Производство постоянного напряжения из сети переменного тока предполагает использование трансформатора и выпрямителя, как показано ниже. Трансформатор изменяет сетевое напряжение на то, что лучше соответствует нашим требованиям; и выпрямитель удаляет отрицательную часть сигнала, давая выход, который имеет только положительные напряжения. Диаграмма ниже показывает мостовой выпрямитель; можно использовать один диодный выпрямитель, но он менее эффективен; и поскольку кремниевые диоды недороги, конструкция моста стала почти универсальной.
Для целей этого урока я использую в качестве источника питания блок питания и выход 12 В постоянного тока; однако простая теория позволит вам проектировать источники питания для любого желаемого напряжения или тока. В последующих разделах в качестве примера будет использована конструкция для переменного напряжения 2А при напряжении до 30В.
Падение напряжения в выпрямителе
Выпрямитель и блок питания: один кремниевый выпрямительный диод с прямой проводимостью развивает напряжение около 0,7 В (но может достигать 2 В). В общем, мы допускаем падение напряжения около 2 В для конфигурации мостового выпрямителя.
Трансформатор: потери также происходят в обмотках трансформатора; однако трансформатор с напряжением 220 В: 30 В при 10 А обычно выдает среднеквадратичное значение 30 В при подаче номинального тока.
Пиковое напряжение Vpk в 1,414 (квадратный корень из 2) умноженное на среднеквадратичное значение - значение, указанное трансформатором.
Например, для блока питания цена 240 В: 12 В пиковое напряжение будет
1,414 раз 12 \u003d 17 В
Вы можете видеть отрицательный «горб» из сигнала переменного тока, который был «перевернут» с помощью мостового выпрямителя. Пиковое напряжение теперь составляет 17В - 2В \ 15В.
Среднеквадратичное напряжение составляет около 10,6 В при полной нагрузке. Он поднимается, когда нагрузка уменьшается. Среднее напряжение 9,27
Вы также можете увидеть плоскую часть около нуля, где ни один из выпрямительных диодов не начал проводить ток.
Пульсация переменного тока на постоянном токе
Приведенный выше сигнал можно рассматривать как напряжение постоянного тока 9,27 В с наложенным изменяющимся сигналом около 15 В между пиками и средним значением 0 В.
Среднеквадратичное значение этого сигнала составляет около 15/2 * 1,414 \ 5,4 В
Пример дизайна - выбор компонентов блок питания цена
Спецификация: Проектирование и сборка блок питания цена для работы от вашей сети переменного тока 240 В. Он должен питать двигатель 12 В постоянного тока, который работает в течение длительных периодов времени и при нормальном использовании потребляет максимум 2 А от источника питания.
Нам понадобится трансформатор на 12 В 2A \ 24 Вт или более мощный
Здесь вы можете увидеть два возможных стиля трансформера.
Оба рассчитаны на напряжение 12 В 48 Вт
Мостовой выпрямитель.
Это кремниевый мостовой выпрямитель, рассчитанный на пиковое обратное напряжение 200 В и средний прямой ток 4А.
Расчет тепла:
При использовании будет ток 2 А и падение прямого напряжения около 0,9 В на диод (технический паспорт) или 1,8 В на обоих.
2A * 1,8 В \ 3,6 Вт.
Тепловое сопротивление воздуху (из таблицы данных) составляет 22 градуса Цельсия на ватт, поэтому упаковка будет на 22 * 3,6 \ 80 градусов выше температуры окружающей среды. Это слишком тепло, поэтому мы добавим небольшой радиатор или прикрепим выпрямитель к металлическому корпусу.
Обсуждение: Схема, показанная на этой странице, подойдет для зарядки автомобильного аккумулятора или работы двигателя постоянного тока. В приложениях пульсация не важна. Выходная мощность этого источника, как указано выше, составляет 12 В - 1,8 \ 10,2 В прибл. Мотор будет работать нормально. Однако большинству приложений требуется сглаженный выход, и для обеспечения этого в схеме мы используем конденсатор. Добавление конденсатора увеличит среднее выходное напряжение - см. Сглаживание.
