Мой опыт изготовления своими руками прибора экономии электроэнергии

В последнее время Я часто стал встречать рекламу в интернете чудо прибора, который достаточно просто включить в розетку и он обеспечит 30-40 процентов экономии электроэнергии. И вот такой купил мой друг на рынке за 35$, но к своему удивлению он не смог заметить за несколько месяцев даже намека на экономию. Я его уговорил разобрать и посмотреть, что внутри. А там только схема питания для светодиодов, установленных в корпусе- в общем полный развод.

Долго пришлось ему рассказывать основы электротехники и про то, какие схемы действительно позволяют достичь экономии. Я даже поделился своим опытом самостоятельного изготовления схем для бытовых нужд  для своего дома. Более подробно про чудо приборы заводского изготовления читайте в конце статьи, а сейчас Я расскажу про основополагающие принципы и свой самостоятельный опыт изготовления устройств для экономии электроэнергии в своей квартире.

Как можно сэкономить электроэнергию.

Любая полная мощность состоит из полезной активной

, которая производит работу и реактивной, от которой пользы нет. Она снижает эффективность всей энергосистемы.

Мы с вами по нашим электрическим счетчикам в домах, квартирах, гаражах и т. п. платим только за потребление активной энергии. А заводы и фабрики платят и за реактивную энергию, учет которой ведут специальные счетчики. Именно они ее кстати и производят при помощи оборудования с большой индуктивной составляющей.

Реактивная энергия берется из электросети для создания магнитного поля (в катушке, обмотках электродвигателя и т. п.) или электрического (в конденсаторе).

Говоря простыми словами — это электрическая энергия в электросети, которая у  потребителей не используется, поэтому и Мы с вами за неё не платим.  Реактивную составляющую электроснабжающие организации стараются максимально снизить с помощью конденсаторных установок так, как она снижает эффективность передачи электроэнергии.

Поэтому понятно  возникновение идеи преобразования в домашних условиях реактивной энергии в полезную активную. Это можно сделать с помощью разных схем с использованием конденсаторов, которых на просторах инернета можно найти очень много. Поиском и реализацией этих схем занимался Я и мои коллеги электрики, поэтому хочу поделится своим опытом.

Опыт использования различных схем устройств экономии электроэнергии.

Сразу хочу огорчить, что сэкономить не получилось, но за то вышло хорошее  устройство для подавления помех в домашней электропроводке и эффективная грозозащита. Если не верите проверьте на своем опыте.

Все подобные приборы используют в своей схеме накопители энергии или конденсаторы. Только предупреждаю, что в интернете  есть ошибочные схемы при реализации, которых  возможно возникновение короткого замыкания, вследствие чего может возникнуть возгорание вашего творения. Причем авторы статей утверждают, что им удалось добиться экономии до 50 процентов, всем кто хорошо знает электротехнику просто становится смешно от такого бреда.

Новые электронные счетчики считают принципиально по-другому, поэтому самодельные схемы Вам не помогут, и даже могут повредить электронику устройства. Не так давно мой  друг  решил сделать своими руками и опробовать штуковину для экономии, которая проработала несколько минут пока не сгорела микросхема внутри счетчика.

Остановимся теперь на заводских приборах.

Приборы для экономии электроэнергии заводского изготовления.

Сейчас в средствах массовой информации и в интернете активно рекламируется чудо-прибор, который позволяет экономить до 30% электроэнергии в домашних условиях. У него много разных названий SmartBox, Energy Saver, Экономыч и др. Но суть у них всех одна втыкаешь просто в розетку и значительно меньше платишь по счетам.

С более подробной информацией вы можете ознакомиться на официальном сайте-производителя.

По словам производителя они обладают  функциями по фильтрации помех, защиты от ударов молнии, перекоса  фаз и да же преобразуют реактивную электрическую энергию в активную. Но к сожалению реализовать это все в одном не большом приборе на современном этапе развития технологий не возможно. Да в промышленных масштабах возможно добиться экономии максимум 10-15 процентов с использованием дорогих и объемных устройств.

Все производители аппаратов для экономии электроэнергии в домашних условиях на самом деле жульничают и продают бесполезное барахло.

Использовать устройства для экономии электричества в домашних условиях лишено всякого смысла.

Но есть другие эффективные методы, позволяющие сэкономить при чем значительно. Читайте о них в следующей нашей статье.

P.s. Современная электроника и бытовая техника конструктивно выпускается с возможностями по  компенсации реактивной энергии. Например, при производстве компьютерных блоков питания известные производители очень серьезно  подходят к подбору комплектующих, что позволяет  сократить реактивную составляющую и сэкономить от  5 до 10 % электроэнергии.

Самодельный электролитический выпрямитель . Пионер-электротехник

Для питания маломощных моделей и приборов постоянного тока можно изготовить простейший электролитический выпрямитель. Его внешний вид и устройство по казаны на рисунке 79.

По своему устройству он напоминает гальванический элемент. Электродами в нем служат алюминиевая и свинцовая пластинки. Свинцовую пластинку можно заменить железной или угольной. Алюминиевую пластинку можно изготовить из старой посуды — кастрюли, чайника, ложки и проч.

Рис. 79. Электролитический выпрямитель: 1 — стеклянная банка; 2 — алюминиевая пластинка; 3 — свинцовая пластинка; 4 — участок, покрытый влагостойким лаком; 5 — схема выпрямителя.

Сосудом выпрямителя может быть стеклянная банка емкостью не менее пол-литра. Если в качестве сосуда взять железную банку, ее корпус будет служить электродом. В подобном случае изолированно от банки устанавливают лишь один алюминиевый электрод. В качестве электролита для выпрямителя берут раствор обыкновенной питьевой соды в дистиллированной или прокипяченной и остуженной воде. Раствор составляют в такой пропорции: на каждые 100 граммов дистиллированной воды берут 5–8 граммов питьевой соды.

Порядок изготовления и сборки электролитического выпрямителя ничем не отличается от изготовления гальванических элементов.

Алюминиевая пластинка у поверхности электролита сильно разъедается. Чтобы предотвратить разрушение пластинки, ее в этом месте покрывают влагостойким лаком или варом.

Только что изготовленный выпрямитель пропускает ток в обоих направлениях. Поэтому его сначала надо отформовать. Формовка производится просто. Составляют электрическую цепь из лампочки мощностью 40–50 ватт, соединенной последовательно с выпрямителем, и включают в сеть переменного тока. Первоначально лампочка будет гореть почти нормальным накалом, но через некоторое время накал ее начнет постепенно ослабевать, и лампочка может совсем погаснуть. Это свидетельствует о том, что выпрямитель сформовался. В сформованном выпрямителе алюминиевый электрод покрывается тонким слоем окиси алюминия. Окись обладает свойством пропускать ток, идущий через электролит, только в одном направлении— от свинцового или железного электрода к алюминиевому. Поэтому для внешней цепи алюминиевый электрод будет служить положительным полюсом выпрямителя, а свинцовый или железный электрод — отрицательным.

Величина выпрямляемого тока зависит от размеров алюминиевого электрода. Можно предварительно определить величину тока, даваемого выпрямителем. Нормальной нагрузкой электролитического выпрямителя считается плотность тока 0,005 ампера (5 миллиампер) на 1 кв. сантиметр алюминиевого электрода, учитывая его поверхность с обеих сторон. При большей плотности тока выпрямитель будет работать плохо: быстро нагревается электролит, действие выпрямителя значительно ослабевает и даже совсем прекращается.

Чтобы электролит меньше нагревался, сосуд для него берут большей емкости.

Для более полного использования переменного тока выпрямитель составляют из четырех выпрямителей, соединенных по схеме, показанной на рисунке 80. Эта схема получила название двухполупериодного выпрямителя.

Рис 80. Схема двухполупериодного выпрямления переменного тока: 1, 2, 3, 4 — электролитические выпрямители; 5 — реостат; 6 — аккумуляторная батарея; 7 — предохранительные пробки.

Самодельный полупроводниковый выпрямитель

В современной технике очень широкое распространение получили полупроводниковые селеновые выпрямители. Известно, что кристаллический селен является полупроводником, то есть пропускает ток только в одном направлении. Селеновый выпрямитель представляет собой столбик (рис. 81, в), состоящий из отдельных выпрямительных элементов — селеновых шайб, насаженных на изолированную стальную шпильку 9 и скрепленных стяжными гайками 11.

Внешний вид селеновой шайбы и ее конструкция показаны на рисунках 81, а, к.

Рис. 81. Устройство полупроводникового выпрямителя: а — конструкция селеновой шайбы; б — условное обозначение шайбы на схемах; в — устройство селенового столбика; г — условное обозначение столбика на схемах; д — набор селеновых шайб с выводом от средней точки; е — набор селеновых шайб для мостовой схемы выпрямителя; ж — однополупериодная схема выпрямителя; з — двухполупериодная схема выпрямителя; и — мостовая схема выпрямителя; к — внешний вид деталей селеновой шайбы, R — сопротивление нагрузки. I и II — концы вторичной обмотки трансформатора.

Основанием шайбы является железный или алюминиевый диск 1, покрытый тонким слоем никеля 2 для предохранения от коррозии. Одна сторона диска покрывается слоем толщиной 0,07 — 0,1 миллиметра кристаллического селена 3. На поверхность селена наносится слой сплава из олова, кадмия и висмута. Этот сплав хорошо проводит ток, образует надежный контакт с селеном. Он называется катодным слоем 5. В процессе формовки шайбы электрическим током на границе между селеном и катодным слоем образуется очень тонкий переходный слой, называемый запорным слоем 4, который и определяет одностороннюю проводимость шайбы. После формовки шайба хорошо пропускает электроны от катодного слоя через селен к железу и почти не пропускает их от железа к катодному слою. Поэтому со стороны катодного слоя шайба имеет положительный полюс (+), а со стороны железа отрицательный полюс (—). Шайба надевается на изолирующую трубку 6, в которую вставляется стягивающая шпилька 9. К катодному слою прикладывается латунная контактная пружинная шайба 7 и прижимается при помощи металлической шайбы 8.

Отечественной промышленностью выпускаются селеновые шайбы диаметром 18, 25, 35, 45, 100 и больше миллиметров для плотности тока прямой проводимости 50 миллиампер с каждого кв. сантиметра и обратного напряжения: 18 вольт для шайб диаметром 45 миллиметров и 14 вольт для шайб диаметром 100 миллиметров.

Нормальное падение напряжения прямого тока для одной шайбы 1–1,3 вольта независимо от ее диаметра.

Типовые селеновые столбики имеют по 2, 4, 8, 16, 20, 24, 32 и до 40 шайб. Эти столбики могут быть трех видов:

1. Обычного набора последовательных шайб на шпильке 9 с выводами 10 (81, в).

2. Такого же набора, но с выводом от средней шайбы (рис. 81, д).

3. Набора шайб с пятью выводами (рис. 81, е).

Обычные столбики используются в однополупериодных выпрямителях (рис. 81, ж), а со средней точкой — в двухполупериодных выпрямителях (рис. 81, з), с пятью выводами — в мостиковых схемах выпрямителей (рис. 81, и).

В магазинах радиотоваров и электротоваров продаются селеновые столбики, из которых вы можете собрать селеновый выпрямитель. Вам потребуются столбики, собранные из шайб самого большого диаметра: они могут пропускать большой выпрямленный ток.

Изготавливать надо двухполупериодный выпрямитель, так как он дает выпрямленный ток с меньшей пульсацией и позволяет хорошо заряжать аккумуляторы.

Предположим, что вы располагаете понижающим трансформатором, конструкция которого была описана выше, и достаточным количеством квадратных селеновых шайб размером 100х100 миллиметров. Каждая шайба пропускает выпрямленный ток в 6 ампер и выдерживает напряжение 18 вольт.

Ваш выпрямитель должен давать напряжение около 12 вольт и пропускать выпрямленный ток до 15–20 ампер. Для такого выпрямителя возьмите 12 одинаковых шайб, соедините их по двухполупериодной схеме, включив параллельно по 6 шайб в каждое плечо.

В качестве фильтра используйте бумажные или электрические конденсаторы емкостью 20—100 микрофарад, рассчитанные на рабочее напряжение 20–25 вольт.

Для получения выпрямленного напряжения в 12 вольт надо селеновые столбики включать в сеть переменного напряжения в 15 вольт.

Устройство сварочного инвертора.

Принцип работы сварочного инвертора

В настоящее время стали очень популярны и доступны по цене сварочные аппараты инверторного типа.

Несмотря на свои положительные качества, они, как и любое другое электронное устройство, временами выходит из строя.

Чтобы отремонтировать инвертор сварочного аппарата нужно хотя бы поверхностно знать его устройство и основные функциональные блоки.

В первых двух частях будет рассказано об устройстве сварочного аппарата модели TELWIN Tecnica 144-164. В третьей части будет рассмотрен пример реального ремонта сварочного инвертора модели TELWIN Force 165. Информация будет полезна всем тем начинающим радиолюбителям, которые хотели бы научиться самостоятельно ремонтировать сварочные аппараты инверторного типа.

Дальше будет много букв – наберитесь терпения .

Сам инверторный сварочный аппарат представляет не что иное, как довольно мощный блок питания. По принципу действия он очень схож с импульсными блоками питания, например, компьютерными блоками питания AT и ATX. Вы спросите: «Чем они похожи? Это ведь абсолютно разные устройства…». Схожесть заключается в принципе преобразования энергии.

Основные этапы преобразования энергии в инверторном сварочном аппарате:

• 1. Выпрямление переменного напряжения электросети 220V;

• 2. Преобразование постоянного напряжения в переменное высокой частоты;

• 3. Понижение высокочастотного напряжения;

• 4. Выпрямление пониженного высокочастотного напряжения.

Это кратко, так сказать, на пальцах . Такие же преобразования происходят в импульсных блоках питания для ПК.

Спрашивается, а зачем нужны эти пляски с бубном (несколько ступеней преобразования напряжения и тока)? А дело тут вот в чём.

Ранее основным элементом сварочного аппарата являлся мощный силовой трансформатор. Он понижал переменное напряжение электросети и позволял получать от вторичной обмотки огромные токи (десятки – сотни ампер), необходимых для сварки. Как известно, если понизить напряжение на вторичной обмотке трансформатора, то можно во столько же раз увеличить ток, который может отдать нагрузке вторичная обмотка. При этом уменьшается число витков вторичной обмотки, но и растёт диаметр обмоточного провода.

Из-за своей высокой мощности, трансформаторы, которые работают на частоте 50 Гц (такова частота переменного тока электросети), имеют весьма большие размеры и вес.

Чтобы устранить этот недостаток были разработаны инверторные сварочные аппараты. За счёт увеличения рабочей частоты до 60-80 кГц и более, удалось уменьшить габариты, а, следовательно, и вес трансформатора. За счёт увеличения рабочей частоты преобразования в 4 раза удаётся снизить габариты трансформатора в 2 раза. А это приводит к уменьшению веса сварочного аппарата, а также к экономии меди и других материалов на изготовление трансформатора.

Но где взять эти самые 60-80 кГц, если частота переменного тока электросети всего 50 Гц? Тут на выручку приходит инверторная схема, которая состоит из мощных ключевых транзисторов, которые переключаются с частотой 60-80 кГц. Но чтобы транзисторы работали, необходимо подать на них постоянное напряжение. Его получают от выпрямителя. Напряжение электросети выпрямляется мощным диодным мостом и сглаживается фильтрующими конденсаторами. В результате на выходе выпрямителя и фильтра получается постоянное напряжение величиной более 220 вольт. Это первая ступень преобразования.

Вот это напряжение и служит источником питания для инверторной схемы. Мощные транзисторы инвертора подключены к понижающему трансформатору. Как уже говорилось, транзисторы переключаются с огромной частотой в 60-80 кГц, а, следовательно, трансформатор работает также на этой частоте. Но, как уже говорилось, для работы на высоких частотах требуются менее громоздкие трансформаторы, ведь частота то уже не 50 Гц, а все 65000 Гц! В результате трансформатор «сжимается» до весьма малых размеров, а мощность его такая же, как и у здоровенного собрата, который работает на частоте 50 Гц. Думаю, идея понятна.

Вся эта петрушка с преобразованием привела к тому, что в схемотехнике сварочного аппарата появляется куча всяких дополнительных элементов, служащих для того, чтобы аппарат стабильно работал. Но, хватить теории, перейдём к «мясу», а точнее к реальному железу и тому, как оно устроено.

Устройство сварочного аппарата инверторного типа.

Часть 1. Силовой блок.

Разбираться в устройстве сварочного инвертора желательно по схеме конкретного аппарата. К сожалению, схемы на TELWIN Force 165 я не нашёл, поэтому нагло позаимствуем схему из руководства по ремонту другого аппарата – TELWIN Tecnica 144-164. Фотографии аппарата и его начинки будут от TELWIN Force 165, так как именно он оказался в моём распоряжении. Исходя из анализа схемотехники и элементной базы, особых отличий между этими моделями практически нет, если не учитывать мелочи.

Внешний вид платы сварки TELWIN Force 165 с указанием расположения некоторых элементов схемы.

Принципиальная схема сварочного аппарата инверторного типа TELWIN Tecnica 144-164 состоит из двух основных частей: силовой и управляющей.

Сначала разберёмся в схемотехнике силовой части. Вот схема. Картинка кликабельна (нажмите для увеличения – откроется в новом окне).

Сетевой выпрямитель.

Как уже говорилось, сначала переменный ток электросети 220V выпрямляется мощным диодным мостом и фильтруется электролитическими конденсаторами. Это нужно для того, чтобы переменный ток электросети частотой 50 герц стал постоянным. Конденсаторы С21, С22 нужны для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения, которые всегда присутствуют после диодного выпрямителя. Выпрямитель реализован по классической схеме диодный мост. Он выполнен на диодной сборке PD1.

Следует знать, что на конденсаторах фильтра напряжение будет больше в 1,41 раза, чем на выходе диодного моста. Таким образом, если после диодного моста мы получим 220V пульсирующего напряжения, то на конденсаторах будет уже 310V постоянного напряжения (220V * 1,41 = 310,2V). Обычно же рабочее напряжение ограничивается отметкой в 250V (напряжение в сети ведь может быть и завышенным). Тогда на выходе фильтра мы получим все 350V. Именно поэтому конденсаторы имеют рабочее напряжение 400V, с запасом.

А что в железе?

На печатной плате сварочного аппарата TELWIN Force 165 элементы сетевого выпрямителя занимают довольно большую площадь (см. фото выше). Выпрямительный диодный мост установлен на охлаждающий радиатор. Через диодную сборку протекают большие токи и диоды, естественно, нагреваются. Для защиты диодного моста на радиаторе установлен термопредохранитель, который размыкается при превышении температуры радиатора выше 90С⁰. Это элемент защиты.

В выпрямителе применяются диодные сборки (диодный мост) типа GBPC3508 или аналогичный. Сборка GBPC3508 рассчитана на прямой ток (I₀) — 35А, обратное напряжение (V_R) — 800V.

После диодного моста установлены два электролитических конденсатора (здоровенькие бочонки) ёмкостью 680 микрофарад каждый и рабочим напряжением 400V. Ёмкость конденсаторов зависит от модели аппарата. В модели TELWIN Tecnica 144 – 470 мкф., а в TELWIN Tecnica 164 – 680 мкф. Постоянное напряжение с выпрямителя и фильтра подаётся на инвертор.

Помеховый фильтр.

Для того чтобы высокочастотные помехи, которые возникают из-за работы мощного инвертора, не попадали в электросеть, перед выпрямителем устанавливается фильтр ЭМС – электромагнитной совместимости. На английский манер аббревиатура ЭМС обозначается как EMC (ElectroMagnetic Compatibility). Если взглянуть на схему, то фильтр EMC состоит из элементов С1, C8, C15 и дросселя на кольцевом магнитопроводе T4.

Инвертор.

Схема инвертора собрана по схеме так называемого «косого моста». В нём используется два мощных ключевых транзистора. В сварочном инверторе ключевыми транзисторами могут быть как IGBT-транзисторы, так и MOSFET. Например, в моделях Telwin Tecnica 141-161 и 144-164 используются IGBT-транзисторы (HGTG20N60A4, HGTG30N60A4), а в модели Telwin Force 165 применены высоковольтные MOSFET-транзисторы (FCA47N60F). Оба ключевых транзистора устанавливаются на радиатор для отвода тепла. Фото одного из двух транзисторов MOSFET типа FCA47N60F на плате TELWIN Force 165.

Снова взглянем на принципиальную схему и найдём на ней элементы инвертора.

Постоянное напряжение коммутируется транзисторами Q5 и Q8 через обмотку импульсного трансформатора T3 с частотой гораздо большей, чем частота электросети. Частота переключений может составлять несколько десятков килогерц! По сути, создаётся переменный ток, как и в электросети, но только он имеет частоту в несколько десятков килогерц и прямоугольную форму.

Для защиты транзисторов от опасных выбросов напряжения используются демпфирующие RC-цепи R46C25, R63C30.

Для понижения напряжения используется высокочастотный трансформатор T3. С помощью транзисторов Q5, Q8 через первичную обмотку трансформатора T3 (обмотка 1-2) коммутируется напряжение, которое поступает от сетевого выпрямителя (DC+, DC-). Это то самое постоянное напряжение в 310 – 350V, которое было получено на первом этапе преобразования.

За счёт коммутирующих транзисторов постоянное напряжение преобразуется в переменное. Как известно, трансформаторы постоянный ток не преобразуют. Со вторичной обмотки трансформатора T3 (обмотка 5-6) снимается уже намного меньшее напряжение (около 60-70 вольт), но максимальный ток может достигать 120 – 130 ампер! В этом и заключается основная роль трансформатора T3. Через первичную обмотку течёт небольшой ток, но большого напряжения. Со вторичной обмотки уже снимается малое напряжение, но большой ток.

Размеры этого самого трансформатора невелики.

Его вторичная обмотка выполнена несколькими витками ленточного медного провода в изоляции. Сечение провода внушительное, да и не мудрено, ток в обмотке может достигать 130 ампер! 

Далее со вторичной обмотки импульсного трансформатора переменный ток высокой частоты выпрямляется мощными диодными выпрямителями. С выхода выпрямителя (OUT+, OUT-) снимается электрический ток с нужными параметрами. Это и необходимо для проведения сварочных работ.

Выходной выпрямитель.

Выходной выпрямитель собран на базе мощных сдвоенных диодов с общим катодом (D32, D33, D34). Эти диоды обладают высоким быстродействием, т. е. они могут быстро открываться и также быстро закрываться. Время восстановления t_rr < 50 ns (50 наносекунд).

Это свойство очень важно, поскольку они выпрямляют переменный ток высокой частоты (десятки килогерц). Обычные выпрямительные диоды с такой задачей бы не справились – они бы просто не успевали открываться и закрываться, нагревались и выходили бы из строя. Поэтому в случае ремонта заменять диоды в выходном выпрямителе следует именно быстродействующими.

В выпрямителе используются сдвоенные диоды марок STTH6003CW, FFh40US30DN, VS-60CPH03 (с ними мы ещё встретимся ). Все эти диоды являются аналогами, рассчитаны на прямой ток 30 ампер на один диод (60 ампер на оба) и обратное напряжение 300 вольт. Устанавливаются на радиатор.

Для защиты диодов выпрямителя используется демпфирующая RC-цепочка R60C32 (см. схему силовой части).

Схема запуска и реализация «мягкого пуска».

Для питания микросхем и элементов, которые расположены на плате управления, используется интегральный стабилизатор на 15 вольт – LM7815A. Он установлен на радиатор. Напряжение питания на стабилизатор поступает с основного выпрямителя PD1 через два последовательно включенных резистора R18, R35 (6,8 кОм 5W). Эти резисторы понижают напряжение и участвуют при запуске схемы.

Напряжение +15 со стабилизатора U3 (LM7815A) поступает на управляющую схему. Далее, когда схема управления и драйвер «раскачали» мощную схему инвертора, то на дополнительной вторичной обмотке трансформатора T3 (обмотка 3-4) появляется напряжение, которое выпрямляется диодом D11.

Через диод D9 напряжение питания поступает на интегральный стабилизатор LM7815A и теперь схема «запитывает» как бы сама себя. Вот такой вот хитрый «приём».

Выпрямленное напряжение после диода D11 также служит для питания реле RL1, охлаждающего вентилятора V1 и индикаторного светодиода D10 (Verde – «Зелёный»). Резисторы R40, R41, R65, R37 гасят излишки напряжения. Для стабилизации напряжения питания вентилятора V1 (12V) применяется 5-ти ваттный стабилитрон D36 на 12V.

Реле RL1 обеспечивает плавный запуск инвертора («мягкий пуск»). Разберёмся с этим подробнее.

В момент включения сварочного аппарата начинается заряд электролитических конденсаторов. В самом начале зарядный ток очень велик и может вызвать перегрев и выход из строя диодов выпрямителя. Чтобы уберечь диодную сборку от повреждения зарядным током применяется схема ограничения заряда (или «мягкого пуска»). Взглянем на схему.

Основным элементом схемы «мягкого пуска» служит резистор R4, мощность которого 8W (8 ватт). Сопротивление резистора – 47 ом. Именно на него возложена роль ограничения зарядного тока в первые моменты после включения.

После того, как заряд конденсаторов закончился, а инвертор начал работу в штатном режиме, электромагнитного реле RL1 замыкает контакты. Контакты реле шунтируют резистор R4, и в дальнейшем он не участвует в работе схемы, так как весь ток проходит через контакты реле. Таким образом реализован плавный запуск.

На плате инвертора TELWIN Force 165 также можно найти элементы схемы «мягкого пуска». В качестве реле RL1 выступает электромагнитное реле модели Finder на рабочее напряжение 24V (параметры контактов реле – 16A 250V~).

Итак, мы узнали о том, что сварочный инвертор состоит из сетевого выпрямителя 220V, мощного инвертора на транзисторах, понижающего трансформатора и выходного выпрямителя. Это силовые части схемы. Через них протекают огромные токи. Но где же «мозги» этого устройства? Кто управляет работой инвертора?

Об этом мы узнаем из следующей части нашего повествования. Читать далее.

Главная &raquo Мастерская &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Прекращаем ставить диод / Хабр

Нет, это не очередной «вечняк»

После прочтения статьи о защите электрических схем от неправильной полярности питания при помощи полевого транзистора, я вспомнил о том, что давно имею не решенную проблему автоматического отключения аккумулятора от зарядного устройства при обесточивании последнего. И стало мне любопытно, нельзя ли применить подобный подход в другом случае, где тоже испокон века в качестве запорного элемента использовался диод.

Эта статья является типичным гайдом по велосипедостроению, т.к. рассказывает о разработке схемы, функционал которой уже давно реализован в миллионах готовых устройств. Поэтому просьба не относится к данному материалу, как к чему-то совсем утилитарному. Скорее это просто история о том, как рождается электронное устройство: от осознания необходимости до работающего прототипа через все препятствия.

Зачем все это?

При резервировании низковольтного источника питания постоянного тока самый простой путь включения свинцово-кислотного аккумулятора – это в качестве буфера, просто параллельно сетевому источнику, как это делалось в автомобилях до появления у них сложных «мозгов». Аккумулятор хоть и работает в не самом оптимальном режиме, но всегда заряжен и не требует какой-либо силовой коммутации при отключении или включении сетевого напряжения на входе БП. Далее более подробно о некоторых проблемах такого включения и попытке их решить.

История вопроса

Еще каких-то 20 лет назад подобный вопрос не стоял на повестке дня. Причиной тому была схемотехника типичного сетевого блока питания (или зарядного устройства), которая препятствовала разряду аккумулятора на его выходные цепи при отключении сетевого напряжения. Посмотрим простейшую схему блока с однополупериодным выпрямлением:

Совершенно очевидно, что тот же самый диод, который выпрямляет переменное напряжение сетевой обмотки, будет препятствовать и разряду аккумулятора на вторичную обмотку трансформатора при отключении питающего напряжения сети. Двухполупериодная мостовая схема выпрямителя, несмотря на несколько меньшую очевидность, обладает точно такими же свойствами. И даже использование параметрического стабилизатора напряжения с усилителем тока (такого, как широко распространенная микросхема 7812 и ее аналоги), не меняет ситуацию:

Действительно, если посмотреть на упрощенную схему такого стабилизатора, становится понятно, что эмиттерный переход выходного транзистора исполняет роль все того же запорного диода, который закрывается при пропадании напряжения на выходе выпрямителя, и сохраняет заряд аккумулятора в целости и сохранности.

Однако в последние годы все изменилось. На смену трансформаторным блокам питания с параметрической стабилизацией пришли более компактные и дешевые импульсные AC/DC-преобразователи напряжения, которые обладают гораздо более высоким КПД и соотношением мощность/вес. Вот только при всех достоинствах, у этих источников питания обнаружился один недостаток: их выходные цепи имеют гораздо более сложную схемотехнику, которая обычно никак не предусматривает защиту от обратного затекания тока из вторичной цепи. В результате, при использовании такого источника в системе вида “БП -> буферный аккумулятор -> нагрузка”, при отключении сетевого напряжения аккумулятор начинает интенсивно разряжаться на выходные цепи БП.

Простейший путь (диод)

Простейшее решение состоит в использовании диода с барьером Шоттки, включенного в разрыв положительного провода, соединяющего БП и аккумулятор:

Однако основные проблемы такого решения уже озвучены в упомянутой выше статье. Кроме того, такой подход может быть неприемлемым по той причине, что для работы в буферном режиме 12-вольтовому свинцово-кислотному аккумулятору нужно напряжение не менее 13.6 вольт. А падающие на диоде почти пол вольта могут сделать это напряжение банально недостижимым в сочетании с имеющимся блоком питания (как раз мой случай).

Все это заставляет искать альтернативные пути автоматической коммутации, которая должна обладать следующими свойствами:

1. Малое прямое падение напряжения во включенном состоянии.
2. Способность без существенного нагрева выдерживать во включенном состоянии прямой ток, потребляемый от блока питания нагрузкой и буферным аккумулятором.
3. Высокое обратное падение напряжения и низкое собственное потребление в выключенном состоянии.
4. Нормально выключенное состояние, чтобы при подключении заряженного аккумулятора к изначально обесточенной системе не начинался его разряд.
5. Автоматический переход во включенное состояние при подаче напряжения сети вне зависимости от наличия и уровня заряда аккумулятора.
6. Максимально быстрый автоматический переход в выключенное состояние при пропадании напряжения сети.

Если бы диод являлся идеальным прибором, то он без проблем выполнил все эти условия, однако суровая реальность ставит под сомнение пункты 1 и 2.

Наивное решение (реле постоянного тока)

При анализе требований, любому, кто хоть немного «в теме», придет мысль использовать для этой цели электромагнитное реле, которое способно физически замыкать контакты при помощи магнитного поля, создаваемого управляющим током в обмотке. И, наверное, он даже набросает на салфетке что-то типа этого:

В этой схеме нормально разомкнутые контакты реле замыкаются только при прохождении тока через обмотку, подключенную к выходу блока питания. Однако если пройтись по списку требований, то окажется, что эта схема не соответствует пункту 6. Ведь если контакты реле были однажды замкнуты, пропадание напряжения сети не приведет к их размыканию по той причине, что обмотка (а с ней и вся выходная цепь БП) остается подключенной к аккумулятору через эти же контакты! Налицо типичный случай положительной обратной связи, когда управляющая цепь имеет непосредственную связь с исполнительной, и в итоге система приобретает свойства бистабильного триггера.

Таким образом, подобный наивный подход не является решением проблемы. Более того, если проанализировать сложившуюся ситуацию логически, то легко можно прийти к выводу, что в промежутке “БП -> буферный аккумулятор” в идеальных условиях никакое другое решение кроме вентиля, проводящего ток в одном направлении, быть просто не может. Действительно, если мы не будем использовать какой-либо внешний управляющий сигнал, то что бы мы не делали в этой точке схемы, любой наш коммутирующий элемент, однажды включившись, сделает неотличимым электричество, создаваемое аккумулятором, от электричества, создаваемого блоком питания.

Окольный путь (реле переменного тока)

После осознания всех проблем предыдущего пункта, «шарящему» человеку обычно приходит в голову новая идея использования в качестве односторонне проводящего вентиля самого блока питания. А почему бы и нет? Ведь если БП не является обратимым устройством, и подведенное к его выходу напряжение аккумулятора не создает на входе переменного напряжения 220 вольт (как это и бывает в 100% случаев реальных схем), то эту разницу можно использовать в качестве управляющего сигнала для коммутирующего элемента:

Бинго! Выполняются все пункты требований и единственное, что для этого нужно – это реле, способное замыкать контакты при подаче на него сетевого напряжения. Это может быть специальное реле переменного тока, рассчитанное на сетевое напряжение. Или обычное реле со своими мини-БП (тут достаточно любой беcтрансформаторной понижающей схемы с простейшим выпрямителем).

Можно было бы праздновать победу, но мне это решение не понравилось. Во-первых, нужно подключать что-то непосредственно к сети, что не есть гуд с точки зрения безопасности. Во-вторых, тем, что коммутировать это реле должно значительные токи, вероятно, до десятков ампер, а это делает всю конструкцию не такой тривиальной и компактной, как могло показаться изначально. Ну и в-третьих, а как же такой удобный полевой транзистор?

Первое решение (полевой транзистор + измеритель напряжения аккумулятора)

Поиски более элегантного решения проблемы привели меня к осознанию того факта, что аккумулятор, работающий в буферном режиме при напряжении около 13.8 вольта, без внешней «подпитки» быстро теряет исходное напряжение даже в отсутствии нагрузки. Если же он начнет разряжаться на БП, то за первую минуту времени он теряет не менее 0.1 вольта, чего более чем достаточно для надежной фиксации простейшим компаратором. В общем, идея такова: затвором коммутирующего полевого транзистора управляет компаратор. Один из входов компаратора подключен к источнику стабильного напряжения. Второй вход подключен к делителю напряжения блока питания. Причем коэффициент деления подобран так, чтобы напряжение на выходе делителя при включенном БП было примерно на 0.1..0.2 вольта выше, чем напряжение стабилизированного источника. В результате, при включенном БП напряжение с делителя всегда будет преобладать, а вот при обесточивании сети, по мере падения напряжения аккумулятора, оно будет уменьшаться пропорционально этому падению. Через некоторое время напряжение на выходе делителя окажется меньше напряжения стабилизатора и компаратор при помощи полевого транзистора разорвет цепь.

Примерная схема такого устройства:

Как видно, к источнику стабильного напряжения подключен прямой вход компаратора. Напряжение этого источника, в принципе, не важно, главное, чтобы оно было в пределах допустимых входных напряжений компаратора, однако удобно, когда оно составляет примерно половину напряжения аккумулятора, то есть около 6 вольт. Инверсный вход компаратора подключен к делителю напряжения БП, а выход – к затвору коммутирующего транзистора. Когда напряжение на инверсном входе превышает таковое на прямом, выход компаратора соединяет затвор полевого транзистора с землей, в результате чего транзистор открывается и замыкает цепь. После обесточивания сети, через некоторое время напряжение аккумулятора понижается, вместе с ним падает напряжение на инверсном входе компаратора, и когда оно оказывается ниже уровня на прямом входе, компаратор «отрывает» затвор транзистора от земли и тем самым разрывает цепь. В дальнейшем, когда блок питания снова «оживет», напряжение на инверсном входе мгновенно повысится до нормального уровня и транзистор снова откроется.

Для практической реализации данной схемы была использована имеющаяся у меня микросхема LM393. Это очень дешевый (менее десяти центов в рознице), но при этом экономичный и обладающий довольно неплохими характеристиками сдвоенный компаратор. Он допускает питание напряжением до 36 вольт, имеет коэффициент передачи не менее 50 V/mV, а его входы отличаются довольно высоким импедансом. В качестве коммутирующего транзистора был взят первый из доступных в продаже мощных P-канальных MOSFET-ов FDD6685. После нескольких экспериментов была выведена такая практическая схема коммутатора:

В ней абстрактный источник стабильного напряжения заменен на вполне реальный параметрический стабилизатор из резистора R2 и стабилитрона D1, а делитель выполнен на основе подстроечного резистора R1, позволяющего подогнать коэффициент деления под нужное значение. Так как входы компаратора имеют весьма значительный импеданс, величина гасящего сопротивления в стабилизаторе может составлять более сотни кОм, что позволяет минимизировать ток утечки, а значит и общее потребление устройства. Номинал подстроечного резистора вообще не критичен и без каких-либо последствий для работоспособности схемы может быть выбран в диапазоне от десяти до нескольких сотен кОм. Из-за того, что выходная цепь компаратора LM393 построена по схеме с открытым коллектором, для ее функционального завершения необходим также нагрузочный резистор R3, сопротивлением несколько сотен кОм.

Регулировка устройства сводится к установке положения движка подстроечного резистора в положение, при котором напряжение на ножке 2 микросхемы превышает таковое на ножке 3 примерно на 0.1..0.2 вольта. Для настройки лучше не лезть мультиметром в высокоимпедансные цепи, а просто установив движок резистора в нижнее (по схеме) положение, подключить БП (аккумулятор пока не присоединяем), и, измеряя напряжение на выводе 1 микросхемы, двигать контакт резистора вверх. Как только напряжение резким скачком упадет до нуля, предварительную настройку можно считать завершенной.

Не стоит стремиться к отключению при минимальной разнице напряжений, потому что это неизбежно приведет к неправильной работе схемы. В реальных условиях напротив приходится специально занижать чувствительность. Дело в том, что при включении нагрузки, напряжение на входе схемы неизбежно просаживается из-за не идеальной стабилизации в БП и конечного сопротивления соединительных проводов. Это может привести к тому, что излишне чувствительно настроенный прибор сочтет такую просадку отключением БП и разорвет цепь. В результате БП будет подключаться только при отсутствии нагрузки, а все остальное время работать придется аккумулятору. Правда, когда аккумулятор немного разрядится, откроется внутренний диод полевого транзистора и ток от БП начнет поступать в цепь через него. Но это приведет к перегреву транзистора и к тому, что аккумулятор будет работать в режиме долгого недозаряда. В общем, окончательную калибровку нужно проводить под реальной нагрузкой, контролируя напряжение на выводе 1 микросхемы и оставив в итоге небольшой запас для надежности.

В результате практического испытания были получены такие результаты. Сопротивление в открытом состоянии соответствует проходному сопротивлению из даташита на транзистор. В закрытом состоянии паразитный ток во вторичной цепи БП измерить не удалось ввиду его незначительности. Потребляемый ток в режиме работы от аккумулятора составил 1.1 мА, причем он практически на 100% состоит из тока, потребляемого микросхемой. После калибровки под максимальную нагрузку, время срабатывания без нагрузки вышло почти 15 минут. Столько времени понадобилось моему аккумулятору, чтобы разрядиться до того напряжения, которое поступает от БП на устройство под полной нагрузкой. Правда, отключение при полной нагрузке происходит почти сразу (менее 10 секунд), но это время зависит от емкости, заряда, и общего «здоровья» аккумулятора.

Существенными недостатками этой схемы являются относительная сложность калибровки и необходимость мириться с потенциальными потерями энергии аккумулятора ради корректной работы.

Последний недостаток не давал покоя и после некоторых обдумываний привел меня к мысли измерять не напряжение аккумулятора, а непосредственно направление тока в цепи.

Второе решение (полевой транзистор + измеритель направления тока)

Для измерения направления тока можно было бы применить какой-нибудь хитрый датчик. Например, датчик Холла, регистрирующий вектор магнитного поля вокруг проводника и позволяющий без разрыва цепи определить не только направление, но и силу тока. Однако в связи с отсутствием такого датчика (да и опыта работы с подобными девайсами), было решено попробовать измерять знак падения напряжения на канале полевого транзистора. Конечно, в открытом состоянии сопротивление канала измеряется сотыми долями ома (ради этого и вся затея), но, тем не менее, оно вполне конечно и можно попробовать на этом сыграть. Дополнительным доводом в пользу такого решения является отсутствие необходимости в тонкой регулировке. Мы ведь будем измерять лишь полярность падения напряжения, а не его абсолютную величину.

По самым пессимистичным расчетам, при сопротивлении открытого канала транзистора FDD6685 около 14 мОм и дифференциальной чувствительности компаратора LM393 из колонки “min” 50 V/mV, мы будем иметь на выходе компаратора полный размах напряжения величиной 12 вольт при токе через транзистор чуть более 17 mA. Как видим, величина вполне реальная. На практике же она должна быть еще примерно на порядок меньше, потому что типичная чувствительность нашего компаратора равна 200 V/mV, сопротивление канала транзистора в реальных условиях с учетом монтажа вряд ли будет меньше 25 мОм, а размах управляющего напряжения на затворе может не превышать трех вольт.

Абстрактная реализация будет иметь примерно такой вид:

Тут входы компаратора подключены непосредственно к плюсовой шине по разные стороны от полевого транзистора. При прохождении тока через него в разных направлениях, напряжения на входах компаратора неизбежно будут отличаться, причем знак разницы будет соответствовать направлению тока, а величина – его силе.

На первый взгляд схема оказывается предельно простой, однако тут возникает проблема с питанием компаратора. Заключается она в том, что мы не можем запитать микросхему непосредственно от тех же цепей, которые она должна измерять. Согласно даташиту, максимальное напряжение на входах LM393 не должно быть выше напряжения питания минус два вольта. Если превысить этот порог, компаратор прекращает замечать разницу напряжений на прямом и инверсном входах.

Потенциальных решений возникшей проблемы два. Первое, очевидное, заключается в повышении напряжения питания компаратора. Второе, которое приходит в голову, если немного подумать, заключается в равном понижении управляющих напряжений при помощи двух делителей. Вот как это может выглядеть:

Эта схема подкупает своей простотой и лаконичностью, однако в реальном мире она, к сожалению, не реализуема. Дело в том, что мы имеем дело с разницей напряжений между входами компаратора всего в единицы милливольт. В то же время разброс сопротивлений резисторов даже самого высокого класса точности составляет 0.1%. При минимально приемлемом коэффициенте деления 2 к 8 и разумном полном сопротивлении делителя 10 кОм, погрешность измерения будет достигать 3 mV, что в несколько раз превышает падение напряжения на транзисторе при токе 17 mA. Применение «подстроечника» в одном из делителей отпадает по той же причине, ведь подобрать его сопротивление с точностью более 0.01% не представляется возможным даже при использовании прецизионного многооборотного резистора (плюс не забываем про временной и температурный дрейф). Кроме того, как уже писалось выше, теоретически эта схема вообще не должна нуждаться в калибровке из-за своей почти «цифровой» сущности.

Исходя из всего сказанного, на практике остается только вариант с повышением напряжения питания. В принципе, это не такая уж и проблема, если учесть, что существует огромное количество специализированных микросхем, позволяющих при помощи всего нескольких деталей соорудить stepup-преобразователь на нужное напряжение. Но тогда сложность устройства и его потребление возрастет почти вдвое, чего хотелось бы избежать.

Существует несколько способов соорудить маломощный повышающий преобразователь. Например, большинство интегральных преобразователей предполагают использование напряжения самоиндукции небольшого дросселя, включенного последовательно с «силовым» ключом, расположенным прямо на кристалле. Такой подход оправдан при сравнительно мощном преобразовании, например для питания светодиода током в десятки миллиампер. В нашем случае это явно избыточно, ведь нужно обеспечить ток всего около одного миллиампера. Нам гораздо более подойдет схема удвоения постоянного напряжения при помощи управляющего ключа, двух конденсаторов, и двух диодов. Принцип ее действия можно понять по схеме:

В первый момент времени, когда транзистор закрыт, не происходит ничего интересного. Ток из шины питания через диоды D1 и D2 попадает на выход, в результате чего на конденсаторе C2 устанавливается даже несколько более низкое напряжение, чем поступает на вход. Однако если транзистор откроется, конденсатор C1 через диод D1 и транзистор зарядится почти до напряжения питания (минус прямое падение на D1 и транзисторе). Теперь, если мы снова закроем транзистор, то окажется, что заряженный конденсатор C1 включен последовательно с резистором R1 и источником питания. В результате его напряжение сложится с напряжением источника питания и, понеся некоторые потери в резисторе R1 и диоде D2, зарядит C2 почти до удвоенного Uin. После этого весь цикл можно начинать сначала. В итоге, если транзистор регулярно переключается, а отбор энергии из C2 не слишком велик, из 12 вольт получается около 20 ценой всего пяти деталей (не считая ключа), среди которых нет ни одного намоточного или габаритного элемента.

Для реализации такого удвоителя, кроме уже перечисленных элементов, нам нужен генератор колебаний и сам ключ. Может показаться, что это уйма деталей, но на самом деле это не так, ведь почти все, что нужно, у нас уже есть. Надеюсь, вы не забыли, что LM393 содержит в своем составе два компаратора? А то, что использовали мы пока только один из них? Ведь компаратор – это тоже усилитель, а значит, если охватить его положительной обратной связью по переменному току, он превратится в генератор. При этом его выходной транзистор будет регулярно открываться и закрываться, отлично исполняя роль ключа удвоителя. Вот что у нас получится при попытке реализовать задуманное:

Поначалу идея питать генератор напряжением, которое тот сам фактически и вырабатывает при работе, может показаться довольно дикой. Однако если присмотреться внимательнее, то можно увидеть, что изначально генератор получает питание через диоды D1 и D2, чего ему вполне достаточно для старта. После возникновения генерации начинает работать удвоитель, и напряжение питания плавно возрастает примерно до 20 вольт. На этот процесс уходит не более секунды, после чего генератор, а вместе с ним и первый компаратор, получают питание, значительно превышающее рабочее напряжение схемы. Это дает нам возможность непосредственно измерять разность напряжений на истоке и стоке полевого транзистора и достичь-таки своей цели.

Вот окончательная схема нашего коммутатора:

Пояснять по ней уже нечего, все описано выше. Как видим, устройство не содержит ни одного настроечного элемента и при правильной сборке начинает работать сразу. Кроме уже знакомых активных элементов добавились только два диода, в качестве которых можно использовать любые маломощные диоды с максимальным обратным напряжением не менее 25 вольт и предельным прямым током от 10 mA (например, широко распространенный 1N4148, который можно выпаять из старой материнской платы).

Эта схема была проверена на макетной плате, где доказала свою полную работоспособность. Полученные параметры полностью соответствуют ожиданиям: мгновенная коммутация в оба направления, отсутствие неадекватной реакции при подключении нагрузки, потребление тока от аккумулятора всего 2.1 mA.

Один из вариантов разводки печатной платы тоже прилагается. 300 dpi, вид со стороны деталей (поэтому печатать нужно в зеркальном отражении). Полевой транзистор монтируется со стороны проводников.

Собранное устройство, полностью готовое к монтажу:

Разводил старым дедовским способом, поэтому вышло немного криво, однако тем не менее девайс уже несколько дней исправно выполняет свои функции в цепи с током до 15 ампер без всяких признаков перегрева.

Архив с файлами схемы и разводки для EAGLE.

Спасибо за внимание.

Зарядное Устройство Кулон Схема Принципиальная

Изделие предназначено для профессионалов. Оригинальная электронная схема защищает прибор от возможного короткого замыкания выходных клемм, она не допускает возникновения перегрузок.


Кулон D.

Очень удивила сборка этого устройства, а именно: — корпус собран на саморезах мм — отсутствует термоинтерфейс между радиаторами и тепловыделяющими элементами установленными на заклепки в «горячей части» ЗУ — отсутствует сетевой выключатель — вместо предохранителя — впаянная в плату проволока — убогий вентилятор визжит, а толку ноль — провода и крокодилы, идущие в комплекте явно не рассчитаны на длительный ток Сделал: — Заклёпки на радиаторах высверлил, полупроводники установил на термопасту и прикрутил к радиаторам болтиками — Установил сетевой выключатель — К штатным радиаторам, через термопасту, дополнительно были добавлены радиаторы от старых видеокарт — Вместо проволоки на плате установил полноценный предохранитель — Заменил штатный вентилятор на более мощный и тихий — Заменил штатные провода на медные гибкие провода сечением 4 кв.
Зарядное устройство кулон,ремонт

Причем емкость аккумуляторов должна находиться в пределах Ач. Не смотря на некоторую нестандартность инженерного мышления при разработке зарядного устройства, схема очень стабильна и практична.

Электронная схема защиты обеспечивает безопасность при коротких замыканиях и перегреве. Кулон Аппарат относится к многофункциональным приборам.

Оптимальный прибор для обеспечения качественного обслуживания АКБ. Кстати, одной из особенностей зарядного устройства является — ток начинает регулироваться при нагрузке свыше 1А, при токах меньше 1А регулировка не работает.

Но даже беглого взгляда на схему, было достаточно, что бы понять — решения, реализованные в зарядном устройстве Кулон d довольно оригинальные. Чтобы зайти настройки устройства со смартфона, нужно найти его в списке Wi-Fi устройств.

Заряд заканчивают, когда плотность электролита остается постоянной в течение ч. Особенностью этого аппарата считается интегрированный модуль, обеспечивающий Wi-Fi.

Elegant Plus зарядное устройство. Для автомобильных аккумуляторов.

Лучшие ссылки по теме:

Специальную информацию показывает бегущая строка. Он защищает батарею от перезаряда. Предварительный диагноз сгорела обмотка транса, и походу все что до него.

На более ранней версии при зарядке в бегущей строке только реклама, а в более поздней показывает емкость полученную аккумулятором. После окончания зарядки отсоединить питание, затем шасси и АБ.

Схема нарисованная для ремонта, наверное, тоже не лишена ошибок, но мы постарались сделать их как можно меньше. А вот назначение диода D10 HER неясно, с таким включением приходится впервые.

При первичной диагностике выяснилось, блок питания вообще не держит нагрузку. В сети нашлась схема на зарядное устройство, но, несмотря на хорошее качество, содержание оставляло желать лучшего.

Автоматический режим позволяет новичкам заряжать свой аккумулятор, без проведения ручной настройки. После окончания работы необходимо: отключить устройство от сети, отключить зажимы устройства от АБ и тщательно протереть их чистой ветошью для предотвращения коррозии, свернуть без перекручивания соединительные провода и сетевой шнур и уложить их в укладочный отсек.

Но вот стабильность работы зарядного устройства на холостом ходу явно под вопросом, из за слишком большого номинала R3 и как следствие большое падение напряжение на холостом ходу. Элементы запуска.

При первичной диагностике выяснилось, блок питания вообще не держит нагрузку. Последние три зарядки причем разных аккумуляторов ручкой регулировки тока, максимум что могу выставить -это 1,5 ампер.
Чем заряжать аккумулятор? Обзор зарядного устройства Кулон-715А

Join the conversation

Являюсь обладателем 2х d, но куплены в разное время, и выяснилось что они разные. Подскажите если это неисправность, то на что обратить внимание.

Приборы оборудованы аналоговым индикатором степени заряда. Такого функционала нет ни у одного изделия.

Кулон Wi-Fi Основной особенностью зарядного устройства является интегрированный модуль беспроводной связи Wi-Fi. Так вот вопрос как обновить прошивку в более ранней модели?

Позволяет восстановить сильно разряженный аккумулятор. Напряжение: вольт.

Автоматический режим позволяет новичкам заряжать свой аккумулятор, без проведения ручной настройки. Благодаря этому, устройство можно подключить к домашней сети и управлять им через обычный браузер. Прибор способен восстановить работу даже полностью разряженного аккумулятора.

Recommended Posts

Правда хитрые китайцы уже изловчились, и всегда предлагают на свои устройства схему, которая в реальности, даже близко не соответсвует оригиналу, так что наличие схемы в сети — уже не есть признак качественного товара. Кулон Wi-Fi Основной особенностью зарядного устройства является интегрированный модуль беспроводной связи Wi-Fi. Неисправность со слов клиента, не регулирует ток. Где можно купить силовую плату на д? Последние три зарядки причем разных аккумуляторов ручкой регулировки тока, максимум что могу выставить -это 1,5 ампер.

Максимальное напряжение лишь 15,4. Выпрямитель Довольно необычная реализация выпрямителя вызывает недоумение. Данное значение, обеспечивает длительный срок хранения. Прибор способен удаленно управлять различными электронными системами например, смартфоном.

Поэтому, когда пришлось столкнуться с нестандартным для нашего профиля оборудованием, первое желание было отказаться от непрофильного ремонта. Где можно купить силовую плату на д? Выпрямитель Довольно необычная реализация выпрямителя вызывает недоумение. Такого функционала нет ни у одного изделия.
Лучшее Зу для АКБ. Кулон 715д

Интересное от ESpec

Если прибор эксплуатировать как блок питания, подается напряжение, не превышающее 13 вольт. Прошу Вас написать на balsatsnab yandex.

В качестве элементов запуска используется резистор R1 75кОм, 2 Вт — классическая схема, на китайский манер.

Тут довольно избыточное решение, экономия на резисторе R1, здесь с лихвой перебивается необычной щедростью.

Здесь же явные признаки производства, а значит наличие документации. Очень удивила сборка этого устройства, а именно: — корпус собран на саморезах мм — отсутствует термоинтерфейс между радиаторами и тепловыделяющими элементами установленными на заклепки в «горячей части» ЗУ — отсутствует сетевой выключатель — вместо предохранителя — впаянная в плату проволока — убогий вентилятор визжит, а толку ноль — провода и крокодилы, идущие в комплекте явно не рассчитаны на длительный ток Сделал: — Заклёпки на радиаторах высверлил, полупроводники установил на термопасту и прикрутил к радиаторам болтиками — Установил сетевой выключатель — К штатным радиаторам, через термопасту, дополнительно были добавлены радиаторы от старых видеокарт — Вместо проволоки на плате установил полноценный предохранитель — Заменил штатный вентилятор на более мощный и тихий — Заменил штатные провода на медные гибкие провода сечением 4 кв. Такое решение дает стабильный пуск, но при довольно сильном тепловыделении.

В зависимости от выбранных параметров автоматически обеспечивается оптимальный по скорости и безопасный для аккумулятора режим заряда и последующего его поддержания при подключенном ЗУ, без ограничения по времени. Ток заряда автоматически поддерживается равным 6,3 А до того момента, когда напряжение на АБ станет равным 14,4 В. После нескольких дней мучений и многих часов «зависаний» в интернете, в поисках схемы и чтений форумов, работоспособность зарядного устройства была восстановлена. Во время заряда пользователь имеет возможность изменять значения 12 параметров.

И сколько примерно будет стоить ремонт? Приборы оборудованы аналоговым индикатором степени заряда. Тут довольно избыточное решение, экономия на резисторе R1, здесь с лихвой перебивается необычной щедростью. Сделали эти ЗУ самыми востребованными.

Навигация по записи

Если транспортной компанией энергия, то куда отправлять? Степень заряженности АБ определяют по плотности электролита. В сети нашлась схема на зарядное устройство, но, несмотря на хорошее качество, содержание оставляло желать лучшего. Имеет режим поддержания заряда для предотвращения перезаряда АКБ при использовании в качестве блока бесперебойного питания для домашних сигнализаций. Что можно увидеть на зарядном устройстве, оказавшемся в ремонте.

Если необходимо зарядить АБ до полной емкости, например, при установке ее на длительное хранение, необходимо продолжить заряд. Имеет режим заряда и восстановления полностью разряженных батарей. Благодаря этому, устройство можно подключить к домашней сети и управлять им через обычный браузер. То есть, полностью охватываются модели стартерных аккумуляторных батарей, используемых на автомобилях, водном транспорте, мотоциклетной технике.
sxematube — простая схема зарядника аккумуляторов, схема простого зарядного устройства аккумуляторов

Зарядное устройство кулон 715d отзывы

Рис. Зарядное устройство Кулон 715d

Вообще нестандартные схемотехнические решения на основе UC X84X, наша слабость. Поэтому, когда пришлось столкнуться с нестандартным для нашего профиля оборудованием, первое желание было отказаться от непрофильного ремонта. Но даже беглого взгляда на схему, было достаточно, что бы понять – решения, реализованные в зарядном устройстве Кулон 715d довольно оригинальные.

Зарядное устройство Кулон 715d, описание работы.

Схема.

Запрос у изготовителя схемы на зарядное устройство Кулон 715d, как и ожидалось — результатов не дал. Странно, в отличие от большинства поставщиков, которые в принципе не имеют документацию на продаваемую продукцию. Здесь же явные признаки производства, а значит наличие документации. Прятать схему от мастеров ремонтников – нелогичный ход, схема легко повторяемая, но вряд ли повторяемая, в сети есть гораздо более простые и такие же эффективные схемы зарядных устройств. Например, лично я, перед покупкой проверяю наличие схемы в интернете, отсутствие схемы — первый признак того, что с приобретаемым товаром чо то не так, как правило достаточно беглого взгляда на схему что бы понять, следует ли покупать выбранное устройство. Правда хитрые китайцы уже изловчились, и всегда предлагают на свои устройства схему, которая в реальности, даже близко не соответсвует оригиналу, так что наличие схемы в сети — уже не есть признак качественного товара.

В сети нашлась схема на зарядное устройство, но, несмотря на хорошее качество, содержание оставляло желать лучшего.

Рис. Зарядное устройство Кулон 715d, схема, найденная в интернете. Не рекомендуется для ремонта.

Схема нарисованная для ремонта, наверное, тоже не лишена ошибок, но мы постарались сделать их как можно меньше.

Рис. Зарядное устройство Кулон 715d, схема.

Выпрямитель

Довольно необычная реализация выпрямителя вызывает недоумение. Непривычное использование терморезистора для мягкого пуска, обычно данный элемент устанавливается до диодного мостика. Отказ от стабилизированного питания – необъяснимое инженерное решение, скорее всего для более быстрого включения при запуске. Емкость конденсатора С2 (100мкФ*350В) косвенно говорит о выходной мощности в 100Вт. Итого при выходном напряжении в 13В, выходной ток составляет 7А, что делает устройство довольно серьезным блоком питания, а не зарядным устройством.

Элементы запуска.

В качестве элементов запуска используется резистор R1 (75кОм, 2 Вт) — классическая схема, на китайский манер. По соображением электробезопасности – резисторов должно быть два, при выходе из строя одного резистора, второй должен ограничивать потребляемый ток. Задача элементов запуска – обеспечить пусковой режим, потребление в этом режиме имеет максимальное значение Istart — 1 мА, а напряжение запуска (ULVO) = 8.6В .

R1 =

Рис. Краска на пусковом резисторе потемнела и номинал резист ора нечитаем.

Нет полной уверенности, но резистор R1 рассчитан на работу с микросхемой 1114ЕУ10, у которой пусковой ток не менее 1,5мА.

Схема питания ШИМ контроллера.

Тут довольно избыточное решение, экономия на резисторе R1, здесь с лихвой перебивается необычной щедростью. Стандартная схема питания R2(8.2 Ом), D12(HER108), С9(47мкФ*50В), расширена НЧ П-образным фильтром С38, R3(150), C11, что косвенно говорит о борьбе с паразитными выбросами, довольно большое значение R3(150) позволяет эффективно бороться с паразитными выбросами. Но вот стабильность работы зарядного устройства на холостом ходу явно под вопросом, из за слишком большого номинала R3(150) и как следствие большое падение напряжение на холостом ходу. Скорее всего, этим и объясняется перегрев пускового резистора, холостой ход явно не является сильной стороной этого устройства.

Конденсатор С9(47мкФ*50В) явно рассчитан на емкостную нагрузку в 2000мкФ, поэтому емкостная нагрузка в 10000мкФ, кажется явным перебором, и устойчивость запуска под большим вопросом.

А вот назначение диода D10(HER108) неясно, с таким включением приходится впервые.

Грифлик

Наряду со стандартным грифликом в первичной обмотке, можно увидеть довольно редкое явление для обратноходового блока питания, грифлик в цепи силового ключа C4(100*2кВ), D9(HER209), R4(300 Ом).

Дисплей

Коллега прислал на запчасти несколько дисплеев, благодаря этому, у нас есть схема дисплея. Дисплей подключается к точкам 8, 9, 10.

Рис. Схема дисплея.

Ремонт

Выход из строя силового ключа на ШИМ-контроллере UC3845, довольно редкое явление, которое говорит о том, что силовой ключ работал не в режиме. Как и следовало ожидать выход из строя силового ключа A1 (P10NK60Z) повлек за собой выход цепей токового датчика, сам датчик R5, R6, R7, R8 (1 Ом), цепи токового измерителя R10(5,6кОм), UC3845.

Первые ремонтные ремонты выявили причину выхода из строя — обрыв обмотки трансформатора TR1(BS25020) 8-9.

Вывод.

Не смотря на некоторую нестандартность инженерного мышления при разработке зарядного устройства, схема очень стабильна и практична. Некоторое усложнение схемы блока питания, скорее всего прихоть разработчика, чем вынужденная необходимость.

UPD 28/08/2014 Кулон715D. Неисправность со слов клиента, не регулирует ток. При первичной диагностике выяснилось, блок питания вообще не держит нагрузку. При попытке нагрузить зарядное устройство — напряжение проваливается до 0В. Ремонтные работы выявили — неисправен резистор R9(20 Ом), вместо положенных 20 Ом его сопротивление составляло 561 Ом. Также были заменены: силовой ключ A1 (P10NK60Z), токовый датчик R5-R8 (1 ом) и дрыгалка A1 (UC3845B). Кстати, одной из особенностей зарядного устройства является — ток начинает регулироваться при нагрузке свыше 1А, при токах меньше 1А регулировка не работает.

UPD 05/09/2015 Очередная поломка начинает наталкивать на мысль о том, что при ремонте ЗУ Кулон 715D следует уделять особое внимание драйверу R9 (20 Ом) силового ключа. Так как этот резистор имеет тенденцию повышать свое сопротивление, на этот раз его сопротивление стало 16 кОм вместо положенных 20 Ом

Торрент хитрый выпрямитель схема прямо сейчас

Способ №40 Хитрый выпрямитель. Принципиальная схема устройства Схема устройства приведена на рис.1. Основными элементами являются силовой выпрямитель. Существуют две схемы таких выпрямителей — мостовая схема и балансная. Рассмотрим мостовую схему однофазного двухполупериодного выпрямителя и его работу. Выпрямители поиск схем. Как правильно соединять провода? Заметки электрика. Собираю электрощиты для квартир, дач и коттеджей с автоматикой и без. Консультирую и обследую ремонты или другие объекты. 1. Принципиальные схемы выпрямителей с удвоением напряжения. а — схема двухполупериодного выпрямителя; б — схема однополупериодного выпрямителя. Хитрый план. Будем соревноваться! Схема устройства приведена на рис.1. Основными элементами являются силовой выпрямитель Br1, конденсатор C1 и транзисторный ключ. Зарядное Устройство мобильного телефона Nokia AC-3E. Ограничитель учета высокочастотный. Схема двухполупериодный выпрямитель со средней точкой. Для этой схемы необходим трансформатор, с двумя вторичными обмотками. Почему мигает энергосберегающая лампа? Вы сталкивались с такой проблемой, когда выключатель отключен, а энергосберегающая лампа мигает, прям как подсветка. Помогите доработать схему Хитрый выпрямитель Смотрите. Случайные статьи. Устройство телеуправления и телесигнализации УТБ-3; Схема подключения однофазного двигателя КД-25 и его реверс. Схема выпрямителя тока включает в себя проводники с различной проводимостью тока. Также в устройствах используются каналы.

Принципиальная схема приведена на рис.1. Основными элементами устройства являются Способ Хитрый выпрямитель. Выпрямитель предназначен для питания бытовых. Персональный Сайт — Minimizator Хитрый Выпрямитель. PDF Хитрый выпрямитель. Хитрый выпрямитель. Хитрый выпрямитель. Кликни по картинке что бы увеличить. Устройство, собранное по предлагаемой схеме, просто вставляется в розетку и от него питается нагрузка. Кто-нибудь собирал Хитрый выпрямитель ? Форум.

Схемы хитрых выпрямителей. Я тут на днях решил собрать штуку, которая называется Хитрый выпрямитель Очень хочу собрать, но сомневаюсь, что схема грамотно составлена. Каталог электрических схем Хитрый выпрямитель для экономии электроэнергии схемы. Для схемы О питании электроламп через диод. Способ №40 Хитрый выпрямитель. Устройство, собранное по предлагаемой схеме, просто вставляется в розетку и от него питается нагрузка.

АЭС Способ Хитрый выпрямитель. Хитрый выпрямитель Принципиальная схема устройства. Рис.1. Два варианта схем двуполярных выпрямителей. Существует мнение, активно поддерживаемое на аудиофильских интернет-форумах, что левая схема. Вирусы, выпрямители — вают, хитрого времени не длится даже без реферата, транзистор т1 в тече — ние, что при условии схемы мощностью 100 вт без рейтинга. Ѕитрый выпрямитель схема.

Высокочастотный резонансный трансформатор Тесла для отопления и освещения дома дачи анализ бестопливный сверхединичный генератор электроэнергии СЕ схема Дональда Смита съем реактивной. Схема выпрямителя для сварочного аппарата для сварки. Хитрый выпрямитель. Выпрямитель предназначен для питания бытовых потребителей, которые могут работать как на переменном, так и на постоянном токе. Выпрямители. Схемы выпрямления электрического тока. Высокочастотный резонансный трансформатор Тесла для.

Схемы выпрямителей переменного напряжения. На изображениях выше представлен внешний вид диодных мостов. Но это не единственная схема выпрямления. Я смотрел видео Ака Касьяна по теме хитрый выпрямитель , он посоветовал собрать два генератора и схема по иде начнет работать надежне первой, я так понимаю. Далее на рисунке показана типовая схема двухполупериодного выпрямителя со средней точкой Величина пульсаций выпрямленного напряжения меньше чем у однополупериодного.

Хитрый выпрямитель. Дата конвертации. 13.09.2012. Устройство, собранное по предлагаемой схеме, просто вставляется в розетку и от него питается нагрузка. Однофазные выпрямители: типовые схемы, осциллограммы.

Хитрый выпрямитель. Выпрямитель предназначен для питания бытовых потребителей, которые могут рабо-тать как на переменном, так и на постоянном токе. Электросчетчики — Способ Хитрый выпрямитель. Резонансный трансформатор 50 Гц для отопления дома, дачи. Типы выпрямителей переменного тока. На рисунке изображена простейшая схема однополупериодного выпрямителя. Видно, что выпрямитель V включен последовательно с нагрузкой.

Хитрый выпрямитель Техника и Программы. Хитрый выпрямитель. восполняется через выпрямитель, Принципиальная схема. «Схема хитрый выпрямитель» в картинках. Выпрямительные схемы — YouTube. Правильный выпрямитель Схема. Схемы с учетверением напряжения. Схема выпрямителя. Как работает. резонансный трансформатор — умножитель входной мощности в 10 раз — прибор для экономии денег за электроэнергию. Выпрямитель с умножением тока. На рис. 1 показана принципиальная симметричная схема Как оказалось хитрый трансформатор — Видео от Mikhaylo Balush, это односторонний. Как правило ремонт такого недорогого девайса экономически невыгоден. Особенно в небедных странах. Переключатели фаз НоваТек ПЭФ-301 и ПЭФ-319 на CS-CS.Net. Хитрый выпрямитель для экономии электроэнергии схемы. Усовершенствование схемы Хитрый выпрямитель.

Хитрый выпрямитель — Разные схемы — Радиоэлектроника. Выпрямитель с закавыкой. Моделист-конструктор 1999 №11. Принципиальная электрическая схема (а) и вольт-амперные характеристики (б) самодельного аппарата для. Выпрямители тока: принцип работы, схема.

Выходит из строя выходной транзистор,как бы схема работает,но очень ненадежно,помогите доработать схему.Есть видео по этой теме,посмотрите. Ответы@Mail.Ru: Помогите доработать схему Хитрый. Почему мигает энергосберегающая лампа Заметки электрика. Схема устройства приведена на рис.1. Основными элементами являются силовой выпрямитель Br1, конденсатор C4 и транзисторный ключ.

Цепи выпрямителя

| Диоды и выпрямители

Что такое исправление?

Теперь мы подошли к самому популярному применению диода: выпрямительный . Проще говоря, выпрямление — это преобразование переменного тока (AC) в постоянный (DC). Это связано с устройством, которое допускает только односторонний поток электрического заряда. Как мы видели, именно это и делает полупроводниковый диод. Самым простым видом выпрямительной схемы является полуволновой выпрямитель .Он позволяет только половине сигнала переменного тока проходить через нагрузку. (Рисунок ниже)

Схема однополупериодного выпрямителя.

Полуволновое выпрямление

Для большинства силовых приложений однополупериодного выпрямления недостаточно. Гармонический состав выходного сигнала выпрямителя очень велик, и, следовательно, его трудно фильтровать. Кроме того, источник питания переменного тока подает питание на нагрузку только половину за полный цикл, что означает, что половина его мощности не используется.Однако однополупериодное выпрямление — очень простой способ снизить мощность резистивной нагрузки. Некоторые двухпозиционные переключатели яркости лампы подают полную мощность переменного тока на нить накала лампы для «полной» яркости, а затем полуволновое выпрямление для уменьшения светоотдачи. (рисунок ниже)

Применение однополупериодного выпрямителя: двухуровневый диммер лампы.

В положении переключателя «Dim» лампа накаливания получает примерно половину мощности, которую она обычно получает при работе от двухполупериодного переменного тока.Поскольку полуволновая выпрямленная мощность пульсирует намного быстрее, чем нить накала успевает нагреться и остыть, лампа не мигает. Вместо этого его нить накаливания просто работает при более низкой температуре, чем обычно, обеспечивая меньшую светоотдачу.

Этот принцип быстрой «пульсации» мощности на медленно реагирующее нагрузочное устройство для управления поданной на него электрической мощностью является распространенным в мире промышленной электроники. Поскольку управляющее устройство (в данном случае диод) является либо полностью проводящим, либо полностью непроводящим в любой момент времени, оно рассеивает мало тепловой энергии при управлении мощностью нагрузки, что делает этот метод управления мощностью очень энергоэффективным.Эта схема, возможно, является самым грубым из возможных методов подачи импульсной мощности на нагрузку, но ее достаточно для проверки правильности концепции.

Полноволновые выпрямители

Если нам нужно выпрямить переменный ток, чтобы полностью использовать и полупериодов синусоидальной волны, необходимо использовать другую конфигурацию схемы выпрямителя. Такая схема называется двухполупериодным выпрямителем . Один вид двухполупериодного выпрямителя, называемый конструкцией с центральным отводом , использует трансформатор с вторичной обмоткой с центральным отводом и двумя диодами, как показано на рисунке ниже.

Двухполупериодный выпрямитель, исполнение с центральным отводом.

Положительный полупериод

Работа этой схемы легко понять по одному полупериоду за раз. Рассмотрим первый полупериод, когда полярность напряжения источника положительная (+) вверху и отрицательная (-) внизу. В это время проводит только верхний диод; нижний диод блокирует ток, а нагрузка «видит» первую половину синусоиды, положительную вверху и отрицательную внизу. Только верхняя половина вторичной обмотки трансформатора проводит ток в течение этого полупериода, как показано на рисунке ниже.

Двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением: верхняя половина вторичной обмотки проводит ток в течение положительного полупериода входного сигнала, обеспечивая положительный полупериод на нагрузку.

Отрицательный полупериод

В течение следующего полупериода полярность переменного тока меняется на противоположную. Теперь другой диод и другая половина вторичной обмотки трансформатора пропускают ток, в то время как части схемы, которые ранее пропускали ток в течение последнего полупериода, остаются в режиме ожидания. Нагрузка по-прежнему «видит» половину синусоидальной волны той же полярности, что и раньше: положительная вверху и отрицательная внизу.(Рисунок ниже)

Двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением: во время отрицательного полупериода на входе нижняя половина вторичной обмотки проводит ток, передавая положительный полупериод на нагрузку.

Недостатки конструкции двухполупериодного выпрямителя

Одним из недостатков этой конструкции двухполупериодного выпрямителя является необходимость трансформатора с вторичной обмоткой с центральным отводом. Если рассматриваемая схема является схемой большой мощности, размер и стоимость подходящего трансформатора значительны.Следовательно, выпрямитель с центральным отводом встречается только в маломощных приложениях.

Другие конфигурации

Полярность двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом на нагрузке может быть изменена путем изменения направления диодов. Кроме того, перевернутые диоды можно подключать параллельно к существующему выпрямителю с положительным выходом. Результатом является двухполюсный двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением, показанный на рисунке ниже. Обратите внимание, что подключение самих диодов такое же, как у моста.

Двухполюсный двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением

Полноволновые мостовые выпрямители

Существует еще одна, более популярная конструкция двухполупериодного выпрямителя, построенная на основе конфигурации четырехдиодного моста. По понятным причинам эта конструкция называется двухполупериодным мостом . (Рисунок ниже)

Двухполупериодный мостовой выпрямитель.

Направления тока для двухполупериодной схемы мостового выпрямителя показаны на рисунке ниже для положительного полупериода и на рисунке ниже для отрицательного полупериода сигнала источника переменного тока.Обратите внимание, что независимо от полярности входа ток течет через нагрузку в одном и том же направлении. То есть отрицательный полупериод источника является положительным полупериодом при нагрузке.

Ток проходит через два последовательно включенных диода для обеих полярностей. Таким образом, в диодах теряются два диодных падения напряжения источника (0,7 · 2 = 1,4 В для Si). Это недостаток по сравнению с двухполупериодной конструкцией с центральным отводом. Этот недостаток является проблемой только для источников питания с очень низким напряжением.

Двухполупериодный мостовой выпрямитель: протекание тока для положительных полупериодов.

Двухполупериодный мостовой выпрямитель: протекание тока для отрицательных полупериодов.

Схема альтернативного двухполупериодного мостового выпрямителя

Запоминание правильного расположения диодов в схеме двухполупериодного мостового выпрямителя часто может быть неприятным для новичка в электронике. Я обнаружил, что альтернативное представление этой схемы легче запомнить и понять.Это точно такая же схема, за исключением того, что все диоды нарисованы горизонтально и все «указывают» в одном направлении. (Рисунок ниже)

Альтернативный стиль компоновки двухполупериодного мостового выпрямителя.

Полифазная версия с альтернативной компоновкой

Одним из преимуществ запоминания этой схемы для схемы мостового выпрямителя является то, что она легко расширяется до многофазной версии, показанной на рисунке ниже.

Трехфазная двухполупериодная мостовая схема выпрямителя.

Каждая трехфазная линия подключается между парой диодов: один для направления питания на положительную (+) сторону нагрузки, а другой для подачи питания на отрицательную (-) сторону нагрузки.

Полифазные системы с более чем тремя фазами легко встраиваются в схему мостового выпрямителя. Возьмем, к примеру, схему шестифазного мостового выпрямителя, показанную на рисунке ниже.

Шестифазная двухполупериодная мостовая схема выпрямителя.

При выпрямлении многофазного переменного тока сдвинутые по фазе импульсы накладываются друг на друга, создавая гораздо более «плавный» выход постоянного тока (с меньшим содержанием переменного тока), чем при выпрямлении однофазного переменного тока.Это явное преимущество в схемах выпрямителя большой мощности, где чисто физический размер фильтрующих компонентов был бы недопустимым, но при этом необходимо получать мощность постоянного тока с низким уровнем шума. Схема на рисунке ниже показывает двухполупериодное выпрямление трехфазного переменного тока.

Трехфазный переменный ток и трехфазный двухполупериодный выход выпрямителя.

Напряжение пульсации

В любом случае выпрямления — однофазном или многофазном — величина переменного напряжения, смешанного с выходным напряжением постоянного тока выпрямителя, называется пульсирующим напряжением .В большинстве случаев, поскольку желаемой целью является «чистый» постоянный ток, пульсации напряжения нежелательны. Если уровни мощности не слишком велики, можно использовать сети фильтрации для уменьшения пульсаций выходного напряжения.

1-импульсные, 2-импульсные и 6-пульсные устройства

Иногда метод выпрямления упоминается путем подсчета количества выходных «импульсов» постоянного тока на каждые 360 ^o электрического «вращения». Таким образом, однофазная полуволновая выпрямительная схема будет называться 1-импульсным выпрямителем , потому что она вырабатывает одиночный импульс в течение одного полного цикла (360 ^o ) формы волны переменного тока.Однофазный двухполупериодный выпрямитель (независимо от конструкции, отводной или мостовой) будет называться 2-импульсным выпрямителем , потому что он выдает два импульса постоянного тока в течение одного цикла переменного тока. Трехфазный двухполупериодный выпрямитель будет называться 6-импульсным блоком .

Фазы цепи выпрямителя

Современная электротехническая конвенция дополнительно описывает функцию схемы выпрямителя с использованием трех полей обозначения фаз , путей и числа импульсов .Однофазная однополупериодная схема выпрямителя получила несколько загадочное обозначение 1Ph2W1P (1 фаза, 1 способ, 1 импульс), что означает, что напряжение питания переменного тока является однофазным, и этот ток на каждой фазе линий питания переменного тока. движется только в одном направлении (пути), и что на каждые 360 ^o электрического вращения образуется один импульс постоянного тока.

Однофазная двухполупериодная схема выпрямителя с центральным отводом в этой системе обозначений обозначается как 1Ph2W2P: 1 фаза, 1 путь или направление тока в каждой половине обмотки и 2 импульса или выходного напряжения за цикл.

Однофазный двухполупериодный мостовой выпрямитель будет обозначен как 1Ph3W2P: то же самое, что и для конструкции с центральным ответвлением, за исключением тока, может проходить обоими путями через линии переменного тока, а не только одним путем.

Схема трехфазного мостового выпрямителя, показанная ранее, будет называться выпрямителем 3Ph3W6P.

Можно ли получить больше импульсов, чем в два раза больше числа фаз в цепи выпрямителя?

Ответ на этот вопрос: да, особенно в многофазных цепях.Благодаря творческому использованию трансформаторов, наборы двухполупериодных выпрямителей могут быть объединены таким образом, чтобы генерировать более шести импульсов постоянного тока для трех фаз переменного тока. Фазовый сдвиг 30, ^o вводится от первичной к вторичной трехфазного трансформатора, когда конфигурации обмоток не одного типа.

Другими словами, трансформатор, подключенный по схеме Y-Δ или Δ-Y, будет демонстрировать этот сдвиг фазы на 30 ^o , в то время как трансформатор, подключенный по схеме Y-Y или Δ-Δ, не будет.Это явление можно использовать, подключив один трансформатор по схеме Y-Y к мостовому выпрямителю, а другой трансформатор по схеме Y-Δ питает второй мостовой выпрямитель, а затем параллельно выходам постоянного тока обоих выпрямителей. (Рисунок ниже)

Поскольку формы пульсаций напряжения на выходах двух выпрямителей сдвинуты по фазе на 30 ^o друг от друга, их наложение приводит к меньшей пульсации, чем любой выход выпрямителя, рассматриваемый отдельно: 12 импульсов на 360 ^o вместо шести:

Схема многофазного выпрямителя: 3-фазный, 2-канальный, 12-пульсный (3Ph3W12P)

ОБЗОР:

• Выпрямление — это преобразование переменного тока (AC) в постоянный (DC).
• Полупериодный выпрямитель — это схема, которая позволяет приложить к нагрузке только один полупериод формы волны переменного напряжения, что приводит к одной не меняющейся полярности на ней. Результирующий постоянный ток, подаваемый на нагрузку, значительно «пульсирует».
• Двухполупериодный выпрямитель — это схема, которая преобразует оба полупериода формы волны переменного напряжения в непрерывную серию импульсов напряжения одинаковой полярности. Результирующий постоянный ток, подаваемый на нагрузку, не так сильно «пульсирует».
• Полифазный переменный ток при выпрямлении дает гораздо более «гладкую» форму волны постоянного тока (менее пульсаций напряжения ), чем выпрямленный однофазный переменный ток.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Диодные выпрямительные схемы

»Электроника

Цепи диодного выпрямителя

бывают самых разных форм, от простых диодов до полуволновых, двухполупериодных выпрямителей, схем с использованием мостовых выпрямителей, удвоителей напряжения и многих других.

---

Цепи диодного выпрямителя Включают:
Цепи диодного выпрямителя Полуволновой выпрямитель Двухполупериодный выпрямитель Двухдиодный двухполупериодный выпрямитель Двухполупериодный мостовой выпрямитель Синхронный выпрямитель

---

Диодные выпрямительные схемы — одна из ключевых схем, используемых в электронном оборудовании.Их можно использовать в импульсных источниках питания и линейных источниках питания, в демодуляции радиочастотного сигнала, измерении мощности радиосигнала и многом другом.

Существует несколько различных типов схем диодного выпрямителя, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки. Решение о том, какой тип диодной схемы использовать, зависит от конкретной ситуации.

Основы схемы диодного выпрямителя

Ключевым компонентом любой схемы выпрямителя, естественно, является используемый диод или диоды. Эти устройства уникальны тем, что пропускают ток только в одном направлении.Интересно, что Амброуз Флеминг, который изобрел первую форму диода, назвал свою версию клапаном из-за его одностороннего действия. Полупроводниковые диоды теперь выполняют ту же функцию, но занимают небольшую часть пространства и обычно составляют лишь небольшую часть стоимости.

Полупроводниковый диод имеет характеристики, похожие на показанные ниже. В прямом направлении требуется небольшое напряжение на диоде, прежде чем он станет проводящим — это называется напряжением включения. Фактическое напряжение зависит от типа диодного выпрямителя и используемого материала.Для стандартного выпрямителя с кремниевым диодом это напряжение включения составляет около 0,6 В. Германиевые диоды имеют напряжение включения около 0,2 — 0,3 В, а кремниевые диоды Шоттки имеют аналогичное напряжение включения в диапазоне 0,2 — 0,3 В

PN диод VI характеристика

В обратном направлении диодный выпрямитель окончательно выйдет из строя. Напряжение пробоя обычно значительно превышает напряжение включения — шкалы на диаграмме были изменены (сжаты) в обратном направлении, чтобы показать, что происходит обратный пробой.

Примечание о типах диодов:

Хотя основная функция диода остается прежней, существует много различных типов с немного разными характеристиками. Некоторые из них оптимизированы для выпрямления мощности, другие — для выпрямления сигналов, третьи используют диодный переход для излучения света или имеют переменную емкость и т. Д.

Подробнее о типах полупроводниковых диодов .

Для выпрямления мощности обычно используются силовые диоды или диоды Шоттки.Для выпрямления сигналов можно использовать мелкоконтактные диоды, сигнальные диоды или диоды Шоттки. Преимущество диода Шоттки в том, что для прямой проводимости требуется только прямое напряжение около 0,2 — 0,3 вольт. Это особенно полезно при обнаружении слабых радиосигналов, а при использовании в качестве выпрямителя мощности потери мощности снижаются. Однако характеристики обратной утечки не так хороши, как у обычных кремниевых диодов.

Символ диода и упаковка

Условное обозначение диодной цепи широко известно.Диоды также поставляются в различных упаковках, хотя некоторые из наиболее распространенных форматов показаны на диаграмме ниже.

Обозначение диодной цепи

Действие диодного выпрямителя

Действие диода — пропускать ток только в одном направлении. Поэтому на диод подается переменная форма волны, тогда это позволит проводить только половину формы волны. Оставшаяся половина заблокирована.

Выпрямляющее действие диода

Схема диодного выпрямителя

Существует несколько различных конфигураций схемы диодного выпрямителя.Каждая из этих различных конфигураций имеет свои преимущества и недостатки и поэтому применима к различным приложениям.

• Схема однополупериодного выпрямителя: Это самая простая форма выпрямителя. Часто использование только одного диода блокирует половину цикла и пропускает другой. Таким образом, используется только половина формы волны.

  Хотя преимуществом этой схемы является ее простота, недостатком является то, что между последовательными пиками выпрямленного сигнала больше времени.Это делает сглаживание менее эффективным и затрудняет подавление пульсаций высокого уровня.

  Эта схема не используется для каких-либо источников питания — она ​​чаще используется для обнаружения сигналов и определения уровня.

  
  

• Двухполупериодная схема выпрямителя: Эта форма выпрямительной схемы использует обе половины формы волны. Это делает эту форму выпрямителя более эффективной, а поскольку в обеих частях цикла присутствует проводимость, сглаживание становится намного проще и эффективнее.Есть два типа выпрямителей с полным выпрямителем.

  • Двухдиодный двухдиодный двухполупериодный выпрямитель с ленточным трансформатором: Двухдиодная версия схемы двухполупериодного выпрямителя требует центрального отвода в трансформаторе. Когда использовались вакуумные трубки / термоэмиссионные клапаны, этот вариант широко использовался ввиду стоимости клапанов. Однако в случае с полупроводниками четырехдиодная мостовая схема позволяет сэкономить на стоимости трансформатора с центральным ответвлением и является столь же эффективной.

    
    

  • Мостовая схема полного выпрямителя: Это особая форма двухполупериодного выпрямителя, в котором используются четыре диода в мостовой топологии. Мостовые выпрямители широко используются, особенно для выпрямления мощности, и их можно получить как один компонент, содержащий четыре диода, соединенных в виде моста.

    В этом формате используются четыре диода, по два проводящих в каждой половине цикла. Это означает, что есть два падения напряжения на диодах, которые могут рассеивать некоторую мощность, но это экономит потребность в трансформаторе с центральным ответвлением, что дает значительную экономию затрат.Кроме того, диоды не обязательно должны иметь такое высокое номинальное обратное напряжение, как те, которые используются в конфигурации с двумя диодами.

    Ввиду того, что есть два падения напряжения на диодах, эта схема редко используется для приложений обнаружения сигналов. Однако он очень подходит для использования в линейных источниках питания, а также во многих случаях в импульсных источниках питания.

    
    

• Схема синхронного выпрямителя: Синхронные или активные выпрямители используют активные элементы вместо диодов для обеспечения переключения.Это позволяет избежать потерь в диодах и значительно повысить эффективность.

  Ввиду более высокого уровня эффективности, которую могут обеспечить синхронные выпрямители, они очень широко используются в высокоэффективных импульсных источниках питания. Их сложность более чем перевешивается гораздо более высоким достижимым уровнем эффективности.

  
  

Принимая во внимание разнообразие различных типов выпрямительных схем, существует хороший выбор того, какой тип использовать.Во многих случаях это продиктовано требуемым уровнем производительности, и в большинстве случаев требуется двухполупериодный выпрямитель. Благодаря доступности и низкой стоимости мостовых выпрямителей, это, как правило, самый дешевый вариант, а не экономия на диодах и необходимость в центральном ленточном трансформаторе.

В связи с современными источниками питания, требующими еще более высокого уровня эффективности, многие разработчики обращаются к использованию синхронных выпрямителей. Хотя они более сложные и поэтому стоят дороже, эти затраты часто окупаются отдачей, которую они дают при повышении уровня эффективности.

Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Конструкция транзистора Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы Схемы на полевых транзисторах Условные обозначения схем
Вернуться в меню «Конструкция схемы». . .

Схема полуволнового и полноволнового прецизионного выпрямителя с использованием операционного усилителя

Выпрямитель — это схема, которая преобразует переменный ток (AC) в постоянный ток (DC).Переменный ток всегда меняет свое направление с течением времени, но постоянный ток постоянно течет в одном направлении. В типичной схеме выпрямителя мы используем диоды для преобразования переменного тока в постоянный. Но этот метод выпрямления можно использовать только в том случае, если входное напряжение в цепи больше, чем прямое напряжение диода, которое обычно составляет 0,7 В. Ранее мы объяснили схему однополупериодного выпрямителя и двухполупериодного выпрямителя на основе диодов.

Чтобы решить эту проблему, была введена схема прецизионного выпрямителя .Прецизионный выпрямитель — это еще один выпрямитель, который преобразует переменный ток в постоянный, но в прецизионном выпрямителе мы используем операционный усилитель для компенсации падения напряжения на диоде, поэтому мы не теряем падение напряжения 0,6 В или 0,7 В на диоде. диод, также схема может быть построена так, чтобы иметь некоторый коэффициент усиления на выходе усилителя.

Итак, в этом руководстве я покажу вам, как построить, протестировать, применить и отладить схему прецизионного выпрямителя с помощью операционного усилителя . Наряду с этим, я также расскажу о некоторых плюсах и минусах этой схемы.Итак, без лишних слов, приступим.

Что такое схема прецизионного выпрямителя?

Прежде чем мы узнаем о схеме прецизионного выпрямителя, давайте проясним основы схемы выпрямителя.

На приведенном выше рисунке показаны характеристики схемы идеального выпрямителя с ее передаточными характеристиками. Это означает, что когда входной сигнал отрицательный, выходное напряжение будет нулевым, а когда входной сигнал положительный, выход будет следовать за входным сигналом.

На рисунке выше показана практическая схема выпрямителя с ее передаточными характеристиками. В практической схеме выпрямителя форма выходного сигнала будет на 0,7 В меньше приложенного входного напряжения, а передаточная характеристика будет выглядеть, как показано на рисунке. В этот момент диод будет проводить только в том случае, если приложенный входной сигнал немного больше, чем прямое напряжение диода.

Теперь, когда мы закончили с основами, давайте вернемся к схеме прецизионного выпрямителя.

Работа прецизионного выпрямителя

На приведенной выше схеме показана базовая схема прецизионного полуволнового выпрямителя с операционным усилителем LM358 и диодом 1n4148. Чтобы узнать, как работает операционный усилитель, вы можете проследить эту схему операционного усилителя.

Вышеупомянутая схема также показывает форму входного и выходного сигнала схемы прецизионного выпрямителя, которая в точности равна входному. Это потому, что мы получаем обратную связь от выхода диода, а операционный усилитель компенсирует любое падение напряжения на диоде.Итак, диод ведет себя как идеальный диод.

Теперь на изображении выше вы можете ясно увидеть, что происходит, когда положительный и отрицательный полупериод входного сигнала подается на входной терминал операционного усилителя. Схема также показывает передаточные характеристики схемы.

Но в практической схеме вы не получите выход, показанный на рисунке выше, позвольте мне сказать вам, почему?

В моем осциллографе желтый сигнал на входе, а зеленый сигнал на выходе.Вместо полуволнового выпрямления мы получаем своего рода двухполупериодное выпрямление.

На изображении выше показан , когда диод выключен, отрицательный полупериод — это сигнал, протекающий через резистор на выход , и именно поэтому мы получаем двухполупериодное выпрямление, как и на выходе, но это не реальный случай.

Давайте посмотрим, что будет, когда мы подключим нагрузку 1K.

Схема выглядит как на изображении выше.

Результат выглядит как на изображении выше.

Выход выглядит так, потому что мы практически сформировали схему делителя напряжения с двумя резисторами 9,1 кОм и 1 кОм, поэтому входная положительная половина сигнала просто ослаблена.

Опять же, это изображение выше показывает вам, что происходит, когда я изменяю значение резистора нагрузки на 220R с 1 кОм.

Это не меньшая проблема этой схемы.

На приведенном выше изображении показано состояние недобора , когда выходное напряжение схемы опускается ниже нуля вольт и возрастает после определенного всплеска.

На приведенном выше изображении показано состояние недобора для обеих вышеупомянутых цепей, с нагрузкой и без нагрузки. Это потому, что всякий раз, когда входной сигнал опускается ниже нуля, операционный усилитель переходит в область отрицательного насыщения , и в результате получается показанное изображение.

Еще одна причина, по которой мы можем сказать, что всякий раз, когда входное напряжение меняется с положительного на отрицательное, потребуется некоторое время, прежде чем обратная связь операционного усилителя сработает и стабилизирует выход, и именно поэтому мы получаем скачки напряжения ниже нуля вольт. выход.

Это происходит потому, что я использую операционный усилитель Jelly Bean LM358 с низкой скоростью нарастания . Вы можете решить эту проблему, просто установив операционный усилитель с более высокой скоростью нарастания . Но имейте в виду, что это также произойдет в диапазоне более высоких частот схемы.

Схема модифицированного прецизионного выпрямителя

На приведенном выше рисунке показана модифицированная схема прецизионного выпрямителя , с помощью которой мы можем уменьшить все вышеупомянутые недостатки и недостатки.Давайте изучим схему и разберемся, как она работает.

Теперь в приведенной выше схеме вы можете видеть, что диод D2 будет проводить, если положительная половина синусоидального сигнала применяется в качестве входа. Теперь показанный выше путь (с желтой линией) завершен, и операционный усилитель действует как инвертирующий усилитель, если мы посмотрим на точку P1, напряжение равно 0 В, поскольку в этой точке образуется виртуальная земля, поэтому ток не может протекает через резистор R19, а в выходной точке P2 напряжение отрицательное 0.7 В, поскольку операционный усилитель компенсирует падение напряжения на диоде, поэтому ток не может попасть в точку P3. Таким образом, мы достигли выхода 0 В всякий раз, когда на вход операционного усилителя подается положительный полупериод сигнала.

Теперь предположим, что мы подали отрицательную половину синусоидального сигнала переменного тока на вход операционного усилителя. Это означает, что приложенный входной сигнал меньше 0 В.

В этот момент диод D2 находится в состоянии обратного смещения, что означает, что это разомкнутая цепь.Изображение выше точно говорит вам об этом.

Поскольку диод D2 находится в состоянии обратного смещения, ток будет проходить через резистор R22, образуя виртуальную землю в точке P1. Теперь, когда применяется отрицательная половина входного сигнала, мы получим положительный сигнал на выходе как инвертирующий усилитель. И диод будет проводить, и мы получим скомпенсированный выход в точке P3.

Теперь выходное напряжение будет -Vin / R2 = Vout / R1

Таким образом, выходное напряжение становится Vout = -R2 / R1 * Vin

Теперь посмотрим на выход схемы в осциллографе.

Практический выход схемы без подключенной нагрузки показан на изображении выше.

Теперь, когда дело доходит до анализа схемы, схема полуволнового выпрямителя достаточно хороша, но когда дело доходит до практической схемы, полуволновой выпрямитель просто не имеет практического смысла.

По этой причине была введена схема двухполупериодного выпрямителя, чтобы получить двухполупериодный прецизионный выпрямитель , мне просто нужно сделать суммирующий усилитель, и это в основном все.

Прецизионный полноволновой выпрямитель с операционным усилителем

Чтобы создать схему двухполупериодного прецизионного выпрямителя , я только что добавил суммирующий усилитель к выходу ранее упомянутой схемы полуволнового выпрямителя. От точки P1 до точки P2 — это основная схема прецизионного выпрямителя, а диод настроен таким образом, что мы получаем отрицательное напряжение на выходе.

От точки P2 до точки P3 является суммирующим усилителем, выходной сигнал прецизионного выпрямителя подается на суммирующий усилитель через резистор R3.Значение резистора R3 составляет половину от R5, или можно сказать, что это R5 / 2, именно так мы устанавливаем двукратное усиление операционного усилителя.

Вход из точки P1 также подается на суммирующий усилитель с помощью резистора R4, резисторы R4 и R5 отвечают за установку коэффициента усиления операционного усилителя на 1X.

Поскольку выходной сигнал точки P2 подается непосредственно на суммирующий усилитель с коэффициентом усиления 2X, это означает, что выходное напряжение будет в 2 раза больше входного напряжения. Предположим, что входное напряжение составляет пиковое значение 2 В, поэтому на выходе мы получим пиковое напряжение 4 В.В то же время мы напрямую подаем вход на суммирующий усилитель с коэффициентом усиления 1X.

Теперь, когда происходит операция суммирования, мы получаем суммарное напряжение на выходе, которое составляет (-4 В) + (+ 2 В) = -2 В, а на выходе операционного усилителя. Поскольку операционный усилитель сконфигурирован как инвертирующий усилитель, мы получим +2 В на выходе, который является точкой P3.

То же самое происходит при подаче отрицательного пика входного сигнала.

На приведенном выше изображении показан окончательный выходной сигнал схемы, форма волны синим цветом — это вход , а форма волны , отмеченная желтым цветом, — это выход схемы полуволнового выпрямителя , а форма волны , выделенная зеленым цветом, является выходом двухполупериодная схема выпрямителя.

Необходимые компоненты

• ИС операционного усилителя LM358 — 2
• 6,8 кОм, резистор 1% — 8
• Резистор 1 кОм — 2
• 1N4148 Диод — 4
• Хлебная доска — 1
• Провода перемычки — 10
• Блок питания (± 10 В) — 1

Принципиальная схема

Принципиальная схема для полуволнового и двухполупериодного прецизионного выпрямителя с ОУ приведена ниже:

Для этой демонстрации схема построена на макетной плате без пайки с помощью схемы; Чтобы уменьшить паразитную индуктивность и емкость, я соединил компоненты как можно ближе друг к другу.

Дальнейшее улучшение

Схема может быть дополнительно модифицирована для улучшения ее характеристик, например, мы можем добавить дополнительный фильтр для подавления высокочастотных шумов.

Эта схема сделана только для демонстрационных целей. Если вы думаете об использовании этой схемы в практическом применении, вам придется использовать операционный усилитель типа прерывателя и высокоточный резистор 0,1 Ом для достижения абсолютной стабильности.

Надеюсь, вам понравилась эта статья и вы узнали из нее что-то новое.Если у вас есть какие-либо сомнения, вы можете задать вопрос в комментариях ниже или воспользоваться нашим форумом для подробного обсуждения.

Rectifier viva вопросов с ответами на собеседование

Что такое выпрямитель?

Выпрямитель — это устройство, которое преобразует переменный ток (переменный ток) в постоянный ток.

Назовите основные типы выпрямителей?

Полупериодный выпрямитель, двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением и двухполупериодный мостовой выпрямитель.

В чем разница между полуволновым и полноволновым выпрямителем?

Полупериодный выпрямитель преобразует только половину цикла переменного тока в однонаправленное.В то время как двухполупериодный выпрямитель преобразует оба полупериода.

Каков КПД выпрямителя?

Отношение выходной мощности постоянного тока к приложенной входной мощности переменного тока известно как КПД выпрямителя.

Каков максимальный КПД (η) полуволнового и двухполупериодного выпрямителя?

Полупериодный выпрямитель — 40,6% и двухполупериодный выпрямитель — 81,2%.

Что такое форм-фактор?

Это отношение среднеквадратичного значения к среднему значению.

Что такое пик-фактор?

Отношение максимального значения к среднеквадратичному значению.

Что называется пульсирующим напряжением?

Пульсации напряжения на выходе выпрямителя — это количество переменного тока, присутствующего в выходном постоянном токе, оно вызывает периодические пульсации постоянного напряжения, получаемого от источника переменного тока.

Определить коэффициент пульсаций в выпрямителях?

Коэффициент пульсаций — это отношение среднеквадратичного значения (СКЗ) составляющей переменного тока или напряжения пульсаций к среднему значению выпрямленного выходного постоянного тока.

Полупериодный выпрямитель имеет значение коэффициента пульсации больше, чем у двухполупериодного выпрямителя.

Какое значение имеет PIV-напряжение диода в цепи выпрямителя?

PIV (Peak Inverse Voltage) — это максимально возможное напряжение, которое диод может выдержать при обратном смещении. Когда на диод подается напряжение, превышающее пиковое обратное напряжение, происходит лавинный пробой, который вызывает необратимое повреждение диода. Следовательно, PIV диода всегда должен быть больше максимального обратного напряжения.

Что такое PIV двухполупериодного выпрямителя с центральным ответвлением и почему?

Двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением имеет PIV, в два раза превышающее максимальное напряжение, 2Vmax. Поскольку в выпрямителе с центральным ответвлением напряжение на двух половинных обмотках становится 2Vmax, что является полным напряжением на двух концевых выводах обмотки (максимальное напряжение на нагрузке всегда будет составлять половину максимального общего напряжения обмотки, которое является напряжение между одной конечной клеммой и центральным отводом).

Каков коэффициент использования трансформатора в выпрямителях?

Коэффициент использования трансформатора (TUF) схемы выпрямителя определяется как отношение мощности постоянного тока, доступной для нагрузки, к номинальной мощности вторичной обмотки трансформатора в ВА.

Что такое TUF однополупериодного выпрямителя?

TUF однополупериодного выпрямителя, 0,2865.

В чем преимущество мостового выпрямителя перед двухполупериодным выпрямителем с центральным ответвлением?

Для мостового выпрямителя не требуется трансформатор с центральным ответвлением.

Выходное напряжение мостового выпрямителя в два раза больше, чем выходное напряжение выпрямителя с центральным ответвлением для той же вторичной обмотки трансформатора.

PIV мостового выпрямителя — это половина выпрямителя с центральным ответвлением для того же выходного напряжения.

Мостовой выпрямитель использует полное напряжение вторичной обмотки трансформатора, тогда как выпрямитель с центральным ответвлением использует только вторичное напряжение.

Мостовой выпрямитель имеет коэффициент пропускной способности 81,2%, а центральный отвод только 67,2%.

Проект схемы полуволнового выпрямителя [однофазный]

Привет.Я надеюсь, вы хорошо проводите время. В этом посте я собираюсь поделиться своими знаниями о том, как спроектировать схему полуволнового выпрямителя. Схема выпрямителя однофазная и неуправляемая, то есть на диодной основе.

Я не собираюсь вдаваться в общую теорию, я расскажу, как ее спроектировать, как увидеть форму волны на входе и выходе с точки зрения теоремы Фурье, как рассчитать нагрузку, как выбрать правильный диод, каково фактическое значение КПД выпрямителя. В общем, много интересного для изучения.

Надеюсь, вам понравится, и вы дойдете до конца.

Схема полуволнового выпрямителя

Многие люди думают, что схема выпрямителя преобразует переменный ток в постоянный, и это правильно. Но я лично считаю, что любой разнонаправленный сигнал с большей вероятностью превратится в однонаправленный.

Например, в случае преобразования переменного тока в постоянный, переменный ток является двухсторонним, т.е. он имеет положительный пик, а также отрицательный пик, выпрямитель удаляет положительную или отрицательную часть, делая его однонаправленным сигналом, называемым пульсирующим постоянным током (положительным или отрицательным). .

Итак, в целом мы можем согласиться с изложенным мной определением. И, пожалуйста, не ограничивайте переменный ток только синусоидальной формой волны, он может быть треугольным или квадратным в зависимости от приложения.

Теперь посмотрим, как выглядит схема однополупериодного выпрямителя, и попробуем узнать о ней побольше.

Видите ли, это очень простая схема. В нем есть диод, конденсатор, действующий как фильтр, и резистор, представляющий вашу нагрузку. Не обращая внимания на фильтр, мы оставили две конфигурации диода, либо у нас может быть контакт анода диода, подключенный к входу переменного тока, либо к нагрузке.В первом случае у нас будет заблокирован отрицательный пик, в то время как во втором случае у нас будет заблокирован положительный пик.

На изображении выше я использую диодный анод, подключенный к источнику переменного тока, и блокирую отрицательную часть. И когда вы переворачиваете диод, выход становится инвертированным. Очень здорово попробовать самому. Кстати, для этого поста я использую Multisim Student Edition. Мне нравится Multisim, но вы можете попробовать его в любом программном обеспечении для моделирования.

Схема полуволнового выпрямителя

Проектирование схемы означает не только то, что вы должны знать, как рассчитать значения каждого компонента.Проектирование начинается, когда вы получаете уверенность в том, что эта схема, которую вы собираетесь спроектировать, является правильным вариантом для настоящего приложения. Таким образом, среди многих других вопросов вам необходимо ответить, насколько эффективен дизайн для моего текущего приложения?

Говоря об эффективности, вы можете ясно видеть, что она должна быть ниже 50%, так как половина отрицательной части заблокирована. Вычитая потери самого выпрямителя, схема полуволнового выпрямителя дает КПД 40,6%, что, по моему мнению, не очень хорошо.

Но схема слишком проста и рентабельна, чтобы использовать ее во многих приложениях, особенно в игрушках, для связи в качестве детектора пиков, радиоприемников, триммеров для бороды и припоев для железа.

Теперь займемся дизайном. Это очень простая схема и увлекательная в дизайне. Подождите, думаю, я могу добавить сюда еще кое-что. Вы видите, что выходное напряжение однонаправлено, но вы не можете сказать, какое это значение постоянного тока. DC обычно является постоянным значением, что в нашем случае неверно. Чтобы решить эту проблему, мы будем использовать среднее значение постоянного тока.

Сфокусируйтесь на следующем изображении (Источник: Electric4u)

Для вычисления среднего значения постоянного тока мы будем использовать ряд Фурье. Забудьте о терминах cos и sin, просто сфокусировавшись на его термине DC. Выходное напряжение представляет собой синусоидальную волну с периодом времени 2Pi. С этой информацией позвольте решить это с помощью ряда Фурье.

Последнее уравнение показывает среднее выходное напряжение. Vo — пиковое напряжение переменного тока на входе диода.Интегральное значение устанавливается от 0 до Pi, потому что от периода Pi до 2Pi сигнал равен нулю, что означает, что его не нужно вычислять.

Аналогично, выходной ток находится в фазе с напряжением и может быть рассчитан путем деления выходного напряжения на сопротивление нагрузки.

У нас есть выходная мощность постоянного тока и входная мощность переменного тока, почему бы не рассчитать ее эффективность. Эффективность выпрямителя — это отношение выходной мощности постоянного тока к входной мощности переменного тока.

Я думаю, что поделился тем, что знаю по этой теме, давайте перейдем к этапу разработки полуволнового выпрямителя.

Шаг 1: Расчет нагрузки

Первое и самое важное — это оценить вашу нагрузку, то есть для какого типа нагрузки вы должны спроектировать полуволновой выпрямитель. Это можно сделать следующим образом.

• Используя закон Ома, вы знаете, какое рабочее напряжение и ток имеет ваше устройство, и рассчитайте значение сопротивления. Это значение сопротивления является вашим расчетным напряжением.
• Если вам дана мощность в ваттах и ​​напряжении, то, используя следующее уравнение мощности, вы можете рассчитать необходимое значение сопротивления.

• Если вам дана мощность в ваттах и ​​токе, то, используя следующее уравнение мощности, вы можете рассчитать необходимое значение сопротивления.

Иногда, если теоретически невозможно рассчитать вашу нагрузку, может оказаться полезным приблизительное, но обучающее предположение. Но это очень редкий случай, когда закон Ома работает почти в любой ситуации.

Шаг 2: Выбор правильного диода

Обычно люди ограничивают схему однополупериодного выпрямителя только линейным источником питания, что не является хорошей идеей.В указанном источнике питания частота меньше 100 Гц, но в импульсном источнике питания вы используете ту же схему, но на этот раз вы имеете дело с частотой в килогерцах.

Я хочу прояснить, что обработка частоты должна быть первым, на что вы должны обращать внимание при выборе правильного диода для своей схемы.

Следующее — это мощность. Всегда выбирайте диод, совместимый с требуемой номинальной мощностью.

Позвольте мне рассказать вам кое-что интересное: на диоде всегда будет определенное падение напряжения i.е в случае кремниевого диода — 0,7 В. Итак, найдите ток в таблице и сравните его с током нагрузки. Этот ток должен быть как минимум на 20% больше тока нагрузки.

Далее идет пиковое обратное напряжение, рейтинги PIV. Вы знаете, что падение напряжения не является проблемой, когда диод имеет прямое смещение, а ток. Но при обратном смещении обратное напряжение имеет значение.

Наилучшая практика заключается в том, что значение пикового обратного напряжения диода, указанное в таблице, должно как минимум на 20% превышать ожидаемое обратное напряжение в цепи через него.

Шаг 3. Фильтр выходного конденсатора

Формируйте Pi, чтобы на периоде 2Pi не было выходного напряжения, что равносильно отключению подключенного к нему устройства. Иногда это хорошо, но не всегда требуется. Ситуация, когда это не подходит, — это, конечно, блок питания. Чтобы восполнить этот пробел, вводится конденсатор.

Емкость конденсатора не должна быть намного выше или намного меньше, она должна быть промежуточной величиной. Большое значение приводит к медленной зарядке и разрядке и, наоборот, к небольшому значению.

Номинальное напряжение должно быть как минимум на 20% больше, чем пиковое выходное напряжение.

Шаг 4: Тестирование проектной схемы

Когда вы закончите процесс проектирования, пришло время протестировать вашу схему. Это можно сделать с помощью мультиметра или осциллографа. Я выберу осциллографы, потому что они дают вам возможность провести более глубокий анализ. Вы можете подтвердить свой результат с помощью мультиметра, но для анализа неисправностей вам понадобится осциллограф.

Теперь, когда вы теоретически рассчитали среднее значение постоянного тока, подключите мультиметр к выходным клеммам схемы.Посмотрите, дает ли мультиметр точное значение с допуском от 1 до 5%, поздравляю, вы просто сделали отличный дизайн.

Если допуск больше указанного, попробуйте оптимизировать номинал конденсатора, или, может быть, вы сделали что-то не так. И позвольте мне сказать, вы будете делать ошибки, но это очень хорошо. Я тоже на своем пути сделал много ошибок. Итак, ошибки — это часть обучения, получайте удовольствие, извлекайте уроки из этого.

Пример конструкции схемы полуволнового выпрямителя

Нам дана нагрузка мощностью 0 ватт.2 Вт и номинальное напряжение 5 В. Постановка проблемы заключается в том, что нам нужно разработать полуволновой выпрямитель для питания устройства от сети переменного тока, то есть 220 В.

Решение:

Расчет нагрузки

Рассчитайте нагрузку по следующей формуле:

это 125 Ом, что является очень низким сопротивлением.

Выбор диода

Входное напряжение переменного тока составляет 220 В при 50 Гц, которое необходимо понизить до 6 В переменного тока с помощью трансформатора.Напряжение вторичной обмотки трансформатора составляет 6 В среднеквадратического значения с пиковым значением 8,5 В. Таким образом, PIV необходимого диода должен быть не менее 12 В.

Мы можем работать с любым прямым напряжением, просто нужно знать ток, который будет проходить через него во включенном состоянии. Этот ток и ток нагрузки одинаковы, поэтому по заданным параметрам нагрузки легко рассчитать прямой ток диода, используя следующее уравнение.

R составляет 125 Ом, а мощность — 0,2 Вт. Выполнив простые вычисления, мы получим текущее значение 40 мА.Теперь у нас есть все необходимое для правильного выбора диода. Следующее, что нужно сделать, это зайти на любой веб-сайт поставщика электроники, такой как Digikey, и найти стандартный выпрямительный диод, используя фильтры, и вы получите идеальное решение.

Расчет конденсаторного фильтра

Это может быть сложно, и нужно попробовать и потерпеть неудачу. Иногда вы выбираете значение, которое работает с некоторыми нагрузками, но не работает с другими нагрузками или когда параметр нагрузки изменяется в зависимости от температуры или других возможных условий.Старайтесь не выбирать очень большое значение, потому что это будет очень дорого, а также опасно, если вы новичок в электронике.

Используйте следующую формулу, чтобы определить номинал конденсатора.

В нашем случае Io составляет 40 мА, а Vo — 5 В. Используя простую математику, мы получили бы емкость конденсатора 2,547E-5. Ближайшее стандартное значение составляет 0,22 мкФ, поэтому мы будем использовать указанное стандартное значение. Всегда придерживайтесь стандартных значений, так как почти каждая производственная компания производит конденсаторы с такими характеристиками, и они легко доступны в местных магазинах электроники или в Интернете.

Заключительные слова о схемах однополупериодного выпрямителя

A Выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный. Есть два типа выпрямителей: полуволновые и полнополупериодные. Первая, интересующая нас тема, разрешает только одну часть входного переменного тока и блокирует другую.

В этом посте представлена ​​процедура проектирования, с помощью которой вы сможете разработать схему однополупериодного выпрямителя.

Когда вы закончили расчет компонентов. Самая сложная часть заключается в том, что такого значения почти не существует, т.е.Вы рассчитали емкость конденсатора, но в итоге получается нестандартное значение. Это происходит часто, поэтому не волнуйтесь, выбирайте компонент с точным приближением.

Да, это все, что у меня есть для вас о конструкции схемы однополупериодного выпрямителя. Надеюсь, вы кое-что узнали.

Большое спасибо за чтение и хорошей жизни.

---

Прочие полезные сообщения

Разница между полноволновым выпрямителем с центральным отводом и мостовым выпрямителем

Основное различие между центральным ответвлением и мостовым выпрямителем заключается в том, что в одном используется трансформатор с центральным ответвлением, в то время как другой не требует трансформатора с центральным ответвлением.Оба эти типа являются двухполупериодными выпрямителями, но их метод преобразования переменного тока на входе в постоянный различается за счет использования разного количества диодов.

В двухполупериодном выпрямителе с центральным ответвлением используются два диода, а в мостовых выпрямителях — четыре диода. Прежде чем углубляться в различия между двухполупериодными и мостовыми выпрямителями с центральным ответвлением, рекомендуется сначала ознакомиться с принципом работы и принципиальной схемой этих двух типов выпрямителей. Вы можете прочитать их здесь, двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом и мостовой выпрямитель.

Принципиальная схема выпрямителей обоих типов показана ниже.

Размер трансформатора, необходимого для получения того же выхода постоянного тока, меньше в мостовом выпрямителе по сравнению с двухполупериодным выпрямителем с центральным ответвлением. Вы можете подумать, как?

Как известно, среднее значение выходного постоянного тока для двухполупериодного выпрямителя в 0,636 раза превышает пиковое значение тока, то есть 0,636I _м . Но нынешний I _м = (V _м / R)

В случае центрального выпрямителя с лентой этот ток I _m составляет половину этого тока для мостового выпрямителя, поскольку полное напряжение питания мостового выпрямителя вызывает протекание этого тока.Таким образом, размер трансформатора, необходимого для мостового выпрямителя, будет меньше. Это также очевидно из коэффициента использования трансформатора, TUF. TUF для выпрямителей с центральным ответвлением и мостовых выпрямителей составляет 0,672 и 0,810 соответственно.

Некоторые из основных различий между двухполупериодным выпрямителем с центральным отводом и мостовым выпрямителем приведены в таблице ниже.

Старший №	Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом	Мостовой выпрямитель
1)	Требуется трансформатор с центральным ответвлением.	Для мостового выпрямителя не требуется трансформатор с центральным ответвлением.
2)	Пиковое обратное напряжение (PIV) диода двухполупериодного выпрямителя с центральным ответвлением в два раза больше напряжения на вторичной клемме трансформатора.	PIV диода равно вторичному напряжению трансформатора. Таким образом, этот тип выпрямителя может использоваться для высоковольтных приложений.
3)	Требуется два количества диодов.	Для мостового выпрямителя требуется четыре диода.
4)	Коэффициент использования трансформатора (TUF) равен 0,672.	TUF для мостового выпрямителя равно 0,810.
5)	Размер трансформатора, т. Е. Номинальная мощность в кВА, необходимая для выпрямителя с центральным ответвлением, больше.	Требуемый размер трансформатора меньше.
6)	–	Мостовой выпрямитель с четырьмя диодами более экономичен по сравнению с выпрямителем с центральным ответвлением.

Упрощенная схема выпрямителя для (а) обычных выпрямителей (Шоттки, …

Контекст 1

… память [52], [101]. Характеристики устройства Everspin приведены на рис. 24. Ноль чувствительности к смещению недостаточно для сбора электромагнитной энергии, но ни одно из этих устройств еще не было оптимизировано для максимизации нелинейностей нулевого смещения, поэтому трудно оценить, какое значение можно ожидать. R ð V Þ можно рассматривать как все еще очень симметричный [Рисунок.24 (b)], предполагая, что есть возможности для улучшений. Кроме того, спин-зависимый транспорт дает еще одну степень свободы в механизмах выпрямления: нелинейности достигаются за счет туннелирования и спинового перемешивания. Следовательно, априори нет причин ограничивать чувствительность тепловым напряжением. Эквивалентная схема показана на рис. 25. Согласно [52], она получена из модели цепи слабого сигнала классического диода с некоторыми особенностями, связанными с присутствием ферромагнитного металла: индуктивность перехода L j, межфазная емкость C i, и межфазное сопротивление R i.Влияние индуктивности перехода проявляется на частотах выше 100 ГГц, и поэтому им можно пренебречь в случае сбора высокочастотной энергии. На частотах гигагерца межфазная емкость является основным ограничивающим элементом, с таким же эффектом низких частот, наблюдаемым на других диодах из-за емкости перехода. C i и R i используются для моделирования спин-зависимого эффекта экранирования на границе раздела ферромагнетик / диэлектрик [106], [107]. Фактически, большое внимание обычно уделяется межфазному сопротивлению, поскольку диод довольно редко имеет паразитную емкость, соединенную последовательно с сопротивлением.Он учитывает зависящее от спина падение напряжения на границе раздела и оказывает очень полезное влияние на поведение частоты. В эквивалентной схеме классического диода полное сопротивление паразитной ветви Cj падает до нуля с увеличением частоты. Когда импеданс паразитной ветви становится низким по сравнению с импедансом перехода, высокочастотный ток больше не проходит через переход и не может быть выпрямлен. В спиндиоде сопротивление паразитной ветви (Ci и Ri) падает в сторону R i, что, как следствие, останавливает снижение производительности, как можно увидеть на рис.25. Неясно, как процесс изготовления влияет на межфазное сопротивление, но, если бы значение могло быть выше, чем сопротивление перехода, паразитный эффект был бы стерт на частотах ниже 100 ГГц. 2) Эффект спин-крутящего диода: в MTJ есть еще один захватывающий эффект: 20 лет назад было обнаружено, что спин-поляризованный ток («поляризованный» первым слоем) может вызвать магнитное возбуждение во втором слое, и даже изменить его намагниченность. Следовательно, высокочастотный ток может влиять на намагничивание второго слоя, что вызывает изменение сопротивления во времени.Когда RF соответствует собственной частоте MTJ, ток RF заставляет сопротивление спинового клапана изменяться синхронно с RF-сигналом, что вызывает более сильное изменение сопротивления (от сопротивления состояния AP до сопротивления состояния P за один период RF). В самой недавней публикации Университета Осаки (Осака, Япония) и Института передовых промышленных наук и технологий (Цукуба, Япония) сообщается об очень высоком «эффекте вращающего момента» [108], составляющем 2,1 А / Вт при около 1,6 ГГц при условии нулевого тока смещения, которое показано на рис.5. Следует отметить, что эффект крутящего момента в значительной степени зависит от частоты (рис. 26). Следовательно, он может не подходить для сбора широкополосной радиочастотной энергии, но идеально подходит для узких условий согласования, часто встречающихся в конструкции базовых сборщиков радиочастотной энергии. Изменение сопротивления устройства в зависимости от входного сигнала (в идеале 0 Вт для одной полярности и 1 для другой полярности), как известно, является ключевым фактором для эффективного преобразования ВЧ-энергии в постоянный ток. Наиболее распространенный метод оценки выпрямления был использован на ранних этапах разработки ректенн в Ратеоне (Уолтем, Массачусетс, США) [109], а затем был усовершенствован в Техасском университете A&M (Колледж-Стейшн, Техас, США) [110] и в Шанхайском Цзяо Тонге. Университет (Шанхай, Китай) [111].Недавно он также использовался для проектирования выпрямителя с гармонической оконечной нагрузкой в ​​Университете Колорадо [112]. Он используется, когда изменение сопротивления перехода настолько велико, что диод можно рассматривать как переключатель. Этот подход применим только для высокой входной мощности, в идеале, когда входное напряжение порядка напряжения пробоя диода. Однако для низкой входной мощности, которая имеет место при работе со сбором электромагнитной энергии окружающей среды, выпрямление лучше описывается с помощью анализа нелинейности, который представляет собой формализм, аналогичный тому, который используется для анализа процесса обнаружения в диоде.Эти методы довольно старые и были хорошо переработаны в [113] и [114]. В [52] они были адаптированы для преобразования ВЧ мощности в постоянный ток. Некоторые детали этого анализа представлены здесь, чтобы дать полное представление о механизме. В этом разделе будет рассмотрена идеализированная общая схема, показанная на рис. 27. Анализ начинается с самого преобразования, которое добавляет в R j сопротивление нелинейного перехода. Характеристики напряжения тока смещения расширены в ряд по мощности относительно рабочей точки напряжения смещения V b.Чтобы упростить обозначения, i и v — это ток, протекающий через переход, и напряжение на переходе …

Контекст 2

… с сопротивлением перехода. Тогда постоянный ток, протекающий в нагрузке (пунктирная часть на рис. 27), составляет …

Контекст 3

… КПД, полученный в (15), сравнивается с результатами моделирования SPICE на рис. 28. Это Можно видеть, что модель хорошо описывает тенденции при средней мощности, в то время как ее прогноз становится более точным при более низкой мощности, где эффективность линейно зависит от мощности.КПД, описанный в (15), будет снижен только при более высокой мощности, что означает, что его можно использовать для сравнения различных выпрямителей, описанных в разделе III. Затем устройства показаны на Рис. 29 вместе с графиком (15) для различных входных частот, все в случае M = 1. Механизм преобразования может быть хорошо идентифицирован на рисунке и может быть описан в следующим образом: чувствительность увеличивает эффективность в зависимости от нелинейностей выпрямителя, в то время как паразитные факторы имеют тенденцию уменьшать ее на более высокой частоте.