22 | 06 | 2017
Главное меню
Смотри
Статистика
Пользователи : 1
Статьи : 2732
Просмотры материалов : 7435631

Посетители
Рейтинг@Mail.ru
Online
  • [Bot]
  • [Google]
  • [Rambler]
  • [Yahoo]
  • [Yandex]
Сейчас на сайте:
  • 130 гостей
  • 5 роботов
Новые пользователи:
  • Administrator
Всего пользователей: 1
RSS
Подписка на новости
Бестрансформаторный выпрямитель в усилителе мощности PDF Печать E-mail
Автор: Administrator   
18.03.2012 17:44

Бестрансформаторних випрямляч в підсилювачі потужності.

При конструюванні аматорських радіостанцій часто ставиться завдання створення апаратури невеликих розмірів, мінімальної ваги і нескладної у виготовленні. Зменшенню ваги і габаритів в значній мірі може сприяти застосування для харчування бестрансформаторних випрямлячів.

Випрямляч, що застосовується для живлення радіостанції, повинен мати хороші навантажувальні характеристики (статичну і динамічну) і забезпечувати необхідний рівень пульсацій випрямленої напруги. Відсутність в бестрансформаторним випрямлячі силового трансформатора і дроселя фільтра, що володіють значною індуктивністю, визначає його високі динамічні властивості, Проте хорошу статичну характеристику при заданому рівні пульсацій можна отримати лише в тому випадку, якщо при конструюванні випрямляча правильно розраховані величини ємностей, для чого необхідно знати деякі особливості побудови схем випрямлячів з помноженням напруги.

Схеми випрямлячів з помноженням напруги можна розділити на два типи - симетричні і несиметричні. І ті й інші дозволяють шляхом послідовного з'єднання ряду простих однофазних випрямлячів з ємнісним фільтром на виході отримати випрямлена напруга, в кілька разів перевищує напруга живильної мережі. Симетричні схеми утворюються з двох однакових несиметричних схем.

Несиметричні схеми випрямлячів з помноженням напруги поділяються на схеми першого (рис. 1) та другого роду (рис. 2).

В один з напівперіодів, коли, наприклад, плюс буде в точці в (рис. 1), конденсатор С1 зарядиться через діод Д по ланцюгу вdca до амплітудного значення напруги мережі живлення Um. Наступного іолуперіод плюс буде в точці а. Тоді джерело живлення і конденсатор С1 виявляться включеними послідовно для ланцюга acdfee, за якою потече струм заряду конденсатора С2 і конденсатор С2 зарядиться до напруги 2Um за умови, що С1> С2. Якщо це співвідношення не дотримується, то напруга на конденсаторі С2 досягне значення 2Um через кілька напівперіодів.

Аналогічно конденсатор С3 буде заряджений через діод Д3 до напруги 3Um, а через кілька напівперіодів конденсатор Сn виявиться зарядженим до напруги nUm, тобто па виході випрямляча постійна напруга в n разів перевищить амплітуду напруги мережі.

Мінімально допустиму величину конденсатора Сn можна підрахувати, виходячи з розрахунку отримання заданого рівня пульсації випрямленої напруги:

Сn = 5, 7 / Kп * Rн (1)
Rн = U вих / Iн (2)

гдe Rн - опір навантаження (ком);
Iн - струм, споживаний навантаженням (ма);
Uвих - напруга на виході випрямляча (в);
Кп-допустимий коефіцієнт пульсації, для підсилювачів потужності вибирається в межах 0,5 - 3%

Слід зазначити, що в один з напівперіодів напруги живлення заряджаються всі конденсатори з непарними номерами (C1 C3), а в наступний напівперіод - з парними (С2, С4), тому частота пульсації на виході випрямляча дорівнює частоті напруги живлення.

Для того, щоб отримати якомога більш пологу статичну характеристику, важливо не тільки застосовувати конденсатори з досить великою ємністю, але також дотримуватися таке нерівність C1> C2> C3 .....> Cn, при якому забезпечується рівність енергій, що накопичуються кожним з конденсаторів під час роботи на навантаження. Найкращі результати при цьому дає ряд ємностей, складений за законом

З i i 2 = const

де: i - порядковий номер конденсатора.

Ємність кожного з конденсаторів випрямляча першого роду можна визначити:

C = a * Cn (3)

де Сn - ємність вихідного конденсатора, що визначається за формулою 1;
а - коефіцієнт, який визначається з табл 2,

Номер конденсатора за схемою

Кратність множення напруги

5

4

3

2

С1

25

16

9

4

С2

6,25

4

2,25

1

С3

2,78

1,78

1

-

С4

1,56

1

-

-

С5

1

-

-

-

Робота несиметричної схеми другого роду (рис. 2) аналогічна. Кратність множення тут також дорівнює числу ланок випрямляча n.

Особливістю роботи схеми є те, що конденсатор С1 заряджається до напруги Um, а заряд всіх інших конденсаторів не перевищує значення 2 Um. Для того, щоб випрямляч мав пологу статичну характеристику, всі конденсатори в схемі, крім С1, повинні мати однакову ємність С. Ємність перший конденсатор повинна дорівнювати 4С. Однак у більшості випадків можна обмежитися умовою С1 = 2С, при цьому мінімальну величину ємності С, необхідну для досягнення заданого рівня пульсації вихідної напруги, можна визначити:

С = 2,85 * n / Kп * Rн (4)

де n - кратність множення напруги;
Кп-допустимий коефіцієнт пульсації
RH - опір навантаження, яке визначається за формулою (2).

При непарній кратності множення випрямлена напруга в схемах другого роду слід знімати з послідовно включених конденсаторів з непарними номерами, як показано, наприклад, на рис. 2. Якщо ж і парне, то навантаження підключають до конденсаторів з парними номерами.

Робоча напруга конденсаторів і діодів визначається величиною напруги, до якого заряджається відповідний конденсатор. У схемах другого роду при живленні від мережі напругою 220 в воно не перевищує 700 в. Діоди в обох схемах повинні бути розраховані на прямий струм Іпр = 2,1 Iн, де Iн-ток, що віддають випрямлячем в навантаження.

Схеми першого і другого роду з кратністю множення п ~ 2 виглядають однаково (рис. 3).

Якщо до несиметричною схемою першого роду підключити (до точок ав на рис. 1) таку ж схему, але з діодами, мають зворотну полярність, вийде симетрична схема випрямляча першого роду з кратністю множення, в два рази більшою. Як приклад на рис. 4 наведена така схема, складена з двох. Несиметричних схем з кратністю множення n = 1 кожна. В результаті виходить випрямляч з кратністю множення n = 2. Ця схема-отримала назву двотактної також діаграма Латура.

Симетричні схеми мають перевагу перед несиметричними, оскільки володіють кращими вихідними характеристиками і подвоєною частотою пульсації випрямленої напруги.

Принцип множення напруги давно використовується в схемах бестрансформаторних випрямлячів для живлення малопотужної радіоапаратури (приймачі, телевізори, деякі вимірювальні прилади, і т. д.). Однак незважаючи на переваги бестрансформаторним харчування такі випрямлячі не отримали широкого розповсюдження.

Пояснюється це, в основному, двома причинами. По-перше, наявність гальванічної зв'язку між навантаженням випрямляча і мережею живлення викликає певні труднощі при харчуванні апаратури, яку необхідно заземлювати з міркувань техніки безпеки або для з'єднання з іншою апаратурою. По-друге, в потужних випрямлячах з множенням напруги необхідно застосовувати високовольтні конденсатори ємністю в кілька сот мікрофарад, а також високовольтні вентилі на струми в кілька ампер, тобто до недавнього часу порівняно великогабаритні деталі. І лише поява електролітичних конденсаторів ємністю до тисячі мікрофарад з робочою напругою 300-350 в в поєднанні з напівпровідниковими діодами, що володіють зворотним пробивним напругою понад 350 в і робочим струмом понад 1 а, дозволило конструювати бестрансформаторних високовольтні випрямлячі потужністю до 1000 Вт

Яким чином вдається вирішити проблему заземлення апаратури, що працює з бестрансформаторним випрямлячем, стане ясно при ознайомленні з практичними схемами випрямлячів. Необхідно враховувати, що наведені нижче схеми розраховані на підключення до однофазної мережі, один з проводів якої є нульовим. При цьому мається на увазі, що на радіостанції є окреме електротехнічне заземлення.

На рис. 5 наведена принципова схема бестрансформаторним несиметричного випрямляча з подвоєнням напруги, призначеного для харчування вихідного каскаду SSB передавача потужністю 200 вт при анодній напрузі 600 е. Для живлення накальних ланцюгів передавача застосований невеликий накальний трансформатор.

Як вже зазначалося, при бестрансформаторним харчуванні існує гальванічна зв'язок між навантаженням випрямляча і мережею живлення, тому заземлювати корпус передавача можна тільки в тому випадку, якщо в нульовий провід мережі живлення буде включений провід 0, що є за схемою загальним і з'єднаний безпосередньо з шасі приладу. Якщо ж при заземленому шасі провід 0 включити в фазний провід мережі живлення, то станеться коротке замикання мережі. Правда, якщо заземлення не буде, то можна провід Про включити в фазний провід мережі, а провід Ф - в нульовий і при цьому випрямляч буде працювати нормально, але корпус передавача опиниться під високою напругою щодо землі, що небезпечно для оператора. Тому в даному випрямлячі застосована спеціальна схема автоматичного захисту, що забезпечує повну безпеку. Схема захисту працює таким чином. Якщо випрямляч включений в мережу правильно, тобто провід Про включено до нульової провід мережі живлення і корпус передавача за допомогою дроту 3 надійно заземлений, то в перший момент, при "включенні тумблера BK1 до стартеру, шунтуючого нормально розімкнутий контакт pi, буде докладено фазна напруга мережі (по ланцюгу: провід Ф - стартер - накальний трансформатор Tpl-провід 3). Під впливом цієї напруги стартер через 1-3 сек спрацює, і через первинну обмотку трансформатора Тр1 потече струм, достатній для спрацьовування реле Р1, питомого від первинної обмотки накального трансформатора. Контакти P1.1; і Р1.2 реле Р1 замкнуться, і випрямляч виявиться повністю підключеним до мережі. Якщо включити випрямляч без заземлення, то стартер не спрацює, тому що буде порушена ланцюг його харчування. Якщо поміняти місцями проводи 0 і Ф ( при заземленому шасі), то короткого замикання мережі не відбудеться, тому що стартер не спрацює, тому що виявиться включеним між нульовим проводом мережі та заземленням, різниця потенціалу між якими дорівнює нулю.

До особливостей схеми рис. 5 слід віднести також послідовне включення в ланцюг харчування випрямляча баластного опору R1. Це опір необхідно для того, щоб оберегти діоди Д1-Д4 від перевантаження імпульсами струму, що виникають у момент включення випрямляча.

Як діодів Д1-Д 4 можна також застосувати діоди КД202К. Конденсатори С1-C3 кожен складені з двох електролітичних конденсаторів К50-7 150,0 +30, ОХ х350 в, включених паралельно. Реле Р1 має струм спрацьовування 15 ма при опорі обмотки 1.6 ком.

Вихідний опір випрямляча не перевищує 50 ом, тому при струмі 300 ма (навантаження близько 200 Вт) напруга на виході буде всього лише на 15 в менше в порівнянні з режимом холостого ходу. Так як коефіцієнт пульсації випрямляча не перевищує 0,02, спеціального згладжує фільтра можна не застосовувати. Цей випрямляч можна також використовувати для харчування проміжних каскадів AM і SSB передавачів.

На рис. 6 приведена схема кінцевого підсилювача із заземленою сіткою, що відрізняється гарною лінійністю і простотою конструкції.

Для живлення анодного ланцюга підсилювача використаний бестрансформаторних випрямляч, виконаний але симетричною схемою почетвереній напруги. Випрямляч розрахований на роботу від електромережі з напругою 220 в, анодна напруга на лампі одно 1200 в.

У випрямлячі також застосована схема автоматичного захисту, що виключає можливість роботи на передавачі без заземлення і забезпечує правильну фазировку при підключенні апаратури до електромережі. Система захисту складається з реле Р1 і Р2, комутуючих живлять ланцюзі випрямляча. При включенні випрямляча можливі три випадки.

Все включено правильно (заземлення підключено, провід Ф включений в фазний цровод мережі, провід 0 - в нульовий); якщо включити тумблер bk1, то на обмотку реле Р2 через нормально замкнуті контакти Р1.1 буде подано мережеве напруга, реле спрацює, нормально розімкнуті контакти реле Р2 замкнуться і підключать випрямляч до мережі. Реле Р1 весь час знаходиться в знеструмленому стані.

Порушена фазування (проводи Ф і 0 переплутані місцями, заземлення підключено); в цьому випадку реле Р1 виявиться включеним між фазним проводом мережі та заземленням, тому після включення тумблера ВК1 по обмотці реле Р1 потече струм, реле спрацює і контакти реле "перефазіруют" ланцюга живлення , що йдуть до реле Р2. Далі випрямляч працює як зазвичай.

Немає заземлення. В цьому випадку ланцюга живлення обох реле будуть порушені, і реле спрацьовувати не будуть.

Таким чином схема захисту позбавляє оператора від помилок при підключенні передавача до електромережі.

До особливостей схеми підсилювача слід віднести те, що катод лампи не заземлений і знаходиться відносно корпусу передавача під напругою. У зв'язку з цим конденсатори С11-С16 повинні бути розраховані на робочу напругу не менше 600 в. Слід звернути увагу і на якість ізоляції між вторинної та первинної обмотками накального трансформатора Тр1. Комутація анодному ланцюзі в режимі прийом-передача здійснюється за допомогою реле Р3 і тумблера bk2. При зазначених на схемі номіналах ємностей С1-С6 падіння напруги на виході випрямляча (у порівнянні з режимом холостого ходу) не перевищує 100 в при струмі в навантаженні до 400 ма.

В якості конденсаторів С1 С2 застосовані конденсатори типу ЕФ; С3-С6-типу К50-7 150,0 +30, О X 350 в по два паралельно; реле Р1-Р3-типу РПТ-100.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59

60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 78 79 80 81 82

Обновлено 28.03.2012 05:12
 
Для тебя