Kenar yumuşatma filtreleri ve voltaj dengeleyiciler

Yumuşatma filtreleri, doğrultulmuş voltaj dalgalanmasını azaltmak için tasarlanmıştır. Dalga yumuşatma, yumuşatma faktörü q ile değerlendirilir.

Yumuşatma filtrelerinin ana elemanları kapasitörlerdir, indüktörler ve doğru ve alternatif akımlar için direnci farklı olan transistörler.

Filtre elemanının tipine bağlı olarak kapasitif, endüktif ve elektronik filtreler arasında bir ayrım yapılır. Filtreleme bağlantılarının sayısına göre, filtreler tek bağlantı ve çoklu bağlantı olarak ayrılır.

Kapasitif filtre, yük direnci Rn ile paralel bağlanan büyük kapasiteli bir kapasitördür. Bir kondansatör yüksek DC direncine ve düşük AC direncine sahiptir. Filtrenin çalışmasını yarım dalga doğrultucu devresi örneğinde ele alalım (Şekil 1, a).

Şekil 1-Kapasitif filtreli tek fazlı yarım dalga doğrultucu: a) devre b) çalışma zamanlama diyagramları

t0 - t1 (Şekil 2.63, b) zaman aralığında pozitif bir yarım dalga aktığında, yük akımı (diyot akımı) ve kapasitör şarj akımı akar.Kondansatör şarj edilir ve t1 zamanında kondansatördeki voltaj sekonder sargının voltaj düşüşünü aşar - diyot kapanır ve t1 - t2 zaman aralığında kondansatörün boşalması ile yükteki akım sağlanır. Che. yükteki akım sürekli olarak akar, bu da düzeltilmiş voltajın dalgalanmasını önemli ölçüde azaltır.

Cf kondansatörünün kapasitansı ne kadar büyük olursa, uyarım o kadar küçük olur. Bu, kapasitörün deşarj süresi ile belirlenir — deşarj süresi sabiti τ = СfRн. τ> 10'da, yumuşatma katsayısı q = 2π fc m Cf Rn formülüyle belirlenir; burada fc, şebekenin frekansıdır, m, doğrultulmuş voltajın yarı periyotlarının sayısıdır.

Düşük yük güçlerinde yüksek dirençli RH yük direncine sahip bir kapasitif filtre kullanılması önerilir.

Endüktif filtre (şok) Rn ile seri bağlanmıştır (Şekil 3, a). Endüktans, düşük DC direncine ve yüksek AC direncine sahiptir. Dalga yumuşatma, başlangıçta akımın artmasını önleyen ve ardından azalmasıyla onu destekleyen kendi kendine indüksiyon olgusuna dayanır (Şekil 2, b).

Şekil 2-Endüktif filtreli tek fazlı yarım dalga doğrultucu: a) devre, b) çalışma zamanlama diyagramları

Endüktif filtreler, orta ve yüksek güçlü doğrultucularda, yani büyük yük akımlarıyla çalışan doğrultucularda kullanılır.

Yumuşatma katsayısı aşağıdaki formülle belirlenir: q = 2π fs m Lf / Rn

Kapasitif ve endüktif filtrenin çalışması, şebeke tarafından tüketilen akımın akışı sırasında kondansatör ve indüktörün enerji depolaması ve şebekeden akım gelmediğinde veya azaldığında elemanların vermesi gerçeğine dayanır. yükteki akımı (gerilim) koruyarak depolanan enerjinin kapatılması.

Çok bağlantılı filtreler, hem kapasitörlerin hem de indüktörlerin yumuşatma özelliklerini kullanır. Yük direncinin direncinin birkaç kOhm olduğu düşük güçlü redresörlerde, bobin Lf yerine, filtrenin kütlesini ve boyutlarını önemli ölçüde azaltan direnç Rf dahildir.

Şekil 3, LC ve RC merdiven filtrelerinin tiplerini göstermektedir.

Şekil 3-Çok bağlantılı filtreler: a) L-şekilli LC, b) U-şekilli LC, c) RC-filtre

Dengeleyiciler, şebeke voltajındaki dalgalanmalar ve yük tarafından tüketilen akımdaki değişiklikler sırasında yükün sabit voltajını (akımını) stabilize etmek için tasarlanmıştır.

Stabilizatörler, voltaj ve akım stabilizatörlerinin yanı sıra parametrik ve kompanzasyon olarak ikiye ayrılır. Çıkış voltajının stabilitesi, stabilizasyon faktörü Kst ile değerlendirilir.

Doğrusal olmayan bir özelliğe sahip bir elemanın kullanımına dayanan parametrik stabilizatör - yarı iletken zener diyot Zener diyotun voltajı, cihazdan geçen ters akımda önemli bir değişiklikle neredeyse sabittir.

Parametrik stabilizatör devresi Şekil 4'te gösterilmektedir. Giriş gerilimi UBX, sınırlayıcı direnç Rlim ve paralel bağlı zener diyot VD ve yük direnci Rn arasında dağıtılır.

Şekil 4 - Parametrik sabitleyici

Giriş voltajı arttıkça, zener diyodundan geçen akım artacaktır, bu da sınırlayıcı dirençten geçen akımın artacağı ve bunun karşısında daha büyük bir voltaj düşüşü olacağı ve yük voltajının değişmeden kalacağı anlamına gelir.

Parametrik dengeleyici, 20-50 mertebesinde bir Kst'ye sahiptir. Bu tip stabilizatörlerin dezavantajları, düşük stabilizasyon akımları ve düşük verimliliktir.

Parametrik stabilizatörler, yardımcı voltaj kaynakları olarak ve ayrıca yük akımı küçük olduğunda - yüzlerce miliamperden fazla olmadığında kullanılır.

Dengeleyici bir dengeleyici, transistörün değişken direncini sınırlayıcı bir direnç olarak kullanır. Giriş voltajı arttıkça transistörün direnci de artar, buna bağlı olarak voltaj düştükçe direnç azalır. Bu durumda, yükteki voltaj değişmeden kalır.

Transistörlerin dengeleyici devresi Şekil 5'te gösterilmektedir. Çıkış gerilimi URn'nin düzenlenmesi ilkesi, düzenleme transistörü VT1'in iletkenliğindeki bir değişikliğe dayanmaktadır.

Şekil 5 - Telafi edici voltaj regülatörünün şeması

Transistör VT2 üzerine bir voltaj karşılaştırma devresi ve bir DC yükseltici monte edilmiştir. R3, R4, R5 ölçüm devresi temel devresine dahil edilmiştir ve referans voltaj kaynağı R1VD emitör devresine dahil edilmiştir.

Örneğin, giriş voltajı arttıkça, çıkış da artacaktır, bu da transistör VT2'nin tabanındaki voltajın artmasına neden olurken, aynı zamanda yayıcı VT2'nin potansiyeli aynı kalacaktır.Bu, taban akımında ve dolayısıyla transistör VT2'nin toplayıcı akımında bir artışa yol açacaktır - transistör VT1'in temel potansiyeli azalacak, transistör kapanacak ve üzerinde daha büyük bir voltaj düşüşü meydana gelecek ve çıkış voltajı düşecektir. değişmeden kalır.

Günümüzde stabilizatörler entegre devreler şeklinde üretilmektedir. Entegre bir dengeleyiciyi açmak için tipik bir şema, Şekil 6'da gösterilmektedir.

Şekil 6 - Yerleşik bir voltaj dengeleyiciyi açmak için tipik şematik

Stabilizatör mikro devresinin çıkışlarının tanımı: "GİRİŞ" - giriş, "ÇIKIŞ" - çıkış, "GND" - ortak (durum). Stabilizatör ayarlanabilir ise, o zaman bir "ADJ" çıktısı vardır - ayarlama.

Stabilizatörün seçimi, çıkış voltajının değerine, maksimum yük akımına ve giriş voltajının değişim aralığına bağlıdır.