Главная  Расчет источников питания 

[0] [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]

Величину Рв иадодим по формуле

"пр.српрЛ. (1.72)

где Л/ - общее количество вентилей в выпрямителе.

1.4. Сглаживающие фильтры

" 1.4.1. Общие сведения.Сглаживающими фильтрами выпрямителей называются устройства, предназначенные лдя уменьшения переменной составляющей выпрямленного напряжения (пульсаций) до величины, при которой обеспечивается нормальная работа питаемой электронной аппаратуры. Основным параметром сглаживающих фильтров является коэффициент сглаживания, представляющий собой отношение коэффициента пульсации на входе фильтра К к коэффициенту пульсации на его выходе К„ выя

<7= п.вхп.выя- (1.73)

Коэффициент пульсации на выходе фильтра задается в зависимостиот назначе-мив и типа питаемой схемы. Обычно он составляет дми процента: 0,001...0,002 %

О-1-о-* fy-i-L o.-i oi-1-1----Uo---*

Рис.- I;15. Схемы нидуктивно-емкостных фильтров: a - Г-оСр8зного; б - П-овраэного; в -- многозвенного

ДЛЯ предварительных каскадов электронных усилителен низкой частоты, задающих генераторов высокой частоты, импульсных, логических схем; 0,1...0,5% дли одно-тактного выходного каскада усилителя низкой частоты; 0,5...2 % для двухтактного выходного каскада усилителя низкой частоты, стабилизаторов напряжения, анодов электронно-лучевых трубок и т. д. Коэффициент пульсаций на входе фильтра определяется схемой выпрямления и определяется расчетным путем (табл. 1.15).

Помимо обеспечения необходимого коэффициента сглаживания, фильтр должен удовлетворять следующим дополнительным требованиям: потери напряжения на фильтре должны быть минимальными: фильтр не должен давать опасных для выпрямительного устройства бросков тока при включении; габариты, масса и стоимость фильтра должны быть небольшими; фильтр должен иметь максимальное сопротивление для переменной составляющей тока и минимальное сопротивление для постоянной составляющей.

Наиболее распространенные схемы сглаживающих фильтров можно разделить на такие группы: индуктивно-емкостные фильтры (типа LC)\ резистивно-емкостиые (типа RC) и транзисторные.

Ниже приведены основные расчетные соотношения для сглаживающих фильтров указанных вьше групп.

1.4.2. Индуктивно-емкостные фильтры. Наибслее распространенные схемы индуктивно-емкостных фильтров приведены на рис. 1,15.

Действие конденсатора как элемента фильтра сводится к тому, что, шунтируя сопротивление нагрузки (эквивалентное сопротивление питаемого устройства), он пропускает через себя наибольщую дмю переменной составляющей выпрямленного тока. Поэтому необходимым условием, обеспечивающим сглаживающее действие фильтра, является соотношение

l/mwC«/H, (1.74)

где т - число фаз выпрямителя; ш = 2п /с (/о - частота сети).

36 \

1 Действие дросселя сводится к тому, что на нем теряется наибольшая доля переменной составляющей напряжении. Поэтому необходимо, чтобы

Если значение R„ не задано, то его можно рассчитать по закону Ома, зная величины Vt и и «3 нагрузке {R = (/о).

Расчет фильтров типа LC сводится к определению параметров индуктивных и агеостных элементов, обеспечивающих требуемое значение коэффициента сглажива ияя. Для этого необходимо выполнить следующие действия:

1, По формуле (1.73) найти величину коэффиадеита сглаживания q. При боль шм значении коэффициента сглаживания {q > 25) рекомендуется использовать двух-эвенные или многозвенные фильтры, причем коэффициент сглаживания каждого зве на <Узв может быть найден

формуле

Таблица IJ8. Ряды номинальных емкостей конденсаторов и сопротивлений резисторов

<7зв = М .

(1.76)

Индекс ряда

Номинальные значения (единицы, десятки, сотни ом. кн. лоом. метаом, гягаом. пико-фарад, микрофарад, фарад}

Допустн-

клояение от номи-нальнык

±20

±10

d=10

±5

±5

±5

±5

2. Определить произведение ,,C]t А™я одного звена Г-образного фильтра по формуле

= 2,5 . 10М9зв-f l)/«Vc.

(1.77)

тяе LI выражается в генри (Гн); С1 - в микрофарадах (мкФ), а - в герцах (Гц).

Для наиболее распространенных двухполупериодиых схем {т = = 2) и частоте /с = 50 Гц формула для расчета имеет вид

tiC,-=2,5(93B + 1).- 0-78)

3. Определив из выражения (1.78) величину произведения LiQ, необходимс найти величины L1 и С1 в отдельности. Если первым элементом фильтра является емкость С (рнс. 1.15, 6), которая определяется в процессе расчета выпрямителя (1.64), то значение емкости, конденсатора фильтра С1 в целях унификации элементов целесообразно выбрать такой же величины. Обычно в качестве коаденсаторов фильтра используются электролитические и оксидно-полупроводниковые конденсаторы.

При выборе конденсаторов следует руководствоваться шкалой номинальных значений емкостей конденсаторов. В соответствии с действующими стандартами но-п минальиые емкости конденсаторов (а так-"3 же номинальные сопротивления резисто ров) с допустимыми отклонениями ±5, ±10 н ±20 % выбираются из рядов, прИ веденных в табл. 1.18.

Основные данные некоторых конден саторов, используемых в сглаживаемы! фильтрах, приведены в табл. 1.19 и 1.19а.

Определив С1, можно из выражения (1.78), найти L\, после чего по известным аиачениям 1\ и произвести конструктивный расчет дросселя фильтра 15] или подобрать стандартный дроссель. Это возможно в связи со стандартизацией и унификацией трансформаторов и дросселей радиоэлектронной аппаратуры. Прн выборе стандартного дросселя можно обойтись без относительно трудоемкого конструктивного раечета его параметров (табл. 1.20 и 1.21, рнс. 1.16).

Особенностью фильтров типа LC является незначительное падение постоянной состанляющей выпрямленного напряжения на дросселе, что дает возможность применять такие фильтры в устройствах с относительно бмьщни током нагрузки. Сун1;ест-WRHfam недостатком их является больщая масса дросселя, а также образование


.16. Общий вид унифицированных дросселей фильтров



Таблица 1.19.

1 элеитролитячсоии «ондежаторо.

Таблица l.lSa Пара.етры оксндгс-полуповодниковыи иондепсаторов

Ноин-

Тип коидевсатора

и его иомниальяая емкость, млФ

напряжение, В

К50-36

1 К50-6

KSO-I?

К50-.Г5

К51)-20

К50-..Ч

50, 100, 200, 500 1000

50, 100, 200, 500

50, 100, 200, 500,

1000, 2000. 6О0С

68. 150,

220, 330, 680

10, 20, 50 100, 200, 500, 1000 2000,5000

470. 1000 /200, 4700, 10 000

20, 50. 100, 200, 500. 1000,

2000

10, 20, 60, 100, 200, 500, 1000

6, 10, 20, 60, 100, 200, 500, 1000,2000

1, 5, 10, 20, 30, 50г

100, 200, 500, 1000

47, 100, 220, 470, 680

2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 600, 1000, 2000

47, 100, 470, 10О0, 2200, 4700, 10 000

10, 20, 50, 100, 200, ,500, 1000

1. 5, 10, 20, 50, 100, 200, 600

2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 600, 1000, 2000, ,5000

33, 47, 100, 220, 330

2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000

22, 47, 100, 220, 470, 1000, 2200, 4700

10, 20, 50, 100, 200,

1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200

1, 2, 5, 10, 20, .50, 100, 200

10, 22, 47, 100

1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200

10, 22, 47, 100, 220, 470, 1000, 2200

10, 20, 50, 100, 200

1, 2, 5, 10, 20

1, 2, 5, 10. 20. 60

47, 15,33, 47

1, 2, 5, 10, 20, 50, 100. 200

4,7, 10, 22, 47, 100, 220

2, 6, 10, 20, 60, 200

1, 2, 5, 10

6, 10, 20, 50, 100, 200

4,7,10. 22, 33

2, 5, 10, 20, 50, 100. 200

2,2, 4,7, 10, 22, 47, 100. 200

470. 1000

20, 50

50. 100, 160, 200

2,2, 4,7. 10. 22

20, 60,

10, 22, 47. 220. 470

5, 10. 20, 50

5, 20, 50, 100. 150, 200

5, 10, 20, 30, 50

J0, 22. 47, 100, 200, 470

2, 5, 10, 20

10. 20. 50

2, 5, 10, 20

4,7, 10. 22, 47. 100. 220

2, 5, 10, 20

10. 20. 50

2, 5, 10, 20 .

2.2, 4,7, 10.22.47. 100, 200

(16)

0,1; 0,15; 0,22; 0.33; 0,47: 0,68; 1; 3,3, 4.7; 6.8; 10; 15; 22; 33; 47; 68; 100 0,1; 0,15; 0,22; 0.3Э; 0.47; 0,68

одав; 0,1; 0,15; 0,22; 0,33; 0,47; 2,2; 3,3; 4,7; 6.8; № 16; 22; 33; 47; 68

0,047; 0,068; 0,1; 0,15; 0,22; 1; 1,5; 2,2; 3,3; 4.7; 6,8; 10; 15; 22; 33; 47 0.033; 0.047; 0.068; 0,1; 0,15; 1; 1,5: 2.2; 3.3; 4.7; 6,8; 10; 15; 22-, 33.

0,68; 1,0; 1,5; 2.2; 3,3: 4,7; 6,8; 10; 15; 22; 33; 17; 68; 100

0,47; 0,68; 1.0; 1,5:2,2; 3,3; 4,7; 6,8; 10; 15; 22; 33; 47; 68 1,0; 1,5; 2.2; 3,3; 4,7; 6,8; 10; 15; 22; 33; ,47

22; 33; 47; 68; 100

4,7; 6,8; 10; 15; 22; 33

4,7; 6,8; 10; 16; 22

1,0; 1,5; 2,2; 3,3: 4,7; 68; 10; 15; 22; 33; 47

0,1; 0.47; 1,0; 1.5; 2.2; 3.3; 4.7:6.8;

10; 15; 22

0,1; 0,15; 0,22; 0,33; 0.47; 0,68; 1.0; 1,5; 2.2; 3,3; 4,7; 6,8; 10; 15; 22; 33; 47; 68; 100 0,1; 0,15; 0,22; 0.33; 0,47; 0,68; 1,0; 1,5; 2,2; 3.3; 4,7; 6,8; 10; 15; 22; 33; 47 0,068; 0,1; 0,15; 0,22; 0,33; 0,47: 0,68; 1,0; 1,5; 2.2; 3,3; 4,7; 6.8; 10; 15; 22; 33 0,047; 0.068; 0,15; 0,22; 0.33; 0,47; 0,68; 1,0; 1,5; 2,2; 3.3; 4,7; 6,8; 10; 15; 22

0,033; 0.О47: 0,068; 0,1; 0,15; 0.22; 0.33; 0.47; 0,68; 1.0; 1,6; 2.2; 3.3; 4,7; 6.8; 10; 16; • 22

Примечание. Для всех типов конденсаторов сумма амплитудных значений перемеакоП и по. стояняов составляющих напряженпя не должна превышать номинального напряжения.

вокруг него магнитных полей, влияющих на работу различных высокочувствительныл узлов электронной аппаратуры. ,

1.4.3. Резистнвно-емхостные фильтры.. В маломощных выпрямителях прн небольших выпрнмлениых токах (10-15 нА) вместо дросселей фильтра часто исполь-зуют резисторы. Схемы резистивно-емкостных Г-обраэных и П-образных фильтров показаны на рис. 1.17.

Расчет /?С-фильтра проводится в такой последовательности:

I. Находим требуемое значение коэффициента сглаживания по формуле (1.73).

fft at нг Rn .

т о-HZ=l-ro-i о--СЗ--С=Ь--<=КГО~1

а 6 S

Рис. I.I7, Схемы резиставао-емкостных фильтров:

в - Г-образыого; 6 - П-образного; в - многозаенного



ТаСлица 1,20. Справо Ёлентропитання

; данные дросселей фильтра, нспильзуелшх в источниках

Продолжение табл. 1.20

Параллельное соединение

Тип дрос-

Ивдуитив-кость при во-

Тон подм&г-

Сопротивле-

Ивдуктив-вость при номинальном

Ток-под.

Сопротивле.

ииналыюм

ничвванвя, А

ние обмоток. Ом

магничя.

вис обмотон.

тоне. Гн

токе, Гн

вания, А

Д201

0,00015

0,017

0,0006

0,068

Д202

0,0003

0.029

0,0012

0.116

Д2СЗ

Т),С025

0,325

0,01

Д2С4

0,005

0,56

0,765

0,02

0.28

3,05

Д205

0,04

0,2 0,14

0,16

24,8

Д206

0,08 0,00015

11,6

0,07

46,4

Д207

0,023

0,0006

0,092

0,0003

0,04

0,0012

0,16

Д209

0,0025

1,<

0,545 0,84

0,01

0,56

2,18

0,005

0,02

.3,36

Д211

0,04

0,28

6,75

0,16

0,14

0,08

12.4

49,6

Д213

0,00015

0,0156

0,0006

0,0524

Д214

0,0003

0,035

0,0012

0,14

Д215

0,0025 0,006

l,ff

0,38

0,01

1,52

Д21в

-0,02

0,56

Д217

0,04

0,4 0,28

6,43 13,4

0,16

25,72

Д218

0,08

0,3

0,14

53,6

Д219

0,05

даго

0,00015

0,0132

0,0006

0,0528

Д221

0,0003.

0,0276

0,0012

0,11

да22

0,0025

0,268

0,01

1,072

дагз

0,005

0,55

0,02

да24

0,04

0,56

0,16

0,28

16,4

Д225

0,08

35,2 272

даго

0,14

0,07

да27

0,00015

0,05

Д228

13,5

0,009

0,0006

0,0328

да29

0,0003

0,02

0,0012

0,08

Д230

0,0025

3,2 2,2

0,174

0,01

0,696

Д231

0,005

0,288

0,02

1,152

даз2

0,04

3,04

0,16

12,16

дазз

0,03

0,56

0,28

23,6

Д234

-42,3

169,2

Д235

0,14

96,5

0,07

0,00015

0,0063

0,0006

9

0,0252

даз7

0,0003

12,5

0,011

0,0012

0,044

даз8

0,0025

0,137

0,01

0,548

даз9

0,005

0.203

0,02

0,812

Д240

0,04

1,96

0,16

0.56

7,84

Д241

0,08

4,25

Д242

0,28

33,2

0,14

132,8

да4з

1,2 .

64,5

Д244

0,00015

0,0066

0,0006

12,5

0,0265

Д246

0,0003

0,0137

0,0012

0,0548

Д246

0,0025

0,115

0,01

0,46

да47

0,0046

0,232

0,018

0,928.

да«

0,04 -

0,16

Я249

0,08

2,57

0,56

10,28

Я250

25,8

103,2

Последовательное соединени

Параллельное соедиисн.из

Поеледовательное соединение

Тип дросселя

Иидуктня-вость прн но-

тоне. Гн

Ток подмаг-ничнваняя, Л

Сопротввле-вве обмоток. Ом

Индуктивность при во-

токе, Гв

Ток под-

ваввя. А

Сопротивление обмоток. Ом

Д251

0,28

0,14

Д252 Д263

0.00015

0,00292

0,0006

0,01168 0,0248

0,0003

0,0062

0,0012

12,5

Д26Г-

0,0025

0,065

0,01

0,22

Д265

0,005

0,109 0,77

0,02

0,436

дебб

0,04

0,16

3,08

даб7

0,08

1,84

7,36

0,56

14.6

0,28

58,4

да59

21,6

дабо

0,00015

0,0019

0,0006

О,007в

дав)

0,0003

0,0043

0,0012

0,0172

Д262

0,0026

12,6

0,04

С,СГ

0,16

дг«я

0,005

0,077 0,6

0,02

0,308

0,04

0.16

деб5

0,08

1,26

дабб

0,8 0,66

11,3

45,2

Д267

даб8

20,1

0,28

80,4 С,С09в

0,0003

0,0024

0,0012

Д269

дауо

0,0006

0,0052

0,0026

С,С208

0,005

12.6

0,0372

0,02

0,1488

да?!

0,01

0,081

0,04 0,3

0,324

да72

0,08

0,73

2,92

0,16

1.52

6,08 .

да74

10,6

42,4

Jg. Определяем произведение RjCi (Ом мкФ) для одного звена Г-обраэйОго фильтра (рис. ].17, а) по формуле ~

J?,Ci= 1.5. lOVn/c, 0-7

где т - число фаз выпрямителя; /с - частота сети, Гц.

3. При выборе элементов фильтра RI и С1 руководствуемся следующими соображениями. Величину сопротивления Ri следует выбирать из условия допустяио-го падения выпрямленного напряжения на фильтре в интервале

0,25Л„<Л1<0,65/?н,

где R„ - эквивалентное сопротивление питаемого устройства, которое можно рассчитать по закону Ома при известных значениях напряжения и тока на нагрузке.

Выбрав по формуле (1.80) R\, величину С1 можно определить из выражения (1.79).

Если фильтр начинается с емкости С (рис. 1.17, б), найденной при расчете выпрямителя (1.64), то в целях унификации элементов можно вначале выбрать С1 == С, а затем по выражению (1.79) найти Ri с последующим уточнением величины, исходя нз условия (1.80).

Выбор емкостей фильтра проводится по шкале номинальных емкостей конденсаторов (см. 1.4,2) а табл. 1.18, 1.19. Для определения типа резистора RI необходимо найтн мощность, рассеиваемую на нем,

Рд, = /i. (1.81)



[0] [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]

0.0015