Tasasuuntaajat jännitteen kertoimella

Tasasuuntaaja on laite, joka muuntaa vaihtovirran tasavirraksi sekä stabiloi ja säätelee tasasuuntaista jännitettä.

Kuvan kaaviossa 1, ja muuntajassa ei ole kaksinkertaista jännitteen korotuskäämitystä keskipisteellä, mutta samalla täyden aallon tasaus tasasuuntaaja kaksinkertaistaa jännitteen.

Ensimmäisen puolijakson aikana diodin D1 kautta, jonka jännite on suora, kondensaattori C1 varautuu suunnilleen toisiokäämin amplitudijännitteeseen. Toisen puolijakson aikana lähtöjännite on diodin D2 yli ja kondensaattori C2 varataan sen yli samalla tavalla.

Kondensaattorit C1 ja C2 on kytketty sarjaan ja niiden ylittävä kokonaisjännite on suunnilleen yhtä suuri kuin kaksinkertainen muuntajan amplitudijännite. Jokaisen diodin yli on sama suurin käänteinen jännite. Samanaikaisesti kondensaattoreiden C1 ja C2 latauksen kanssa ne purkautuvat kuorman R kautta, minkä seurauksena kondensaattoreiden jännite laskee.

Mitä pienempi kuormitusvastus R, eli mitä suurempi kuormitusvirta ja pienempi kondensaattorien C1 ja C2 kapasiteetti, sitä nopeammin ne purkautuvat ja sitä pienempi on niiden jännite. Siksi jännitettä on käytännössä mahdotonta kaksinkertaistaa. Kondensaattorin kapasiteetilla vähintään 10 μF ja kuormitusvirralla enintään 100 mA voidaan saada 1,7 tai jopa 1,9 kertaa suurempi jännite kuin muuntajan antama jännite.

Riisi. 1. Tasasuuntaajapiirit kaksinkertaisella (a) ja nelinkertaisella (b) jännitteellä

Piirin etuna on, että kondensaattorit tasoittavat tasasuunnatun virran aaltoilua.

Tasasuuntaajapiirejä, joissa on jännitekertoja, voidaan käyttää kuinka monta kertaa tahansa. Kuvassa Kuva 1b esittää piirin, joka kolminkertaistaa jännitteen ja jossa on neljä diodia ja neljä kondensaattoria. Parittomissa puolijaksoissa kondensaattori C1 varautuu diodin D1 kautta lähes muuntajan Et jännitteen huippuarvoon. Ladattu kondensaattori C1 on itsessään lähde.

Siksi jopa puolijaksoissa, joissa muuntajan jännitteen polariteetti vaihtuu, kondensaattori C2 varataan diodin D2 kautta noin kaksinkertaiseksi jännitteeseen 2Em. Tämä jännite on sarjaan kytketyn muuntajan ja kondensaattorin C1 kokonaisjännitteen maksimiarvo.

Vastaavasti kondensaattori C3 ladataan parittomina puolijaksoina diodin D3 kautta myös 2Em:n jännitteeseen, joka on sarjaan kytketyn C1:n, muuntajan ja C2:n kokonaisjännite (on pidettävä mielessä, että C1 ja C2 vaikuttavat toisiinsa).

Päätellen samalla tavalla edelleen, huomaamme, että kondensaattori C4 varaa jopa puolijaksot diodin D4 kautta.Jälleen jännitteeseen 2Em, joka on C1:n, C3:n, muuntajan ja C2:n jännitteiden summa. Tietenkin kondensaattorit ladataan määritettyihin jännitteisiin asteittain useiden puolijaksojen aikana tasasuuntaajan kytkemisen jälkeen. Tämän seurauksena kondensaattoreista C1 ja C4 saat nelinkertaisen jännitteen 4Et.

Samanaikaisesti kondensaattoreiden C1 ja C3 kanssa saat kolminkertaisen ZET-jännitteen. Jos lisäämme piiriin lisää saman periaatteen mukaisesti kytkettyjä kondensaattoreita ja diodeja, niin useista kondensaattoreista C1, C3, C5 jne. saadaan jännitteitä, jotka kasvavat parittoman monta kertaa (3, 5, 7). n.) ja useista kondensaattoreista C2, C4, C6 jne. on mahdollista saada jännitteitä, jotka on kasvatettu parillisen määrän kertoja (2, 4, 6 jne.).

Kun kuorma kytketään päälle, kondensaattorit purkautuvat ja niissä oleva jännite pienenee Mitä pienempi kuormitusvastus, sitä nopeammin kondensaattorit purkautuvat ja niissä oleva jännite pienenee. Siksi tällaisten järjestelmien käytöstä tulee irrationaalista, jos kuormitusvastus ei ole riittävän suuri.

Käytännössä tällaiset mallit tarjoavat tehokkaan jännitteen kertolaskua vain pienillä kuormitusvirroilla. Tietenkin voit saada suurempia virtoja, jos lisäät kondensaattoreiden kapasitanssia. Yllä olevan järjestelmän etuna on kyky saada korkea jännite ilman suurjännitemuuntajaa. Lisäksi kondensaattoreiden käyttöjännitteen tulee olla vain 2Em riippumatta siitä, kuinka monta kertaa jännite kerrotaan, ja jokainen diodi toimii vain 2Em:n maksimikäänteisjännitteellä.

Tasasuuntaajan osat

Diodit valitaan niiden pääparametrien mukaan: maksimitasasuunnattu virta I0max ja rajoittava paluujännite Urev. Jos suodattimen sisääntulossa on kondensaattori, muuntajan U2 toisiokäämin jännitteen tehollinen arvo kaikissa tasasuuntaajapiireissä siltapiiriä lukuun ottamatta ei saa ylittää - 35% Urevin arvosta. Nollapisteen täysaaltopiirissä jännite U2 viittaa puoleen käämistä. Siltapiirissä y ei saa ylittää 70 % Urev-arvosta.

Suurempien jännitteiden korjaamiseksi kytketään sarjaan sopiva määrä diodeja.

Kun germanium- ja piidiodit kytketään sarjaan, niitä manipuloidaan väistämättä vastuksilla, joiden vastus on sama, kymmenien tai satojen kiloohmien luokkaa (kuva 2). Jos näin ei tehdä, diodien käänteisresistanssin merkittävän leviämisen vuoksi kääntöjännite jakautuu epätasaisesti niiden välillä ja diodin rikkoutuminen on mahdollista. Ja shunttivastusten läsnäollessa käänteinen jännite jakautuu käytännössä tasaisesti diodien kesken.

Diodien rinnakkaiskytkentä suurten virtojen saamiseksi ei ole toivottavaa, koska yksittäisten diodien parametrien ja ominaisuuksien leviämisen vuoksi ne kuormitetaan epätasaisesti virralla. Virtojen tasaamiseksi tässä tapauksessa tasausvastukset kytketään sarjaan yksittäisten diodien kanssa, joiden resistanssit valitaan empiirisesti.

Tasasuuntaajamuuntajien ensiökäämissä on yleensä useita osioita, jotka kytkeytyvät 110, 127 ja 220 V verkkojännitteeseen.

Riisi. 2. Puolijohdediodien sarjaliitäntä

Riisi. 3.Jännitteen säätötavat

Toisiokäämi on suunniteltu vaaditulle jännitteelle. Täysaaltopiirissä siinä on keskipistelähtö. Verkon aiheuttamien häiriöiden vähentämiseksi vastaanottimia syöttävissä tasasuuntaajamuuntajissa ensiö- ja toisiokäämin väliin sijoitetaan suojakela, jonka toinen pää on kytketty yhteiseen negatiiviseen.

Suodattimen kuristimet ovat yleensä ytimessä diamagneettinen rako magneettisen kyllästymisen poistamiseksi, mikä johtaa induktanssin vähenemiseen. Induktorikelan resistanssi tasavirtaa vastaan ​​on yleensä useita kymmeniä tai satoja ohmeja. Osa tasasuuntautuneesta jännitteestä putoaa siihen ja muuntajan porraskäämitykseen.

Verkkokäämityspiiriin on asennettu kytkin ja sulake, joka sammuttaa tasasuuntaajan automaattisesti hätätilanteessa. Jos esimerkiksi suodatinkondensaattori on rikki, tasasuuntaisessa virtapiirissä tapahtuu oikosulku. Ensiövirta tulee huomattavasti normaalia korkeammaksi ja sulake palaa. Ilman sitä muuntaja voi palaa. Lisäksi tällainen oikosulku on erittäin vaarallinen diodille, joka voi tuhoutua ylikuumenemalla liian suurella virralla.

Joskus muuntajan ensiökäämitys tehdään eri jännitteiden, esimerkiksi 190, 200, 210, 220 ja 230 V lähdöillä, joten kytkimen avulla pystyttiin ylläpitämään tasasuuntaajan suunnilleen vakiojännitettä käyttämällä kytkin verkkojännitteen vaihtelun aikana (kuva 3, a).Toinen tapa säätää on sisällyttää säätöautomuuntaja, jossa on lähdöt eri jännitteille ja kytkin.

Kiihottua säätelevä automuuntaja mahdollistaa verkkojännitteen alenemisen yhteydessä normaalin jännitteen syöttämisen tehomuuntajan ensiökäämiin (kuva 3, b) Verkkojännitteelle 127 ja 220 V on myös erityisiä säätöautomuuntajia, jotka mahdollistavat tasaisen jännitteen säätämisen 0-250 V.

Tasasuuntaajan kanssa työskennellessä, varsinkin jos se antaa korkeaa jännitettä, on noudatettava varotoimia, koska useiden sadan voltin jännitteellä ihmisen loukkaantuminen on hengenvaarallista.

Kuva. 4. Kolmen eri jännitteen jakajan kytkeminen päälle

Kaikki tasasuuntaajan korkeajännitteiset osat on suojattava tahattomalta kosketukselta. Älä koskaan koske mihinkään käytössä olevan tasasuuntaajan osiin. Kaikki kytkennät tai muutokset tasasuuntaajapiiriin tehdään, kun tasasuuntaaja on pois päältä ja suodatinkondensaattorit ovat tyhjentyneet. Tasasuunnatun jännitteen päälle on hyödyllistä sisällyttää neonlamppu korkeajännitteen indikaattoriksi (osoittimeksi). Sen hehku osoittaa korkean jännitteen olemassaolon.

Neonlamppu kytketään päälle rajoitusvastuksella, jonka resistanssi on useita kymmeniä kiloohmeja. Vakiokuorman läsnäolo tällaisen lampun muodossa suojaa suodattimen kondensaattoreita ylijännitteen rikkoutumiselta. Jälkimmäinen voi tapahtua, jos tasasuuntaaja käy joutokäynnillä. Ilman kuormaa tasasuuntaajan sisällä ei ole jännitehäviötä ja siksi suodatinkondensaattorien yli oleva jännite on maksimi.

Lue myös: Jänniteresonanssi