Электронды құрылғыларды қоректендіру көздері

Сыйымдылықты сүзгіні параллельді түрде жүк тиегіш резисторға           1.5 суреттегі көпірлік түзеткіші бар сұлбадағыдай етіп қосады.

 

1.5 Сурет – Сыйымдылықты жүктемесі бар көпірлік түзеткіш

 

Егер біз осыған дейін  трансформатор мен диодтарды идеалды деп санасақ, r (1.7 суретте пунктирмен көрсетілген)  кедергісін қосу арқылы трансформатордың екіншілікті орамының кедергісі мен ашық жағдайдағы диод кедергісін ескеру керек. Сұлбаны қосу алдында конденсатордағы кернеу мен сәйкесінше бұғаудағы токтар бар болсын делік. Сондай-ақ түзеткішті қорек көзіне қосқанда t = 0 мезетінде А нүктесіндегі кернеу u₂ (t) заңына сәкес өсе бастайды,VD1 және VD3 диодтары ашылып, C_ф конденсаторын зарядтай отырып ток жүреді. Конденсатор

 

                                               t_з= r C_ф                                                                  (1.21)

 

уақыт тұрақтысымен зарядтала бастайды, сонда конденсатордың кернеуі U_C (t) экспонент заңы бойынша кернеудің амплитудалық  мәніне u₂ (t) ұмтылып өсе бастайды. Гармоника лық кернеу u₂ (t) уақыт бойынша өзгере отырып, периодтың төрттен бірінен кейін максимумге жетіп, төмендей бастайды, t₁ уақыт мезетінде конденсатордың кернеуімен теңеседі.

t₁ уақыт мезетінде VD1 және VD3 диодтары жабылып, C_ф конденсатор R_н кедергісі арқылы

 

                                                 t_р = R_н C_ф                                                    (1.22)

 

уақыт тұрақтысымен разрядтана бастайды.

t₂ мезетінде көлемі бойынша U_C (t) кернеуімен салыстырылады және содан кейін асып түседі. Осы уақыттан бастап VD2 және VD4 диодтар тобы мен u₂ (t) кернеуінің әсерінен олардан өтетін ток i_2,4 (t) конденсаторды қайтадан зарядтай бастайды. Әдетте түзеткіштің сұлбасында  R_н >> r қатынасы орындалады, сондықтан t_р >> t_з және разряд тогы заряд тогынан біршама аз, нәтижесінде конденсатордың R_н арқылы разрядын оның заряды барысында елемеуге болады, яғни диод арқылы өтетін тура ток толығымен конденсатордың зарядына барады. t_р >> t_з болғандықтан бастапқы сатыда кернеу уақытының өсуі барысында конденсаторға түсетін заряд кернеу түскен кезде (разряд) жоғалатын зарядтан көп, және шығыс кернеу периодтан периодқа өседі. Шығыс кернеуінің өсуі конденсатормен қабылданатын зарядтың бір период барысында жоғалтатын зарядына тең болғанда тоқтайды. Графикалық сипатталған үрдіс 1.6 суретте көрсетілген.

Пульсация деңгейін бағалау үшін конденсатордың орнатылған режимде үрдісті толық сараптайық. (t₃ - t₂)  уақытының ішінде конденсатор алатын заряд

 

                                                 (1.23)

 

(t₄ - t₃) уақытының ішінде конденсатор заряд жоғалтады

 

                              (1.24)

 

1.6 Сурет – Түзеткіштің сыйымдылықты жүктемеге жұмыс жасауы

 

Уақыт 

 

                                             (t₄ - t₃) » T / 2                                                 (1.25)

 

шартында.

Үрдістің  стационарлығының шарты - қабылданған және берілген зарядтардың тең болу керектігі

 

                              (1.26)

 

(1.26) теңдігінен шығыс кернеудің өзгерісін табайық

 

          (1.27)

 

Алынған өрнек  пульсация коэффициентін (1.27) анықтамасына сәйкес шығыс кернеудің айнымалы құраушысының амплитудасы DU/2 мен шығыс кернеуінің нақты мәніне U_н қатынасы түрінде есептеу мүмкіндігін береді

 

                             (1.28)

 

Және түзеткіштің шығыс  кернеуінің мәні

 

                                                                                      _(1.29)

           (1.30)

 

Алдында көрсетілгендей С_ф = 0  кезіндегі жүктемедегі кернеудің тұрақты құраушысы

 

                             U₀ = 0,636 U_m                                                      (1.31)

 

болады. С_ф = ¥ және R_Н = ¥ кезіндегі жүктемедегі кернеу U_m кернеуге ұмтылатынын көруге болады. Сәйкесінше, конденсаторды жүктемеге параллель қосу түзетілген кернеуді үлкейтіп (U_mге дейінгі шекте) және пульсация коэффициентін сәйкес нөлге дейінгі шекпен кішірейтеді.Мұндай типті түзеткіштердің параметрлерін жақсарту мақсатында жоғары сыйымдылықты конденсаторлар қолданылады: ондаған, жүздеген және мыңдаған микрофарад.

Сыйымдылықты  жүктемеге жұмыс істейтін түзеткіштің  басқа ерекшелігі, конденсаторды  қосу түзеткіш диодтарының өткізгіштік  заңына (коммутация) әсер етеді. Алдыңғы сараптамада қолданылған қатынас қолданылады, сұлбадағы диодтар жұмысының шартын анықтайық, оңайлату үшін конденсатор зарядының тогы (t₃ - t₂) уақытының барысында тұрақты және I_зар тең

 

                                                   (1.32)

 

                                                                                           _(1.33),

 

деп ала отырып, заряд тоғын анықтайық

 

                                                                         (1.34),

 

мұндағы - диод тоғының кесік бұрышы.

Диод тоғының  кесік бұрышы  төмендегі дәл формуламен есептелуі мүмкін

 

                                            

                                          (1.35),

 

немесе  R_н /r ³ 50 қатынасы кезінде жақындатылған формуламен

 

                                                

                                              (1.36),

 

яғни ол сигнал амплитудасына тәуелді емес, тек сұлба параметрлерімен анықталады.

R_н/r = 100 қатынасы кезінде есептік мәні шамамен 20°. Бұл дегеніміз, конденсатор зарядының тогы сәйкес (шамамен диодтың максималды тоғына тең) жүктеменің орташа тоғынан шамамен 90°/20° » 4,5 ретке асады.

Сыйымдылықты  сүзгіні ең аз қуатты түзеткіштерде  пайдаланған жөн ( P_н мәні 10 Вт).

 

                          

1.7 Сурет – Г-тәрізді  LC-сүзгі

 

Бір фазалы электр қорегі көздеріндегі қуаттың үлкен  деңгейінде LC-сүзгілер (1.7 сурет) қолданылады. Түзетілген кернеудің айнымалы құраушысының төмендеуі тегістегіш әрекет ретінде С_ф, сондай ақ дроссельдегі L_ф айнымалы құрауыштың айтарлықтай төмендеуімен белгіленген. Трансформатор мен вентильдің индуктивті жүктемеге жұмыс жасау шарттары, активті жүктемедегіге қарағанда жақсы. Вентиль арқылы токтардың импульсі тікбұрышты, амплитудасы түзетілген токтың орташасына тең болатын түрде өтеді.

Дроссельдің индуктивтілігін  ондағы тоқтың үздіксіздігінен анықтайды

 

                                           

                                          (1.37),

 

мұнда U_{нег m} – түзетілген кернеудің негізгі гармоникасының амплитудасы, f_П – пульсацияның негізгі гармоникасының жиілігі, содан кейін фильтрдің сыйымдылығын берілген пульсацияны тегістеу коэффициенті бойынша табады

 

                                                                                    (1.38)

 

Содан соң төмендегі  шарттың орындалуын тексеру қажет

 

                                          

                                             (1.39)

 

Ол пульсация  жиілігіне жақын жиіліктердегі  резонанстық құбылыстардың пайда  болу мүмкіндігін тексереді.

Трансформатор орамдары мен вентильдердегі активті  кедергілердің бар болуы, және де тегістегіш фильтрдегі кезектесіп орналасқан элементтердің бар болуы жүктемедегі тоқтың өсуімен түзеткіштің шығыс кедергісі төмендейтінін көрсетеді

LC-сүзгісі  бар түзеткіштің сыртқы сипаттамасы активті жүктемемен жұмыс істегендегі сипаттамасынан төмен, себебі сүзгідегі дроссель кедергісіне түсетін қосымша кернеу түседі. Сйыймдылықты сүзгісі бар түзеткіштің сыртқы сипаттамасы ең бәсеңдеу сипаттамада болады. Бұл C_ф R_н коденсатор резисторының уақыт тұрақтысының төмендеуі және I_н өсуімен байланысты, нәтижесінде пульсация деңгейі көтеріліп, шығыстағы кернеудің орташа мәні азаяды.

 

 

1.3 Кернеу тұрақтандырғыштары

 

ВИЭП жұмысының  үрдісінде тегістегіш сүзгінің шығысындағы  кернеу келесідей тұрақсыздандырғаыш факторлардың әсерінен өзгеріп отырады (пульсация емес, баяу өзгерістер туралы айтылып отыр ), олар: біріншілікті қайнар көзінің кернеу тербелісі, жүктеменің кедергісіні ауысуы, қоршаған ортаның температурасының өзгеруі мен сұлба элементтерінің уақыт бойынша өзгеруі. Егер U_н рұқсат етілмейтіндей үлкен болса, онда, ВИЭП сұлбасына кернеу тұрақтандырғышы енгізіледі.

Қазіргі таңда жиі қолданылатын тұрақтандырғыштардың жұмыс принципін 1.8 суретінде келтірілген .

 

 

1.8 Сурет – Тұрақтандырғыштар

 

1.8 Суреттегі сұлба үшін келесі теңдік дұрыс

 

      (1.40),

 

мұндағы R_упр - басқарушы резистивті элементтің кедергісі, мысалы, ол транзистор. Берілген өрнектен көрініп тұрғандай R_упр кедергісін өзгерте отырып,  R_н және  U_кір өзгерісі кезінде U_шығ  кернеуін тұрақтандыруға болады. 1.8 суретінің сұлбасында шығыс кернеудің тұрақтылығын R_упр кедергісін белгілі бір тәртіппен өзгерте отырып алуға болады.

Реттелетін  кедергі жүктемемен тізбектеліп  қосылған тұрақтандырғыш тізбектелген типті тұрақтандырғыш деп аталады. Реттелетін кедергі жүктемемен параллель қосылған тұрақтандырғыш параллель типті тұрақтандырғыш деп аталады.

Тұрақтандырғыштың екі типі бар - параметрлік және компенсациялық. Бірінші түрін бір параметрдің өзгерісі кезінде екіншісінің тұрақты болап қалатын ВАХ учаскесі бар сызықсыз элементтер пайдаланады. Мысалы, стадилитрондағы кернеудің бойымен ток өткен кездегі төмендеуі.

Кері бағытта  қосылған кремнийлік стабилитрон , құрал  арқылы өтетін токтың I_{ст min доп}  ден I_{ст max доп} дейінгі шекте өзгерісі барысында, өзінің қысқыштарында U_ст кернеуді өзгертпей сақтайды және осы учаскеде кіші

 

                                                

                                                (1.41)

 

динамикалық кедергіге ие болады.

Қарастырылып  отырған тұрақтандырғыш сұлбасына  арналған токтар теңдеуін келесі түрде жазуға болады

 

                                                                                         (1.42),

 

мұндағы R_б – балласты резистордың кедергісі.

Стабилитронның қалыпты жұмысының шарты

 

                                              (1.43)

 

                          (1.44)

 

Кернеуді  өсіруше арналған эквивалентті сұлбаның сараптамасы берілген кіріс тұрақсыздығы бойынша шығыс кернеуінің тұрақсыздығын бағалау мүмкіндігін береді

 

                                                      (1.45)

 

Балласты резстордың кедергісін келесі формуламен есептейді

 

                                                                                   (1.46)

 

Тұрақтандырғыш  қасиеттерін сипаттайтын:

• тұрақтылық коэффициенті – кіріс кернеуінің салыстырмалы тұрақсыздығының кірістегі салыстырмалы кернеу тұрақсыздығына қатынасы

 

                                                                     (1.47)

 

• шығыс кедергі (қарастырылып отырған сұлба үшін ол стабилитронның динамикалық кедергісімен анықталады)

 

                                           

                                        (1.48)

 

Шығыс кедергісінің жалпы тұрақсыздығын төмендегі формула арқылы есептеуге болады

 

                                  

                                 (1.49)

 

Параллель типті  параметрлік тұрақтандырғыштардың артықшылығы конструкциясының қарапайымдылығы  мен жұмысының сенімділігі болып  табылады. Олар жүктемедегі қысқа  тұйықталудан қорықпайды. Кемшіліктеріне үлкен емес ПӘК-ін (әдетте 50% артық емес), салыстырмалы үлкен R_шығ, және де тұрақтандырылатын кернеудің жіңішке және реттелмейтін диапазонын жатқызуға болады.

Компенсациялы тұрақтандырғыштар шығыс кернеудің  тірек кернеу көзімен (ТКК) салыстырғанда  алынған  R_упр реттегіш кедергі сыртқы U_упр сигналымен басқарылатын автоматты реттелетін жүйені көрсетеді. Компенсациялы тұрақтандырғыштар тізбекті және сондай-ақ параллель тізбекте болады. ТКК ретінде компенсациялы тұрақтандырғыштар ретінде кремнийлі стабилитрон негізіндегі параметрлік тұрақтандырғыштар пайдаланылуы мүмкін.