Спрощений розрахунок випрямляча - радіобука
Мал. 81. Схема двухполуперіодного випрямляча
Трансформатор Т знижує напруга освітлювальної мережі до деякого необхідного значення, діоди VI - V4, включені по мостовій схемі, випрямляють цю напругу, а конденсатор фільтра Сф згладжує його пульсації. Резистор RH символізує навантаження, що харчуються від випрямляча. При конструюванні мережевого блоку живлення спочатку з урахуванням конкретної навантаження розраховують параметри випрямляча, а потім за отриманими результатами - його трансформатор.
Вихідні параметри при розрахунку випрямляча: Uн необхідну напругу на навантаженні, яке, як правило, дорівнює напрузі на виході фільтра випрямляча Uo, і Iн - максимальний струм, споживаний навантаженням. Від цих даних, які визначаються конкретним радіотехнічним пристроєм, залежить вибір діодів для випрямляча, потужність мережевого трансформатора і числа витків в його вторинної та первинної обмотках.
Змінна напруга на вторинній обмотці трансформатора (UII) підраховують за формулою:
де А - коефіцієнт, чисельне значення якого залежить від струму
навантаження (табл. 2).
Знаючи струм навантаження, визначають максимальний струм, поточний через кожен діод випрямного моста:
де Б - коефіцієнт, що залежить від максимального струму навантаження (табл. 2).
Зворотна напруга діодів, використовуваних у випрямлячі, має бути в 1,5 рази більше напруги живлення, т. Е.
Ємність фільтруючого конденсатора Сф в мкФ визначають за формулою:
де КII - коефіцієнт пульсацій випрямленої напруги, що характеризує відношення амплітудного значення змінної складової частотою 100 Гц на виході випрямляча до середнього значення випрямленої напруги.
Чим більше ємність фільтруючого конденсатора і менше струм, споживаний навантаженням, тим менше пульсація випрямленої напруги і, отже, слабкіше прослуховується фон змінного струму в динамічній голівці або гучномовці радіотехнічного пристрою. Для більшості аматорських транзисторних конструкцій допустимо коефіцієнт пульсацій напруги живлення Кп = 0,01. Номінальна напруга фільтруючого конденсатора не повинно бути менше напруги на виході випрямляча, інакше він може виявитися пробитим більш високою напругою.
Трансформатор випрямляча розраховують в такій послідовності. Спочатку визначають максимальне значення струму, який буде текти у вторинній обмотці: In = 1,5 • Iн max. Далі підраховують максимальну потужність, Вт, споживану випрямлячем від вторинної обмотки: Р2 = U2 * I2, а потім потужність самого трансформатора: РТР = 1,25 • Р2.
Площа перерізу магнітопроводу S (см2), відповідну розрахункової потужності трансформатора, визначають за формулою:
де 1,3 - постійний усереднений коефіцієнт.
Розрахувавши муздрамтеатр трансформатора, визначають число витків первинної і вторинної обмоток за формулами:
Діаметр проводів обмоток трансформатора (в мм) можна визна ділити з табл. 3 або за формулою:
де Iобм - струм в обмотці, мА.
Познайомившись з методикою розрахунку випрямляча, гуртківці приступають до розрахунку мережевого блоку живлення для одного із зібраних ними пристроїв.
На вторинній обмотці трансформатора має бути змінна напруга:
U2 = A * UH = 0,8 * 0,9
Струм, поточний через кожен діод випрямного моста, складе:
Iv = 0,5 * Б • Iн. max = 0,5 * 2,4 • 0,1 = 0,12 А.
Отже, для випрямляча можна використовувати діоди серій Д7, Д226, Д229 з будь-якими літерними індексами, тому що їх середній випрямлений струм і зворотна напруга значно більше розрахункових. Придатний також випрямний блок КЦ402Б.
Ємність конденсатора фільтра (при коефіцієнті пульсацій випрямленої напруги Кп = 0,01) може бути: Сф = 3200 * Iн. max / Uн * Кп = 3200 * 0,1 / 9 * 0,01
= 3500 мкФ. Можна використовувати електролітичний конденсатор ємністю 4000. 5000мкФ, наприклад типу К50-6, на номінальну напругу 10 В.
Тепер визначимо значення струму у вторинній обмотці трансформатора:
I2 = 1.5 * Iн.max = 1,5 * 0,1 = 0,15 А.
Потужність, споживана випрямлячем від вторинної обмотки трансформатора, буде: Р2 = U2 * I2 = 7 * 0,15
= 1 Вт. Таким чином, потужність самого трансформатора випрямляча повинна скласти: РТР = 1,25 * Р2 = 1,25 * 1 = 1,25 Вт.
Для трансформатора такої потужності можна використовувати магнітопровід з мінімальною площею перетину сердечника:
Припустимо, підібраний магнітопровід УШ12 X 12 (площа поперечного перерізу сердечника приймаємо рівною 1,4 см2). В такому випадку первинна обмотка, розрахована на напругу мережі 220 В, повинна містити
w1 = 50 * U1 / S = 50 * 220 / 1,4 = 7856 витків,
а вторинна обмотка
w2 = 55 * U2 / S = 55 * 7 / 1,4 = 275 витків.
Для первинної обмотки трансформатора можна використовувати провід діаметром 0,1. 0,12 мм, а для вторинної - 0,2. 0,25 мм.
На практиці для мережевих трансформаторів блоків живлення транзисторної апаратури використовують магнітопроводи, площа перетину яких значно перевищує розрахункову (зазвичай не менше 3. 4 см2). Це дозволяє зменшити число витків в обмотках, виконувати їх проводами більшого діаметру і використовувати трансформатори для блоків живлення іншої апаратури.
В.Г. Борисов. Гурток радіотехнічного конструювання
Інші новини по темі: