Проектирование стабилизированного источника питания
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
выпрямленного напряжения до уровня, при котором происходит нормальная работа потребителя.
В нашем случае используется емкостной фильтр.
Емкостной сглаживающий фильтр представляет собой конденсатор, включенный параллельно нагрузке, емкость которого определяется из соображений: C=10/Rн*f. Как же происходит сглаживание этих самых пульсаций? Рассмотрим форму выходного напряжения, показанную ниже на рисунке 1.8.
Рисунок 1.8 - Форма выходного напряжения однополупериодного выпрямителя
На рисунке Uср - это среднее значение выпрямленного напряжения. Другими словами, это напряжение, которое покажет обычный вольтметр. Как видно, это напряжение меньше амплитудного значения, но самое главное имеются пульсации выходного напряжения.
А теперь подключим параллельно нагрузке выпрямителя конденсатор, как показано ниже на рисунке 1.9:
Рисунок 1.9 - Пример выпрямителя с простейшим сглаживающим фильтром
Подключим осциллограф параллельно нагрузке и увидим следующую картину(рисунок 1.10):
Рисунок 1.10 - Форма выходного напряжения выпрямителя со сглаживающим фильтром
Эта красная линия называется пилой или пилообразным напряжением. Разберем это подробнее. На выходе выпрямителя образуется пульсирующее напряжение. Допустим, конденсатор разряжен. При подаче напряжения на конденсатор он начинает заряжаться - короткий отрезок пилы на рисунке 1.10. Достигнув максимального значения, амплитуда выходного напряжения выпрямителя начинает уменьшаться до нуля. Соответственно, заряженный до максимального значения конденсатор начинает разряжаться через нагрузку - длинный отрезок пилы. При следующем нарастании амплитуды процесс повторяется. Естественно, что размах амплитуды пилы, а это тоже пульсации, напрямую зависит от емкости конденсатора и от величины сопротивления нагрузки, конечно. Чем больше емкость, тем меньше пульсации, чем меньше сопротивление нагрузки, тем больше пульсации. Если нагрузку вообще выкинуть, то и пульсаций не будет.
.,,.,,U-.">Подсоединив конденсатор в схему выпрямителя, добились сглаживания пульсаций выходного напряжения, к тому же, на рисунке 1.10 видно, что увеличилось среднее значение выпрямленного напряжения. Еще эффектней это выглядит с двуполупериодным выпрямителем . Поскольку частота пульсаций двуполупериодного выпрямителя вдвое больше, то конденсатор разряжается через нагрузку намного медленней, естественно при соответствующем выборе его емкости. Другими словами, уровень пульсаций будет намного меньше, а Uср - выше.
Процесс фильтрации можно объяснить и в другом аспекте. Считается, что выходное напряжение выпрямителя содержит постоянную и переменную составляющую. Поскольку емкостное сопротивление конденсатора есть X = 1 / ?C, где ? = 2?f, то нетрудно заметить, что при увеличении емкости сопротивление уменьшается. Аналогично и для частоты. Но для постоянного тока частота равна 0, значит, емкостное сопротивление будет стремиться к бесконечности. Таким образом, переменная составляющая проходит через конденсатор и замыкается на общий провод не попадая в нагрузку, тогда как постоянная составляющая полностью выделяется в нагрузке.
Стабилизатор напряжения
Стабилизатором напряжения (СТН) называют устройство, поддерживающее с определенной точностью неизменным напряжение на нагрузке. Другими словами, стабилизатор напряжения - это устройство, на выходе которого напряжение остается неизменным при воздействии дестабилизирующих факторов.
Стабилизаторы бывают параметрические (ПСН) и компенсационные (КСН). Типичная наипростейшая схема параметрического стабилизатора приведена на рисунке 1.11.
Рисунок 1.11 - Параметрический стабилизатор напряжения
В стабилитронах используется явление электрического лавинного пробоя. При этом в широком диапазоне изменения тока через диод напряжение изменяется на нем очень незначительно. Входное напряжение через ограничительный резистор Rбал подводится к параллельно включенным стабилитрону и сопротивлению нагрузки. Поскольку напряжение на стабилитроне меняется незначительно, то и на нагрузке оно будет иметь тот же характер. При увеличении входного напряжения практически все изменение Uвх передается на Rбал, что приводит к увеличению тока в нем. Увеличение этого тока происходит за счет увеличения тока стабилизации при почти неизменном токе нагрузки. Другими словами, все изменение входного напряжения поглощается в ограничительном (балластном) резисторе.
Часто стабилитрон работает в таком режиме, когда напряжение источника гуляет (т.е. нестабильно), а сопротивление нагрузки постоянно. Для нормального режима стабилиза?/p>