Как работает фильтр питания?

Здесь принимаются все самые невообразимые вопросы... Главное - не стесняйтесь. Поверьте, у нас поначалу вопросы были еще глупее :)
Xerion
Встал на лапы
Сообщения: 138
Зарегистрирован: Пн дек 06, 2010 11:11:36

Re: Как работает фильтр питания?

Сообщение Xerion »

rustot писал(а):
Возьмем конкретный пример: на Тпик. напряжение источника +10В. Конденсатор заряжается без сопротивления. Следовательно на нем тоже +10В. Напряжение на источнике падает, на нем уже +9В, на конденсаторе все еще +10В. Следовательно напряжение диода по отношению к конденсатору -1В. Как бы должен возникнуть обратный ток. Но диод закрывается. Не так?


так. ну с поправкой что синусоида сначала от пика убывает очень медленно, медленнее чем нагрузка пытается разрядить конденсатор, поэтому в первоначальный момент уменьшения напряжения нагрузка по прежнему питается в том числе и от источника и диод открыт. только когда синусоида начинает уменьшаться слишком быстро, переключается полностью на конденсатор и диод закрывается


Я все равно настаиваю на том, что диод закрывается только когда к нему приложено отрицательное напряжение (т.е. в момент перехода через ноль синусоиды, если мы вобще говорим что по питанию стоит однополупериодный выпрямитель). Если бы как вы сказали диод закрывается в момент "спуска" синуса, то мы бы получили не прямую линию (см. рисунок в посте Васи), а экспоненту (т.к. конденсатор разряжается по экспоненте, зависимость U(t)) Просто ток, который отдает конденсатор проходит не через диод, а через нагрузку, нов этот момент времени диод все равно открыт.
rustot
Поставщик валерьянки для Кота
Сообщения: 1929
Зарегистрирован: Пт окт 23, 2009 15:32:35
Откуда: Челябинск

Re: Как работает фильтр питания?

Сообщение rustot »

Xerion писал(а):Я все равно настаиваю на том, что диод закрывается только когда к нему приложено отрицательное напряжение (т.е. в момент перехода через ноль синусоиды, если мы вобще говорим что по питанию стоит однополупериодный выпрямитель).


отрицательное относительно чего? относительно второго провода с трансформатора? нет. он закроется когда отрицательное будет относительно напряжения на нагрузке. если допусим один конденсатор стоит и утечки у него нет, то диод откроется только однажды в первом периоде и больше уже никогда не откроется. если же нагрузка есть и конденсатор потихоньку разряжается то диод будет открываться, но не на полпериода а значительно меньше, только на пиках.
rustot
Поставщик валерьянки для Кота
Сообщения: 1929
Зарегистрирован: Пт окт 23, 2009 15:32:35
Откуда: Челябинск

Re: Как работает фильтр питания?

Сообщение rustot »

Sled писал(а):вот так?
1.jpg


почти :) поднимите теперь красную линию выше, пока она не станет касательной к синусоиде. вот до точки их касания на конденсаторе будет напряжение как на зеленой линии, а после как по красной. дальше где красная встретится с нарастающей синусоидой опять пойдет по зеленой
Аватара пользователя
B@R5uk
Собутыльник Кота
Сообщения: 2896
Зарегистрирован: Сб ноя 13, 2010 12:53:25
Откуда: приходит весна?

Re: Как работает фильтр питания?

Сообщение B@R5uk »

Ууууууу!!!! Очень интересную вы тему подняли, товарищи. И самое главное, актуальную, так как без питания ни одно устройство не обходится. Добавлю свои 5 копеек.

Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой. Исходные данные следующие:
Амплитуда напряжения вторичной обмотки - 20 В
Ёмкость конденсатора - 470 мкФ
Ток нагрузки (постоянный) - 50 мА
Суммарное сопротивление диодов и вторичной обмотки - 6 Ом
Напряжение открытия диодов - 0,75 В
Частота сети - 50 Гц

В результате получаем такую картину. Верхний график: напряжение на вторичке, когда к ней ничего не подключено (красная линия) и на нагрузке в рабочем режиме (синяя линия), по оси икс -- время в секундах, по оси игрек -- напряжение в вольтах. Нижний график: токи через диоды (показана сумма, но они работаю по очереди), по оси игрек -- ток через диоды в амперах.

Изображение


Время открытия от начала полупериода - 3,52 мс
Время закрытия от начала полупериода - 6,17 мс
Длительность периода (1 / Fсети) - 20 мс
Максимальное напряжение на нагрузке - 18,38 В
Минимальное напряжение на нагрузке - 17,97 В
Максимальный ток через диод - 0,282 А (надо заметить почти в 6 раз больше тока нагрузки)

Решение математически точное, но при следующих допущениях: диоды -- идеальные изоляторы в закрытом состоянии, открываются при определённом напряжении, после открытия имеют постоянное дифференциальное сопротивление (которое складывается с сопротивлением вторичной обмотки). Так же считалось, что вторичная обмотка представляет собой некоторое сопротивление (оно складывалось при расчётах с дифф. сопротивлением диодов) и идеальный источник напряжения идеальной синусоидальной формы указанной амплитуды.

Как-то задался идеально рассчитать такой выпрямитель. Если кому надо, то могу выложить скан-картинки расчётов и тексты программ на матлабе, которые эти результаты высчитывают. Там ситуация заключается в том, что при указанных допущениях диффуры решаются достаточно просто, но конечный результат -- время переключения состояний диодов и напряжения на конденсаторе в эти моменты -- нельзя получить аналитически. За то это решается числено (в моём случае на матлабе), а уже потом легко достраиваются все напряжения в остальные моменты времени (так как диффуры решены, дело оставалось только за константами, определямыми начальными условиями или стационарностью системы). Кстати, ещё надо бы рассчитать токи через диоды и просчитать переходный процесс в момент после включения устройства в сеть. Там будет бросок тока через диоды и нарастание напряжение в течении нескольких полупериодов напряжения сети.
Xerion
Встал на лапы
Сообщения: 138
Зарегистрирован: Пн дек 06, 2010 11:11:36

Re: Как работает фильтр питания?

Сообщение Xerion »

rustot писал(а):
Xerion писал(а):Я все равно настаиваю на том, что диод закрывается только когда к нему приложено отрицательное напряжение (т.е. в момент перехода через ноль синусоиды, если мы вобще говорим что по питанию стоит однополупериодный выпрямитель).


отрицательное относительно чего? относительно второго провода с трансформатора? нет. он закроется когда отрицательное будет относительно напряжения на нагрузке. если допусим один конденсатор стоит и утечки у него нет, то диод откроется только однажды в первом периоде и больше уже никогда не откроется. если же нагрузка есть и конденсатор потихоньку разряжается то диод будет открываться, но не на полпериода а значительно меньше, только на пиках.

Хм, а я думал диод открыт на все время полупериода, но а все же за счет чего диод закрывается в момент провала? Из-за того, что напряжение (потенциал) конденсатора выше чем на диоде (в момент провала)?
Хорошая тема, думал разобрался уже в этом вопросе :idea:
Дилетан
Открыл глаза
Сообщения: 40
Зарегистрирован: Сб мар 12, 2011 12:47:13

Re: Как работает фильтр питания?

Сообщение Дилетан »

Почему то тоже считал что диод не закрывается пока направление тока не изменится.Ведь диод устроен на электронно-дырочном переходе(взаимодействие двух полупроводников) электроны могут двигаться в одном из направлений пока есть хоть какая то разность потенцалов (в нужном направлении)...Как только синусоида пересекла 0 электроны начинают "бежать" в другую сторону,но диод не дает из за запирающего слоя между полупроводниками...

я новичок и хочу подробно разобраться во всех аспектах...Поэтому может написал абсурд.Помогите пожалуйста разобраться
rustot
Поставщик валерьянки для Кота
Сообщения: 1929
Зарегистрирован: Пт окт 23, 2009 15:32:35
Откуда: Челябинск

Re: Как работает фильтр питания?

Сообщение rustot »

Xerion писал(а):Хм, а я думал диод открыт на все время полупериода, но а все же за счет чего диод закрывается в момент провала? Из-за того, что напряжение (потенциал) конденсатора выше чем на диоде (в момент провала)?
Хорошая тема, думал разобрался уже в этом вопросе :idea:


представьте две батарейки соединили минусами, а плюсы соединили через диод. в зависимости от того на какой батарее напряжение больше, диод будет закрыт или открыт. если одна батарея меняет напряжение то больше то меньше второй, он будет то закрываться то открываться.

в нашем случае у нас одна батарея (трансформатор) меняет напряжение от -10 до +10, а вторая (конденсатор) от +9 до +10. диод будет открыт только когда на трансформаторе будет напряжение больше чем на конденсаторе
Xerion
Встал на лапы
Сообщения: 138
Зарегистрирован: Пн дек 06, 2010 11:11:36

Re: Как работает фильтр питания?

Сообщение Xerion »

Благодарю, доходчиво! 8)
Ответить

Вернуться в «Теория»