Как: Основы расчета ВА трансформатора для регулирования напряжения с использованием двухполупериодного выпрямления

В этом есть ряд неправильных вещей. Напряжение трансформатора должно быть выбрано достаточным для обеспечения 12В на выходе. Если мы допускаем 2В на регулятор, 2В на выпрямитель и, скажем, 2В на пульсации в фильтрующем конденсаторе, то нам нужно 12,7В переменного тока на каждой половине обмотки. Лучше добавить 15% для понижения/падения напряжения в сети, так что 15 В переменного тока примерно так низко, как я бы хотел. Таким образом, у нас есть 30VAC CT для обмотки, а не 18VAC CT. Большая разница.

Теперь давайте рассчитаем минимальные конденсаторы фильтра. Конденсаторы заряжаются только на пиках сигнала, поэтому они должны выдерживать 1/2 цикла. Давайте использовать 50 Гц, чтобы он работал в большинстве мест. Таким образом, каждый конденсатор:

$C_{min} = (1/100) \frac{I_{out}}{\Delta V}$или 0,005F (5000 мкФ) для пульсаций 2V pp. Лучше использовать следующий размер, например, 5600 мкФ / 35 В (мы должны учитывать, что выходное напряжение трансформатора будет расти при небольшой нагрузке, а напряжение сети может быть высоким). На этом этапе вы должны проверить номинальный пульсирующий ток конденсатора, но я пропущу этот шаг для краткости.

Теперь мы можем рассчитать среднеквадратичное значение вторичного тока трансформатора, которое будет равно 1,61 * выходной ток, то есть 1,6 А (без учета регулятора Iq, которым можно пренебречь). Теперь мощность трансформатора ВА можно рассчитать как 48 ВА.

Радиаторы для этих регуляторов значительно рассеивают каждый (в худшем случае с линейным напряжением 10%) около 9,5 Вт, то есть около 20 Вт на пару (на данный момент мы видим, что для ВА по сравнению со средним током не так много лишнего — диоды будут рассеивать 4 Вт, выход 12 Вт и регуляторы 19 Вт, поэтому только 1 Вт для дополнительного нагрева обмотки трансформатора, но это на уровне 10% выше).

Теперь о диодах — вы сделали мостовой выпрямитель на 2 А/50 В, которого едва хватает на выходной ток. Каждый диод испытывает обратное напряжение около 55 В в каждом цикле в худшем случае при небольшой нагрузке (при условии, что линия имеет 10% высокое значение и 20% регулирование в трансформаторе), что несколько больше, чем номинальное значение, даже без переходных процессов на линии - к счастью, диоды 1N4001 обычно изготавливаются такие же, как диоды 1N4004, поэтому они не выходят из строя .. обычно. Я бы использовал 4 диода 1N5404 для этого приложения или комплектный мост 3A или 6A.

Есть несколько способов улучшить презентацию.

Во-первых, цифры. Указание таких чисел, как 15,41616575914009 и 0,0681818181818182A, не учитывает фактические допуски и ошибки.

Многие компоненты имеют допуск хуже 1%, поэтому значимость более 1% выглядит неправильно. Это не имеет решающего значения для получения номера. Однако тщательное обдумывание ошибок и допусков, а также использование соответствующих уровней значимости важно, когда это касается работы, домашнего задания, экзамена или собеседования.

Во-вторых, представление уравнений в виде
x = IpVp = IsVs
x = Ip*220v = 1*15
x = 15/220 = 0,068A (мое исправление)
излишне сложно и запутанно, «x» не нужен. Хуже x не представляет одно и то же значение в каждом уравнении, поэтому они не являются набором уравнений.

На первом шаге x = "IpVp" или "IsVs".
На последнем шаге «х = 15/220 = 0,068А», х представляет «Ip».
Удалите "x =" и четко и последовательно укажите, что вы имеете в виду:
IpVp = IsVs
Ip*220v = 1*15
Ip = 15/220V = 0,068A

В-третьих, в «1. Выпрямление» потери на диоде рассчитываются как:

Чтобы рассчитать падение диодов, я должен умножить 4 диода на прямое падение напряжения.

Однако в мостовом выпрямителе в каждый момент времени работают только два диода, поэтому необходимо учитывать только два диода.

Я нашел различные варианты использования x ненужными и запутанными в остальной части объяснения, поэтому я остановлюсь здесь.

Редактировать: я не вижу ничего разрешенного для разряда и пульсаций на конденсаторах. Потребление 1 А от 2200 мкФ (например, ~ 2,2 мс при 1 А) от конденсатора, заряжаемого каждые 10 мс, не будет работать хорошо. Включите расчет пульсаций и сделайте конденсаторы намного больше.

1. Нет. Только один диод одновременно выполняет выпрямление положительной стороны и один диод одновременно выполняет выпрямление отрицательной стороны, поэтому при максимуме 1 вольт на каждом, это падение 1 вольт для положительного питания и Падение 1 вольт для отрицательного питания.

2. Нет. Если каждому регулятору требуется запас по 2 вольта, а диоды падают на 1 вольт, это 3 вольта для положительного питания и 3 вольта для отрицательного питания.

3. Чтобы получить 12 вольт от регуляторов, вам нужно будет подать на них как минимум 15 вольт, а это означает, что пульсации конденсатора BFC никогда не могут опуститься ниже 15 вольт ни на положительной, ни на отрицательной стороне питания. сторона предложения.

4. Требуемая емкость определяется:

где

C - емкость, в фарадах,

I — постоянный ток нагрузки в амперах,

t — период пульсаций в секундах, а

$\Delta V$- допустимая пульсация, в вольтах.

5. 15 вольт, необходимые для диодов, это постоянный ток, поэтому, поскольку$DC = RMS \times \sqrt{2}$(для синусоиды) трансформатор должен выдавать не менее 10,6 вольт, RMS.

6. Если нагрузки постоянного тока требуют по 1 ампер каждая, то это 24 ватта, и они должны проходить через трансформатор. Кроме того, поскольку трансформатор будет подавать ток на нагрузку, а также заряжать накопительные конденсаторы, консервативная оценка для обоих будет в 1,8 раза больше тока нагрузки, поэтому для 24 Вт в нагрузку трансформатор должен подавать дополнительные 20 ВА на нагрузку. зарядите конденсаторы, а это значит, что трансформатор должен быть рассчитан не менее чем на 44 ВА.

Однако дьявол кроется в деталях, поэтому вот схема и список цепей LTspice, чтобы вы могли смоделировать схему и поиграть с ней, если хотите лучше понять, что там на самом деле происходит. У меня в библиотеке нет моделей 7812 и 7912, поэтому я немного схитрил и сделал регуляторы из дискретов.

Version 4
SHEET 1 992 680
WIRE 208 -256 80 -256
WIRE 352 -256 208 -256
WIRE 432 -256 352 -256
WIRE 512 -256 432 -256
WIRE 848 -256 608 -256
WIRE 896 -256 848 -256
WIRE 80 -208 80 -256
WIRE 208 -208 208 -256
WIRE 352 -176 352 -256
WIRE 400 -176 352 -176
WIRE 560 -176 560 -192
WIRE 560 -176 480 -176
WIRE 848 -176 848 -256
WIRE 560 -160 560 -176
WIRE 640 -160 560 -160
WIRE 352 -128 352 -176
WIRE 560 -128 560 -160
WIRE 640 -128 640 -160
WIRE 208 -96 208 -144
WIRE 208 -96 -112 -96
WIRE -192 -80 -304 -80
WIRE -304 -48 -304 -80
WIRE -192 -48 -192 -80
WIRE 352 -16 352 -64
WIRE 560 -16 560 -64
WIRE 560 -16 352 -16
WIRE 576 -16 560 -16
WIRE 640 -16 640 -64
WIRE 640 -16 576 -16
WIRE 656 -16 640 -16
WIRE 848 -16 848 -96
WIRE 848 -16 656 -16
WIRE -112 0 -112 -16
WIRE -32 0 -112 0
WIRE 352 0 352 -16
WIRE 352 0 -32 0
WIRE -112 16 -112 0
WIRE 576 32 576 -16
WIRE 656 32 656 -16
WIRE 352 48 352 0
WIRE -304 64 -304 32
WIRE -192 64 -192 32
WIRE -192 64 -304 64
WIRE 848 64 848 -16
WIRE -160 96 -160 -96
WIRE -144 96 -144 -96
WIRE 80 96 80 -144
WIRE 80 96 -112 96
WIRE 80 144 80 96
WIRE 208 144 208 -96
WIRE 576 160 576 96
WIRE 656 160 656 96
WIRE 656 160 576 160
WIRE -192 176 -192 64
WIRE -160 176 -192 176
WIRE -32 176 -32 0
WIRE -32 176 -80 176
WIRE 352 176 352 112
WIRE 416 176 352 176
WIRE 576 176 576 160
WIRE 576 176 496 176
WIRE 576 192 576 176
WIRE 80 256 80 208
WIRE 208 256 208 208
WIRE 208 256 80 256
WIRE 352 256 352 176
WIRE 352 256 208 256
WIRE 432 256 352 256
WIRE 528 256 432 256
WIRE 848 256 848 144
WIRE 848 256 624 256
WIRE 896 256 848 256
WIRE -32 288 -32 176
FLAG -32 288 0
FLAG 896 -256 +12
FLAG 896 256 -12
FLAG 432 -256 RAW15
FLAG 432 256 RAW-15
SYMBOL ind2 -208 48 M180
WINDOW 0 -33 73 Left 2
WINDOW 3 -29 39 Left 2
SYMATTR InstName L1
SYMATTR Value 3
SYMATTR Type ind
SYMATTR SpiceLine Rser=1
SYMBOL ind2 -96 112 R180
WINDOW 0 -36 69 Left 2
WINDOW 3 -47 41 Left 2
SYMATTR InstName L3
SYMATTR Value 30m
SYMATTR Type ind
SYMBOL ind2 -96 0 R180
WINDOW 0 -42 65 Left 2
WINDOW 3 -51 40 Left 2
SYMATTR InstName L2
SYMATTR Value 30m
SYMATTR Type ind
SYMBOL schottky 96 -144 R180
WINDOW 0 48 33 Left 2
WINDOW 3 24 0 Left 2
SYMATTR InstName D1
SYMATTR Value B560C
SYMATTR Description Diode
SYMATTR Type diode
SYMBOL schottky 96 208 R180
WINDOW 0 48 33 Left 2
WINDOW 3 24 0 Left 2
SYMATTR InstName D2
SYMATTR Value B560C
SYMATTR Description Diode
SYMATTR Type diode
SYMBOL res -64 160 R90
WINDOW 0 0 56 VBottom 2
WINDOW 3 32 56 VTop 2
SYMATTR InstName Rsim
SYMATTR Value 100k
SYMBOL schottky 224 -144 R180
WINDOW 0 48 33 Left 2
WINDOW 3 24 0 Left 2
SYMATTR InstName D3
SYMATTR Value B560C
SYMATTR Description Diode
SYMATTR Type diode
SYMBOL schottky 224 208 R180
WINDOW 0 48 33 Left 2
WINDOW 3 24 0 Left 2
SYMATTR InstName D4
SYMATTR Value B560C
SYMATTR Description Diode
SYMATTR Type diode
SYMBOL polcap 336 -128 R0
WINDOW 0 -42 33 Left 2
WINDOW 3 -60 67 Left 2
SYMATTR InstName C1
SYMATTR Value 4700µ
SYMBOL polcap 336 48 R0
WINDOW 0 -41 34 Left 2
WINDOW 3 -60 65 Left 2
SYMATTR InstName C2
SYMATTR Value 4700µ
SYMBOL res 496 -192 R90
WINDOW 0 0 56 VBottom 2
WINDOW 3 32 56 VTop 2
SYMATTR InstName R2
SYMATTR Value 150
SYMBOL npn 512 -192 R270
WINDOW 0 54 31 VRight 2
WINDOW 3 89 -13 VRight 2
SYMATTR InstName Q1
SYMATTR Value 2SCR512P
SYMBOL pnp 528 192 M90
WINDOW 0 49 63 VLeft 2
WINDOW 3 85 113 VLeft 2
SYMATTR InstName Q2
SYMATTR Value 2SAR512P
SYMBOL res 512 160 R90
WINDOW 0 0 56 VBottom 2
WINDOW 3 32 56 VTop 2
SYMATTR InstName R3
SYMATTR Value 150
SYMBOL res 832 -192 R0
SYMATTR InstName R4
SYMATTR Value 12
SYMBOL res 832 48 R0
SYMATTR InstName R5
SYMATTR Value 12
SYMBOL zener 576 -64 R180
WINDOW 0 49 30 Left 2
WINDOW 3 24 0 Left 2
SYMATTR InstName D5
SYMATTR Value PTZ12B
SYMBOL zener 592 96 R180
WINDOW 0 39 31 Left 2
WINDOW 3 24 0 Left 2
SYMATTR InstName D6
SYMATTR Value PTZ12B
SYMBOL polcap 624 -128 R0
SYMATTR InstName C3
SYMATTR Value 10µ
SYMBOL polcap 640 32 R0
SYMATTR InstName C4
SYMATTR Value 10µ
SYMBOL voltage -304 -64 R0
WINDOW 3 24 96 Invisible 2
WINDOW 123 0 0 Left 2
WINDOW 39 0 0 Left 2
SYMATTR InstName V1
SYMATTR Value SINE(0 170 50)
TEXT -224 -136 Left 2 !K L1 L2 L3 1
TEXT -168 264 Left 2 !.tran .2 uic