазор около 180 градусов и 360 градусов, и поэтому на. Но это близко.Главное здесь то, что толстая черная линия показывает вам, как примерно выглядит напряжение конденсатора, когда есть реальная нагрузка, и конденсатор спроектирован в пределах некоторого диапазона причин для нагрузки.

Когда выпрямленное напряжение проходит через мост и растет, сначала оно ничего не делает, так как напряжение конденсатора выше. Но конденсатор по-прежнему подает ток на нагрузку и падает, поэтому в конечном итоге падающее напряжение конденсатора и возрастающее выпрямленное напряжение переключаются в достаточной степени, чтобы смещать в прямом направлении диоды в мосту, и напряжение конденсатора следует за нарастающим напряжением (или тем, что остается от это, это первая половина первой половины цикла.) За это очень короткое время до пиков напряжения моста, от нескольких градусов до 90 градусов, система трансформатор / мост подает ток на нагрузку и конденсатор .

Поскольку выпрямленное напряжение быстро падает и падает от своего пика при 90 градусах, оно также падает от напряжения конденсатора, и тогда конденсатор подает весь ток на нагрузку. Это должно продолжаться до следующего полупериода, обычно не намного, но где-то до 270 градусов, когда система трансформатор / мост снова подает весь ток.

Эта самая низкая точка спада напряжения должна быть достаточно высокой для следующей системы регулятора напряжения (если таковая имеется). Обратите внимание, что если нагрузка потребляет на больше тока на , чем раньше, то наклон этого спада будет более крутым, и упадет еще ниже, прежде чем возрастающее напряжение от мостового выпрямителя снова вернется к норме. Кроме того, если вы используете конденсатор меньшего размера, даже если ток нагрузки остается прежним, наклон также увеличивается. Поэтому вам нужно убедиться, что ваш конденсатор и ожидаемая нагрузка наихудшего случая соответствуют требованиям минимального входного напряжения для вашей следующей системы регулятора.

Как вы могли догадаться, к настоящему времени здесь нет простых, линейных задач, решающих все проблемы с помощью одного уравнения. Требуется некоторое размышление.

почему после добавления конденсатора повышается выпрямленное напряжение?

Выпрямленный сигнал переменного тока фиксирует пики. Входное напряжение 9 В переменного тока является эквивалентом RMS (среднеквадратичное значение ) — фактическая амплитуда синусоиды примерно на 40% выше среднего RMS (квадратный корень из 2 равен 1,414). Итак, на вашем изображении эквивалент 9 В составляет около 70% расстояния между 0 В и пиками.

Числа не соответствуют идеальному коэффициенту амплитуды квадратного корня из двух, потому что есть некоторое падение напряжения на двух включенных диодах, а также потому, что есть некоторые изменения в линейном напряжении.

Причина, по которой среднеквадратичное значение используется для описания напряжения переменного тока, заключается в том, что количество мощности (тепла), подаваемой на резистивную нагрузку, такое же, как и для источника 9 В постоянного тока 1A.

Редактировать: объяснение наблюдаемой разницы в измерении напряжения нагрузки для различных состояний нагрузочного конденсатора, объяснение того, почему цифровой мультиметр дает неправильные измерения для двухполупериодного выпрямленного сигнала…

Напряжение в этой цепи на самом деле не повышается. Когда конденсатор снят, двухполупериодный выпрямленный сигнал не выдерживает пиковых напряжений. Как упоминает Игнасио Васкес-Абрамс, цифровой мультиметр может некорректно измерять форму волны, особенно в случае отсутствия конденсатора - если вы измеряли с настройкой постоянного напряжения цифрового мультиметра, без конденсатора двухполупериодная выпрямленная форма волны может сбивать с толку. измерение. Измерение 9 В постоянного тока, сообщаемое цифровым мультиметром, соответствует номинальному среднеквадратичному эквиваленту 9 В переменного тока, поэтому, возможно, цифровой мультиметр каким-то образом измерял среднеквадратичное значение.Затем, когда вы добавили конденсатор, пики формы волны поддерживались достаточно долго, чтобы цифровой мультиметр мог начать точные измерения. К сожалению, измерительное оборудование может «лгать» нам при некоторых условиях. Иногда случается с лучшими из нас.

Цифровой мультиметр - это просто электронный прибор, а не волшебный ящик, который всегда дает правильное измерение напряжения. В большинстве цифровых мультиметров используется метод измерения, называемый интегрированием с двойным наклоном , при котором конденсатор сначала быстро заряжается до измеряемого напряжения, а затем конденсатор выборки разряжается через источник постоянного тока.Цифровой мультиметр считает, сколько времени нужно, чтобы разрядить конденсатор до нуля. Цифровой мультиметр отображает значение этого счетчика. Калибровка зависит от источника тока, напряжения смещения компаратора и качества конденсатора выборки. Этот метод дешев в реализации и отлично работает, если входной сигнал не меняется очень быстро. Но при подключении к этому двухполупериодному выпрямленному сигналу конденсатор выборки не остается на пиковом напряжении. Неизвестно, где начинается и заканчивается интервал выборки, поэтому трудно точно знать, сколько отсчетов может выдать цифровой мультиметр.Таким образом, если C опущен, значит, это не цепь постоянного тока, поэтому измерение постоянного тока с помощью цифрового мультиметра недействительно.

Вы также спрашивали об использовании другого значения C. Мостовой выпрямитель не регулируется, его выходное напряжение может изменяться в зависимости от сопротивления нагрузки. Изменение емкости нагрузки C влияет на реактивное сопротивление конденсатора Xc, что также влияет на импеданс нагрузки .

$$ Xc = \ frac {1} {2 * pi * частота * C}

 $ Более низкое сопротивление нагрузки, как и сопротивление нагрузки, потребляет больше тока при заданном напряжении.Но в отличие от сопротивления формы сигналов тока и напряжения могут быть не в фазе. Таким образом, возможно наличие напряжения на конденсаторе даже при нулевом токе, и возможно наличие тока через катушку индуктивности даже при нулевом напряжении (при некоторых условиях).
 Подключить реактивное сопротивление параллельно сопротивлению немного сложнее, чем подключить резисторы параллельно, потому что формы волны напряжения и тока синфазны для резистора, но сдвинуты по фазе на 90 градусов для конденсатора.При анализе цепей переменного тока мы используем  комплексных чисел  и  векторных обозначений  ( да, это действительно вещь ) для моделирования этих элементов цепи переменного тока. Если вы думаете об импедансе как о векторе с длиной вектора, действующей аналогично сопротивлению в законе Ома, и реактивному сопротивлению, действующему под прямым углом к сопротивлению, то параллельное соединение резистора и конденсатора дает полное сопротивление нагрузки Z. Хотя это возможно Чтобы углубиться в математику, стоит упомянуть еще один важный момент:
  Эта схема не регулируется. Если вы хотите получить на выходе 12 В постоянного тока, вы не можете просто выбрать номинал конденсатора и ожидать, что он всегда будет давать на выходе 12 В постоянного тока, независимо от того, какой ток нагрузки потребляется. Эта схема является хорошим строительным блоком для начала, но двухполупериодное выпрямленное выходное напряжение будет изменяться в зависимости от изменения сетевого напряжения, а также тока нагрузки. Если вы действительно хотите, чтобы он регулировался, добавьте схему регулятора, такую как 78M05 (или 78M12, если вам действительно нужно 12 В). В этом случае вам понадобится двухполупериодный мост, чтобы обеспечить немного больше, чем 12 В, чтобы у регулятора был некоторый запас для работы (но не слишком большой, потому что линейный регулятор работает, тратя ненужную энергию.)
 Теория цепей переменного тока поначалу может показаться сложной, потому что есть все эти удивительные математические вещи, такие как мнимые числа и закон Эйлера, которые, как оказалось, действительно работают в реальной жизни. Комментарий о том, как конденсатор «выравнивает пики» ... отчасти верен ... но это серьезное упрощение. Как вы обнаружили, подобное качественное утверждение не поможет вам определить , сколько емкости  вам нужно для достижения вашей проектной цели по созданию источника питания 12 В постоянного тока.
 Я не собираюсь здесь полностью объяснять теорию цепей переменного тока, но вот по крайней мере несколько интересных панировочных сухарей:
 См. Https://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_reactance
 См. Https://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_impedance
 См. Https://en.wikipedia.org/wiki/Phasor
 Источник питания - Расчет пульсаций напряжения после выпрямителя (уравнение из TAOE) 
 I _{нагрузка} - ток, потребляемый нагрузкой. Они делают упрощающее предположение, что пульсирующее напряжение мало по сравнению со средним напряжением, поэтому ток нагрузки достаточно постоянен.
 Например, предположим, что у вас есть двухполупериодный мост, управляемый вторичной обмоткой трансформатора, который выдает 12 В RMS. Поскольку напряжение в линии питания синусоидально, пики будут на sqrt (2) выше среднеквадратичного значения, поэтому 17,0 В. Рисунок: падение 700 мВ на каждом диоде. Всегда есть два диода, соединенные последовательно с выходом двухполупериодного моста в любое время, так что это означает, что мост падает на 1,4 В. В результате возникают пики 15,6 В.
 Теперь предположим, что вы используете «большой» конденсатор фильтра, а нагрузка представляет собой резистор 100 Ом.Если бы конденсатор был бесконечно большим, постоянный ток всегда был бы на уровне 15,6 В, а нагрузка потребляла бы (15,6 В) / (100 Ом) = 156 мА.
 Их точка зрения состоит в том, что ток нагрузки не будет сильно отличаться до тех пор, пока крышка фильтра достаточно велика, чтобы провалы напряжения между пиками линейного цикла были небольшими по сравнению с 15,6 В. Предположим, что напряжение действительно падает на 500 мВ между пики. Какой тогда будет ток нагрузки? Внизу провала будет (15,1 В) / (100 Ом) = 151 мА. Это не сильно отличается от 156 мА без провала.И это минимум. Среднее значение будет примерно посередине между этими двумя значениями, то есть 153,5 мА, хотя такой уровень точности при указании чисел глуп. Тем не менее, это показывает, что приближение тока нагрузки как постоянного в этом случае вносит ошибку только 1,6%. Это несущественно при использовании 20% конденсаторов.
 В качестве упражнения давайте примерно посмотрим, какой размер предела дает вам пульсацию 500 мВpp в этом примере.
 (156 мА) (8,33 мс) / (500 мВ) = 2,6 мФ
 Обратите внимание, что это уравнение включает то же упрощающее предположение, которое использовали Горивиц и Хилл.Предполагается, что нагрузка все время потребляет 156 мА. Как мы видели, на самом деле он падает до 151 мА в нижней части ряби. Но подумайте, какое это на самом деле имеет значение. Таким образом, вам будет предложено использовать колпачок чуть большего размера. Эти вещи обычно составляют в лучшем случае 20%. В любом случае вы оставите некоторую маржу и округлите ее до ближайшего общего значения. Вам нужно будет использовать конденсатор не менее 3,3 мФ только из-за допуска. На практике вы, вероятно, использовали бы конденсатор 3,6 мФ или решили, что можете жить с немного большей пульсацией.
 Учебное пособие по базовому устранению неисправностей блока питания
 
  Рис. 1  Льюис Лофлин
 Многие устройства, в частности твердотельная электроника, должны использовать постоянный или постоянный ток. Диод - это твердотельное устройство, проводящее только в одном направлении. Когда анод (A) положительный, а катод (K) отрицательный, ток от положительного к отрицательному будет течь через диод, через нагрузку и обратно к источнику питания.
 Таким образом, ток будет течь только в положительном полупериоде (от 0 до 180 градусов), а диод отключится во время отрицательного полупериода от 180 градусов до 360 градусов.Период синусоидальной волны от 0 до 360 градусов равен 1 / F. В случае 60 Гц это 1/60 = 16,7 мс.
 Связанные видео:
 Базовые электронные блоки питания, часть 1 
 Базовые электронные блоки питания, часть 2 
 Создайте источник питания постоянного тока низкого напряжения, часть 3
 Лаборатория питания переменного тока по последовательным цепям, часть 1 
 Лаборатория питания переменного тока по последовательным цепям, часть 2
 Что такое мощность? Напряжение (в вольтах) - это «толчок», а ток (в амперах) - это то, что толкается.(Электрические заряды) Мощность равна напряжению, умноженному на ток. Мощность измеряется в ваттах. Таким образом, один ампер на один вольт равен одному ватту. (Я не буду вдаваться в подробности закона Ома. См. Ваш текст.) Чтобы получить питание, мы должны иметь напряжение и ток вместе, поэтому открытый переключатель, обрыв провода или отключающий диод не дает энергии.
 В приведенном выше случае мы получаем очень плохую передачу мощности с выключенным диодом в течение отрицательного полупериода и положительного полупериода, постоянно меняющегося между нулем вольт и пиком. Обратите внимание, что Vmax является пиковым.
 
  Рисунок 2  Допустим, переменный ток на входе составляет 12,6 В (среднеквадратичное значение). Чтобы получить пик, мы умножаем 12,6 на 1,414, что равно примерно 17,8 вольт. Но среднее (или измеренное) напряжение постоянного тока составляет пиковое время .3185 равно примерно 5,67 вольт. Это то, что называется  пульсирующим постоянным током . Чистый постоянный ток, например, от автомобильного аккумулятора на 12 вольт, не имеет "пульсации" и будет настоящим 12 вольт.
 Подключите вольтметр постоянного тока к нагрузке, показанной выше на рисунке 1, и вы увидите около 5,66 вольт. Переключите счетчик на переменный ток, все равно будет отображаться какое-то значение напряжения.Это нормально, поскольку кто-то считывает "пульсацию" на нефильтрованном необработанном постоянном токе. Подключите тот же вольтметр переменного тока к чистому источнику постоянного тока, например, автомобильному аккумулятору, и вы увидите нулевое напряжение переменного тока.
 На рисунке 2 мы подключили конденсатор к нагрузке. Конденсатор заряжается в течение положительного полупериода, а затем разряжается через нагрузку в течение отрицательного полупериода, когда у нас нет выхода. Количество пульсаций зависит от сопротивления нагрузки и размера конденсатора.
 Конденсатор большего размера производит меньше пульсаций или более высокое сопротивление нагрузки (потребляя меньший ток, следовательно, меньше времени для разряда конденсатора) уменьшит уровень пульсаций, потому что у конденсатора меньше времени для разряда.Без нагрузки, только конденсатор и выпрямитель, конденсатор будет заряжаться до пика.
  Предупреждение. При построении этих схем соблюдайте полярность конденсатора и диода. Номинальное напряжение конденсаторов должно превышать ожидаемое пиковое напряжение на 50%. Также обратите внимание на номинальные токи трансформаторов и диодов. 
 
  Рисунок 3  
 Двухполупериодное выпрямление 
 Двухполупериодное выпрямление преобразует обе полярности входного сигнала в постоянный ток (постоянный ток) и является более эффективным.Однако в схеме с трансформатором с нецентральным ответвлением требуется четыре диода вместо одного, необходимого для полуволнового выпрямления. Это связано с тем, что для каждой выходной полярности требуется по два выпрямителя. Расположенные таким образом четыре выпрямителя называются диодным мостом или мостовым выпрямителем.
 Обратите внимание, что в этом примере стрелки показывают обычный ток, а не поток электронов, который я использую со своими учениками. Это вызывает бесконечную путаницу для студентов, поскольку военные и т. Д. Используют поток электронов в своих учебных материалах, в то время как классы полупроводников используют обычный ток.Просто помните об этом, следя за этим материалом.  Электронный поток изменяется от отрицательного к положительному, обычный (или зарядовый) поток - от положительного к отрицательному. 
 На рисунке 3 D1 и D2 проводят в течение положительного полупериода, а D3 и D4 проводят в течение отрицательного полупериода. Мощность в два раза больше, чем при полуволновом выпрямлении, потому что мы используем оба полупериода. Используя снова 12 вольт переменного тока, мы получаем пиковое значение 12,6 X 1,414 или 17 вольт. (17,8 вольт) Но теперь, чтобы получить среднее значение, мы умножаем его на пик (17.8 вольт) на 0,637, что равняется 10,83 вольт, что вдвое больше, чем полуволна.
 Кроме того, мы можем использовать конденсатор фильтра меньшего размера для устранения пульсаций, чем мы использовали для полуволнового выпрямления. Мы также удвоили частоту с 60 Гц до 120 Гц. Следует отметить, что при построении этой схемы напряжение на измерителе будет ниже одного вольт. Это связано с падением напряжения на диодах на 0,6 В, калибровкой измерителя из-за изменения частоты (с 60 Гц до 120 Гц) и ошибками расчетов.
 
  Рисунок 4 типичных мостовых выпрямителей.  
 
  Рисунок 5  Рисунок 5 выше иллюстрирует другой метод получения двухполупериодного выпрямления. В этом случае мы используем трансформатор с центральным отводом и два диода. При использовании центрального ответвителя (C) в качестве общего, напряжение A и B сдвинуто по фазе на 180 градусов. Когда A положительный, D1 будет смещен в прямом направлении и будет проводить, в то время как B будет отрицательным, таким образом, обратное смещение D2 будет непроводящим. В отрицательном полупериоде по отношению к A, когда D1 не проводит, D2 будет проводить.
 Следует отметить, что выходное напряжение будет уменьшено вдвое. Если мы используем трансформатор на 25,2 вольт, три ампер, выходное напряжение будет 12,6 вольт. Есть некоторые разногласия по поводу выходного тока. Мы имеем дело с усилителями RMS и должны учитывать импеданс трансформатора. (Z) В течение каждого полупериода в этой конфигурации ток проходит через половину всех обмоток. В зависимости от сопротивления провода, Z и т. Д. Ток может превышать номинальный ток в 1,2–1,8 раза. Я бы посоветовал с осторожностью относиться к этим утверждениям и не превышал бы 1.4. Все предыдущие правила для пикового напряжения, выходного напряжения и т. Д. Остаются в силе.
 Материалы по теме: Основные силовые трансформаторы.
 Полупериодный выпрямитель и двухполупериодный выпрямитель 
 Постоянный ток течет только в одном направлении, что означает, что он имеет постоянную полярность на своих выводах. Если переменный ток периодически меняет свое направление тока, это переменная полярность на клеммах.
 Выпрямитель - это схема, которая преобразует переменный ток в постоянный, и этот процесс преобразования называется выпрямлением  .Проще говоря, выпрямитель преобразует двунаправленный ток в однонаправленный поток, который поддерживает постоянную полярность на нагрузке. Это можно сделать, заблокировав обратный поток тока или перенаправив обратный поток в одном направлении.
 Теория полуволнового выпрямителя 
 Полупериодный выпрямитель ограничивает отрицательные полупериоды и пропускает только положительные полупериоды через нагрузку. Таким образом, он использует только половину цикла входного сигнала.
 Во время положительного полупериода (A-положительный и B-отрицательный) сигнала диод будет смещен в прямом направлении и проводит ток через сопротивление нагрузки. А на отрицательном полупериоде (A-отрицательный и B-положительный) диод будет смещен в обратном направлении и предотвращает протекание тока в противоположном направлении. Таким образом, полярность выходных клемм остается неизменной и обеспечивает однонаправленный ток через нагрузку.
 Уравнения и значения полуволнового выпрямителя 
 Среднее напряжение, В _{среднее} = В _м / π | Средний ток, Iср. = I _м / π
 Действующее значение Напряжение, В _{Действующее значение} = В _м/2 | Действующий ток, I _{действующее значение} = I _м/2
 Коэффициент пульсации = 1.21
 Максимальный КПД = 40,6%
 Коэффициент использования трансформатора (TUF) = 0,287
 Форм-фактор = 1,57
 пик-фактор = 2
 Теория полноволнового выпрямителя 
 Преобразует полные циклы сигнала переменного тока в постоянный. И положительные, и отрицательные полупериоды сигнала переменного тока преобразуются в однонаправленный ток.
 Двухполупериодная схема выпрямителя с центральным ответвлением 
 Двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением работает только с центральным отводным трансформатором или с аналогичной общей точкой потенциала на клеммах.Центральный ответвитель действует как общий вывод с нулевым потенциалом в обоих полупериодах.
 В положительном полупериоде (A-положительный и B-отрицательный) диод D1 смещен в прямом направлении, а диод D2 - в обратном. Следовательно, ток протекает через D1 и сопротивление нагрузки от клеммы A до центрального отвода.
 В отрицательном полупериоде (A - отрицательный и B - положительный) диод D2 смещен в прямом направлении, а диод D1 - в обратном. Ток протекает через D2 и сопротивление нагрузки от клеммы B к центральному отводу трансформатора.
 Смещение диодов меняется поочередно в зависимости от полярности клемм.
 В выпрямителе с центральным ответвлением выходное напряжение постоянного тока будет составлять половину общего выходного напряжения вторичной обмотки. Потому что нагрузка всегда на половину вторичной обмотки.
 Схема полноволнового мостового выпрямителя 
 Мостовой выпрямитель состоит из 4 диодов по схеме моста. От выпрямителя с центральным ответвлением мостовой выпрямитель отличается только схемным расположением.КПД, коэффициент пульсации, среднее значение и среднеквадратичное значение одинаковы, за исключением коэффициента использования трансформатора (TUF). Потому что в выпрямителе с центральным ответвлением обмотку трансформатора следует рассматривать отдельно.
 Мостовой выпрямитель имеет преимущество перед центральным ответвлением, то есть он работает без трансформатора с центральным ответвлением или общего заземления.
 В положительном полупериоде (A-положительный и B-отрицательный) диоды D2 и D3 смещены в прямом направлении. D1 и D4 имеют обратное смещение, поэтому путь проводимости формируется через диод D2, сопротивление нагрузки и диод D3.
 Аналогично, на отрицательном полупериоде (A-отрицательный и B-положительный) диоды D4 и D1 смещены в прямом направлении. Диоды D3 и D2 имеют обратное смещение. Ток протекает через D4, сопротивление нагрузки и D1.
 Смещение диодов чередуется в каждом полупериоде и создает одинаковую полярность на нагрузке. Следовательно, в обоих полупериодах сопротивление нагрузки имеет одинаковое направление тока.
 Уравнения и значения двухполупериодного выпрямителя 
 Среднее напряжение, В _{среднее} = 2В _м / π | Средний ток, I _{средний} = 2I _м / π
 Действующее значение напряжения, В _{действующее значение} = В _м / √2 | Действующий ток, I _{действующее значение} = I _м / √2
 Выпрямитель с центральным ответвлением, коэффициент использования трансформатора (TUF) = 0.693
 Мостовой выпрямитель, коэффициент использования трансформатора (TUF) = 0,812
 Коэффициент пульсации = 0,482
 Максимальный КПД = 81,2%
 Форм-фактор = 1,11
 пик-фактор = √2
 Среднее значение выпрямителя 
 Среднее арифметическое всех мгновенных значений сигнала называется его средним значением.
  Среднее значение = площадь под кривой / основание 
 Среднее значение синусоиды 
 Среднее значение синусоидальной формы волны можно рассчитать как,
  Среднее значение = Площадь единичного цикла / базовая длина единичного цикла 
 Вывод для математического нахождения результирующего среднего значения для единичного цикла синусоидальной волны,
 В = В _м sinωt, В _м - Максимальное напряжение или пиковое напряжение, В - Мгновенное напряжение.
 Среднее значение функции f (x) на интервале [a, b] = (1 / b-a) _a ∫ ^b f (x) dx.
 Площадь под кривой - это интеграл функции f (x) в интервале от a до b. А базовая длина - это разница между пределами b и a.
 Для единичного цикла синусоидальной волны площадь области была получена путем интегрирования уравнения синусоидальной волны и базовой длины из разности пределов 0 и 2π.
 Следовательно, среднее напряжение Vavg = V _м / 2π ₀ ∫ ^2π sinωt dωt | V _м / 2π - постоянная величина.
 = V _м / 2π (₀ ∫ ^π sinωt dωt + _π ∫ ^2π sinωt dωt) = V _м / 2π [- cosωt] ₀ ^π + V _м / 2π [- cosωt] ₀ ^π.
 = V _м / 2π [- cosπ + cos0] + V _m / 2π [- cos2π + cosπ]
 Следовательно, Vavg = V _m / 2π [1 + 1] + V _m / 2π [-1-1] = 2V _m / 2π - 2V _m / 2π = 0
 Среднее значение синусоидальной переменной величины для полного цикла будет равно нулю.Потому что положительный и отрицательный полупериоды равны по величине, и, таким образом, общее значение сокращается при суммировании.
 Среднее значение полупериодного выпрямителя 
  Отрицательные полупериоды отсутствуют в выходной форме полуволнового выпрямителя. Итак, чтобы найти среднее значение выпрямителя, площадь под положительным полупериодом была разделена на общую длину базы.
 Площадь под положительным полупериодом представляет собой интеграл синусоидального волнового уравнения от пределов 0 до π.Общая базовая длина - это разность пределов полного цикла (2π - 0 = 2π), которая включает в себя базовую длину как положительного, так и отрицательного циклов.
 Среднее выходное напряжение полуволнового выпрямителя можно получить как,
  Среднее напряжение,  В _DC = В _м / 2π ₀ ∫ ^π sinωt dωt
 = V _м / 2π [- cosωt] ₀ ^π = V _м / 2π [- cosπ + cos0]
 = V _м / 2π [1 + 1] = 2V _м / 2π  = V _м / π
 Уравнение среднего напряжения для полуволнового выпрямителя: В _DC = В _м / π.
 Среднее значение двухполупериодного выпрямителя 
  В двухполупериодном выпрямителе отрицательная полярность волны будет преобразована в положительную полярность. Таким образом, среднее значение можно найти, взяв среднее значение одного положительного полупериода.
 Расчет среднего напряжения двухполупериодного выпрямителя,
 Среднее напряжение ,  В _DC = В _м / π ₀ ∫ ^π sinωt dωt
 = V _м / π [- cosωt] ₀ ^π = V _м / π [- cosπ + cos0]
 = V _м / π [1 + 1] = 2V _м / π 
 Уравнение среднего напряжения для двухполупериодного выпрямителя: _{В постоянного тока} = 2 В _м / π.
 Итак, во время расчетов среднее напряжение можно получить, подставив значение максимального напряжения в уравнение для V _DC.
 Действующее значение выпрямителя 
 Значение RMS (среднеквадратичное значение) - это квадратный корень из среднего значения квадратов значений.
 Среднеквадратичное значение переменного тока эквивалентно значению постоянного тока переменной или изменяющейся электрической величины. Среднеквадратичное значение переменного тока выделяет такое же количество тепла, когда равное значение постоянного тока протекает через одно и то же сопротивление.
 Среднеквадратичное значение сигнала = √ Площадь под кривой / базовая длина.
 Для функции f (x) среднеквадратичное значение для интервала [a, b] = √ (1 / b-a) _a ∫ ^b f ² (x) dx.
 Среднеквадратичное значение синусоиды 
 Среднеквадратичное значение = √ Квадрат площади полупериода / базовой длины полупериода
 Среднеквадратичное значение синусоидальной волны можно рассчитать, просто взяв только область полупериода. Потому что площади квадрата положительного полупериода и квадрата отрицательного полупериода имеют одинаковые значения.Таким образом, вывод будет таким же, как и для двухполупериодного выпрямителя.
 Среднеквадратичное значение напряжения синусоидальной волны, В _{Среднеквадратичное значение} = В _м / √2, Вм - максимальное напряжение или пиковое напряжение.
 Действующее значение полупериодного выпрямителя 
 В однополупериодном выпрямителе отрицательный полупериод будет удален с выхода. Итак, общую длину базы (2π) следует брать из интервала от 0 до 2π.
 Действующее значение напряжения, В _СКЗ = √ В _м ² / 2π ₀ ∫ ^π sin ² ωt dωt
 = √ V _м ² / 2π ₀ ∫ ^π (1 - cos2ωt) / 2) dωt = √ V _м ² / 4π [ωt - sin2ωt / 2] ₀ ^π
 = √ V _м ² / 4π [π - (sinπ) / 2 - (0 - (sin0) / 2)] = √ V _м ² / 4π (π) = √ V _м ²/4
 Следовательно, действующее значение напряжения, В _СКЗ = В _м/2
 Среднеквадратичное значение двухполупериодного выпрямителя 
 Действующее значение напряжения, В _СКЗ = √ В _м ² / π ₀ ∫ ^π sin ² ωt dωt
 = √ V _м ² / π ₀ ∫ ^π (1 - cos2ωt) / 2) dωt = √ V _м ² / 2π [ωt - sin2ωt / 2] ₀ ^π
 = √ V _м ² / 2π [π - (sinπ) / 2 - (0 - (sin0) / 2)] = √ V _м ² / 2π (π) = √ V _м ²/2
 RMS напряжение, В _RMS = В _м / √2
 Пик-фактор выпрямителя 
 Коэффициент пика определяется как отношение максимального значения к среднеквадратичному значению переменной величины.
 Пик-фактор = пиковое значение / среднеквадратичное значение
 Действующее значение напряжения однополупериодного выпрямителя, В _{Среднеквадратичное значение} = В _м/2. Где V _m - максимальное или пиковое напряжение.
 Тогда коэффициент пика  полуволнового выпрямителя  можно рассчитать как,
 V _м / V _RMS = V _м / (V _м/2) = 2 V _м / V _м = 2
 Аналогично, для двухполупериодного выпрямителя среднеквадратичное напряжение V _RMS = V _м / √2
 Следовательно, значение пикового коэффициента двухполупериодного выпрямителя  =  В _м / В _м / √2
 = V _м √2 / V _м = √2 = 1.414
 Форм-фактор выпрямителя 
 Отношение среднеквадратичного значения к среднему значению переменной величины известно как его форм-фактор.
 Форм-фактор = среднеквадратичное значение / среднее значение
 RMS напряжение полуволнового выпрямителя, V _RMS = V _m/2 и среднее напряжение V _AVG = V _m / π, V _m - пиковое напряжение.
  Форм-фактор однополупериодного выпрямителя  = V _RMS / V _AVG = (V _m/2) / (_Vm / π)
 = π V _м/2 V _м = 1.57
 Для двухполупериодного выпрямителя среднеквадратичное напряжение V _RMS = V _м / √2 и среднее напряжение
 В _AVG = 2 В _м / π
  Значение форм-фактора двухполупериодного выпрямителя =  (В _м / √ 2) / (2 В _м / π)
 = π V _м / 2√2 V _м = 1,11
 Коэффициент пульсации выпрямителя 
 Отношение среднеквадратичного значения (среднеквадратичное значение) составляющей переменного тока к составляющей постоянного тока на выходе определяется как коэффициент пульсации и обозначается γ.
 Коэффициент пульсации, γ = В _AC / V _DC | V _DC - это среднее значение постоянного тока на выходе.
 В _RMS = √ V _DC ² + V _AC ² или I _RMS = √ I _DC ² + I _AC ²
 В _{переменного тока} = √ В _RMS ² - В _{постоянного тока} ²
 Следовательно, уравнение коэффициента пульсаций имеет вид γ = √ (В _RMS ² - V _DC ²) / V _DC ² = √ (V _RMS / V _DC) ² - 1
 Чтобы рассчитать коэффициент пульсаций полуволнового и двухполупериодного выпрямителя, просто подставьте среднеквадратичное значение и среднее значение соответствующего выпрямителя в приведенное выше уравнение.
 Коэффициент пульсации однополупериодного выпрямителя 
 RMS Напряжение полуволнового выпрямителя, В _RMS = В _м/2 | Vm - пиковое напряжение.
 Среднее напряжение полуволнового выпрямителя, В _AVG = В _м / π
 Коэффициент пульсации, γ = √ ([(V _м/2) / (V _м / π)] ² -1) = √ (π / 2) ² - 1 =  1,21 
 Коэффициент пульсаций двухполупериодного выпрямителя 
 RMS Напряжение двухполупериодного выпрямителя, В _RMS = В _м / √2
 Среднее напряжение двухполупериодного выпрямителя, В _AVG = 2 В _м / π
 r = √ ([(V _m / √ 2) / (2 V _m / π)] ² - 1) = √ (π / (2 √ 2)) ² - 1 =  0.48 
 КПД выпрямителя 
 Отношение выходной мощности постоянного тока к входной мощности переменного тока выпрямителя называется его КПД. Обозначается он η.
 КПД выпрямителя, η = выходная мощность постоянного тока / входная мощность переменного тока = P _DC / P _AC
 КПД однополупериодного выпрямителя 
 I _RMS = I _м/2, P _AC = I _RMS ² (r _f + R _L) = (I _m/2) ² (r _F + R _L)
 В _м - пик Ток |
 P _DC = I _AVG ² R _L = (I _m / π) ² R _L
 Для однополупериодного выпрямителя КПД η = P _DC / P _AC = ((I _m / π) ² R _L) / ((I _m/2) ² (R _F + R _L))
 = 4 R _L / π ² (r _f + R _L) = 0.405 R _L / (R _F + R _L)
 Следовательно, максимальная эффективность =  40,5% 
 КПД двухполупериодного выпрямителя 
 Аналогично для двухполупериодного выпрямителя,
 I _RMS = I _м / √ 2, P _AC = (I _м / √ 2) ² (r _f + R _L)
 P _DC = (2 I _м / π) ² R _L
 Для однополупериодного выпрямителя КПД η = P _DC / P _AC = ((2 I _m / π) ² R _L) / ((I _m / √ 2) ² (R _F + R _L))
 = 8 R _L / π ² (r _f + R _L) = 0.810 R _L / (R _F + R _L)
 Максимальная эффективность =  81,0% 
 Следовательно, мы можем видеть, что эффективность двухполупериодного выпрямителя вдвое выше, чем у полуволнового выпрямителя.
  от переменного тока к постоянному току 
 Схема выпрямителя
 Схема фильтра
 Схема регулятора напряжения
 Полуволновой выпрямитель - принципиальная схема, теория и применение 
 Что такое полуволновой выпрямитель? 
 Полупериодный выпрямитель   определяется как тип выпрямителя, который пропускает только один полупериод формы волны переменного напряжения, блокируя другой полупериод.Полупериодные выпрямители используются для преобразования переменного напряжения в постоянное, и для их создания требуется только один диод. Выпрямитель - это устройство, преобразующее переменный ток (AC) в постоянный (DC). Это делается с помощью диода или группы диодов. В однополупериодных выпрямителях используется один диод, а в двухполупериодных выпрямителях - несколько диодов.
 При работе полуволнового выпрямителя используется тот факт, что диоды пропускают ток только в одном направлении.
 Теория полуволнового выпрямителя 
 Полуволновой выпрямитель - это самая простая форма выпрямителя из имеющихся.Мы рассмотрим полную схему однополупериодного выпрямителя позже, но давайте сначала разберемся, что именно делает этот тип выпрямителя.
 Схема ниже иллюстрирует основной принцип полуволнового выпрямителя. Когда стандартный сигнал переменного тока проходит через однополупериодный выпрямитель, остается только половина сигнала переменного тока. Полупериодные выпрямители пропускают только один полупериод (положительный или отрицательный полупериод) переменного напряжения и блокируют другой полупериод на стороне постоянного тока, как показано ниже.
 Для создания однополупериодного выпрямителя требуется только один диод. По сути, это все, что делает однополупериодный выпрямитель.
 Поскольку системы постоянного тока предназначены для протекания тока в одном направлении (и с постоянным напряжением, которое мы опишем позже), пропускание формы сигнала переменного тока с положительными и отрицательными циклами через устройство постоянного тока может иметь разрушительные (и опасные) последствия. Поэтому мы используем полуволновые выпрямители для преобразования входной мощности переменного тока в выходную мощность постоянного тока.
 Но диод - только его часть - полная схема однополупериодного выпрямителя состоит из 3 основных частей:
 Трансформатор
 Активная нагрузка
 Диод
 Схема полуволнового выпрямителя выглядит следующим образом : 
 Теперь мы рассмотрим процесс преобразования полуволнового выпрямителя переменного напряжения в выходное напряжение постоянного тока.
 Сначала высокое напряжение переменного тока подается на первичную обмотку понижающего трансформатора, и мы получаем низкое напряжение на вторичной обмотке, которое будет подаваться на диод.
 Во время положительного полупериода переменного напряжения диод будет смещен в прямом направлении, и ток протекает через диод. Во время отрицательного полупериода переменного напряжения диод будет смещен в обратном направлении, и ток будет заблокирован. Форма окончательного выходного напряжения на вторичной стороне (постоянного тока) показана на рисунке 3 выше.
 Это может сбивать с толку на первый взгляд, так что давайте подробнее рассмотрим теорию этого явления.
 Мы сосредоточимся на вторичной стороне цепи. Если мы заменим вторичные обмотки трансформатора на источник напряжения, мы можем упростить принципиальную схему однополупериодного выпрямителя как: 
 Теперь у нас нет трансформаторной части цепи, которая нас отвлекает.
 Для положительного полупериода напряжения источника переменного тока эквивалентная схема фактически принимает вид:
 Это потому, что диод смещен в прямом направлении и, следовательно, пропускает ток.Итак, у нас есть замкнутый контур.
 Но для отрицательного полупериода напряжения источника переменного тока эквивалентная схема принимает вид:
 Поскольку диод теперь находится в режиме обратного смещения, ток не может проходить через него. Таким образом, теперь у нас есть разомкнутая цепь. Поскольку в это время ток не может протекать через нагрузку, выходное напряжение равно нулю.
 Все это происходит очень быстро, поскольку форма волны переменного тока будет колебаться между положительным и отрицательным значениями много раз каждую секунду (в зависимости от частоты).
 Вот как выглядит форма волны полуволнового выпрямителя на входной стороне (V _в) и как она выглядит на выходной стороне (V _{на выходе}) после выпрямления (т. Е. Преобразования из переменного в постоянный):
 На приведенном выше графике фактически показан выпрямитель с положительной полуволной. Это полуволновой выпрямитель, который пропускает только положительные полупериоды через диод и блокирует отрицательные полупериоды.
 Форма волны напряжения до и после выпрямителя положительной полуволны показана на рисунке 4 ниже.
 И наоборот, выпрямитель с отрицательной полуволной пропускает только отрицательные полупериоды через диод и блокирует положительный полупериод. Единственная разница между положительным и отрицательным полуволновым выпрямителем - это направление диода.
 Как вы можете видеть на рисунке 5 ниже, диод теперь находится в противоположном направлении. Следовательно, диод теперь будет смещен в прямом направлении только тогда, когда форма волны переменного тока находится в отрицательном полупериоде.
 Конденсаторный фильтр полуволнового выпрямителя 
 Форма выходного сигнала, которую мы получили из теории выше, представляет собой пульсирующую форму волны постоянного тока.Это то, что получается при использовании полуволнового выпрямителя без фильтра.
 Фильтры - это компоненты, используемые для преобразования (сглаживания) пульсирующих сигналов постоянного тока в постоянные формы сигналов постоянного тока. Они достигают этого, подавляя пульсации постоянного тока в форме волны.
 Хотя однополупериодные выпрямители без фильтров теоретически возможны, их нельзя использовать для каких-либо практических приложений. Поскольку оборудование постоянного тока требует постоянной формы волны, нам необходимо «сгладить» эту пульсирующую форму волны, чтобы ее можно было использовать в реальном мире.
 Вот почему на самом деле мы используем полуволновые выпрямители с фильтром. В качестве фильтра можно использовать конденсатор или катушку индуктивности, но чаще всего используется полуволновой выпрямитель с конденсаторным фильтром.
 На приведенной ниже принципиальной схеме показано, как можно использовать емкостной фильтр для сглаживания пульсирующего сигнала постоянного тока в постоянный сигнал постоянного тока.
 Формула полуволнового выпрямителя 
 Теперь мы выведем различные формулы для полуволнового выпрямителя на основе предыдущей теории и приведенных выше графиков.
 Коэффициент пульсации полуволнового выпрямителя 
 «Пульсация» - это нежелательная составляющая переменного тока, остающаяся при преобразовании формы волны переменного напряжения в форму волны постоянного тока. Несмотря на то, что мы изо всех сил стараемся удалить все компоненты переменного тока, на выходной стороне все еще остается небольшое количество, которое пульсирует форму волны постоянного тока. Этот нежелательный компонент переменного тока называется «пульсацией».
 Чтобы количественно оценить, насколько хорошо однополупериодный выпрямитель может преобразовывать переменное напряжение в постоянное, мы используем так называемый коэффициент пульсаций (обозначаемый γ или r).Коэффициент пульсации - это соотношение между среднеквадратичным значением переменного напряжения (на входе) и постоянного напряжения (на выходе) выпрямителя.
 Формула для коэффициента пульсаций:
 Что также может быть преобразовано в равное:
 Коэффициент пульсаций полуволнового выпрямителя равен 1,21 (т. Е. Γ = 1,21).
 Обратите внимание, что для создания хорошего выпрямителя мы хотим, чтобы коэффициент пульсаций был как можно ниже. Вот почему мы используем конденсаторы и катушки индуктивности в качестве фильтров, чтобы уменьшить пульсации в цепи.
 КПД полуволнового выпрямителя 
 КПД выпрямителя (η) - это соотношение между выходной мощностью постоянного тока и входной мощностью переменного тока. Формула для определения КПД равна:
 КПД полуволнового выпрямителя равен 40,6% (т. Е. Η _макс. = 40,6%)
 Среднеквадратичное значение полуволнового выпрямителя 
 Чтобы получить среднеквадратичное значение, равное половине волнового выпрямителя, нам нужно рассчитать ток в нагрузке. Если мгновенный ток нагрузки равен i _L = I _m sinωt, то среднее значение тока нагрузки (I _DC) равно:
 Где I _m равно пиковому мгновенному току через нагрузка (у меня _макс).Следовательно, выходной постоянный ток (I _DC), полученный через нагрузку, равен:
 Для однополупериодного выпрямителя среднеквадратичный ток нагрузки (I _RMS) равен среднему току (I _DC), умноженному на π / 2. Следовательно, среднеквадратичное значение тока нагрузки (I _rms) для полуволнового выпрямителя составляет:
 Где I _m = I _max, что равно пиковому мгновенному току в нагрузке.
 Пиковое обратное напряжение полуволнового выпрямителя 
 Пиковое обратное напряжение (PIV) - это максимальное напряжение, которое диод может выдержать в условиях обратного смещения.Если приложить напряжение больше PIV, диод выйдет из строя.
 Форм-фактор полуволнового выпрямителя 
 Форм-фактор (FF) - это соотношение между среднеквадратичным значением и средним значением, как показано в формуле ниже:
 Форм-фактор полуволнового выпрямителя равен 1,57 (т. Е. FF = 1.57).
 Выходное напряжение постоянного тока 
 Выходное напряжение (В _DC) на нагрузочном резисторе обозначается следующим образом: 
 Применение полуволнового выпрямителя 
 Полуполупериодные выпрямители не так часто используются, как двухполупериодные выпрямители.Несмотря на это, они по-прежнему используются в некоторых случаях:
 Для приложений выпрямления
 Для приложений демодуляции сигналов
 Для приложений пиковых сигналов
 Преимущества полуволнового выпрямителя 
 Основное преимущество полуволновых выпрямителей заключается в их простоте. Поскольку для них не требуется столько компонентов, их проще и дешевле установить и построить.
 Таким образом, основными преимуществами однополупериодных выпрямителей являются:
 Простой (меньшее количество компонентов)
 Более дешевая первоначальная стоимость (поскольку у них меньше оборудования.Хотя со временем возникает более высокая стоимость из-за увеличения потерь мощности)
 Недостатки полуволнового выпрямителя 
 Недостатки полуволновых выпрямителей:
 Они допускают только полупериод на синусоиду и другие полупериод тратится впустую. Это приводит к потере мощности.
 Они выдают низкое выходное напряжение.
 Получаемый нами выходной ток не является чисто постоянным, и он все еще содержит много пульсаций (т.е. имеет высокий коэффициент пульсаций)
 Трехфазный полуволновой выпрямитель 
 Все вышеприведенные теории относятся к одной фазе однополупериодный выпрямитель.Хотя принцип трехфазного полуволнового выпрямителя одинаков, характеристики разные. Форма волны, коэффициент пульсации, КПД и выходные значения RMS не совпадают.
 Трехфазный однополупериодный выпрямитель используется для преобразования трехфазного переменного тока в постоянный. Здесь переключатели являются диодами, а значит, это неуправляемые переключатели. То есть невозможно контролировать время включения и выключения этих переключателей.
 Трехфазный полуволновой диодный выпрямитель обычно конструируется с трехфазным источником питания, подключенным к трехфазному трансформатору, где вторичная обмотка трансформатора всегда соединяется звездой.Это связано с тем, что нейтральная точка требуется для подключения нагрузки обратно к вторичным обмоткам трансформатора, обеспечивая обратный путь для потока энергии.
 Типичная конфигурация трехфазного полуволнового выпрямителя, питающего чисто резистивную нагрузку, показана ниже. Здесь каждая фаза трансформатора рассматривается как отдельный источник переменного тока. Моделирование и измерение напряжений показано на схеме ниже. Здесь мы подключили индивидуальный вольтметр к каждому источнику, а также к нагрузке.
 Трехфазные напряжения показаны ниже.
 Напряжение на резистивной нагрузке показано ниже. Напряжение показано черным цветом.
 Итак, мы можем видеть из приведенного выше рисунка, что диод D1 проводит, когда фаза R имеет значение напряжения, которое выше, чем значение напряжения двух других фаз, и это состояние начинается, когда фаза R находится в 30 ^o и повторяется после каждого полного цикла. Другими словами, следующий раз, когда диод DI начинает проводить, будет при 390 ^o.Диод D2 принимает на себя проводимость от D1, который перестает проводить под углом 150 ^o, потому что в этот момент значение напряжения в фазе B становится выше, чем напряжения в двух других фазах. Таким образом, каждый диод проводит под углом 150 ^o - 30 ^o = 120 ^o.
 Здесь форма результирующего сигнала постоянного напряжения не является чисто постоянным, поскольку она не плоская, а скорее содержит пульсации. А частота пульсации 3 × 50 = 150 Гц.
 Среднее значение выходного напряжения на резистивной нагрузке равно
 Где
 Среднеквадратичное значение выходного напряжения равно
 Напряжение пульсаций равно
 А коэффициент пульсаций напряжения равен ,
 Приведенное выше уравнение показывает, что пульсации напряжения значительны.Это нежелательно, так как приводит к ненужным потерям мощности.
 Выходная мощность постоянного тока,
 Входная мощность переменного тока,
 КПД,
 Несмотря на то, что КПД трехфазного полуволнового выпрямителя кажется высоким, он все же меньше, чем КПД, обеспечиваемый трехфазным полноволновым диодным выпрямителем . Хотя трехфазные полуволновые выпрямители дешевле, эта экономия незначительна по сравнению с деньгами, потраченными на их более высокие потери мощности. Таким образом, трехфазные однополупериодные выпрямители обычно не используются в промышленности.
 Как можно рассчитать ток мостового выпрямителя - Аппаратное обеспечение 
 Мостовой выпрямитель PIV 
 Видео взято с канала: techgurukula
 Полноволновый мостовой выпрямитель 
 Видео взято с канала: Neso Academy
 Анализ двухполупериодных выпрямителей 
 Видео взято с канала: K7RXF
 Полноволновые мостовые выпрямители 
 Видео взято с канала: The Organic Chemistry Tutor
 Двухполупериодный мостовой выпрямитель и расчет конденсатора 
 Видео взято с канала: GK Agrawal
 23.МОСТ ВЫПРЯМИТЕЛЬ || РАСЧЕТ КОНДЕНСАТОРА 
 Видео, взятое с канала: SANEESH ELECTRONICA
 Значение конденсатора полного мостового выпрямителя, выбор напряжения 
 Видео, снятое с канала: GK Agrawal
 Рассчитайте Vm Vrms Vdc значений полной волны и полуволны выпрямители, Вм Максимальное напряжение В постоянного тока Среднее напряжение В Среднеквадратичное действующее значение напряжения. Среднее выходное напряжение двухполупериодного выпрямителя (полномостового выпрямителя) при нулевом сопротивлении диода равно примерно 0.637 * Входное напряжение переменного тока (макс.)) Или 0,9 * Входное напряжение переменного тока (RMS). Это значение уменьшается с увеличением сопротивления диода. На него также влияет сопротивление нагрузки, когда. Вы должны получить синусоидальную волну 120 В R M S 36 = 3,3 В R M S или V P E A K = 3,3 * 2 = 4,67 В P K на выходе трансформатора, поскольку это понижающий трансформатор 36: 1. Даже крошечная нагрузка в 1% от емкости снизит напряжение на количество выпавших диодов.
 Итак, вычтите 7 или 1,4 вольт из ожидаемого пика, и числа должны лучше совпадать.При более высоких нагрузках наибольший ток обеспечит мост или двухполупериодный выпрямитель. При высоких уровнях тока> 10 ампер падение напряжения на каждом диоде может составлять 1 вольт.
 В LM = максимальное значение напряжения нагрузки = V sm - падение диода - падение вторичного сопротивления V L = действующее значение напряжения нагрузки V L (ac) = действующее значение составляющей переменного тока в выходном напряжении I L = действующее значение тока нагрузки. Как рассчитать высокое напряжение сетевого трансформатора. ВХОДНОЙ ФИЛЬТР КОНДЕНСАТОРА МОСТ.
 МОСТ. Vac = Vdc x 0.71. Iac = Idc x 1,61.
 Pac = Pdc x 1,14. ДРОССЕЛЬНЫЙ ВХОДНОЙ ФИЛЬТР (Необходимо использовать специальный дроссель) ПОЛНОСТЬЮ ВОЛНОВОЙ. ПОЛНАЯ ВОЛНА. Vac = Vdc x 2,22. Калькулятор напряжения постоянного тока для полноволнового выпрямителя.
 Схема полноволнового выпрямителя принимает входной переменный ток и выдает выходное напряжение или ток, который является чисто постоянным или имеет определенную составляющую постоянного тока. Этот калькулятор рассчитывает напряжение постоянного тока на выходе схемы полноволнового выпрямителя. Напряжение пульсаций мостового выпрямителя Где: I - постоянный ток нагрузки в амперах, ƒ - частота пульсаций или удвоенная входная частота в герцах, а C - емкость в фарадах.
 Основное преимущество двухполупериодного мостового выпрямителя заключается в том, что он имеет меньшее значение пульсаций переменного тока для данной нагрузки и меньший резервуар или сглаживающий конденсатор, чем эквивалентный полуволновой выпрямитель. Я пытаюсь рассчитать, какой радиатор (если он есть) мне нужен для работы мостового выпрямителя при максимальных требованиях к напряжению и нагрузке моей системы. duke37 сказал: мощность, потерянная в выпрямителе, нагревает его на величину, зависящую от тока и падения напряжения. Соответственно, максимальное выходное напряжение, которое может быть достигнуто, составляет минимум 1.На 2 вольта ниже пикового напряжения на входе переменного тока. Рассчитайте количество тепла, рассеиваемого выпрямителем: напряжение на диодах упадет минимум на 1,2 В (при использовании стандартного кремниевого диода), которое будет расти с увеличением тока. Это результат стандартного напряжения.
 Когда вы пропускаете это переменное напряжение через мостовой выпрямитель, он вырабатывает постоянное напряжение, и полезно знать, какое постоянное напряжение следует ожидать. В этом калькуляторе мы используем четыре диода для конструкции мостового выпрямителя, и важно знать прямое падение напряжения используемого диода.Но в мостовом выпрямителе два последовательно соединенных диода проводят в течение каждого полупериода.
 Таким образом, падение напряжения происходит из-за двух диодов, что равно 1,4 В (0,7 + 0,7 = 1,4 В). Однако потеря мощности из-за этого падения напряжения очень мала. «Эта статья посвящена только мостовому выпрямителю.
  Список сопутствующей литературы: 
 Схема двухполупериодного мостового выпрямителя показана на рисунке 6.35. 
 из Принципов авиастроения 
 Ллойда Дингла, Майкла Х. Тули 
 CRC Press, 2013
 В шестифазном последовательном мостовом выпрямителе, показанном на рис.10.18 пусть V ∗ m будет пиковым напряжением вторичной обмотки, соединенной треугольником. 
 из Руководства по силовой электронике 
 Мухаммада Х. Рашида 
 Elsevier Science, 2011
 На рисунке 14.6 показана схема трехфазного полномостового диодного выпрямителя. 
 от Renewable Hydrogen Technologies: Production, Purification, Storage, Applications and Safety 
 by Luis M Gandia, Gurutze Arzamedi, Pedro M Dieguez 
 Elsevier Science, 2013
 Рис.3 (б) показаны формы сигналов входного и выходного напряжения мостового выпрямителя. 
 из Справочника по электронике 
 Джерри К. Уитакера 
 Тейлор и Фрэнсис, 1996
 Если выпрямление должно быть выполнено после усиления, то усиленное среднее значение подается на выпрямитель. схема однополупериодного или двухполупериодного выпрямителей, как показано на рис. 3.4 (c) и (d). 
 от Industrial Instrumentation & Control, 2e 
 by S.K. Singh 
 McGraw-Hill Education (India) Pvt Limited, 2003
 Типичные пакеты диодных мостовидных выпрямителей показаны на рис. 21.1 (d). 
 от Consumer Electronics 
 by Bali 
 Pearson Education, 2007
 Предположим, что прямое сопротивление диода равно 40 Ом, а сопротивление вторичной обмотки трансформатора равно 12 Ом. и средние значения тока D.C. выходное напряжение и мощность, эффективность выпрямления и коэффициент пульсаций. 
 от Basic Electronics 
 от APGodse UABakshi 
 Technical Publications, 2009
 Если трансформатор питается от сети 50 Гц, а вторичное напряжение трансформатора составляет 40 В (среднеквадратичное значение) относительно центра Tap, найдите приблизительно коэффициент пульсаций на выходе, напряжение снятия нагрузки и процентное регулирование.
Навигация по записям
Схемы умзч на микросхемах: Схемы интегральных УНЧ — полный список схем и документации на QRZ.RU
Формула енд в excel: Функция ЕНД как скрыть ошибку #Н/Д для ВПР и ПРОСМОТР в Excel
Похожие записи
 
 21.11.2024 0
 Особенности питания кормящей мамы: что можно и нельзя есть при грудном вскармливании
 
 19.11.2024 0
 Новорожденный какает слизью: причины появления слизи в кале грудничка
 
 19.11.2024 0
 Гемангиома у новорожденных: причины, виды, лечение и профилактика
Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *
Имя * 
Email * 
Сайт 
  
Рубрики
 Карта сайта
 ©  M-Gen