커패시터 제너 다이오드 정류기

무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 전압 변환기, 정류기, 인버터

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퀀칭 커패시터가 있는 무변압기 저전력 네트워크 전원 공급 장치는 심각한 단점(전원 공급 장치 출력과 네트워크 사이에 갈바닉 연결이 있음)에도 불구하고 주로 설계의 단순성으로 인해 널리 사용됩니다.

이 기사에서는 두 개의 다이오드를 제너 다이오드로 교체하여 이러한 블록의 기존 브리지 정류기를 개선할 것을 제안합니다. 이를 통해 반도체 장치의 수를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 제너 다이오드를 사용하여 전압을 안정화할 뿐만 아니라 정류할 수도 있습니다.

냉각 커패시터가 있는 저전력 네트워크 전원 공급 장치는 현대 전자 무선 장비에 사용됩니다. KVS 전원 공급 장치는 설계 단순성, 사용된 요소 기반 및 유지 관리 측면에서 무변압기 입력을 갖춘 기존 변압기 및 펄스 장치를 능가합니다. 그러나 KVS 전원 공급 장치가 아무리 단순하더라도 기존 장점을 줄이지 않고 설계를 개선해야 합니다. 반대로, 여러 가지 유용한 작동 속성을 추가로 얻을 수 있습니다.

전원 공급 장치의 입력 부분에는 안정기 커패시터 C1과 다이오드 VD1, VD2 및 제너 다이오드 VD3, VD4로 구성된 브리지 정류기가 포함되어 있습니다 (그림 2a). 다이오드-제너 다이오드 정류기의 출력 전압 오실로그램은 그림 2b에 나와 있습니다(출력 전압이 제너 다이오드의 안정화 전압을 초과하는 경우, 그렇지 않으면 일반 다이오드처럼 작동함). 커패시터 C1을 통과하는 전류의 양의 반주기 시작부터 순간까지 t₁ 제너 다이오드 VD3과 다이오드 VD2는 열려 있고, 제너 다이오드 VD4와 다이오드 VD1은 닫혀 있습니다. 시간 간격 t에서₁...티₃ 제너 다이오드 VD3과 다이오드 VD2는 열린 상태로 유지되고 안정화 전류 펄스는 열린 제너 다이오드 VD4를 통과합니다. 제너 다이오드 VD4의 전압은 안정화 전압 U와 같습니다._기사.

다이오드-제너 다이오드 정류기를 통과하는 안정화 펄스 전류는 브리지 출력에 연결된 부하를 우회합니다. 시간 t에₂ 안정화 전류는 최대에 도달하고 현재 t₃ 3과 같습니다. 양의 반주기가 끝날 때까지 제너 다이오드 VD2과 다이오드 VDXNUMX는 열린 상태로 유지됩니다. 시간 t에₄ 양의 반주기가 끝나고 음의 반주기가 시작됩니다. 시작부터 순간까지 t₅ 이미 제너 다이오드 VD4와 다이오드 VD1은 열려 있고, 제너 다이오드 VD3과 다이오드 VD2는 닫혀 있다. 시간 간격 t에서₅...티₇ 제너 다이오드 VD4 및 다이오드 VD1은 계속 열려 있고 전압 U에서 제너 다이오드 VD3을 통해_기사 안정화 전류 펄스를 통과하며 순간 최대값 t₆. t부터 시작₇ 음의 반주기가 완료되기 전에 제너 다이오드 VD4와 다이오드 VD1은 열린 상태로 유지됩니다.

이에 따라 다이오드-제너 다이오드 정류기의 작동 주기가 완료되고 고려된 프로세스가 네트워크의 다음 전기 기간 동안 반복됩니다.

따라서 정류된 전류는 제너 다이오드 VD3, VD4를 통해 양극에서 음극으로, 그리고 반대 방향으로 펄스 안정화 전류를 통과합니다. 시간 간격 t₁...티₃ и의 t₅...티₇ 안정화 전압의 순간 값은 몇 퍼센트 이하로 변경됩니다. 첫 번째 근사치에서 브리지 VD1-VD4 입력의 교류 값은 안정기 커패시터 C1의 커패시턴스에 대한 주전원 전압의 비율과 같습니다.

통과 전류의 값을 제한하는 안정기 소자(커패시터)가 없는 다이오드-제너 다이오드 정류기의 작동은 불가능합니다. 기능적 측면에서 이들은 분리될 수 없으며 단일 전체, 즉 커패시터-제너 다이오드 정류기(KSTV)를 형성합니다.

네트워크 연결 시 브리지의 다이오드 및 제너 다이오드를 통한 돌입 전류를 제한하려면 저항이 수십 옴인 전류 제한 저항을 안정기 커패시터와 직렬로 연결하고 방전해야 합니다. 네트워크에서 분리한 후 커패시터, 저항이 수백 kΩ인 저항을 병렬로 연결합니다.

U 값의 분산_기사 동일한 유형의 제너 다이오드의 경우 약 10%이며, 이는 공급 네트워크의 주파수에 따라 출력 전압의 추가 리플을 발생시킵니다. 리플 전압의 진폭은 U 값의 차이에 비례합니다_기사 제너 다이오드 VD3, VD4.

실험적 검증을 위해 814개의 D1B 제너 다이오드 배치를 무작위로 선택했으며 그 안정화 전압은 표 XNUMX에 나와 있습니다.

표 1

실험 결과는 표에 나와 있습니다. 2는 비슷한 부하 전류 값에서 출력 전압 리플 수준 측면에서 CV에 비해 KSTV의 장점을 입증합니다.

표 2

그 이유는 KSTV에서 필터 커패시터가 전압 값 U로 충전된다는 사실에 있습니다._기사, 시간 간격 t에서 방전₃...티₅ 로드를 통해서만. FAC에서는 이 기간 동안 커패시터가 병렬로 연결된 부하와 차동 저항이 낮은 제너 다이오드를 통해 방전된다. 부하 전류가 감소함에 따라 KSTV 출력의 리플 전압 진폭이 감소하면 전력 장비의 품질에 긍정적인 영향을 미칩니다. 예를 들어, 사운드 재생 장비의 출력에서 ​​공급 전압의 배경 레벨은 사운드가 일시 정지되는 동안 감소합니다.

U 값의 불평등의 영향_기사 출력 전압 리플의 진폭에 대한 제너 다이오드 VD3, VD4는 표 2의 괄호 안의 값으로 표시되며, 이는 제너 다이오드 7번(VD3)을 1번(표 1 참조)으로 대체하여 얻은 값입니다. 제너 다이오드 시편의 안정화 전압 값은 0.6V(U의 약 7%)만큼 다르기 때문에_기사), 출력 전압 리플의 진폭은 증가했지만 낮은 부하 전류에서는 CVS의 진폭보다 작게 유지되었습니다. 리플 전압의 최대 전류에서는 100Hz의 주파수와 함께 50Hz의 성분이 나타났습니다. 부하 전류가 감소함에 따라 리플 진폭도 감소하고, 주파수가 50Hz인 부품의 비율이 증가하며, 주파수가 100Hz인 부품의 비율이 감소합니다. 부하가 10Hz인 공칭 구성 요소의 100% 이상이 없으면 전압 리플 주파수는 -50Hz입니다.

표 2의 값에 따라 전원 공급 장치의 내부 저항이 계산되었습니다. KVS - 7Ω, KSTV(C1= 0.5μF) - 10Ω, KSTV(C1=1μF) - 5Ω. 내부 저항의 대략 동일한 값은 316개의 새로운 갈바니 전지(XNUMX) 또는 더 큰 용량의 부분적으로 방전된 갈바니 전지로 구성된 배터리의 경우 일반적입니다.

케이스에 장착 스터드가 있는 강력한 제너 다이오드(D815A ... D817GP)를 사용할 때 문자 P가 유형 지정에 있으면 일반 라디에이터에 설치할 수 있습니다. 그렇지 않으면 다이오드와 제너 다이오드를 교체해야 합니다.

네트워크와 전원 공급 장치의 출력 및 이에 따른 전원 공급 장비의 갈바닉 연결은 감전의 실제 위험을 초래합니다. 커패시터-제너 다이오드 정류기를 사용하여 블록을 설계하고 설정할 때 이 점을 기억해야 합니다. 이중 절연과 고속 자동 보호 차단 장치를 사용하여 감전 방지가 가능하다[4,5].

문학

1. Sergeev B. 커패시터 IWEP 사용 가능성에 대한 연구. - Electrosvyaz, 1994, No. 6, pp. 25-27.
2. Sergeev B. 보조 전원 공급 장치의 커패시터 소스 사용 가능성을 제한합니다. - Electrosvyaz, 1996, No. 2, pp. 38-40.
3. Biryukov S. 퀀칭 커패시터를 사용한 네트워크 전원 공급 장치 계산. - 라디오, 1997, No. 5, pp. 48-50.
4. Vodyanitsky Yu.는 기계를 보호합니다. - 모델 디자이너, 1994, No. 10, p.14,15.

저자: Kuznetsov A.; 간행물: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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