VÝUKOVÝ MATERIÁL Identifikační údaje školy Číslo projektu Název projektu Číslo a název šablony Autor Tematická oblast Číslo a název materiálu Anotace Vyšší odborná škola a Střední škola, Varnsdorf, příspěvková organizace Bratislavská 2166, 407 47 Varnsdorf, IČO: 18383874 CZ.1.07/1.5.00/34.1076 Pro vzdělanější Šluknovsko 32 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT 0210 Bc. David Pietschmann. Elektronika napájecí zdroje VY_32_INOVACE_0210_0109 Zdvojovače a násobiče napětí Napájení pro zařízení s malým proudovým odběrem principy, struktury Vytvořeno 4. 1. 2012 Určeno pro Obor Elektrotechnika, 3. ročník Přílohy
Usměrňovač Požadavky: výstupní napětí výstupní proud zvlnění (většinou výstup filtrován nabíjecím kondenzátorem; bývá vynechán pro tyristorové obvody, nabíjení akumulátorů) síťový kmitočet jednocestné (velká U, malé I, velké zvlnění) dvoucestné (malá U, velké I, malé zvlnění) můstkový (střední U, velké I, malé zvlnění) zdvojovač (velká U, malé I, velké zvlnění) násobiče (velmi velká U, velmi malé I, velké zvlnění)
Usměrňovač Požadavky: síťový kmitočet (cca 50 Hz) jednocestné (velká U, malé I, velké zvlnění) dvoucestné (malá U, velké I, malé zvlnění) můstkový (střední U, velké I, malé zvlnění) zdvojovač (velká U, malé I, velké zvlnění) násobiče (velmi velká U, velmi malé I, velké zvlnění) vyšší kmitočty (cca 100 khz) jednocestné (nízká U, velké I, malé zvlnění) dvoucestné (nízká U, velké I, malé zvlnění; omezuje stejnosměrné sycení jádra transformátoru)
Zdvojovač pro zdvojovací bloky definujeme zvlnění: zvlnění výstupního napětí nastává na každé větvi kombinace dvou jednocestných usměrňovačů usměrňovače opatřeny filtračními kapacitami volba každé kapacity vychází ze vztahu 1200 I C Nmin = (µf, ma, %, V) p U out hodnotu C volíme nejbližší vyšší z řady napěťové dimenzování stejně jako v případě jednocestného usměrňovače p = 2 U š š U out 100 (%)
Zdvojovač napěťové dimenzování diod souvisí s amplitudou vstupního napětí, dále také s velikostí výstupního napětí U Rmax > U 1 2 + U out 2 volíme opět s rezervou řádu desítek procent proudové dimenzování podle střední hodnoty
Násobič pro malé proudové odběry a velká napětí se nevyplatí konstruovat a realizovat transformátor (nebezpečí mezizávitových zkratů apod.) konstrukce násobičů odvozena od konstrukce usměrňovačů realizace s různým počtem stupňů (kaskáda) jednostupňové dvoustupňové třístupňové teoreticky až nekonečně mnoho, prakticky do 10 realizace s různým počtem cest jednocestné můstkové
Násobič jednostupňový výstupní napětí odpovídá amplitudě vstupního napětí kondenzátor se nabije na amplitudu vstupního napětí
Násobič dvoustupňový výstupní napětí odpovídá dvojnásobku vstupního napětí kondenzátor C1 se nabije přes diodu D1 na amplitudu vstupního napětí D1 se uzavře kladné napětí dole společně s Uc1 nabíjí přes D2 kapacitu C2 na dvojnásobek amplitudy vstup. napětí
Násobič třístupňový výstupní napětí odpovídá trojnásobku amplitudy vstup. napětí kondenzátory všech dalších stupňů se nabíjejí na dvojnásobek amplitudy vstupního napětí
Násobič čtyřstupňový výstup. napětí odpovídá čtyřnásobku amplitudy vstup. napětí kondenzátory všech dalších stupňů se nabíjejí na dvojnásobek vstupního napětí
Násobič shrnutí: v uzlech mezi kondenzátory v dolní řadě snímáme liché násobky amplitudy vstupního napětí v uzlech mezi kondenzátory v horní řadě snímáme sudé násobky amplitudy vstupního napětí diody dimenzujeme pro dvojnásobek amplitudy vstupního napětí, protéká jimi proud odpovídající střední hodnotě proudu zátěže hodnotu kapacity kondenzátorů ovlivňuje: počet stupňů střední hodnota proudu, střední hodnota napětí prvního stupně kmitočet vstupního napětí C N > 2 n n + 2 I U o f (F,, A, V, Hz)
Násobič kaskádní vazební kondenzátory musí mít velkou kapacitu, musí být bipolární (nelze užít elektrolytické, jež jsou typicky unipolární
Násobič kaskádní bipolární kondenzátory s velkou kapacitou jsou dražší, než obvodová náhrada:
Násobič kaskádní (pro transformátor s vyvedeným středem sekundárního vinutí) předchozí a níže uvedené zapojení je schopno dát dvojnásobný proud ve srovnání s jednocestnými násobiči
Dotazy? Diskuse Poznámky:
Děkuji za pozornost. Kontakt: Bc. David Pietschmann d.pietschmann@vosassvdf.cz 412 315 047
Zdroje (1) Krejčiřík, A.: Napájecí zdroje I. Základní zapojení analogových a spínaných napájecích zdrojů, BEN technická literatura, Praha 1997, ISBN 80-86056- 02-3 (2) Cetl, T.: Aplikace elektrochemických zdrojů, Vydavatelství ČVUT, Praha 2004, ISBN 80-01-02859-3
Metodika V úvodu hodiny opakování (ústní, případně písemné) Bloková schémata Lineární zdroje Vstupní filtr Transformátor Usměrňovače (+ filtrační kapacity) motivace Výklad doprovázený prezentací Provedení zápisu Závěrečné opakování V další výuce: simulace funkce násobičů