Upload
drhaka4675
View
296
Download
7
Embed Size (px)
Citation preview
8/10/2019 12. Usmeraci Napona (12)
1/17
1
Izvori jednosmernog napona
225. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
Sadraj
Izvori jednosmernog napajanja
1. Uvod2. Usmerai napona
2.1 Jednostrano usmeravanje
2.2 Dvostrano usmeravanje2.3 Umnoavaavai napona
3. Filtriranje usmerenog napona4. Stabilizatori regulatori napona
4.1 Linearni stabilizatori napona4.1.1 Stabilizatori sa Zener diodom4.1.2 Paralelni stabilizatori4.1.3 Redni stabilizatori napona
4.2 Prekidaki stabilizatori napona4.2.1 Sputai napona4.2.2 Podizai napona4.2.3 Invertori
325. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
Ni jeadno od navedenih elektronskih kola ne bi moglo daradi ako se ne obezbedi jednosmerni napon za polarisanjeaktivnih komponenata.
Perpetuum mobile ne postoji !!!perpetuum_mobile.wmv
U mobilnim ureajima koriste se baterije, dok je za napajanjestacionarnih ureaja racionalnije da se koristi mreni napon.
Da bi pojaavapojaao neki signal, mora da utroiodreenu snagu. Ta snaga dolazi iz izvora jednosmernihnapona.
Vrednost izvora za napajanje definie maksimalni moguidinamiki opseg signala (sem kod transformatorske sprege).
Izvori jednosmernog napajanja
1. Uvod
http://www.veljkomilkovic.com/
425. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
Karakteristike mrenog napona?
To je naizmenini napon
prostoperiodini, frekvencije f= 50 Hz
efektivna vrednost V=
maksimalna vrednost Vm=
220 V
311 V
Izvori jednosmernog napajanja
1. Uvod
230 V
324 V
8/10/2019 12. Usmeraci Napona (12)
2/17
525. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
Da bi se od mrenog napona dobio jednosmerni, eljenevrednosti, potrebno je
1. smanjiti njegovu vrednost2. usmeriti ga (napraviti jednosmerni napon)
3. ukloniti naizmeninu komponentu (ispeglati)
4. stabilisati ga (uiniti nezavisnim od promena uslova radapotroaa i/ili napona mree)
Izvori jednosmernog napajanja
1. Uvod
625. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
1. Transformator smanjuje vrednost mrenog napona
Galvanski odvaja izvor jednosmernog napona odnapona mree.
Time se spreava meusobni uticaj mree na ureaj
i obrnuto.
Izvori jednosmernog napajanja
1. Uvod
725. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
2. Usmeravanje naizmeninog napona
2. Usmeravanjem se od naizmeninog naponapravi jednosmerni
Kola koja imaju ovu sposobnost nazivaju se usmerai.
Zasnovani su na primeni dioda
zbog njihove osobine da provodestruju samo u jednom smeru.
825. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
2.1 Jednostrano usmeravanje
2. Usmeravanje naizmeninog napona
8/10/2019 12. Usmeraci Napona (12)
3/17
925. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
2. Usmeravanje naizmeninog napona
2)(2kt1)(2k0
1)(2kt2ksin(
sin(
mo
mu
)
)
tV
v
tVv
Napon na potroau ima jednosmernu komponentu(srednja vrednost signala)
Vo = Vm/ukupnu efektivnu vrednost
Veff
Vo
2
meff
VV
k=0, 1, 2,...
2.1 Jednostrano usmeravanje
1025. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
2. Usmeravanje naizmeninog napona
2)(2kt1)(2k0
1)(2kt2ksin(
sin(
m
o
mu
)
)
tV
v
tVv
Trenutna vrednost vremenski promenljivog napona,bez jednosmerne komponente iznosi v=vo-Vo, a njegovaefektivna vrednost je
2
0
2ooo
2o
2
0
2ooeff )d2(2
1d)(21' tVVvvtVvV
Veff
Vo
2.1 Jednostrano usmeravanje
1125. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
2.1 Jednostrano usmeravanje
Faktor talasnosti je mera sadraja naizmeninekomponente u usmerenom signalu i izraunava sekao kolinik efektivne vrednosti naizmeninekomponente napona na potroau Veff ijednosmernog napona Vo
1.21'o
eff 14
2
VV
2o2eff
2
0
2o
2
0
oo
2
0
2oeff d2
1d221d
21' VVtVtVvtvV
1225. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
vd
Pri jednostranom usmeravalju vremenski promenljivakomponenta napona Veff vea je od jednosmernekomponente, Vo!
VeffVo
Probojni napon diode (Vp)mora da bude vei od Vm!inae e dioda da izgori.
2.1 Jednostrano usmeravanje
Vm
Veff
8/10/2019 12. Usmeraci Napona (12)
4/17
1325. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
Realni model diode
2.1 Jednostrano usmeravanje
1425. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
2.1 Jednostrano usmeravanje
Kroz sekundar transformatora protie i jednosmernastruja, ime se kvare performanse transformatora usledpojave premagnjeenja jezgra
Ieff
Io
i
1525. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
2. Usmeravanje naizmeninog napajanja
2.2 Dvostrano usmeravanje
1625. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
2. Usmeravanje naizmeninog napajanja
2.2 Dvostrano usmeravanje
VDmax2Vm
8/10/2019 12. Usmeraci Napona (12)
5/17
1725. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
2. Usmeravanje naizmeninog napajanja
2.2 Dvostrano usmeravanje
VDmax 2Vm
1825. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
2.2 Dvostrano usmeravanje
VDmax 2Vm
1925. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
2.2 Dvostrano usmeravanje
Jednosmerna komponenta napona napotroau Vo (dva puta vea od jednostranog)
2m
eff
VV
Veff
571
2
.m
mo
VVV
Vo
Veff
18
2
oVV 'eff
Ukupna efektivna vrednost napona na potroau Veff(___ puta vea od jednostranog)2
Efektivna vrednost naizmenine komponentenapona na potroau Veffje(manja od jednostranog )1.21'
o
eff 14
2
V
V
2025. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
2.2 Dvostrano usmeravanje
Faktor talasnosti kod dvostranog usmeravanja iznosi
0.481/8'
2
o
eff V
V
Veff Uo
Veff
8/10/2019 12. Usmeraci Napona (12)
6/17
2125. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
571
2
.m
mo
VVV
Vo
Vo
143.mm
o
VVV
oo VVV 4801
8
2
,'eff Veff
Veff
oo VVV 21114
2
,'eff
0.481/8'
2
o
eff V
V
2.2 Dvostrano v.s. jednostrano usmeravanje
1.21'
o
eff 14
2
V
V
2225. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
- Sekundar mora da ima simetrini izlaz
+ Na potroau samo parni harmonici napona
= Najvei inverzni napon na diodi je 2Vm!!!
+ Kroz sekundar ne protie jednosmerna komponentastruje
2.2 Dvostrano v.s. jednostrano usmeravanje
+ Ukupna jednosmerna komponenta udvostruena
2325. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
Grecov spoj (Gretz)
2.2 Dvostrano usmeravanje
2425. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
Gretzov spoj
2.2 Dvostrano usmeravanje
8/10/2019 12. Usmeraci Napona (12)
7/17
2525. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
Gretzov spoj
2.2 Dvostrano usmeravanje
2625. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
v.s.
+ Sekundar NE mora da ima simetrini izlaz
+ Najvei inverzni napon na diodi je Vm a ne 2 Vm !!!
2.2 Dvostrano usmeravanje
2725. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
v.s.
+ Ukupna jednosmerna komponenta udvostruena
+ Sekundar ne mora da ima simetrini izlaz
+ Na potroau samo parni harmonici napona
+ Najvei inverzni napon na diodi je takoe Vm
+ Kroz sekundar ne protie DC komponenta struje
2.2 Dvostrano usmeravanje Grecov spoj v.s. jednostrano
2825. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
Dvostrano
2. Usmrai naponaZAKLJUAK
Funkcija:
Od naizmeninog napona prave jednosmerni
Jednostrano
8/10/2019 12. Usmeraci Napona (12)
8/17
2925. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
2. Usmrai napona ZAKLJUAK
Jednostrano
Dvostrano
Realizacija:
3025. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
2. Usmerai naizmeninog napona
2.3 Udvostruavanapona
Za veoma velike vrednostiotpora potroaa Vp = 2 Vm( pranjenja veliko)
+Vm
+Vm
+Vm
+Vm
2Vm
3125. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
2.3 Udvostruavanapona
Vm
/2
Vm /2
Vm
2VmVm
Vm
3225. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
2.3 Udvostruavanapona
8/10/2019 12. Usmeraci Napona (12)
9/17
3325. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
2.3 Udvostruavanapona
3425. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
2.3 Umnoavanapona
Za veoma velike vrednosti otpora potroaa
Vp = 2nVm, gde je n broj sekcija
n-ta elija
Vpn
3525. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
Izvori jednosmernog napajanja
Treba da eliminie naizmeninu komponentu naponaZato se koristi propusnik niskih frekvencija
3. Filtriranje usmerenog napona
3625. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
3. Filtriranje usmerenog napona
Posle zakoenja diode, akumulirana energija u kalemudoputa protok struje u istom smeru u kome je i ranijeproticala.Potroai L ine naponski razdelnik za naizmeninisignal dok DC komponenta nije oslabljena jer je ZL=0.
v=Rp v1 /(ZL+Rp)Slabljenje e biti vee ako je L vee ili R
p
manje.Vee je slabljenje viih harmonika jer pri viimfrekvencijama ZL ima veu vrednost.
Induktivni filtar
8/10/2019 12. Usmeraci Napona (12)
10/17
3725. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
3. Filtriranje usmerenog napona
Induktivni filtar
Zavisnost struje kroz potroaod odnosa (L)/Rp
3825. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
3. Filtriranje usmerenog napona
Prikljuivanje induktivnog filtra na dvostrani umera.
Induktivni filtar
3925. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
3. Filtriranje usmerenog napona
Faktor talasnosti
Induktivni filtar
L
R
231p
DC napon na potroau ne zavisi od otpornostipotroaa ako se zanemare otpornosti dioda i kalema.
mm
o 0.637
2V
VV
Relativno mala poboljanja postignuta.Racionalna je jedino primena pri velikim strujama.
4025. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
Kapacitivni filtar
U idealnom sluaju jednosmernakomponenta napona nakondenzatoru Vo = Vp=Vm.
Vm
3. Filtriranje usmerenog napona
8/10/2019 12. Usmeraci Napona (12)
11/17
4125. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
Kapacitivni filtar
U realnim uslovima kondenzator sepuni preko male otpornosti diode koja vodia prazni preko otpora Rp.
3. Filtriranje usmerenog napona
4225. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
Kapacitivni filtar
Dioda vodi samou kratkom
intervalu kada jeanoda na viempotencijalu odkatode.
3. Filtriranje usmerenog napona
Tada sedopunjujenaelektrisanje naCkoje se izgubilotokom intervalaT, kada je diodabila zakoena.
4325. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
Kapacitivni filtar
Analiza rada na osnovu pojednostavljenog talasnogoblika signala na potroau.
Vo = Vm-V/2.
3. Filtriranje usmerenog napona
Vm-V= Vm e-T/(CR)
za CR>>T,e-T/(CR)1-T/(CR)
tako da je
V
VmT/(CR)=Vm/(fCR)
4425. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
Kapacitivni filtar3. Filtriranje usmerenog napona
m/2 VVt
Srednja vrednoststruje kroz diodurauna se analizom
koliine naelektrisanjana kondenzatoru
Ugao provoenja diodeVmcos( t= Vm-Vza malo
tvai
cos( t 1-(1/2) ( t
8/10/2019 12. Usmeraci Napona (12)
12/17
4525. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
Kapacitivni filtar3. Filtriranje usmerenog napona
Q+= IC t=Q-= CV, znajui da jeIC =IdIo dobija se srednja vrednost struje kroz
diodu od)/2(1II mod VV
Srednja vrednost struje kroz diodu mnogo jevea od jednosmerne struje kroz potroa
jer jeVm>>V!!!
(Za Vm=10V, V=0.2V, Id=32.14Io)
4625. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
Kapacitivni filtar3. Filtriranje usmerenog napona
Reavanjem diferencijalne jednaine
id=C(du/dt)+i, za t=t1=-t, dobija semaksimalna vrednost struje kroz diodu od
)/2(1II mod VV2max
Za Vm>> V, to je obino ispunjeno:
Voditi rauna kada se bira dioda!!!omod II)/2(II 222/12 dmax
VV
4725. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
Kapacitivni filtar
Da bi se odredio faktor talasnosti posmatra sepojednostavljen talasni oblik signala na potroau.
VoVm-V/2.
Faktor talasnosti
CR
1
CR
1
3
pp 171
1
100
C
1p
mo
R
VV
3. Filtriranje usmerenog napona
4825. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
Kapacitivni filtar dvostranoC
3. Filtriranje usmerenog napona
Perioda je smanjena na T/2 tako da je
VVmT/ (2CR)=Vm/(2fCR)
Dva puta manje za isto C i R!!!
ili
Da bi se dobilo isto V, moe da se upotrebi dvaputa manje C (!!! dimenzije !!!)
8/10/2019 12. Usmeraci Napona (12)
13/17
4925. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
Kapacitivni filtar dvostrano
Jednosmerni napon na potroaukod dvostranog usmeraa
C2
1p
mo
R
VV
Faktor talasnosti dva puta manji nego kod jednostranog
za isto R i C
CR
1
CR
1
3
pp 346
1
2100
C
3. Filtriranje usmerenog napona
5025. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
Kapacitivni filtar - dvostrano3. Filtriranje usmerenog napona
m/2t VV
Ugao provoenja diode Vmcos(t= Vm-Vza malo t vai cos(t 1-(1/2) (t
Isti izraz kao kodjednostranog
5125. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
Kapacitivni filtar - dvostrano (srednja vrednost struje kroz diodu)
3. Filtriranje usmerenog napona
Q+ = ICt=Q-= CV, znajui da je IC = Id Io dobijase srednja vrednost struje kroz diodu od
V
V
21II mod
Srednja vrednost struje kroz diodu vea je odjednosmerne struje kroz potroa,
ali je skoro 2x manja nego kod jednostranog
usmeraa!!!(Za Vm=10V, V=0.2V, Id=16.7Io)
5225. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
Kapacitivni filtar - dvostrano (maksimalna struja kroz diode)
3. Filtriranje usmerenog napona
Reavanjem diferencijalne jednaine
id=C(du/dt)+i , za t=t1=-t, dobija semaksimalna vrednost struje kroz diodu od
V
V
21II momaxd 2
Za Vm >> V to je obino ispunjeno, dobija seIdmax 2Id >> Io
Maksimalna struja kroz diode kod dvostranog,problino 2x je manja od one kod jednostranogusmeravanja.
8/10/2019 12. Usmeraci Napona (12)
14/17
5325. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
Kapacitivni filtar opte napomene
Kapacitivni filtar ima relativno mali faktortalasnosti pri velikim otpornostima potroaa
C
Jednosmerna komponenta napona na potroau kadaje primenjen kapacitivni filtar priblino je jednakamaksimalnoj vrednosti ulaznog naizmeninog napona:1.41 puta vea od efektivne vrednosti.
3. Filtriranje usmerenog napona
5425. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
Kapacitivni filtar Domai 12.2:
PotroaR=100 prikljuen je preko usmeraa saGrecovim spojem na naizmenini napon frekvencije
50Hz i amplitude 12V. Ako je pad napona nadiodama Vd=0.8V odrediti:
a) vrednost C kapacitivnog filtra prikljuenogparalelno potroau koja e obezbediti odstupanjenapona V< 1V;
b) vrednost jednosmernog napona na potroau;c) vrednost jednosmerne struje kroz potroa;
3. Filtriranje usmerenog napona
5525. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
Kapacitivni filtar Domai 12.3:
Za usmerasa kapacitivnim filtrom iz prethodnogprimera odrediti:
a) ugao provoenja diode i iskazati ga u % u odnosu
na periodu ulaznog signala (50Hz);b) srednju struju kroz diodu;
c) maksimalnu struju kroz diodu;
d) maksimalni inverzni napon na diodi;
e) predloiti tip diode koji se moe primeniti za ovunamenu
3. Filtriranje usmerenog napona
5625. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
Induktivni v.s. kapacitivni filtar
3. Filtriranje usmerenog napona
L
R
23
1
p
mm
o 0.637
2V
VV
Faktor talasnosti
Jednosmerni napon
C2
1p
mo
R
VV
CR
1
32
p
Sa stanovita Rp
v.s.
Bolji za manje Rp Bolji za vee Rp
8/10/2019 12. Usmeraci Napona (12)
15/17
5725. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
L - filtar
Kompromis izmeu induktivnog i kapacitivnog.
U intervalu kada se kondenzator prazni, induktivnostnadoknauje gubitke.
Pri malim strujama dominira kapacitivni, a privelikim induktivni deo.
3. Filtriranje usmerenog napona
5825. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
L - filtar
Postoji vrednost induktivnosti pri kojoj napon nezavisi od struje potroaa.
To je kritina induktivnost Lk=Rp/(3)
Za velike vrednosti Rp, Lkje veliko.
Ekvivalentno Rp redukuje se vezivanjem dodatneotpornosti paralelno sa potroaem.
3. Filtriranje usmerenog napona
5925. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
L - filtar3. Filtriranje usmerenog napona
Faktor talasnostiLC26
12
1
Projektuje se tako to se odredi Lk, a zatim se, naosnovu eljene vrednosti za , odreuje C.
6025. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
- filtar
Daje vei napon na potroau i manji faktor talasnosti.
3. Filtriranje usmerenog napona
Faktor talasnosti
Jednosmerni napon na potroau
p
mo
4fR1
1
VV
p213 LRCC
1
2
1
p213 LRCC
1
24
1
jednostrano dvostrano
8/10/2019 12. Usmeraci Napona (12)
16/17
6125. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
- filtar
Moe umesto L da se stavi R koji bi zamenio L.Da bi se zamenilo L=10H, treba R=6280 !!!
3. Filtriranje usmerenog napona
Faktor talasnosti za jednostrano
p212 RRCC
12
1
R
6225. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
Zakljuak
Funkcija:Smanjuju talasnost usmernog napona time to
smanjuju naizmeninu komponentu uz to manjeslabljenjejednosmerne komponente
3. Filtriranje usmerenog napona
6325. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
Zakljuak
Realizacija:- Induktivni,
- Kapacitivni
- Kombinacija
- RC
3. Filtriranje usmerenog napona
C
R
6425. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja 64
ta smo nauili?
Nacrtati blok emu sistema pomou koga se izmrenog napona dobija stabilisanijednosmerni napon i talasne oblike napona zaizlazu svakog bloka.
Skicirati elektrinu emu i talasni oblik napona naizlazu usmeraa napona sa Grecovim spojem bez isa kondenzatorom paralelno potroau.
Koliki je jednosmerni napon na izlazu usmeraa sakapacitivnim filtrom ako efektivna vrednostnapona ispred usmeraa iznosi 10 V? Zato?
8/10/2019 12. Usmeraci Napona (12)
17/17
6525. decembar 2012. Izvori jednosmernog napajanja
Ispitna pitanja
1. Jednostrano usmeravanje (ema, talasni oblici, jednosmerni napon i faktortalasnosti).
2. Dvostrano usmeravanje (ema, talasni oblici, jednosmerni napon i faktortalasnosti).
3. Usmeraza udvostruavanje napona.4. Induktivni filtar (ema, princip rada, jednosmerni napon i faktor talasnosti).5. Kapacitivni filtar (ema, princip rada, jednosmerni napon i faktor
talasnosti).6. -filtar (ema i osobine).
65