Jednocestný usměrňovač - návrh

[Kostitras777]

ahoj. dostal jsem ve škole teoretický úkol:

Navrhněte jednocestný usměrňovač s filtrem o následujících parametrech:

• výstup: 10 V/1 A;
• zvlnění; 100 mV;
• frekvence střídavého napětí: 50 Hz.


prohledal jsem net a našel mnoho materiálů, ale stále si nejsem jistej ve vzorcích. všude píšou trochu něco jiného a já nevím jak přesně spočítat kapacitu kondenzátoru a jakou použít diodu...

Poraďte prosím...

[forbidden]

Mělo by to být takto: C = I x dt / Umax - Uout
dt je pro jednocestný usměrňovač 20 ms
Uout je minimální požadované napětí, takže 9,9 V

[kokun]

Takže tys dostal úkol a my ti ho máme vyřešit. A k maturitě půjde taky někdo z nás?

[Kostitras777]

Mělo by to být takto: C = I x dt / Umax - Uout
dt je pro jednocestný usměrňovač 20 ms
Uout je minimální požadované napětí, takže 9,9 V

a kolik je Umax?

podle mě je Umax= Uefektivni * odmocnica ze dvou

Umax=10*1,41= 14,1V

dosadim do tveho vzorce a vychazi:

0,004878 Fa = 4878uF

je to tak?

[forbidden]

Nakresli si to a zapoj taky mozek, je to úkol, celej ho za tebe nevyřeším.

[Kostitras777]

Nakresli si to a zapoj taky mozek, je to úkol, celej ho za tebe nevyřeším.

tady je co jsem zatim vytvořil:

ZDE>>>

[Bernard]

Třeba to může být jednodušší, než si myslíš.

V rámci periody 50 Hz se kondenzátor chvíli nabíjí (třeba 5 ms) a zbytek času (15 ms) vybíjí. Konec nabíjení=začátek vybíjení, v tom momentě bude na kondenzátoru maximální napětí. A konec vybíjení=začátek nabíjení a minimální napětí. Rozdíl maximálního a minimálního napětí je to zvlnění (pokud se myslí hodnota špička-špička). V době vybíjení je kondenzátor jediným zdrojem proudu, živeného uskladněným nábojem Q:

Q = C * U a tedy: I * t = C * U ;

Já bych si třeba řekl, že nabití proběhne okamžitě a vybíjí se skoro celých 20 ms. Není to sice pravda, ale tak mi vyjde o něco větší kapacita než je přesně nutné, a tedy o něco lepší zvlnění než požadované.

A jdeme do finále: po dobu t=20 ms dodával kondenzátor proud I=1 A a ztratil přitom napětí U=0,1 V. Dokážeš vypočítat, pro jaké C bude ta předchozí věta pravdivá?

[Kostitras777]

Třeba to může být jednodušší, než si myslíš.

V rámci periody 50 Hz se kondenzátor chvíli nabíjí (třeba 5 ms) a zbytek času (15 ms) vybíjí. Konec nabíjení=začátek vybíjení, v tom momentě bude na kondenzátoru maximální napětí. A konec vybíjení=začátek nabíjení a minimální napětí. Rozdíl maximálního a minimálního napětí je to zvlnění (pokud se myslí hodnota špička-špička). V době vybíjení je kondenzátor jediným zdrojem proudu, živeného uskladněným nábojem Q:

Q = C * U a tedy: I * t = C * U ;

Já bych si třeba řekl, že nabití proběhne okamžitě a vybíjí se skoro celých 20 ms. Není to sice pravda, ale tak mi vyjde o něco větší kapacita než je přesně nutné, a tedy o něco lepší zvlnění než požadované.

A jdeme do finále: po dobu t=20 ms dodával kondenzátor proud I=1 A a ztratil přitom napětí U=0,1 V. Dokážeš vypočítat, pro jaké C bude ta předchozí věta pravdivá?

dík za pěkný vysvětlení...

I * t = C * U
1 * 0,02 = C * 0,1
C = 0,2F = 200mF

je to tak?
už jsem toto téma řešil i na jiném fóru. dostal jsem tam uplně stejnou radu, jako od tebe a po chvíli s ezas ozval někdo jiný, že se mu to zdá moc velké kapacita a přišel zas s jinou metodou:

Kód: Vybrat vše

200mF? Není to moc?

C je pro jednocestný usm. přibližně:

C>=600/(Zvlnění * Rz) [uF, %, kOhm]
Zvlnění je (Uzv/U)*100, u tebe (0,1/10)*100=1%
Rz=U/I=10/1=10 Ohm=0,01 kOhm

C>=600/(1*0,01)=60000uF=60mF.

Nejbližší vyšší je 68mF

a nakonec jsem našel další vzorec, který jsem použil v tom souboru, coje uploadovan výše. takže jsem z oho trochu blbej, když každej má jiný vzorec a každému to vyjde jinak.

[Devo70]

3) Navržené schéma zapojení: jednocestný usměrňovač

Na obrázku chýba zaťaž, cez ktorú tečie prúd 1A.

[Bernard]

BINGO!
A všimni si, že na výstupním napětí ta velikost kapacity nezáleží. Ale potom se musí dát kondenzátor, který to výstupní napětí spolehlivě vydrží.

EDIT: Jsou empirické/upravené vzorce, které vycházejí z praxe a pro praxi a dají se použít bez toho, aby člověk do problému viděl. Ale dělat jednocestný usměrňovač pro 1% zvlnění není moc obvyklá úloha, a tak třeba ty vzorce už jsou mimo. I kdyby se ten kondík vybíjel jen půl periody, minimální kapacita by bylo 100 mF.

[Kostitras777]

BINGO!
A všimni si, že na výstupním napětí ta velikost kapacity nezáleží. Ale potom se musí dát kondenzátor, který to výstupní napětí spolehlivě vydrží.

takže bych použil asi kapacitu 0,22F
tady mi to našlo asi 5 kondíků, tak který vybrat?

ODKAZ>>

[Kostitras777]

ještě jakou použít diodu?

určitě pro ni musmi počítat nějaké parametry, ktere by mela vydrzet.

ruzne ty spickove proudy, napeti atd...

[Bernard]

Kondenzátor kterýkoliv z těch ukázaných. Některé mají toleranci -20%, tedy minimální kapacitu 176 mF, ale zas máš rezervu v tom výpočtu.

Špičkový proud diody je zajímavý při zapnutí zdroje, když je kondenzátor vybitý a představuje skoro zkrat. Velikost toho proudu záleží na transformátoru, hlavně na jaký nominální výkon je stavěný. Na to nemáš dost údajů, ale usměrňovací diody snesou špičkově poměrně dost. A u jednocestného usměrňovače i musejí, čím kratší je podíl doby nabíjení, tím větší poměr špičkového a středního proudu!

[procesor]

Ak to má byť poblíž reality, nie je jedno pri akom napätí sa to deje a či kondenzátor má aj nejaké reálne parametre. Sériový odpor pri dobrom kondenzátore zanedbáme.
Pri napájaní z 50Hz siete Uf diódy cca 0,7V je Umax 10,7V. Spočíta sa uhol otvorenia diódy.... cos(fi)=(10,7-0,1)/10,7=0,99 z toho Fí=8°
Odpovedá to času....td
360°.....20ms
8°..........xms td=0,444ms
Vybíjanie potom trvá t=T-td=19,556ms
A ďalej už platí platí vypočet I*t=C*dU

PS: Pri Is=1A
360....100
8.........x x=2,222%
Id=1A/0,02222=45A ??????!!!!!!!!
Pri takomto prúde je určite zaujímavá impedancia zdroja a parametre diódy kde Uf môže byť aj nad 2V(pre bežné typy), čím situácia sa komplikuje a výpočet otvorenia diódy bude dosahovať väčšie hodnoty ako je vypočítané vyššie.

[Kostitras777]

vubec netusim co tu pocitas...

uhel otevreni diody? to snad ani neexistuje...

nechci to resit nejak slozite, chci jednoduche jasne vypocty, abych to pochopil..

je to jen teoreticky priklad.. nikdo ho nebude vytvaret v praxi, takze to nemusi bejt tak presny