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대부분의 아마추어 무선 설계는 전원 공급 장치를 통해 주 전원에 의해 전원이 공급됩니다. 일반적으로 네트워크 변압기 T1(그림 45), 다이오드 정류기 VD1 -VD4 및 고용량 산화 평활 커패시터 C1을 포함합니다. 보조 장치이지만 필요한 장치에는 SA1 스위치, FU1 퓨즈 및 켜짐 표시기-소형 HL1 백열등, 정격 전압, 변압기 XNUMX 차 권선의 약간 높은 전압 (낮은 열로 타는 램프는 훨씬 오래 지속됨)이 포함됩니다.

전압 조정기가 있는 경우 정류기 출력과 부하 사이에 연결됩니다. 일반적으로 출력 전압은 Uout보다 낮고 스태빌라이저에 눈에 띄는 전력이 소비됩니다.

네트워크 변압기 계산부터 시작하겠습니다. 크기와 무게는 전원 공급 장치가 제공해야 하는 전력에 따라 완전히 결정됩니다. Рout = Uout ·Iout. 여러 개의 XNUMX차 권선이 있는 경우 각 권선에서 소비하는 모든 전력을 합산해야 합니다. 계산된 전력에 표시등 Rind의 전력과 정류기 다이오드의 전력 손실을 더합니다.

Rvyp = 2Upr Iout

여기서 Unp는 하나의 다이오드에 걸친 순방향 전압 강하이며, 실리콘 다이오드의 경우 전류에 따라 0,6 ~ 1V입니다. Unp는 참고서에 제시된 다이오드의 특성에서 결정할 수 있습니다.

네트워크에서 변압기는 계산된 것보다 다소 큰 전력을 소비하며 이는 변압기 자체의 손실과 관련이 있습니다. 전류가 통과할 때 권선을 가열하기 위한 "구리 손실"이 있습니다. 이는 권선의 활성 저항으로 인해 발생하는 일반적인 손실과 코어의 재자화 작업과 플레이트의 와전류로 인해 발생하는 "철 손실"입니다. 네트워크에서 소비되는 전력과 출력 전력의 비율은 변압기 효율 η와 같습니다. 저전력 변압기의 효율은 낮고 60~65%에 달하며 수백 와트의 전력을 가진 변압기에서만 90% 이상까지 증가합니다. 그래서,

Рtr \uXNUMXd (Pout + Rind + Rvyp) / η

이제 실험식을 사용하여 코어 중앙 막대의 단면적(코일 통과)을 결정할 수 있습니다.

S2=Ptp.

자기 회로의 지정에는 이미 단면을 결정하기 위한 데이터가 포함되어 있습니다. 예를 들어 W25x40은 W자형 플레이트의 중앙 부분의 너비가 25mm이고 플레이트 세트의 두께가 40mm임을 의미합니다. 플레이트가 서로 느슨하게 맞고 플레이트의 절연 층이 주어지면 이러한 코어의 단면적은 8 ... 9 cm2로 추정 될 수 있으며 그 위에 감긴 변압기의 전력은 65 ... 80 W입니다.

변압기 자기 회로 S의 중앙 코어 단면적은 다음으로 중요한 매개 변수 인 볼트 당 회전 수를 결정합니다. 너무 작아서는 안됩니다. 그렇지 않으면 자기 회로의 자기 유도가 증가하고 코어 재료가 포화 상태가되는 반면 1 차 권선의 유휴 전류는 급격히 증가하고 그 모양은 사인파가 아닙니다. 큰 전류 피크가 양수 및 음수 반파의 상단에 나타납니다. 플레이트의 표유 필드와 진동이 급격히 증가합니다. 다른 극단(볼트당 과도한 회전 수)은 과도한 구리 소비와 권선의 활성 저항 증가로 이어집니다. 권선이 자기 회로의 창에 맞도록 와이어의 직경을 줄이는 것도 필요합니다. 이러한 문제는 [XNUMX]에서 자세히 설명합니다.

W 자형 플레이트의 표준 코어에 감긴 공장 변압기의 볼트 n당 회전 수는 일반적으로 n \u45d (50 ... 2) / S 비율로 계산됩니다. 여기서 S는 cm10입니다. n을 결정하고 권선의 정격 전압을 곱하여 권선 수를 얻습니다. XNUMX차 권선의 경우 능동 저항의 전압 강하를 고려하기 위해 전압을 공칭 전압보다 XNUMX% 더 높게 설정해야 합니다.

변압기 권선의 모든 전압(그림 45의 UI 및 UII)은 유효 값으로 취합니다.

전원 공급 장치의 계산

응력의 진폭 값은 1,41배 더 높을 것입니다. XNUMX차 권선이 브리지 정류기에 로드되면 유휴 상태에서 정류기 Uout의 출력 전압은 XNUMX차 권선의 진폭과 거의 같습니다. 부하가 걸리면 정류 전압이 감소하고 다음과 같아집니다.

Uout = 1,41UII-2Unp-Ioutp.tp.

여기서 rtp는 0,03차 권선 측면의 변압기 저항입니다. 연습하기에 충분한 정확도로 rtp = (0,07 ... XNUMX) Uout / Iout을 설정할 수 있으며 더 강력한 변압기를 위해 더 작은 계수가 사용됩니다.

회전 수를 결정했으면 권선에서 전류를 찾아야 합니다. 2차 권선 전류 Iii = Iind + Pout/UII. XNUMX차 권선의 활성 전류(부하 전류로 인해) Iia = Ptr / UI. 또한 반응성 "자화" 전류도 XNUMX차 권선에 흘러 코어에 변압기의 무부하 전류와 거의 동일한 자속을 생성합니다. 그 값은 XNUMX차 권선의 인덕턴스 L에 의해 결정됩니다: Iip = Ui/XNUMXπfL

실제로 무부하 전류는 실험적으로 결정됩니다. 적절하게 설계된 중간 및 고전력 변압기의 경우 (0,1 ... 0,3) IiA입니다. 무효 전류는 볼트당 회전 수에 따라 달라지며 n이 증가함에 따라 감소합니다. 저전력 변압기의 경우 Iip = (0,5 ... 0,7) IiA가 허용됩니다. 2차 권선의 활성 및 무효 전류는 직각 위상으로 추가되므로 2차 권선의 총 전류 Ii2 = IiaiXNUMX + IipiXNUMX입니다.

권선 전류를 결정한 후 2 ... 3 A / mm2의 변압기에 허용되는 전류 밀도를 기준으로 와이어 직경을 찾아야 합니다. 계산은 그림에 표시된 그래프를 통해 쉽게 수행할 수 있습니다. 46 [2].

전원 공급 장치의 계산

창에 권선을 배치할 가능성은 다음과 같이 평가됩니다. 창의 높이(코일 너비)를 측정하여 각 권선의 한 층의 권선 수를 결정한 다음 필요한 층 수를 결정합니다. 층 수에 와이어 직경을 곱하고 절연 스페이서의 두께를 더하면 권선의 두께를 얻을 수 있습니다. 모든 권선의 두께는 창 너비보다 크지 않아야 합니다. 또한 손으로 팽팽하게 감는 것은 불가능하기 때문에 결과적으로 권선의 두께가 1,2 ~ 1,4배 증가해야 합니다.

결론적으로 정류기의 단순화 된 계산을 제시합니다 (그림 45). 브리지 회로에서 다이오드의 허용 가능한 직접 평균 전류는 0,5Iout 이상이어야 하며 실제로는 순방향 전류가 큰 다이오드를 선택합니다(신뢰성 고려). 허용 가능한 역 전압은 0,71 Uii + 0,5Uout 이상이어야 하지만 유휴 상태에서 Uout이 1,41Uii에 도달하기 때문에 다이오드의 역 전압을 이 값 이상으로 선택하는 것이 좋습니다. 즉, XNUMX차 권선 전압의 진폭 값입니다. 주전원 전압의 변동 가능성을 고려하는 것도 유용합니다.

정류된 전압 리플의 진폭(볼트)은 간단한 공식을 사용하여 추정할 수 있습니다.

업펄스 = 5Iout/S.

출력 전류는 암페어로 대체되고 커패시터 C1의 커패시턴스는 마이크로패럿입니다.

수십 밀리암페어 이하의 부하 전류에서 다음을 제한할 수 있습니다. 제너 다이오드가 있는 가장 간단한 장치.

높은 부하 전류의 경우 약간 더 복잡한 스태빌라이저를 사용하는 것이 좋습니다. 그 회로는 그림 47에 나와 있습니다. XNUMX.

전원 공급 장치의 계산

보시다시피 여기에서 요소 R1, VD1의 가장 간단한 스태빌라이저에 트랜지스터 VT1에 조립 된 이미 터 팔로워가 추가되었습니다. 가장 간단한 안정기에서 부하 전류가 제너 다이오드의 전류보다 클 수 없다면 여기에서 제너 다이오드의 전류를 h21e 배 초과할 수 있습니다. 여기서 h21e는 공통 이미 터가 있는 회로에서 트랜지스터 베이스의 정적 전류 전달 계수입니다. 이를 높이기 위해 VT1 대신 복합 트랜지스터를 사용하는 경우가 많다. 스태빌라이저의 출력 전압은 안정화 전압 VD0,6(복합 트랜지스터의 경우 1V)보다 1,2V 낮습니다.

안정기로 안정화 된 전원 공급 장치 계산을 시작하는 것이 좋습니다. 필요한 전압과 부하 전류에 따라 트랜지스터 VT1과 제너 다이오드 VD1이 선택됩니다. 트랜지스터의 기본 전류는 다음과 같습니다.

Ib \u21d Iout / hXNUMXe.

R1 및 VD1 요소에서 가장 단순한 스태빌라이저의 출력 전류가 됩니다. 그런 다음 정류기 Uout-Upulse의 출력에서 ​​최소 전압을 평가하십시오. 최소 허용 주전원 전압에서도 부하에서 필요한 전압보다 2 ~ 3V 더 높아야합니다. 또한 계산은 설명된 방식으로 수행됩니다. 더 발전된 스킴과 스태빌라이저 계산은 [3]에 나와 있습니다.

자기 점검을 위한 질문

1. 이전 섹션의 정보(RC 회로의 임펄스 응답)를 사용하여 조정되지 않은 정류기의 출력에서 ​​리플 진폭에 대한 위 공식을 유도합니다. 이 경우 정류기 부하에 대한 커패시터 방전 기간을 0,01초(펄스 주파수 100Hz)로 하고 근사치 et/RC - 1 - t/RC를 사용합니다.

2. 오래된 전원 변압기(타버릴 수 있음)를 찾은 후 분해하고 풀고 작동 방식을 기억하거나 기록합니다(직접 변압기를 만들 때 유용함). 권선의 회전 수와 와이어의 직경을 추정하십시오. 설명된 방법에 따라 이 변압기를 계산하고 결과를 비교하십시오.

3. 전압 13,5V 및 전류 1A에 대해 완전히 조정된 전원 공급 장치를 계산합니다.

답글

평활 커패시터가 없는 전파 정류기 출력의 전압 파형은 다음과 같습니다. 도 7 64 가는 선. 전압이 XNUMX에서 U로 맥동하는 것을 볼 수 있습니다.m 100Hz의 주파수로. 커패시터가 있는 경우 정류 전압의 피크에서 U보다 약간 작은 값으로 충전됩니다.m, 피크 사이에서 방전됩니다. 정류 전압의 평균값은 U로 표시됩니다.O. 맥동 진폭 - U맥박.

커패시터가 방전되는 동안 커패시터의 전압은 조건에 지정된 법칙에 따라 값 U에서 변경됩니다.O + 유맥박 U 값까지O -U맥박

그러므로 쓸 수 있는

UO -U맥박 =(유O + 유맥박)e-t / RC-(유O + 유맥박).(1 - t/RC),

여기서 t = 0,01초; R은 정류기의 부하 저항입니다. C는 평활 커패시터의 커패시턴스입니다.

여는 브래킷, 단축 UO 용어 U 무시맥박작기 때문에 t/RC(맥동 진폭은 U보다 작음)O) 우리는 2U를 얻는다맥박 = 유Ot/RC.

이제 UO/R은 부하 전류 I와 같고 대체 t: U맥박 = 5 10-3리터/시,

여기서 모든 수량은 볼트, 암페어 및 패럿과 같은 기본 단위로 대체되어야 합니다. 전류가 밀리암페어 단위이고 커패시턴스가 마이크로패럿 단위인 경우 리플 전압(볼트 단위)에 대한 위의 공식을 얻습니다.

U맥박= 5리터/C

문학

  1. Polyakov V. 변압기 표류 장 감소. - 라디오, 1983, No. 7, p. 28, 29.
  2. 마린 R.M. 주전원에서 무선 장비의 전원 공급 장치. - M.: 에너지, 1970.
  3. Moskvin A. 과부하 보호 기능이 있는 트랜지스터 전압 안정기. - 라디오, 2003, No. 2, p. 26-28.

저자: V.Polyakov

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