Как рассчитать пульсации напряжения в этой схеме с мостовым выпрямлением и стабилитроном?

Для одной из моих лабораторий мне нужно спроектировать источник питания с пульсациями менее 1% от номинального значения 4,7 В (так как Vz = 4,7 В) и рассчитать его регулировку нагрузки.

Я знаю, что пульсация, скорее всего, будет в пределах требуемого 1%, но у меня возникли проблемы с вычислением ее точного значения, которое мне понадобится для расчета регулирования нагрузки.

Вот схема:

Источник питания

нагрузка должна быть 50 к Ом . R1 и C1 регулируются. Так как у меня будет только один 100 µ Ф и один 10 µ Ф конденсаторы в лаборатории, я их зашунтирую для лучшей фильтрации.

Попытка решения:

Вход:

В "=" 15 В п − п или 7,5 В п @ 50 Гц

После прохождения через мостовой выпрямитель (два диода - два падения 0,7 В):

В "=" 6.1 В п @ 50 Гц

Вот где мои проблемы начинаются.

После прохождения через фильтр:

Я хотел рассчитать амплитуду пульсаций, используя: В р "=" В п 2 ф С р , где f = 50 Гц, В п "=" 6.1 В , С "=" 110 µ Ф R — сопротивление цепи, параллельной конденсатору. понятия не имею как получить р , даже если я выберу любой р 1 , так как я подозреваю, что сопротивление будет меняться из-за стабилитрона.

Итак, как мне найти амплитуду пульсаций на входе стабилитрона? Это значение мне нужно для расчетов стабилитрона и, следовательно, точного значения пульсаций на выходе и регулирования нагрузки.

Почему стабилитрон, а не что-то менее архаичное?
@PlasmaHH Вот такая лаборатория. R1 и C — единственное, что я могу изменить в этой схеме.
Так это в основном домашнее задание?
@PlasmaHH Это не требуется для лаборатории, но я хочу подготовиться к тому, чтобы понять, что именно происходит. Так что нет, это не домашнее задание (оно не отмечено).

Ответы (3)

Вы можете выбрать R1, чтобы получить средний ток Iz (из таблицы данных стабилитрона). Пока вы там, посмотрите импеданс стабилитрона при этом токе. Вы можете думать о стабилитроне как об идеальном источнике напряжения с последовательным резистором. Значение этого резистора, конечно, сильно зависит от тока стабилитрона.

Рассчитайте напряжение пульсаций на конденсаторе по току конденсатора (считайте, что оно постоянно и равно (Vp-Vz)/R1. Символически (как функция C).

Рассчитайте напряжение пульсаций на стабилитроне по импедансу стабилитрона, напряжению пульсаций и импедансу источника (R1 || 50K, что можно сказать ~= R1). Опять же, как функция C.

Найдите минимальное значение емкости конденсатора, обеспечивающее 1% пульсаций.

Аналогично можно рассчитать регулирование нагрузки.

Вот часть таблицы из таблицы данных стабилитрона :

введите описание изображения здесь

Имеются два тока, при которых указывается импеданс стабилитрона, но напряжение стабилитрона указывается только при Iz.

R1 выбран таким образом, чтобы импеданс Зенера был слишком низким, а импеданс нагрузки слишком высоким, чтобы иметь значение при расчете напряжения пульсаций конденсатора, я прав? Я все еще немного смущен тем, что вы написали для расчета напряжения пульсации конденсатора. Будет ли его амплитуда равна Ic/2fC, где Ic = (Vp-Vz)/R1?
Да, это правильно. Конденсатор заряжается скачкообразно на пиках сети (2 * f, поскольку у вас есть мостовой выпрямитель) и проводит большую часть полупериода, разряжаясь током Ic, как вы написали.
Спасибо! Ваш пост был действительно полезен. R1 = ~ 300 Ом и C = 250 мкФ или выше удерживают пульсации ниже 1%.

Ваша цель - убедиться, что напряжение на конденсаторе не падает ниже (скажем) 5 вольт. Это гарантирует, что стабилитрон всегда работает. Поэтому, если пиковое напряжение вашего конденсатора составляет 6,1 вольта, вам нужно выбрать резистор с наибольшим номиналом (R1), который обеспечивает получение на нагрузке не менее 5 вольт, если стабилитрон был удален.

Ток, потребляемый нагрузкой, составляет ничтожно малые 94 мкА, так что вы можете также предположить, что стабилитрон составляет 10 мА, а это означает, что R1 составляет 1,1/0,01 = 110 Ом. 1.1 это 6.1 вольта минус 5 вольт.

Если бы (приблизительно) 10 мА снималось с конденсатора в течение 10 мс, насколько бы упало напряжение? I = Cdv/dt, поэтому dV = 0,91 вольт.

Разряд конденсатора будет примерно от 6,1 вольта до 5,2 вольта, но, конечно, стабилитрон не будет идеальным, поэтому может быть небольшой провал в его напряжении. Тем не менее, я предположил, что ток разряда составляет 10 мА, и это слишком много. При 5,2 В и R1 = 110 Ом, питающем стабилитрон на 4,7 В, ток составляет около 4,5 мА, поэтому я ожидаю, что падение напряжения на конденсаторе будет где-то около 0,7 В.

Также мой расчет предполагал 10 мс, но это будет немного меньше, возможно, 8 мс. Поэтому я бы выбрал R1 равным 110 Ом.

Спасибо. Другой ответ был более ясен с теоретическими расчетами, хотя в итоге я использовал емкость выше 110 мкФ. Я буду помнить о вашем подходе, когда буду в реальной лаборатории, и мне придется использовать 110 мкФ.

вы указываете только 4,7 В, но вы также должны указать выходной ток с номинальным напряжением 4,7, и вам просто нужно рассчитать Vripple = Iout / 4fc, потому что это мостовой ток. Vripple = Iout/2fc или Vp/2FCR для полуволнового выпрямления (используете вы). поэтому R= Vp/Iвых.

Добро пожаловать на EE.SE. Пожалуйста, приложите некоторые усилия, чтобы опубликовать свой ответ. Попробуйте красиво оформить формулы и постарайтесь улучшить семантику написания. В настоящее время ваш пост едва ли понятен.
Как рассчитать пульсации напряжения в этой схеме с мостовым выпрямлением и стабилитроном?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v