Рабочая программа учебной дисциплины «Источники питания средств вычислительной техники» (Программа дисциплины. Методические указания по выполнению контрольной работы), страница 3

При работе выпрямителя на емкостную нагрузку коэффициент пульсаций схемы зависит как от емкости конденсатора, так и от соотношений между сопротивлениями фазы выпрямителя r_ф и нагрузки R_н. Поэтому целесообразно рассчитать сначала выпрямитель, а затем СФ.

Чтобы учесть, что выпрямитель при емкостной нагрузке работает в импульсном режиме (т.е. с обсечкой Ө), вводится коэффициент А (Ө):

  где m= - коэффициент, зависящий от схемы выпрямления, показывает во сколько раз увеличивается частота пульсаций относительно частоты сети.

Вводимые коэффициенты B(Ө), F(Ө), D(Ө), H(Ө), позволяющие определить параметры выпрямителя с учетом импульсного режима, зависят от угла отсечки, а следовательно и от функции A(Ө).

Перечисленные функции представлены виде графических зависимостей от параметра A(Ө) и могут быть определены по [1 рис. 1.24]. [3, рис. 12.3-12.6].

При использовании П-образного фильтра необходимо учитывать, что он представляет собой комбинацию простого емкостного фильтра с входным конденсатором С₁ (q₁) и Г-образного LC2 фильтра (q₂). Таким образом общий коэффициент сглаживания определяется: q=q₁·q₂

Емкость входного конденсатора (шкФ):

С₁ =

где К_n % - коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на входном конденсаторе С1. Обычно К_n выбирается в пределах (5-15)%.

Оставшаяся часть фильтра LC2 будет сглаживать пульсации до величины, заданной нагрузкой.

Причем, необходимо помнить, что параметры Г-образного фильтра будут зависит от частоты сети:

при F_с = 50 Гц                 

при  F_с = 400 Гц              

Выпрямитель с индуктивной нагрузкой

При работе выпрямителя на индуктивную нагрузку его коэффициент пульсаций не зависит от соотношения r_ф и R_н, режим работы непрерывный. Но при этом необходимо учитывать падения напряжения на сопротивление дросселя. Поэтому сначала учитывают сглаживающий фильтр, а затем выпрямитель.

Чисто индуктивная нагрузка применяется редко, поэтому рассчитывая Г-образный СФ пользуемся формулами приведенными в пункте 2.1.1.

При выборе конденсаторов в LC фильтра необходима проверка на отсутствие резонанса по неравенству:

2

где

При выборе индуктивности необходимо учитывать, что L_др ≥L_min

I_др ≥ I_вых

r_др – min

После выбора индуктивности выполняется проверка падения напряжения на дросселе.

∆U_др = r_др I_вых

где r_др – активное сопротивление выбранного дросселя.

Оно не должно превышать принятого ранее ориентировочного значения ∆U_др.

Выбирая диоды схем выпрямления помните, что их параметры должны превышать определенные расчетные значения.

При отсутствии таких диодов допускается их параллельное значение при больших токах и последовательное при больших напряжениях.

В заключении расчета необходимо определить коэффициент полезного действия.

КПД =

где Р_вых = U_вых*I_вых – мощность нагрузки

∆Р_тр = Р_габ (1-η_тр)- потери в трансформаторе (η_тр – КПД трансформатора)

∆Р_д = N I_д*U_пр – потери в диодах (N – количество последовательно включенных диодов)

∆Р_др =  - потери дросселя фильтра

Примеры расчетов выпрямителей и сглаживающих фильтров

Основа расчета графоаналитический метод [1 стр.41], использующий сочетание теоретических формул и практических рекомендаций.

В учебной литературе рассмотрены конкретные примеры расчетов наиболее распространенных схем с точной методикой и порядком расчета. Там же приведены и основные справочные данные для расчета и выбора элементной базы:

-  однофазная мостовая схема выпрямления с простым емкостным СФ [1; стр.86]

- однофазная мостовая схема выпрямления с Г-образным СФ [1; стр.86]

- однофазная мостовая схема выпрямления с П-образным СФ [3; стр.326]

- однофазная двухполупериодная схема выпрямления со средней точкой и Г-образным СФ [3; стр.333]

Расчет компенсационного стабилизатора

Эти стабилизаторы с последовательно включенным регулирующим транзистором и усилителем постоянного тока в цепи ООС обеспечивают достаточно высокий коэффициент стабилизации. Основным недостатком этих стабилизаторов является низкий КПД, из-за потерь на регулирующем транзисторе.

Пример расчета данного стабилизатора хорошо рассмотрен в [3; стр.333].

При расчете необходимо учитывать:

а) Максимальный входной ток стабилизатор будет больше выходного тока;