Politechnika Wrocławska Instytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki. Prostowniki małej mocy. Wrocław 2010

Transkrypt

1 Prostowniki małej mocy Wrocław Wartość sygnału elektrycznego Skuteczna Wartość skuteczna sygnału (MS oot Mean Square) u rms ( ) uamplit u o ( t) dt u ( t)

2 u u av Wartość sygnału elektrycznego Średnia ( t) u( t) ( t) u( t) av dla sin u ( t) av dt dt m sinωt dt π m u rms π u ( t) av, u( t) av Wartość sygnału elektrycznego

3 ransformator Parametry Moc (jednofazowe do 3kW) Znamionowe napięcie wejściowe (np. 3V ±%) Częstotliwość pracy (np. 5Hz) Napięcie i prąd wtórny (lub przekładnia) Prąd biegu jałowego Napięcie izolacji Ciężar, wymiary emperatura pracy ransformator odzaje dzenie typu E, zwijane, toroidalne Materiał rdzenia Blachy gorąco walcowane Blachy zimnowalcowane 3

4 ransformator Związek mocy z wymiarami S[cm ]@P[W] Blacha/dzeń B max [] S,5 P S, P S P S.8 P Blacha gorącowalcowana dzeń E Blacha gorącowalcowana dzeń E Blacha gorącowalcowana dzeń zwijany Blacha gorącowalcowana dzeń toroidalny..5.6 ransformator napięcie/zwój z π f B max S 4

5 ransformator Przykład ransformator Model ransformator rzeczywisty ezystancja uz. pierwotnego nd. rozproszenia uz. pierwotnego ransformator idealny nd. rozproszenia uz. wtórnego Pojemność uz. pierwotnego ezystancja strat rdzenia nd. Główna transformatora ezystancja uz. wtórnego Pojemność międzyuzwojeniowa Pojemność uz. wtórnego 5

6 ransformator Model uproszczony dla małych częstotliwości ransformator idealny nd. rozproszenia uz. wtórnego i pierwotnego ezystancja uz. wtórnego i pierwotnego nd. Główna transformatora ransformator Model uproszczony dla małych częstotliwości uz. pierwotnego szeregowe + uz. wtórnego n sk + % 3V % sk. sieci ( t) sin( ωt) n 6

7 kłady prostownicze odzaje Prostownik jednopołówkowy (D) Zasada działania 7

8 Prostownik dwupołówkowy (D) Zasada działania Prostownik dwupołówkowy (4D) Mostek Graetza 8

9 r Prostownik -połówkowy Obciążenie rezystancyjne D + Średnie napięcie obciążenia: ~ 3 V 5 Hz π AV MS Skuteczne napięcie obciążenia: MS MS, Średni prąd obciążenia: AV AV r Prostownik -połówkowy Obciążenie rezystancyjne D + Średnie napięcie obciążenia: ~ 3 V 5 Hz ~ 3 V 5 Hz r D D D + D3 D4 π AV MS Skuteczne napięcie obciążenia: MS MS Średni prąd obciążenia:, AV AV 9

10 Prostownik -połówkowy Filtr pojemnościowy S D + ~ E + C C - C zostaje naładowany do MAX D M MAX - po załączeniu C rozładowuje się - gdy > + D C znowu zostanie doładowany do zależnego od S Prostownik -połówkowy Podstawowe zależności Średnie napięcie wyjściowe biegu jałowego (prostownik bez obciążenia): AV MAX D Średnie napięcie wyjściowe przy obciążeniu : Międzyszczytowe napięcie tętnień: Minimalne napięcie wyjściowe: S AV AV AV ( ) 4 S P PP Cf MN AV 3 P( PP)

11 Prostownik -połówkowy Podstawowe zależności Max napięcie wsteczne diody: M MAX Średni prąd przewodzenia diody prostowniczej: DAV AV Powtarzalna wartość szczytowa prądu diod: DMAX AV Max prąd diody przy załączaniu (inrush or input surge current): S AV DSAGE S DSAGE AV DSAGE S

12 Prostownik -połówkowy Filtr pojemnościowy ~ E S D + ~ E S + C C D Prostowanie jednopołówkowe dwu napięć o przeciwnych fazach Prąd D płynie zawsze przez jedną D (strata napięcia tylko na D) Podwójna S większy spadek napięcia na r kład korzystny przy małych przy większych mostek. Prostownik -połówkowy Podstawowe zależności Średnie napięcie wyjściowe biegu jałowego (prostownik bez obciążenia): D 4D AV MAX D AV MAX D Średnie napięcie wyjściowe przy obciążeniu : Międzyszczytowe napięcie tętnień: Minimalne napięcie wyjściowe: S AV AV AV S Cf P( PP) 4 MN AV 3 P( PP)

13 Prostownik -połówkowy Podstawowe zależności Max napięcie wsteczne diody: D M MAX 4D M MAX Średni prąd przewodzenia diody prostowniczej: DAV AV Powtarzalna wartość szczytowa prądu diod: DMAX AV Max prąd diody przy załączaniu (inrush or input surge current): AV DSAGE S S Wpływ C filtrującej Gdy C rośnie Maleją tętnienia ~/fc!!!! Maleje czas przewodzenia D ośnie prąd szczytowy diody ośnie prąd skuteczny diody i transformatora (grzeje się) 3

14 Wpływ C filtrującej A A A 4A A AV A AV A AV A MS i ( t) dt A MS i ( t) dt A MS i ( t) dt A Projektowanie prostownika Diagramy Schade go Współczynnik szczytu prądu diody (CF crest factor): CF DMAX DMS Współczynnik kształtu prądu diody (FF form factor): FF DMS D AV 4

15 Współczynnik mocy Zniekształcenia prądu sieci energetycznej W P czynna A sk Obciążenie Sieć 3V 5Hz V sk P η czynna sk sk W VA sk 3V; max 35V Współczynnik mocy Przykład sk 5 P i dt ms ( 5A) ( ms + ms) A 4ms u( t) i( t) dt 35V 5A ms czynne 35 W P η sk 35W,8 3V 5A czynna sk W VA 5

16 Współczynnik mocy Dlaczego powinien być Symetryczny podwajacz napięcia (Delona) S E sk C C 6

17 E max E max E max Niesymetryczny podwajacz napięcia (Villarda) S E sk C C 7