Запомнить  |  Забыли пароль?
18+
Сайт может содержать контент, запрещенный к просмотру лицам до 18 лет!
Вход/Регистрация
Зарегистрироваться

Логин:

Будет использоваться при авторизации.
Только латинские буквы и цифры.
*

Никнейм:

Этим именем будут подписываться ваши сообщения. Русские и английские буквы и цифры. *

Пароль

*

Повторите пароль:

*

E-mail:

По-умолчанию не публикуется *

Образование:

*

Для продолжения регистрации вам нужно принять правила пользования ресурсом.

Я принимаю условия пользованияЯ не принимаю условия пользования

Расчет блоков питания

495 просмотров
Голосов: 0
0

                       Расчет блоков питания. Подавляющее большинство радиолюбительских конструкций получает питание от электросети через блок питания. Он обычно содержит сетевой трансформатор Т1, диодный выпрямитель VD1—VD4 и оксидный сглаживающий конденсатор большой емкости С1.

                                 Расчет блоков питания. К вспомогательным, но нужным устройствам относятся выключатель SA1, предохранитель FU1 и индикатор включения — миниатюрная лампа накаливания HL1, с номинальным напряжением, несколько большим напряжения вторичной обмотки трансформатора (лампы, горящие с недокалом, гораздо дольше служат).Стабилизатор напряжения, если он имеется, включается между выходом выпрямителя и нагрузкой. Напряжение на его выходе, как правило, меньше Uвых, и на стабилизаторе тратится заметная мощность.Начнем с расчета сетевого трансформатора. Его габариты и масса полностью определяются той мощностью, которую должен отдавать блок питания: Рвых = Uвых • Iвых. Если вторичных обмоток несколько, то надо просуммировать все мощности, потребляемые по каждой из обмоток. К посчитанной мощности следует добавить мощность индикаторной лампочки Ринд и мощность потерь на диодах выпрямителяPвыпр = 2Unp • Iвых, где Unp — прямое падение напряжения на одном диоде, для кремниевых диодов оно составляет 0,6… 1 В, в зависимости от тока. Unp можно определить по характеристикам диодов, приводимых в справочниках.От сети трансформатор будет потреблять мощность, несколько большую рассчитанной, что связано с потерями в самом трансформаторе. Различают «потери в меди» — на нагрев обмоток при прохождении по ним тока — это обычные потери, вызванные активным сопротивлением обмоток, и «потери в железе», вызванные работой по перемагничиванию сердечника и вихревыми токами в его пластинах Отношение потребляемой из сети к отдаваемой мощности равно КПД трансформатора η. КПД маломощных трансформаторов невелик и составляет 60...65 %, возрастая до 90 % и более лишь для трансформаторов мощностью несколько сотен ватт. Итак, Ртр = (Рвых + Ринд + Рвыпр)/η.Теперь можно определить площадь сечения центрального стержня сердечника (проходящего сквозь катушку), пользуясь эмпирической формулой:S2 = Pтр.

                                В обозначениях магнитопроводов уже заложены данные для определения сечения. Например, Ш25х40 означает ширину центральной части Ш-образной пластины 25 мм, а толщину набора пластин 40 мм. Учитывая неплотное прилегание пластин друг к другу и слой изоляции на пластинах, сечение такого сердечника можно оценить в 8...9, а мощность намотанного на нем трансформатора — в 65...80 Вт.Площадь сечения центрального стержня магнитопровода трансформатора S определяет следующий важный параметр — число витков на вольт. Оно не должно быть слишком малым, иначе возрастает магнитная индукция в магнитопроводе, материал сердечника заходит в насыщение, при этом резко возрастает ток холостого хода первичной обмотки, а форма его становится не синусоидальной — возникают большие пики тока на вершинах положительной и отрицательной полуволн. Резко возрастают поле рассеяния и вибрация пластин. Другая крайность — излишнее число витков на вольт — приводит к перерасходу меди и повышению активного сопротивления обмоток. Приходится также уменьшать диаметр провода, чтобы обмотки уместились в окне магнитопровода. Подробнее эти вопросы рассмотрены в [1].Число витков на вольт n у фабричных трансформаторов, намотанных на стандартном сердечнике из Ш-образных пластин, обычно рассчитывают, из соотношения n = (45...50)/S, где S берется в см2. Определив n и умножив его на номинальное напряжение обмотки, получают ее число витков. Для вторичных обмоток напряжение следует брать на 10 % больше номинального, чтобы учесть падение напряжения на их активном сопротивлении.Все напряжения на обмотках трансформатора (UI и UII на рис.) берутся в эффективных значениях. Амплитудное значение напряжений будет в 1,41 раза выше. Если вторичная обмотка нагружена на мостовой выпрямитель, то напряжение на выходе выпрямителя Uвых на холостом ходу получается практически равным амплитудному на вторичной обмотке. Под нагрузкой выпрямленное напряжение уменьшается и становится равным:Uвых=1,41UII — 2Uпр — Iвых rтр.Здесь rтр — сопротивление трансформатора со стороны вторичной обмотки.

                            С достаточной для практики точностью можно положить rтp = (0,03...0,07)Uвых/Iвых, причем меньшие коэффициенты берутся для более мощных трансформаторов.Определив числа витков, следует найти токи в обмотках. Ток вторичной обмотки III = Iинд + Pвых/UII. Активный ток первичной обмотки (обусловленный током нагрузки) IIА = Ртр/UI. Кроме того, в первичной обмотке течет еще и реактивный, «намагничивающий» ток, создающий магнитный поток в сердечнике, практически равный току холостого хода трансформатора. Его величина определяется индуктивностью L первичной обмотки: IIр = UI/2пfL.На практике ток холостого хода определяют экспериментально — у правильно спроектированного трансформатора средней и большой мощности он составляет (0,1...0,3)IIA. Реактивный ток зависит от числа витков на вольт, уменьшаясь с увеличением n. Для маломощных трансформаторов допускают llp = (0,5...0,7)lIA. Активный и реактивный токи первичной обмотки складываются в квадратуре, поэтому полный ток первичной обмотки II2 = IIA2 + IIР2.

                   Определив токи обмоток, следует найти диаметр провода исходя из допустимой для трансформаторов плотности тока 2...3 А/мм2. Оценивают возможность размещения обмоток в окне следующим образом: измерив высоту окна (ширину катушки), определяют число витков одного слоя каждой обмотки и затем требуемое число слоев. Умножив число слоев на диаметр провода и прибавив толщину изолирующих прокладок, получают толщину обмотки. Толщина всех обмоток должна быть не более ширины окна. Более того, поскольку плотная намотка вручную невозможна, следует полученную толщину обмоток увеличить в 1,2...1,4 раза.В заключение приведем упрощенный расчет выпрямителя (рис.). Допустимый прямой средний ток диодов в мостовой схеме должен быть не менее 0,5Iвых, практически выбирают (для надежности) диоды с большим прямым током. Допустимое обратное напряжение не должно быть меньше 0,71UII + 0,5Uвых, но поскольку на холостом ходу Uвых достигает 1,41UII, обратное напряжение диодов целесообразно выбирать не меньше этой величины, т. е. амплитудного значения напряжения на вторичной обмотке. Полезно учесть еще и возможные колебания напряжения сети.rbp3Амплитуду пульсаций выпрямленного напряжения в вольтах можно оценить по упрощенной формуле: Uпульс = 5Iвых/С. Выходной ток подставляется в амперах, емкость конденсатора С1 — в микрофарадах.

                            При токах нагрузки, составляющих несколько десятков миллиампер и менее, допустимо ограничиться простейшим устройством со стабилитроном (см. раздел 4 «Нелинейные цепи» в «Радио», 2002, № 12, с. 45, рис. 19).При больших токах нагрузки рекомендуем применить несколько более сложный стабилизатор, схема которого показана на рис… Как видим, здесь к простейшему стабилизатору на элементах R1, VD1 добавлен эмиттерный повторитель, собранный на транзисторе VT1. Если в простейшем стабилизаторе ток нагрузки не может быть больше тока стабилитрона, то здесь он может превосходить ток стабилитрона в h21Э раз, где h21Э — статический коэффициент передачи тока базы транзистора в схеме с общим эмиттером. Для его увеличения часто на месте VT1 используют составной транзистор. Выходное напряжение стабилизатора на 0,6 В меньше напряжения стабилизации VD1 (на 1,2 В для составного транзистора).Расчет стабилизированного блока питания рекомендуется начинать именно со стабилизатора. Исходя из требуемых напряжения и тока нагрузки, выбирают транзистор VT1 и стабилитрон VD1. Ток базы транзистора составит:Iб = Iвых/h21Э.Он и явится выходным током простейшего стабилизатора на элементах R1 и VD1. Затем оцените минимальное напряжение на выходе выпрямителя Uвых-Uпульс — оно должно быть на 2...3 В больше требуемого напряжения на нагрузке даже при минимально допустимом напряжении сети. 

Позитивных: 0
На тройку: 0
Негативных: 0
Общий балл:
0
Всего отзывов: 0

Нет отзывов. Ваш будет первым!

0

Комментарии

Нет комментариев. Ваш будет первым!



Похожие статьи:
  • Управляем вентиляцией с помощью детектора углекислого газаВ разделе - Радиоэлектроника Управляем вентиляцией с помощью детектора углекислого газа...
  • Подробнее о спектральном анализе сигналовВ разделе - Полезные знания и советы                           Как с помощью спектрального анализа можно разложить некоторый звуковой сигнал на слагающие его ноты?                           Давайте немного абстрагируемся от звука и положим, что у нас есть некоторый оцифрованный сигнал, спектральный состав которого мы хотим определить, и достаточно точно. Под катом краткий обзор метода выделения гармоник из произвольного сигнала с помощью цифрового гетеродинирования, и немного особой, Фурье-магии.                     Итак, что...
  • Полосовые фильтрыВ разделе - Полезные знания и советы                              Полосовые фильтры.Существуют устройства, для работы которых необходимо из широкого спектра смешанных частот выделить частоты, находящиеся в определенном диапазоне. В целях выполнения этой задачи были разработаны фильтрующие схемы, объединившие свойства фильтров верхних и нижних частот в единое целое....
  • Взаимоиндукция - основа работы трансформаторовВ разделе - Полезные знания и советы                                   Давайте предположим, что мы намотали катушку изолированного провода вокруг замкнутого ферромагнитного материала и возбудили ее от источника переменного напряжения; Мы ожидаем, что катушка индуктивности с железным сердечником будет противостоять приложенному напряжению своим индуктивным реактансом, ограничивающим ток через катушку согласно уравнениям, XL = 2πfL и I=U/X (или I=U/Z). Чтобы лучше понять этот пример, мы должны более детально рассмотреть взаимодействие напряжения, тока и магнитного...
  • Датчик обнаружения протечки на ATtiny13В разделе - Радиоэлектроника                                   Думаю, среди посетителей данного сайта вряд ли найдутся те, кто не знает, что такое Ардуино. С помощью этой платы можно создавать множество различных устройств....