Proračun napajanja kondenzatora. Proračun kapaciteta balastnog kondenzatora za napajanje bez transformatora. Značajke koje treba razmotriti

Za napajanje nekih radio uređaja potreban je izvor napajanja s povećanim zahtjevima za razinu minimalne valovitosti izlaza i stabilnost napona. Da bi ih osigurali, napajanje mora biti izvedeno pomoću diskretnih elemenata.

Prikazano na sl. 3.23 krug je univerzalan i na njegovoj osnovi možete napraviti visokokvalitetno napajanje za bilo koji napon i struju u opterećenju. Napajanje je sastavljeno na široko korištenom dvostrukom operacijskom pojačalu (KR140UD20A) i jednom tranzistoru snage VT1. Štoviše, krug ima strujnu zaštitu, koja se može podesiti u širokom rasponu. Operacijsko pojačalo DA1.1 je stabilizator napona, a DA1.2 služi za strujnu zaštitu. Mikrokrugovi DA2, DA3 stabiliziraju napajanje upravljačkog kruga sastavljenog na DA1, što omogućuje poboljšanje parametara izvora napajanja.

Krug stabilizacije napona radi na sljedeći način. Signal se uklanja iz izlaza izvora (X2) Povratne informacije po naponu. Ovaj signal se uspoređuje s referentnim naponom koji dolazi iz zener diode VD1. Signal neusklađenosti (razlika između ovih napona) dovodi se na ulaz operacijskog pojačala, koji se pojačava i šalje kroz otpornike R10...R11 na upravljački tranzistor VT1.

Stoga se izlazni napon održava na zadanoj razini s točnošću određenom pojačanjem op-amp DA1.1. Potreban izlazni napon postavlja se otpornikom R5. Kako bi napajanje moglo postaviti izlazni napon na više od 15 V, zajednička žica upravljačkog kruga spojena je na terminal "+" (XI). U ovom slučaju, za potpuno otvaranje tranzistora snage (VT1) na izlazu op-amp, bit će potreban mali napon (na temelju VT1 ibe = +1,2 V). Ovaj dizajn kruga omogućuje izradu izvora napajanja za bilo koji napon, ograničen samo dopuštenom vrijednošću napona kolektor-emiter (UK3) za specifičan tip tranzistor snage (za KT827A maksimalno UK3 = 80 V).

U ovom krugu, tranzistor snage je kompozitni i stoga može imati pojačanje u rasponu od 750... 1700, što ga čini mogućim kontrolirati malom strujom - izravno s izlaza op-amp DA1.1, što smanjuje broj potrebnih elemenata i pojednostavljuje sklop.

Strujni zaštitni krug sastavljen je na op-amp DA1.2. Kada struja teče u opterećenju, napon se oslobađa preko otpornika R12, koji se preko otpornika R6 dovodi do spojne točke R4, R8, gdje se uspoređuje s referentnom razinom. Sve dok je ta razlika negativna (što ovisi o struji u opterećenju i vrijednosti otpora otpornika R12), ovaj dio strujnog kruga ne utječe na rad stabilizatora napona. Čim napon u navedenoj točki postane pozitivan, na izlazu op-amp DAL2 pojavit će se negativan napon, koji će kroz diodu VD12 smanjiti napon na bazi tranzistora snage VT1, ograničavajući izlaznu struju .

Razina ograničenja izlazne struje podešava se pomoću otpornika R6. Paralelno spojene diode na ulazima operacijskih pojačala (VD3...VD6) štite mikrokrug od oštećenja ako se uključi bez povratne veze preko tranzistora VT1 ili ako je tranzistor snage oštećen. U načinu rada, napon na ulazima op-amp je blizu nule i diode ne utječu na rad uređaja. SZ kondenzator ugrađen u krug negativne povratne sprege ograničava pojas pojačanih frekvencija, što povećava stabilnost kruga, sprječavajući samopobuđivanje.

Kada se koriste elementi navedeni u dijagramima, ovi izvori napajanja omogućuju postizanje stabiliziranog izlaznog napona do 50 V pri struji od 1...5 A.

Tranzistor snage ugrađen je na radijator, čija površina ovisi o struji opterećenja i naponu UK3. Za normalan rad stabilizatora, ovaj napon mora biti najmanje 3 V

Prilikom sastavljanja kruga korišteni su sljedeći dijelovi: otpornici za podrezivanje R5 i R6 tipa SPZ-19a; fiksni otpornici R12 tip C5-16MV za snagu od najmanje 5 W (snaga ovisi o struji u opterećenju), ostali su iz serije MJ1T i C2-23 odgovarajuće snage Kondenzatori CI, C2, SZ tip K10-17 , oksidni polarni kondenzatori C4... C9 tipa K50-35 (K50-32). Čip dvostrukog operacijskog pojačala DA1 može se zamijeniti uvezenim analognim tsA747 ili dva čipa 140UD7; stabilizatori napona: DA2 na 78L15, DA3 na 79L15. Parametri mrežnog transformatora T1 ovise o potrebnoj snazi ​​koja se isporučuje potrošaču. U sekundarnom namotu transformatora, nakon ispravljanja, kondenzator C6 treba osigurati napon 3...5 V veći od potrebnog na izlazu stabilizatora.

Zaključno, može se primijetiti da ako se izvor energije namjerava koristiti u širokom rasponu raspon temperature(~60...+100°C), tada je za postizanje dobrih tehničkih karakteristika potrebno primijeniti dodatne mjere.To uključuje povećanje stabilnosti referentnih napona. To se može učiniti odabirom zener dioda VD1, VD2 s minimalnim TKN, kao i stabilizacijom struje kroz njih. Obično se stabilizacija struje kroz zener diodu izvodi pomoću tranzistor s efektom polja ili korištenjem dodatnog mikro kruga koji radi u načinu stabilizacije struje kroz zener diodu. Osim toga, zener diode pružaju najbolju toplinsku stabilnost napona u određenoj točki svojih karakteristika. U putovnici za precizne zener diode obično je naznačena ova vrijednost struje i to je vrijednost koja se mora postaviti pomoću otpornika za podešavanje pri postavljanju jedinice izvora referentnog napona, za koju je miliampermetar privremeno spojen na krug zener diode.

(5.4.4)

Češće se u praksi koriste manje jedinice kapacitivnosti: 1 nF (nanofarad) = 10 –9 F i 1 pkF (pikofarad) = 10 –12 F.

Postoji potreba za uređajima koji akumuliraju naboj, a izolirani vodiči imaju mali kapacitet. Eksperimentalno je otkriveno da se električni kapacitet vodiča povećava ako mu se drugi vodič približi - zbog fenomen elektrostatičke indukcije.

Kondenzator - to su dva dirigenta tzv obloge, smješteni blizu jedan drugoga .

Dizajn je takav da vanjska tijela koja okružuju kondenzator ne utječu na njegov električni kapacitet. To će biti učinjeno ako je elektrostatsko polje koncentrirano unutar kondenzatora, između ploča.

Kondenzatori su ravni, cilindrični i sferni.

Budući da je elektrostatsko polje unutar kondenzatora, linije električnog pomaka počinju na pozitivnoj ploči, završavaju na negativnoj ploči i nigdje ne nestaju. Prema tome, naboji na pločama suprotnih predznaka, ali jednakih veličina.

Kapacitet kondenzatora jednak je omjeru naboja i potencijalne razlike između ploča kondenzatora:

(5.4.5)

Osim kapaciteta, svaki kondenzator je karakteriziran U rob (ili U itd . ) – najveći dopušteni napon, iznad kojeg dolazi do proboja između ploča kondenzatora.

Spajanje kondenzatora

Kapacitivne baterije– kombinacije paralelnog i serijskog spoja kondenzatora.

1) Paralelno spajanje kondenzatora (Sl. 5.9):

U ovom slučaju, zajednički napon je U:

Ukupna naknada:

Rezultirajući kapacitet:

Usporedi s paralelnim spajanjem otpora R:

Snaga polja unutar kondenzatora (Sl. 5.11):

Napon između ploča:

gdje je udaljenost između ploča.

Budući da je optužba

.

2. Kapacitet cilindričnog kondenzatora

Razlika potencijala između ploča cilindričnog kondenzatora prikazanog na slici 5.12 može se izračunati pomoću formule:

Napajanja bez transformatora s kondenzatorom za gašenje prikladna su u svojoj jednostavnosti, imaju male dimenzije i težinu, ali nisu uvijek primjenjiva zbog galvanske veze izlaznog kruga s mrežom od 220 V.

U napajanju bez transformatora, serijski spojeni kondenzator i opterećenje priključeni su na mrežu izmjeničnog napona. Nepolarni kondenzator spojen na strujni krug izmjenične struje ponaša se kao otpornik, ali, za razliku od otpornika, ne rasipa apsorbiranu snagu kao toplinu.

Za izračun kapaciteta kondenzatora za gašenje koristi se sljedeća formula:

C je kapacitet balastnog kondenzatora (F); Ieff - efektivna struja opterećenja; f - frekvencija ulaznog napona Uc (Hz); Us - ulazni napon (V); Napon bez opterećenja (V).

Za lakše izračune, možete koristiti online kalkulator

Izvedba uređaja koji se napajaju iz njih mora spriječiti mogućnost dodirivanja bilo kojeg vodiča tijekom rada. Posebna pažnja pozornost treba obratiti na izolaciju kontrola.

• Slični članci

Potreba za spajanjem LED-a na mrežu uobičajena je situacija. To uključuje indikator za uključivanje uređaja, prekidač s pozadinskim osvjetljenjem, pa čak i diodnu lampu.

Postoje mnoge sheme za povezivanje LED indikatora male snage kroz ograničivač struje otpornika, ali takva shema povezivanja ima određene nedostatke. Ako trebate spojiti diodu s nazivnom strujom od 100-150mA, trebat će vam vrlo snažan otpornik, čije će dimenzije biti znatno veće od same diode.

Ovako bi izgledao dijagram spajanja stolne LED svjetiljke. A snažni otpornici od deset vata na niskim sobnim temperaturama mogu se koristiti kao dodatni izvor grijanja.

Korištenje vodiča kao limitatora struje omogućuje značajno smanjenje dimenzija takvog kruga. Ovako izgleda napajanje diodne lampe od 10-15 W.

Princip rada krugova koji koriste balastni kondenzator

U ovom krugu, kondenzator je strujni filtar. Napon se dovodi do opterećenja samo dok se kondenzator potpuno ne napuni, a vrijeme ovisi o njegovom kapacitetu. U tom slučaju ne dolazi do stvaranja topline, što uklanja ograničenja snage opterećenja.

Da bismo razumjeli kako ovaj krug radi i princip odabira balastnog elementa za LED, podsjetit ću vas da je napon brzina elektrona koji se kreću duž vodiča, a struja je gustoća elektrona.

Za diodu je apsolutno svejedno kojom brzinom će elektroni "letjeti" kroz nju. Proračun vodiča temelji se na ograničenju struje u krugu. Možemo primijeniti najmanje deset kilovolti, ali ako je struja nekoliko mikroampera, broj elektrona koji prolaze kroz kristal koji emitira svjetlost bit će dovoljan da pobudi samo mali dio emitera svjetlosti i nećemo vidjeti sjaj.

Istodobno, pri naponu od nekoliko volti i struji od desetaka ampera, gustoća toka elektrona značajno će premašiti propusnost matrice diode, pretvarajući višak u Termalna energija, a naš LED element jednostavno će ispariti u oblačku dima.

Proračun prigušnog kondenzatora za LED

Pogledajmo detaljan izračun; u nastavku možete pronaći obrazac online kalkulatora.

Izračun kapaciteta kondenzatora za LED:

C(uF) = 3200 * Isd) / √(Uin² - Uout²)

S uF– kapacitet kondenzatora. Trebao bi biti ocijenjen na 400-500V;
ISD– nazivna struja diode (vidi podatke o putovnici);
Uin– amplituda mrežnog napona - 320V;
Uout– nazivni napon napajanja LED-a.

Također možete pronaći sljedeću formulu:

C = (4,45 * I) / (U - Ud)

Koristi se za

Bok svima! Puno sam surfao po stranici, a posebno po svojoj temi, i našao puno zanimljivih stvari. Općenito, u ovom članku želim prikupiti sve vrste amaterskih radio kalkulatora tako da ljudi ne traže previše kada se ukaže potreba za izračunima i projektiranjem sklopova.

1. Kalkulator induktiviteta- . Zahvaljujemo na predstavljenom programu. Rak

2. Univerzalni radio amaterski kalkulator- . Hvala još jednom Rak

3. Program za proračun Tesline zavojnice- . Hvala još jednom Rak

4. GDT u SSTC kalkulator- . Omogućio [)eNiS

5. Program za proračun kruga lampe PA- . Hvala na informaciji Rak

6. Program identifikacije tranzistora po boji- . Priznanja Rak

7. Kalkulator za proračun napajanja s kondenzatorom za gašenje- . Hvala posjetiteljima foruma

8. Programi za proračun impulsnih transformatora- . Hvala vam GUVERNER. Napomena - autor ExcellentIT v.3.5.0.0 i Lite-CalcIT v.1.7.0.0 je Vladimir Denisenko iz Pskova, autor Transformera v.3.0.0.3 i Transformera v.4.0.0.0 je Evgeniy Moskatov iz Taganroga.

9. Program za proračun jednofaznih, trofaznih i autotransformatora- . Hvala vam reanimaster

10. Proračun induktiviteta, frekvencije, otpora, energetskog transformatora, označavanje bojom - . Hvala vam šipke59

11. Programi za razne radioamaterske ekipe i ne samo – i . Hvala vam reanimaster

12. Radioamaterski pom- amaterski radio kalkulator - . Tema na . Hvala vam Antracen, tj. meni:)

13. Program za proračun DC-DC pretvarača- . Priznanja Rak

Napajanja bez transformatora s kondenzatorom za gašenje prikladna su u svojoj jednostavnosti, imaju male dimenzije i težinu, ali nisu uvijek primjenjiva zbog galvanske veze izlaznog kruga s mrežom od 220 V.

U napajanju mreže bez transformatora izmjenični napon Kondenzator i opterećenje spojeni su u seriju. Nepolarni kondenzator spojen na strujni krug izmjenične struje ponaša se kao otpornik, ali za razliku od otpornika, ne rasipa apsorbiranu snagu kao toplinu.

Za izračun kapaciteta kondenzatora za gašenje koristi se sljedeća formula:

C je kapacitet balastnog kondenzatora (F); Ieff - efektivna struja opterećenja; f je frekvencija ulaznog napona Uc (Hz); Uc — ulazni napon (V); Napon bez opterećenja (V).

Za lakše izračune, možete koristiti online kalkulator

Dizajn izvora bez transformatora i uređaja koji se napajaju iz njih mora isključiti mogućnost dodirivanja bilo kojeg vodiča tijekom rada. Posebnu pozornost treba posvetiti izolaciji komandi.

• Slični članci

Prijava koristeći:

Slučajni članci

• 24.09.2014

  Dodirni prekidač prikazan na slici ima dvokontaktni dodirni element, kada se dodirnu oba kontakta, napon napajanja (9V) iz izvora napajanja dovodi se do opterećenja, a kada se dodirni kontakti sljedeći put dodirnu, napajanje se prekida od opterećenja, opterećenje može biti svjetiljka ili relej. Senzor je vrlo ekonomičan i troši malu struju u stanju mirovanja. U trenutku …

• 08.10.2016

  MAX9710/MAX9711 - stereo/mono UMZCH s izlaznom snagom od 3 W i načinom niske potrošnje. Tehnički podaci: izlazna snaga 3 W u opterećenju od 3 Ohma (pri THD-u do 1%) Izlazna snaga 2,6 W u opterećenju od 4 Ohma (pri THD-u do 1%) Izlazna snaga 1,4 W u opterećenju od 8 Ohma (pri THD-u do 1% ) Omjer potiskivanja buke ...

Na samom početku teme, u vezi s izborom kondenzatora za gašenje, razmotrit ćemo krug koji se sastoji od otpornika i kondenzatora spojenih u seriju na mrežu. Ukupni otpor takvog kruga bit će jednak:

Vrijednost efektivne struje, prema tome, nalazi se prema Ohmovom zakonu, mrežni napon podijeljen s ukupnim otporom kruga:

Kao rezultat, za struju opterećenja i ulazne i izlazne napone dobivamo sljedeći odnos:

A ako je izlazni napon dovoljno nizak, tada imamo pravo pretpostaviti da je približno jednak:

Međutim, razmotrimo s praktične točke gledišta pitanje odabira kondenzatora za gašenje za spajanje na mrežu izmjenične struje opterećenja dizajniranog za napon niži od standardnog mrežnog napona.

Recimo da imamo žarulju sa žarnom niti od 100 W na 36 volti, a iz nekog nevjerojatnog razloga moramo je napajati iz kućne mreže od 220 volti. Svjetiljka zahtijeva efektivnu struju jednaku:

Tada će kapacitet potrebnog kondenzatora za gašenje biti jednak:

Imajući takvu svjetiljku, dobivamo nadu da ćemo dobiti normalan sjaj svjetiljke; nadamo se da barem neće izgorjeti. Ovaj pristup, kada polazimo od efektivna vrijednost struja, prihvatljiva za otporna opterećenja kao što su svjetiljka ili grijač.

Ali što učiniti ako je opterećenje nelinearno i uključeno je kroz? Recimo da trebate napuniti olovni akumulator. Što onda? Tada će struja punjenja baterije biti pulsirajuća, a njezina će vrijednost biti manja od efektivne vrijednosti:

Ponekad bi radio amateru moglo biti korisno imati izvor napajanja u kojem je kondenzator za gašenje spojen u seriju s diodnim mostom, na čijem se izlazu nalazi filterski kondenzator značajnog kapaciteta, na koji je priključeno istosmjerno opterećenje je povezan. Ispada neka vrsta izvora napajanja bez transformatora s kondenzatorom umjesto padajućeg transformatora:

Ovdje će opterećenje u cjelini biti nelinearno, a struja više neće biti sinusoidna, a proračuni će se morati provesti nešto drugačije. Činjenica je da će se kondenzator za izglađivanje s diodnim mostom i opterećenjem izvana manifestirati kao simetrična zener dioda, jer će valovitost sa značajnim kapacitetom filtera postati zanemariva.

Kada je napon na kondenzatoru manji od određene vrijednosti, most će biti zatvoren, a ako je veći, struja će teći, ali se napon na izlazu mosta neće povećati. Pogledajmo proces detaljnije s grafovima:

U trenutku t1, mrežni napon je dosegao amplitudu, kondenzator C1 je također napunjen u ovom trenutku do najveće moguće vrijednosti minus pad napona na mostu, koji će biti približno jednak izlaznom naponu. Struja kroz kondenzator C1 je u ovom trenutku nula. Tada se napon u mreži počeo smanjivati, napon na mostu također, ali na kondenzatoru C1 još se ne mijenja, a struja kroz kondenzator C1 je i dalje nula.

Zatim napon na mostu mijenja predznak, težeći smanjenju na minus Uin, iu tom trenutku struja teče kroz kondenzator C1 i kroz diodni most. Nadalje, napon na izlazu mosta se ne mijenja, a struja u serijskom krugu ovisi o brzini promjene napona napajanja, kao da je samo kondenzator C1 spojen na mrežu.

Kada mrežna sinusoida dosegne suprotnu amplitudu, struja kroz C1 opet postaje jednaka nuli i proces ide u krug, ponavljajući se svake poluperiode. Očito, struja teče kroz diodni most samo u intervalu između t2 i t3, a vrijednost prosječne struje može se izračunati određivanjem površine zakrpe ispod sinusnog vala, koja će biti jednaka:

Ako je izlazni napon kruga dovoljno mali, tada ovu formulu približava onom ranije dobivenom. Ako je izlazna struja jednaka nuli, dobivamo:

Odnosno, ako se opterećenje prekine, izlazni napon će postati jednak amplitudi mrežnog napona!!! To znači da u krugu treba koristiti takve komponente da svaka od njih može izdržati amplitudu napona napajanja.

Usput, kada se struja opterećenja smanji za 10%, izraz u zagradama će se smanjiti za 10%, odnosno izlazni napon će se povećati za oko 30 volti, ako u početku imamo posla s, recimo, 220 volti na ulazu i 10 volti na izlazu. Dakle, uporaba zener diode paralelno s opterećenjem je strogo neophodna!!!

Što ako je ispravljač poluvalni? Tada se struja mora izračunati pomoću sljedeće formule:

Pri malim vrijednostima izlaznog napona, struja opterećenja postat će upola manja od punog ispravljanja mosta. A izlazni napon bez opterećenja bit će dvostruko veći, budući da ovdje imamo posla s udvostručivačem napona.

Dakle, izvor napajanja s kondenzatorom za gašenje izračunava se sljedećim redoslijedom:

Prvi korak je odabrati koliki će biti izlazni napon.

Zatim se određuju najveća i najmanja struja opterećenja.

Ako se pretpostavi da je struja opterećenja promjenjiva, potrebna je zener dioda paralelna s opterećenjem!

Na kraju se izračunava kapacitet kondenzatora za gašenje.

Za strujni krug s ispravljanjem punog vala, za mrežnu frekvenciju od 50 Hz, kapacitet se nalazi pomoću sljedeće formule:

Rezultat dobiven iz formule zaokružuje se prema kapacitetu veće nazivne vrijednosti (po mogućnosti ne više od 10%).

Sljedeći korak je pronaći stabilizacijsku struju zener diode za maksimalni napon napajanja i minimalnu potrošnju struje:

Za poluvalni ispravljački krug, kondenzator za gašenje i maksimalna struja zener diode izračunavaju se pomoću sljedećih formula:

Prilikom odabira kondenzatora za gašenje, bolje je usredotočiti se na filmske i metalno-papirne kondenzatore. Filmski kondenzatori malog kapaciteta - do 2,2 mikrofarada za radni napon od 250 volti dobro rade u ovim krugovima kada se napajaju iz mreže od 220 volti. Ako vam je potreban veliki kapacitet (više od 10 mikrofarada), bolje je odabrati kondenzator s radnim naponom od 500 volti ili više.

Andrej Povni