Parametry strukturalne i analiza błędów zasilacza stabilizowanego prądem stałym
Zasilacze stabilizowane DC są ważną częścią układów elektronicznych. Niezależnie od tego, czy chodzi o przemysłowe produkty elektroniczne, czy cywilne produkty elektroniczne, zasilacz prądu stałego jest zwykle używany do zasilania obwodu sterującego. Wydajność zasilacza stabilizowanego jest bezpośrednio związana z wydajnością całego układu elektronicznego. Mówiąc prościej, zasilacz stabilizowany DC ma na celu przekształcenie prądu przemiennego 220 V w sieci, którego kierunek zmienia się przez cały czas w obwodzie konwersji, na prąd stały o stałym kierunku.
Ogólny zasilacz regulowany prądem stałym składa się z czterech części, a mianowicie części transformatora, części obwodu prostownika, części obwodu filtra i części obwodu stabilizującego napięcie. Jego funkcją jest konwersja wejściowego prądu przemiennego na prąd stały wymagany przez sprzęt elektroniczny i dostarczanie prądu stałego do różnych obwodów elektronicznych.
1 sekcja transformatora prądu przemiennego
Zadaniem transformatora prądu przemiennego jest zmiana większego napięcia wejściowego prądu przemiennego z sieci na mniejsze napięcie prądu przemiennego, a częstotliwość napięcia prądu przemiennego nie ulegnie zmianie. Transformator AC wykorzystuje prawo indukcji elektromagnetycznej. Nie ma połączenia elektrycznego między uzwojeniem pierwotnym a uzwojeniem wtórnym, tylko sprzężenie magnetyczne.
Dobór parametrów transformatora uwzględnia głównie przekładnię transformatora oraz wydajność transformacji: przekładnia napięcia transformatora jest proporcjonalna do liczby zwojów uzwojenia pierwotnego i wtórnego; wydajność transformatora to moc pierwotna / moc wtórna. Wymagane napięcie wyjściowe jest określane przez napięcie obciążenia. Typowe usterki transformatorów obejmują zmniejszenie izolacji, zwarcie cewki, obwód otwarty i tak dalej. Redukcja izolacji jest stanem często występującym podczas pracy transformatorów. Błędy redukcji izolacji to w rzeczywistości spadek rezystancji izolacji, który powoduje wzrost prądu transformatora, powodując poważne wytwarzanie ciepła, a wzrost temperatury powoduje dalsze starzenie się warstwy izolacyjnej, tworząc błędne koło. Częściowe zwarcie uzwojenia pierwotnego spowoduje obniżenie napięcia wyjściowego, częściowe zwarcie uzwojenia wtórnego zwiększy napięcie wyjściowe, a poważne zwarcie spowoduje nagrzewanie się lub nawet dymienie i spalenie transformatora. Zwarcia mogą być mierzone za pomocą zakresu napięcia multimetru. Otwarty obwód w cewce pierwotnej lub wtórnej spowoduje brak napięcia wyjściowego w obwodzie.
2 część obwodu prostownika
Tak zwany obwód prostownika to obwód, który przekształca napięcie lub prąd przemienny w pulsujące napięcie lub prąd stały. Dioda jest używana w obwodzie prostownika. Dioda ma przewodnictwo jednofazowe, to znaczy dioda jest włączona, gdy jest podłączona do napięcia przewodzenia (anoda jest podłączona do wysokiego potencjału, a katoda jest podłączona do niskiego potencjału), a napięcie wsteczne jest podłączony (anoda jest podłączona do niskiego potencjału, a katoda jest podłączona do wysokiego potencjału). potencjał), gdy dioda się wyłączy. Wykorzystując tę charakterystykę diody, można utworzyć obwód prostownika półfalowego lub obwód prostownika pełnofalowego. W prostowniczym obwodzie półfalowym dioda przewodzi tylko przez połowę cyklu; w pełnookresowym obwodzie prostowniczym dioda przewodzi przez cały cykl. W porównaniu z obwodem prostownika półfalowego, obwód prostownika pełnookresowego ma mniejszą pulsację napięcia wyjściowego, większą średnią wartość napięcia wyjściowego i efektywne wykorzystanie energii zasilacza, więc teraz obwód prostownika jest w zasadzie złożony z dwóch diod. Obwód prostownika pełnookresowego lub mostek prostowniczy składający się z czterech diod.
Dobór parametrów diody w układzie prostownika bierze pod uwagę przede wszystkim średni prąd pracy diody oraz najwyższe napięcie robocze wstecz, jakie może wytrzymać dioda. Ze względów bezpieczeństwa wybrane parametry powinny być około dwukrotnie większe od wartości obliczonej. Typowe usterki w obwodzie prostownika mostkowego obejmują wirtualne spawanie diod, spawanie wsteczne, zwarcie i tak dalej. Gdy dioda w obwodzie prostownika mostkowego zostanie przylutowana lub odłączona, obwód prostownika staje się obwodem prostownika półfalowego. Podczas sprawdzania za pomocą oscyloskopu zobaczysz, że przebieg napięcia wyjściowego pojawia się tylko w połowie cyklu. Jeśli jest to spawanie wirtualne D1 lub D3, przebieg pojawia się tylko w drugiej połowie cyklu zasilania; jeśli jest to spawanie wirtualne D2 lub D4, przebieg pojawia się tylko w pierwszej połowie cyklu zasilania. Jeśli dioda zostanie odwrócona, spowoduje to zwarcie. W tym czasie prąd jest bardzo duży i zarówno dioda, jak i transformator zostaną spalone.
3 część obwodu filtra
Użyj charakterystyki, że napięcie na kondensatorze elementu magazynującego energię nie może zostać zmutowane, aby połączyć kondensator równolegle z obciążeniem RL, lub użyj cechy, że prąd przepływający przez indukcyjność elementu magazynującego energię nie może zostać zmutowany, aby połączyć indukcyjność i obciążenie RL połączone szeregowo w celu utworzenia obwodu filtra w celu odfiltrowania górnego prostownika Składowa AC napięcia wyjściowego i prądu w obwodzie zachowuje swoją składową stałą, dzięki czemu kształt fali napięcia lub prądu wyjściowego jest gładszy i poprawia pulsację napięcie wyjściowe. Obwód filtra kondensatora jest najprostszy. Gdy indukcyjność cewki indukcyjnej w obwodzie filtra indukcyjnego jest duża, wymagany jest żelazny rdzeń, który łatwo powoduje zakłócenia elektromagnetyczne.
Dobór parametrów kondensatora w obwodzie filtra obejmuje głównie stałą czasową rozładowania RC oraz wartość napięcia wytrzymywanego. Aby obwód działał niezawodnie, RC jest na ogół większy lub równy 1,5 ~ 2,5 T (T to okres napięcia wyjściowego transformatora), a wartość napięcia wytrzymywanego kondensatora wynosi zwykle 1,5 ~ 2 U (U to wartość skuteczna napięcia wyjściowego transformatora). Typowe usterki w obwodzie filtra obejmują awarię, przerwę w obwodzie i zmniejszenie wydajności. Możesz użyć przekładni omowej multimetru, aby ocenić awarię lub przerwę w obwodzie kondensatora. Uszkodzenie lub zwarcie kondensatora filtra spowoduje spalenie diody prostowniczej i przekładnika napięciowego; gdy kondensator filtra jest otwarty lub jego pojemność jest zmniejszona, napięcie wyjściowe znacznie spadnie, co spowoduje, że napięcie wejściowe obciążenia będzie zbyt niskie, aby normalnie działać.
