Схемы выпрямления с умножением напряжения

1. Схемы выпрямления с умножением напряжения

Рис. 3.24 . Однополупериодная схема удвоения
Рис. 3.25. Двухполупериодная схема удвоения (а) и
зависимости напряжений и токов от времени (б-д)

2. Схемы выпрямления с умножением напряжения

Рисунок. Схема умножения симметричная двух полупериодная

3. Бестрансформаторные схемы выпрямления

Рис. 3.27. Бестрансформаторная
маломощная схема выпрямления с гасящим
конденсатором
Рис. 3.28. Бестрансформаторная
схема выпрямления с конденсаторным
делителем

4. СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ

U=
2
mU m
p é
2
2
cos(3mf ) - ...
sin ê1 + 2
cos(mf ) x cos(2mf ) x +
2
(3m) 2 - 1
p
m ë m -1
(2m) - 1
]

5. Значения псофометрических коэффициентов

f, Гц
50
100
150
200
300
400
450
500
600
an
0.0071
0.00891
0.0355
0.00891
0.295
0.484
0.582
0.505
0.861
f, Гц
700
750
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
an
0.902
0.955
1.0
1.072
1.122
1.072
1.0
0.555
0.505
0.861
f, Гц
1600
1600
1800
2000
2500
3000
4000
5000
an
0.824
0.824
0.760
0.708
0.617
0.525
0.375
0.177
0.016

6. Допустимое напряжение пульсации

Напряжение питания, В
Аппаратура или цепи
Цепи питания аппаратуры систем передачи
воздушных кабельных и радиорелейных линий
Вспомогательные цепи аппаратуры связи (цепи
сигнализации и др.)
Коммутаторы ручных телефонных станций
Аппаратура тонального телеграфирования
Аппаратура
автоматических
телефонных
станций декадно-шаговой системы
Аппаратура
автоматических
телефонных
станций координированной системы
Аппаратура
автоматических
телефонных
станций квазиэлектронной системы
Коммутационная
аппаратура
телеграфных
станций
Местные и линейные телеграфные цепи
Электродвигатели телеграфных аппаратов
*
действительно
для
аппаратуры,
разработанной до .
** - в полосе частот до 300 Гц.
*** - на частоте 300 Гц и выше.
Номинал
ьное UH
Рабочее UP
24
21,2
24
24
24
60
60
60
60
120
21,6-26,4
20,6-1,8*
21,6-26,4
21,6-26,4
21,6-26,4
58-60
54-72
54-66
58-66
108-129*
Допустимое напряжение
пульсации
Эффективное Псофометри
(действующе ческое Uпсоф,
е) Uэфф, В
В
0,250**
0,015***
1,2
2,4·10-3
0,24
5·10-3
5·10-3
0,6
5·10-3
3
-

7. Допустимое напряжение пульсации

Таблица 4.3
Допустимое напряжение пульсации
Напряжение питания, В
Номинальное
24
60
рабочее для группы
эффективное (действующее) Uэфф, В, для
диапазона частот, Гц
первой
второй
до 300
от 300 до 20000
21-28
54-72
21,6-26,4
54-66
0,10
0,250
0,01
0,015
Элементы аппаратуры или цепи
Микронный цепи
Задающие генераторы радиопередатчиков
Усилители низкой частоты
Выходные каскады передатчиков:
телефонных
телеграфных
псофометрическое Uпсоф,
В
0,002
0,002
Допустимый коэффициент пульсации
напряжения, %
0,0001-0,0005
0,001-0,01
0,1-0,5
0,005-0,1
0,5-1,0

8. Схемы сглаживающих фильтров

9. Коэффициент фильтрации

2
2
2
æ U ö æU ö
æU ö
U = ç 1 ÷ + ç 2 ÷ + ... + ç n ÷ = 0.5(U12 + U 22 + ... + U n2 )
è 2ø è 2ø
è 2ø
U âû õ = 0,5 éë(U1 / k1 ) + (U 2 / k 2 ) + ... + (U n / k n ) ùû
2
U âû õ =
k1 =
k1 =
1
U âû õ
1
k1
1
U âû õ
2
2
2
2
é
æ U n f1 ö ù
æ U 2 f1 ö
2
0,5 êU1 + ç
÷ ú
÷ + ... + ç
êë
è f2 ø
è f n ø úû
2
2
é
ù
æ
ö
æ
ö
U
f
U
f
2
n 1
2 1
0,5 êU1 + ç
÷ ú
÷ + ... + ç
êë
è f2 ø
è f n ø úû
2
2
é
ù
æ
ö
æ
ö
U
a
f
U
a
f
2
n n 1
2 2 1
0,5 ê(U1a1 ) + ç
÷ ú
÷ + ... + ç
êë
è f2 ø
è f n ø úû
kn / k1 = f n / f1
kn = k1 ( f n / f1 )

10. Коэффициент фильтрации(продолжение)

2 2ù
2 2
é
æ
ö
æ
ö
U
f
U
f
1
k1 =
0,5 êU12 + ç 2 21 ÷ + ... + ç n 21 ÷ ú
U âû õ
êë
è f2 ø
è f n ø úû
U n âû õ = in RH
U n âõ = in (r + RH ) 2 + (wn L ) 2
kn =
U n âõ
U n âû õ
=
in (r + RH ) 2 + (wn L) 2
kn = wn L / RH
in RH
=
(r + RH ) 2 + (wn L) 2
RH
L = kn RH / wn = kn RH / 2p f n

11. Коэффициент фильтрации(продолжение)

U n âû õ = in xC
U n âõ = in r 2 + ( xL + xC ) 2
kn =
kn =
in r 2 + ( xL - xC ) 2
in xC
=
r 2 + ( xL - xC ) 2
xL - xC wn L - (1/ wn C )
=
= wn2 LC - 1
xC
1/ wn C
xC
LC = (kn + 1) /(2p f n ) 2

12. Сглаживающие фильтры с аккумуляторной батареей

Rï á = Rï ð + Rï + Rø 1 + Rø 2 + Rá

13. Сглаживающие фильтры с аккумуляторной батареей

Рис. 4.4 .Схемы подключения аккумуляторной батареи к выпрямителю и нагрузке:
а – двухпроводная; б – четырехпроходная; в- упрощенная двухпроводная

14. Транзисторный сглаживающий фильтр

Рис.4.5.Схема П-образного транзисторного сглаживающего фильтра (а),
выходные характеристики транзистора (б) и эквивалентная схема фильтра (в

15. Расчет транзисторных сглаживающих фильтров

DU КЭ
RП = RK =
DI K
XC =
1
2p mf C C2
DU Ф = RФ I 0 = I 0 R1 + UВ
КЭ ,
U ÊÝ
R0 =
IÊ
U КЭ
RФ = R1 + RK » RОм
+
,
1
I0
1
С2 ³
2 × 3,14 × f П R1
a1U 0 RH
R2 »
R
U 0 (1 - a iКЭ
) - U (1 + Hi - aK) -HI 0 R
RK
KП »
R1 R2 RK
1
æ
ö
1
1
2
(
R
+
a
R
)
ç
÷
2
i H
2p mfCФC
2
p
mf
C
CФ 1 ø
è
+ R2 R12
2

16.

Расчет транзисторных сглаживающих фильтров
LЭКВ
RK
=
6.28mfC
a i RС
w ФR 2H
KП
KГ »
R2 (1 - a i )
ai
1
b=
»
1 - ai 1 - ai
» b RС
K wП
Ф2
RH
R2

17.

Расчет транзисторных сглаживающих фильтров
К Г МАКС
КГ »
КФ =
RС
w Ф R2ia H
KП
=
RБ (1 - a i )
RH
» RK wП СФ 2 b
RБ
RKБRСПw ЭБ
RH
RKБ+ R H R Б+ R (1i - a )
U П ВХ
1
æ RБ
ö
1
1+ ç
÷
w
С
1
+
R
/
R
K
Б ø
è П ЭБ
2
U П ВЫХ
К СГЛ
æ U П ВХ
=ç
ç U 0 ВХ
è
ö
÷÷
ø
Z ВЫХ =
æ U П ВЫХ
çç
è U 0 ВЫХ
DU ВЫХ П
DI НП
ö U П ВХ U 0 ВЫХ
U 0 ВЫХ
= КФ
÷÷ =
U 0 ВЫХ
ø U П ВЫХ U 0 ВХ
RВЫХ =
U 0 ВЫХ
I0

18. Схемы сглаживающих фильтров с составными транзисторами

19. Параметры стабилизаторов

d1Â = (U âõ max - U âõ ) / U âõ
U âõ max = U âõ (1 + d1Â )
d1Í = (U âõ - U âõ min ) / U âõ
U âõ min = U âõ (1 - d1Í )
dU = (DU H / U H )100%
d H = (U H max - U H ) / U H = (U H - U H min ) / U H
d1 = (DU H / U H )100
K HC U = DU H U âõ / U H DU âõ
K HC I = DU H I H / U H DI H
Râû õ = DU H / DI H
h = PH / Pâõ
K ô U = U1 / U
K ñò U =
DU âõ DU H
:
U âõ
UH
q = DU H / DT
nn = (U Í Ï / U H )100
K ô i = I1 / I
cos q = P / S

20. РЕГУЛИРОВАНИЕ И СТАБИЛИЗАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

Способы регулирования напряжения
Рис. 5.1. Схема регулирования напряжения
дополнительными аккумуляторами

21. Способы регулирования напряжения

Рис. 5.2. Схема двухполупериодного тиристорного выпрямителя (а) и кривые
изменения напряжения и токов (б и в)

22. Включение схемы выпрямления на реактивную нагрузку

U 0, a
Ua -0
I Sñð = I 0,a / 2
Kô =
2
= U 2m
p
æ 1 + cos a ö
Ua = U 0 ç
÷
2
è
ø
p
IS =
1 2
iS d wt = K ô I 0,a / 2
2p aò
2p
1 æp a 1
p
1
ö
+
sin
2
a
=
p
a
+
sin 2a
ç
÷
2
2(1 + cos a ) p è 2 2 4
ø 1 + cos a
p
I1 =
p
U
1
= ò U 2 m sin w td w t = 2 m (1 + cos a )
pa
p
1 2
i1 d wt =
2p aò
1
2p
p
1
2
d
w
t
=
ò 2
KT
a KT
p
I 0,a
2
1 2
2
Kô
iS d w t =
IS =
2p aò
KT
2
2

23. Работы схемы (продолжение)

t2 = p / w
t3 = (p + a ) / w
U 0,a
w L / R > tga
1
=
p
p +a
ò
U 2 m sin w td wt =
a
Lêð = ( R / w )tga
t3 = (p + a ) / w
t5 = (2p + a ) / w
2U 2 m
cos a
p
Rmax = w L / tga

24. Мостовые схемы

25. Регулирование напряжения с помощью дросселей насыщения и вольтодобавочных трансформаторов

Рис.1 Упрощенная структурная схема
выпрямительного устройства
.2w wP2 Qñò m
xP = w L =
= Am
8
lñð × 10
Рис.2 Схемы дросселя насыщения (а) и кривые
намагничивания и магнитной проницаемости (б, в)

26. Стабилизация напряжения

Феррорезонансные стабилизаторы напряжения
Рис.5.8. Схема феррорезонансного стабилизатора напряжения (а) и зависимости напряжений U2, UK
и UH от UBX (б)

27. Регулирование напряжения с помощью дросселей насыщения и вольтодобавочных трансформаторов

Рис.5.7. Схема вольтодобавочного трансформатора

28. Параметрическая стабилизация

Рис.5.9. Схема параметрического стабилизатора напряжения (а) и вольт-амперная характеристика
стабилитрона (б)
Pmax = U ñò max I ñò max
UСТ = Iст · rд,
R0>>rД
I0 = Iст +Iн
rÄ = DU ñò / DI ñò
DU ñò ® 0
U âõ = U R0 + U H = I 0 R0 + I H RH
DU âõ = DU R0 + DU ñò
DU âõ » DU R0

29. Параметрические стабилизаторы

I ñò äî ï = éë I H (U âõ max - U âõ min ) + I ñò min (U âõ max - U ñò í î ì ) ùû /(U âõ min - U ñò í î ì )
I ñò äî ï £ I ñò max
R0 = (U âõ max - U âõ min ) /( I ñò äî ï - I ñò min )
Râû õ = DU H / DI H » rÄ
Pí î ì > (U âõ max - U ñò í î ì )2 / R0
K ñò U = ( R0 / rÄ )(U H / U âõ )
DU H = DU ñò + DU ñò .Ò = ( I ñò äî ï - I ñò min )rÄ / 2 + a cn DTU ñò í î ì /100

30. Компенсационные стабилизаторы напряжения

Рис. 5.10. Структурные схемы компенсационного стабилизатора напряжения
параллельного (а) и последовательного (б) типов

31. Транзисторные стабилизаторы напряжения

Стабилизаторы последовательного типа с транзисторами p-n-p (a), n-p-n (б)
структурами
Iá » I H / B + 1 » I H / B
Uвх = UН + UЭК
I 0 = I ñò + I á
U âõ = U ñò + I 0 R0
I ñò = (U âõ - U ñò ) / R0 - I H / B
I H max < Päî ï /(U âõ max - U H )
I ñò = I 0 - I á » I 0 -
IH
B
I 0 = (U âõ - U ñò ) / R0
I H max » B éë I ñò max - (U âõ - U ñò ) / R0 ùû
K ñò = RU H / rÄ U âõ
Râû õ = (rÄ + h11ý ) / h21ý
h = PH / Pâõ = U H I H / [ U âõ ( I H + I 0 ) ]

32. Транзисторные стабилизаторы напряжения

Рис. 5.10. Структурные схемы компенсационного стабилизатора напряжения параллельного (а) и
последовательного (б) типов
UH
nR3 U âõ
+ rÄ +
b2
nR1
K ñò »
h11VT 2
h11VT 2 + rÄ +
Râû õ »
n = R 4 /( R3 + R 4)
n
nR3
b 2 æ h11VT 1 1 ö
+ ÷
ç
b1 ø
è R1

33. Импульсные стабилизаторы напряжения

T
T = tÈ + tÏ
U вых
1
t
= ò U вх dt = U вх и
T 0
T
U вых = U вх [1 /(1 - К з )]
UВЫХ = К3UВХ.
U вых = U вх [ К з /(1 - К з )]
Рис.5.16. Функциональные схемы силовой цепи понижающего (а), повышающего (в) и
полярно-инвертирующего (г) импульсных стабилизаторов напряжения; кривые изменения
напряжений (б)

34. Импульсные стабилизаторы напряжения

Рис. 5.17. Структурная (а), принципиальная (б) схемы импульсного стабилизатора напряжения
P2 = I р (U вх - U вых ),
i L max
U вых
=
tП
2L
Di L max
U вх - U вых
=
tи
2L
U - U вых
I P £ вх
tи
2L
P2min = [ ( U вх - U вых ) / 2 L ] × t П
IP £
U вых
TП
2L

35. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Инверторы
Рис. 6.2. Схема однотактного инвертора с внешним
возбуждением (а) и временные диаграммы напряжений и
токов (б)

36. Инверторы

Рис. 6.3. Схема однотактного транзисторного инвертора с самовозбуждением (а) и
выходные характеристики транзистора (б

37. Инверторы

Рис. 6.4. Схема двухтактного транзисторного инвертора с самовозбуждением (а),
характеристика намагничивания сердечника трансформатора (б); временные диаграммы
напряжений и токов (в-е)

38. Схема двухтактного инвертора с внешним возбуждением

Рис. 6.5 Схема двухтактного инвертора с внешним возбуждением

39. Тиристорные инверторы

Рис. 6.6. Схема мостового параллельного тиристорного
инвертора

40. Тиристорные инверторы (продолжение)

Рис. 6.7. Схема параллельного
инвертора на тиристорах (а) и временные
диаграммы токов и напряжений (б)

41. Преобразователи частоты

Рис. 6.9. Схема контура (а) и зависимости
емкости конденсатора и тока в контуре от
времени (б)
Рис. 6.10. Схема параметрического
преобразователя частоты (а) и
зависимости напряжений и токов от
времени (б-д)

42. ИСТОЧНИКИ БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ

Принципы построения ИБП
Рис. 7.1. Структурная схема ИБП типа off-line
Рис. 7.2. Структурная схема ИБП типа line-interaktive
Рис. 7.3. Структурная схема ИБП типа on-line

43. Принципы построения ИБП

Рис. 7.4. Структурная схема ИБП типа on-line by-pass
Рис. 7.5. Структурная схема системы ИБП типа master-slave

44. Функциональные схемы ИБП

Рис. 7.6. Первый вариант блок-схемы ИБП типа on-line by-pass

45. Функциональные схемы ИБП

Рис.7.7. Второй вариант блок-схемы ИБП типа on-line by-pass

46. Принцип построения универсального бесперебойного устройства электропитания в электросвязи

Рис.7.9. Универсальное бесперебойное устройство электропитания
электросвязи :В- бестрансформаторный сетевой выпрямитель;4- зарядно-буферный выпрямитель
ЗБВ с интегральным широтно-импульсным (ИШИМ) регулированием выходного напряжения ;
ПН- высокочастотный преобразователь с ИШИМ регулированием: КИУ – коммутатор импульсов.