- •Разработка источников вторичного питания электронных устройств
- •140610 – “Электрооборудование и электрохозяйства предприятий,
- •Введение
- •1 Общие сведения
- •1. 2 Импульсные источники питания
- •1. 3 Выбор схемы источника питания Пусть ток потребления
- •1. 4 Стабилизаторы линейных источников питания
- •1. 4. 1 Параметрические стабилизаторы
- •1. 4. 2 Компенсационные стабилизаторы
- •2 Разработка электронной схемы блока питания
- •3 Расчет схемы блока питания
- •3.1 Расчет стабилизатора напряжения и выбор элементов схемы
- •3.2 Расчет выпрямителей с емкостным фильтром
- •Библиографический список
- •Редактор л. А. Маркешина
- •450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов,1.
3.2 Расчет выпрямителей с емкостным фильтром
Выпрямитель в современных маломощных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры содержит емкостный фильтр для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения. Магнитные потоки рассеяния в трансформаторе оказывают значительное влияние на характер электромагнитных процессов в выпрямителях, они учитываются индуктивным сопротивление обмоток ха. Другим важным параметром является активное сопротивление обмоток ra. Особенности расчета выпрямителя зависят от соотношения между параметрами ха и ra.
Схема однофазного мостового выпрямителя малой мощности, который рекомендуется применять в источнике питания, представлена на рисунке 12.
Рисунок 13 − Однофазный мостовой выпрямитель
Численные значения коэффициентов для расчета выпрямителя представлены в таблице 8.
Таблица 8 − Значения коэффициентов
Тип выпрямителя |
КR |
К1 |
К2 |
К3 |
M |
Однополупериодный |
2,3 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Двухполупериодный |
4,7 |
1 |
1 |
0,5 |
2 |
Мостовой |
3,5 |
2 |
1 |
0,707 |
2 |
С удвоением |
0,9 |
1 |
0,5 |
1,42 |
1 |
3.2.1 Сопротивление фазы выпрямителя R складывается из сопротивления обмотки трансформатора Ra и сопротивления диодов постоянному току
Ri [5]:
, (37)
где Ra − сопротивление обмотки трансформатора, Ом.
Сопротивление обмотки трансформатора описывается формулой [5]:
, (38)
где Id − среднее значение выпрямленного тока, А;
КR − вспомогательный коэффициент;
Bmax − максимальная индукция, принимается равной ≤ 1,5 Тл;
S − количество стержней трансформатора, несущих обмотки;
Ud − выпрямленное напряжение, В;
f − частота питающей сети, равная 50 Гц.
Сопротивление диода постоянному току описывается формулой [5]:
, (39)
где M − количество фаз выпрямления.
Подставляя численные значения в формулы (37), (38) и (39), получим:
Ом;
Ом;
Ом.
3.2.2 Постоянную составляющую тока для М-фазной схемы выпрямления можно определить[4]:
; (40)
,
где − амплитуда напряжения вторичной обмотки;
= 2f − угловая частота питающей сети.
После преобразований получим:
, (41)
где ;
или .
Решая совместно эти два уравнения в программе MathCAD, получим
;
;
;
.
Зная и , можно рассчитать все основные параметры выпрямителя:
− амплитуда тока в диоде [4]
, (42)
где .
Подставляя численные значения в формулу (42), получим
;
А;
− среднее значение тока диода [4]
. (43)
Подставляя численные значения в формулу (43), получим
А;
− эффективный ток диода [4]
, (44)
где .
Подставляя численные значения в формулу (44), получим
;
А;
− ток вторичной обмотки трансформатора[4]
. (45)
Подставляя численные значения в формулу (45), получим
А;
− напряжение на вторичной обмотке трансформатора[4]
, (46)
где .
Подставляя численные значения в формулу (46), получим:
;
В.
3.2.3 Емкость конденсатора фильтра[5]
, (47)
где − коэффициент пульсаций, %.
Подставляя численные значения в формулу (47), получим:
мкФ.
3.2.4 По результатам расчетов выпрямителей выбираем тип применяемых
диодов и стандартные конденсаторы сглаживающих фильтров.
Диоды выбираем по допустимому среднему току , который должен быть больше получившегося в результате расчета среднего тока вентиля, с проверкой по допустимому импульсному току и обратному напряжению. Для мостовых выпрямителей выбираем блок типа КЦ402Ж (таблица 9).
Таблица 9 − Параметры полупроводникового диодного блока КЦ402Ж
Тип прибора |
, А |
, А |
, В |
, В |
КЦ402Ж |
0,6 |
5 |
600 |
1,2 |
Конденсаторы сглаживающих фильтров должны иметь емкость не менее получившейся по результатам расчета. Рабочее напряжение конденсаторов выбираем в 1,5…2 раза больше напряжения холостого хода выпрямителей, которое определяем из расчетов при токе нагрузки, равном нулю.
. (48)
Подставляя численные значения в формулу (48), получим
В.
Выбираем электролитический конденсатор типа K50-6 50мк 100В. Допустимая амплитуда напряжения переменной составляющей 5…20 %.