หน่วยที่ 13 การประยุกต์ใช้คณิตอ ... · 2018-06-26 · หน่วยที13 การประยุกต์คณิตศาสตร์

427

Hz50V220

LRmA250V15O =V

10.0=g

Vm 1D1T

FC-+

แบบทดสอบกอนเรยน

หนวยท0 13 การประยกตคณตศาสตรในงานอเลกทรอนกส

จงเลอกคาตอบท0ถกตองท0สดเพยงขอเดยว

จากวงจรในรปท- 1 จงใชความร ดานคณตศาสตรและอเลกทรอนกส หาขนาดและคณสมบตของ

อปกรณ ท-จะใชในการสรางวงจรใหใชงานไดอยางมประสทธภาพ เม-อตองการรปเปลแฟคเตอร 0.10

รปท- 1 วงจร Half – wave Rectifier

1. แรงดน Vrms ท-ขดลวดทตยภม เปนเทาใด

ก. 47 Vrms ข. 23.5 Vrms

ค. 33.3 Vrms ง. 16.6 Vrms

2. คากระแสท-หมอแปลงทนได เปนเทาใด

ก. 250 mA ข. 312 mA

ค. 289 mA ง. 321 mA

3. คา PRV ของไดโอด เปนเทาใด

ก. 47.1 V ข. 29.4 V

ค. 58.9 V ง. 36.8 V

4. คา IFmax ของไดโอด เปนเทาใด

ก. 786 mA ข. 982 mA

ค. 393 mA ง. 491 mA

5. คา ตวเกบประจ และแรงดน เปนเทาใด

ก. 220 uF 35 V ข. 680 uF 50 V

ค. 330 uF 35 V ง. 470 uF 50 V

6. ในรปท- 1 ถาเปล-ยนเปนวงจร Full wave Rectifier แรงดน Vrms ท-ขดลวดทตยภม เปนเทาใด

ก. 16.6 Vrms ข. 23.5 Vrms

ค. 33.3 Vrms ง. 47 Vrms

7. ในรปท- 1 ถาเปล-ยนเปนวงจร Full wave Rectifier คา IFmax ของไดโอด เปนเทาใด

ก. 786 mA ข. 982 mA

ค. 393 mA ง. 491 mA

428

8. ในรปท- 1 ถาเปล-ยนเปนวงจร Bridge Rectifier แรงดน Vrms ท-ขดลวดทตยภม เปนเทาใด



9. ในรปท- 1 ถาเปล-ยนเปนวงจร Bridge Rectifier คา PRV ของไดโอด เปนเทาใด

ก. 47.1 V ข. 29.4 V

ค. 58.9 V ง. 36.8 V

10. ในรปท- 1 ถาเปล-ยนเปนวงจร Bridge Rectifier คา IFmax ของไดโอด เปนเทาใด

ก. 786 mA ข. 982 mA

ค. 393 mA ง. 491 mA

429


สาระสาคญ

ในการสรางชOนงานท-เปนวงจรใชงานจรงตองมการออกแบบ คานวณ เผ-อใหวงจรนOน ๆ ทางาน

ไดจรงและไมเกดความเสยหาย อยางเชนวงจรเรยงกระแสแบบตางๆ คาพารามเตอรท-สาคญของอปกรณ

ท-ใชสรางชOนงานประกอบดวย หมอแปลง ไดโอด และคาปาซเตอร คาพารามเตอรท-ตองพจารณา เชน

Vm , Vrms , Vdc ของหมอแปลง คา PRV , IFmax ของไดโอดเรยงกระแส และคาความจของคาปาซ

เตอร

เนJอหาสาระ

13.1 วงจร Half wave Rectifier

13.2 วงจร Full wave Rectifier

13.3 วงจร Bridge Rectifier

13.4 วงจร Fillter

จดประสงคการเรยนร

จดประสงคท0วไป เพ-อใหผเรยนมความรและเขาใจในเร-อง :

13.1 วงจร Half wave Rectifier

13.2 วงจร Full wave Rectifier



จดประสงคเชงพฤตกรรม หลงจากเรยนจบบทเรยนนOแลว ผเรยนควรมความสามารถดงนO

13.1 เลอกใชอปกรณทางานใน วงจร Half wave Rectifier ได

13.2 เลอกใชอปกรณทางานใน วงจร Full wave Rectifier ได

13.3 เลอกใชอปกรณทางานใน วงจร Bridge Rectifier ได

13.4 เลอกใชอปกรณทางานใน วงจร Fillter ได

430

Hz50V220

LR OV

Vdc+

tVm wsin

Vm

VmVm318.0=Vdc

Vm-

VinVin

OV

1D1T


ในสาขางาน อเลกทรอนกส ซ-งเปนสาขางานหน-งในสาขา วศวกรรมไฟฟา ผท-ทางาน หรอ

ผปฏบตงานในสาขานO ตองมความรพOนฐาน ทางดานคณตศาสตร ท-เก-ยวของกบสาขา เชน ดานฟสกส

ตองมความร ในโครงสราง และการทางานของอปกรณ ไฟฟาและอเลกทรอนกส นอกจากนO ยงตองม

ทกษะในการนา คณตศาสตรมาใชในงาน เชน การออกแบบ และ การตรวจสอบ เปนตน

ทกษะเบOองตนท-นกเรยนใชอยเปนประจา เชน การใชเคร-องมอวดและทดสอบ ไดแก มลต

มเตอร ถานกเรยนไมมทกษะ คณตศาสตร นกเรยนจะไมสามารถใช เคร-องมอเหลานO ไดถกตอง เชน

การใช มลตเตอรวดแรงดนไฟตรง นกเรยนจะตองวเคราะหแลววา จดท-จะทาการวดนOน มแรงดนสงสด

เทาใด ถาหากไมแนใจ กจะตOงยานวดสงสดไวกอน แลวจง ลดยานวดลง ตอจากนOนทาการอานเขม

มเตอรวา เบ-ยงเบนไปชO ท- ตาแหนงใด แลวกตองอานใหตรงสเกล ถาไมมสเกลโดยตรง กตองทาการหาร

สเกลใหไดเทากบ ยานท-ตOงวด เชน ยาน 2.5 Vdc จะตองอานท- สเกลของยาน 250 Vdc แลวคาท-อานได

หารดวย 100 กจะเปนสเกลของ ยาน 2.5 Vdc น-นเอง

ยงมอกหลายกรณท-นกเรยนใชอยเปนประจา เชน การอานคาความตานทานจากรหสส หรอ

คาตวเกบประจ จาก ตวเลข ซ-งเปนทกษะพOนฐานจะไมกลาวถง ในหนวยการเรยนนO จะกลาวถง วงจร

Rectifier หรอวงจร เรยงกระแส ซ-งนาไปใชเปน ภาคจายกาลงงานใหแก วงจรอเลกทรอนกส อ-นๆ

ทOงท-เปนเคร-องใชไฟฟาในบานท-วไป หรอโครงงานท-นกเรยนสรางขOนมาเองเพ-อทดลองเลน เปนการ

เพ-มทกษะในวชาชพ เม-อนกเรยน เรยนจบหนวยเรยนนOแลว นกเรยนกจะสามารถออกแบบสราง หรอ

ตรวจซอม ภาคจายไฟ ไดดวยตวเอง

13.1 วงจร Half Wave Rectifier

อปกรณเคร-องใชไฟฟา ท-ประกอบดวย วงจรอเลกทรอนกส ทกชนด ตองการแหลงจายกาลง

งานท-มลกษณะเปนแรงดนไฟตรง แรงดนไฟตรงดงกลาวนอกจากจะไดจาก แหลงกาเนดเคมไฟฟา

(Battery) แลว นกเรยนยงสามารถนาไฟฟา กระแสสลบ จากในบาน ขนาด 220 V 50 Hz มาแปลงให

เปน แรงดนไฟตรงตามตองการ ดวยวงจร Half – Wave Rectifier ดงแสดงในรปท- 13.1

รปท- 13.1 วงจร Half Wave Rectifier และ รปคล-น

431

Hz50rmsV220

Vrms6.261T

คณสมบตของวงจร Half Wave Rectifier คอ

Vdc = 0.318 Vm ………………….สมการท-(13.1)

เม-อ Vm คอ แรงดนไฟสลบ วดท- ขOวทตยภมของหมอแปลง

และ Vdc กคอ แรงดนเฉล-ยเปนไฟตรง แตยงไมเรยบ ท-ขOวเอาทพต ท-ตกครอมโหลด

และในลกษณะเดยวกน Idc = 0.318 Im ………………….สมการท-(13.2)

อกหน-งคา ท-มความสาคญสาหรบออกแบบ เลอกไดโอด คอ คา PRV ( Peak Reverse Voltage)

จากวงจรในรปท- 13.1 จะพบวา ชวงซกลบ ของคล-นอนพท ไดโอด D1 จะไดรบไบอสกลบ จากแรงดน

ไฟ AC ท-ขOวของหมอแปลงดานทตยภม ไดโอดจะตองทนตอแรงดนนOได ซ-งในวงจรนO คา PRV ของ

ไดโอด จะตอง มากกวาหรอเทากบ Vm

PRV = Vm ………………….สมการท-(13.3)

เม-อ PRV คอ แรงดนยอนกลบ (Peak Reverse Voltage) ท-ตกครอมไดโอด

ในการเลอกใช อปกรณ ในวงจรแปลงไฟฟา จะตองทราบวา ตองการแรงดนเฉล-ยทางเอาทพต

และกระแสท-โหลดเปนเทาใด ในทางปฏบตจะตองออกแบบไวเผ-อ ดวย เชน แรงดนตกครอมไดโอด

ขณะไบอสตรง ความตานทานภายในของหมอแปลง เปนตน

ตวอยางท0 13.1 จากวงจรในรปท- 13.1 ถาตองการ แรงดนเฉล-ยท-ตกครอม โหลด เปน 12 V และ

โหลด ตองการกระแสเตมท-(full load) ท- 500 mA จงแสดงการเลอกใชอปกรณ ในการสราง

วธทา การเลอกหมอแปลง ตองการแรงดนไฟเฉล-ยเปน 12 V ตกครอมโหลด ส-งท-ตองวเคราะหหา ก

คอ แรงดนจดยอด (คาสงสดไฟสลบ) ของขดลวดทตยภม

จากสมการท- (13.1) Vdc = 0.318 Vm

แทนคา Vdc เปน 12 V จะได 12 V = 0.318 Vm

ดงนOน .....................ตอบ

โดยท-วไป จะกาหนดแรงดนของหมอแปลงเปน คา rms จงตองแปลงVm ใหเปน Vrms

ดงนOน แรงดนท-ขOวทตยภม จะเปน

.....................ตอบ

ดงนOนหมอแปลงท-จะใช จะตองเลอกหมอแปลงท-ขOวทตยภม มแรงดน 26.6 Vrms ดงรปท- 13.2

รปท- 13.2 หมอแปลงท-เลอกใช ตามตวอยางท- 13.1

V73.37318.0V12Vm ==

rmsV6.26414.1V73.37

2mVrmsV ===

432

Hz50V220

LR OV

Vdc+Vm

VmVm636.0=Vdc

Vm-

Vin

OV

1D1T

.T.CVm

Vm

2D

วงจร Half Wave Rectifier ท-จะสรางนOน นอกจากคาแรงดนท-ตองทราบแลว ท-ตองคานงถง

อก คอ คากระแสเฉล-ยท-โหลด ดงนOน ขดลวดดานทตยภมท-จะนามาสรางหมอแปลง กจะตองทนกระแส

ทOงหมดท-โหลดใช คอ 500 mA หลกในการออกแบบ จะใช คา Safety Factor ท- 0.8 ดงนOน ขดลวด

ทตยภมของหมอแปลง จะตองทนกระแสได เทากบ .....................ตอบ

การเลอกไดโอด การเลอกไดโอด จะตองพจารณา คณสมบตท-สาคญ 2 ประการ คอ คา PRV

และคา กระแสท-ไหลผานไดสงสด หรอ คา ทOง 2 คานO ผผลตเปนผกาหนด มบอกไวในคมอ

ดงนOน ผใช จะตองเลอกใชใหถกตองเหมาะสม

คา PRV ของไดโอด ในวงจร Half – Wave Rectifier ก คอ

จากสมการท- (13.3) PRV = Vm = 37.7 V

เม-อใช คา Safety Factor ท- 0.8

ดงนOน ไดโอดท-เลอกใชจะตองมคา PRV มากกวา

ดงนOน ไดโอดท-เลอกใชจะตองมคา PRV มากกวา 47 V .....................ตอบ

สวนคา นOนในตวอยางนO กระแสท-โหลดใชเตมท- เปน 500 mA

จากสมการท- (13.2) แทนคา Idc เทากบ 500 mA จะได

ดงนOนกระแสสงสดจะเปน

เม-อใชคา Saefty Factor ท- 0.8 แลว จะเปน

ดงนOนจะตองเลอกใชไดโอด ท-มคา มากกวา 1.96 A .....................ตอบ

13.2 วงจร Full Wave Rectifier

วงจร Full Wave Rectifier แสดงในรปท- 13.3 จากวงจรจะพบวาหมอแปลงท-ใชมแทปกลาง

(center tap) เพราะวาใชขดลวดทตยภม 2 ขด มจดตอรวมกบโหลด ไดโอด 2 ตวสลบกนทางาน จงทา

ใหได คล-นกระแสและแรงดนท- เอาทพต ครบทOงลกคล-น จงเปนท-มาของช-อ Full Wave Rectifier

รปท- 13.3 วงจร Full – Wave Rectifier และ รปคล-น

mA6258.0mA500

=

maxIF

V478.0V7.37

=

maxIF

Im318.0Idc =

Im318.0mA500 =

mA572,1318.0mA500Im ==

maxIF mA4.965,18.0mA572,1

=

maxIF

433

Hz50rmsV220

Vrms3.131T

Vrms3.13

0

คณสมบตของวงจร Full Wave Rectifier คอ

Vdc = 0.636 Vm ………………….สมการท-(13.4)

และ Idc = 0.636 Im ………………….สมการท-(13.5)

จากวงจรในรปท- 13.3 จะพบวา ในขณะท-ไดโอดทOง 2 ตว สลบกนทางาน สมมตวา D1

ไดรบไบอสตรง(ซกบวกของลกคล-น) ไดโอด D2 จะไดแรงดนตกครอม จากแรงดนท-ขOว ของหมอ

แปลงทOง 2 ขด ดงนOน คา PRV ของ วงจร Full – Wave Rectifier จะเปน 2Vm

PRV = 2Vm ………………….สมการท-(13.6)







ดงนOน .....................ตอบ



.....................ตอบ



วงจร Full Wave Rectifier ท-จะสรางนOน นอกจากคาแรงดนท-ตองทราบแลว ท-ตองคานงถง อก

คอ คากระแสเฉล-ยท-โหลด ดงนOน ขดลวดดานทตยภมท-จะนามาสรางหมอแปลง กจะตองทนกระแส

ทOงหมดท-โหลดใช คอ 500 mA หลกในการออกแบบ จะใช คา Safety Factor ท- 0.8 ดงนOน ขดลวด

ทตยภมของหมอแปลง จะตองทนกระแสได เทากบ .....................ตอบ

V8.18636.0V12Vm ==

Vrms3.13414.1V8.18

2VmVrms ===

mA6258.0mA500

=

434

Hz50V220

LROV

Vdc+Vm

VmVm636.0=Vdc

Vm-

Vin

OV

1D

1T Vm

2D

3D

4D

A

B

การเลอกไดโอด

จากลกษณะการทางานของวงจร จะเหนวาในขณะท-ไดโอดตวหน-งไดรบไบอสตรง อกตวหน-ง

ไดรบไบอสกลบ ไดโอดตวท-ไดรบไบอสกลบจะมแรงดนตกครอมเทากบแรงดนตกครอมขดลวดทOง 2

ของหมอแปลง ซ-งเทากบ 2 เทาของ Vm

จากสมการท- (13.4) PRV = 2Vm = 2(18.8 V) = 37.6 V

เม-อใช คา Safte Factor ท- 0.8

ดงนOน ไดโอดท-เลอกใชจะตองมคา PRV มากกวา .....................ตอบ




เม-อใชคา Safte Factor ท- 0.8 แลว จะเปน

ดงนOนจะตองเลอกใชไดโอด ท-มคา มากกวา 983 mA .....................ตอบ


วงจร Bridge Rectifier แสดงในรปท- 13.5 วงจรเรยงกระแสแบบ บรดจ ใชหมอแปลง เชน

เดยว กบ แบบ Half Wave Rectifier คอไมตองม center tap

รปท- 13.5 วงจร Bridge Rectifier และ รปคล-น

การทางานของวงจร ในคร- งบวกของคล-นแรงดนอนพท จด A จะเปนบวกเม-อเทยบกบจด B

ไดโอด D3 และ D4 ไดรบไบอสตรง กระแสไหลผาน D3 RL และ D4 ในขณะคร- งลบของคล-น

แรงดน ท-จด B จะเปนบวกเม-อเทยบกบจด A ทาใหไดโอด D1 กบ D2 ไดรบไบอสตรง และ ไดโอด D3

และ D4 ไดรบไบอสกลบ กระแสจะไหลผาน D1 RL และ D2

คณสมบตของวงจร Bridge Rectifier คอ

Vdc = 0.636 Vm ………………….สมการท-(13.7)

V478.0V6.37

=

maxIF

Im636.0Idc =

Im636.0mA500 =

mA786636.0mA500Im ==

maxIF mA5.9828.0mA786

=

maxIF

435

Hz50rmsV220

Vrms3.131T

และ Idc = 0.636 Im ………………….สมการท-(13.8)

จากวงจรในรปท- 13.5 จะพบวา ในแตละซกของคล-นแรงดนอนพทท-เขามา ไดโอดแตละค จะ

ไดรบไบอสตรง และไบอสกลบ ทาใหไดโอดแตละตวในขณะไดรบไบอสกลบจะมแรงดนตกครอม

เทากบของแรงดน Vm ดงนOน คา PRV ของ วงจร Bridge Rectifier จะเปน Vm

PRV = Vm ………………….สมการท-(13.9)







ดงนOน .....................ตอบ



.....................ตอบ



วงจร Bridge Rectifier ท-จะสรางนOน นอกจากคาแรงดนท-ตองทราบแลว ท-ตองคานงถง อก คอ

คากระแสเฉล-ยท-โหลด ดงนOน ขดลวดดานทตยภมท-จะนามาสรางหมอแปลง กจะตองทนกระแสทOงหมด

ท-โหลดใช คอ 500 mA หลกในการออกแบบ จะใช คา Safte Factor ท- 0.8 ดงนOน ขดลวดทตยภมของ

หมอแปลง จะตองทนกระแสได เทากบ .....................ตอบ

V8.18636.0V12Vm ==

Vrms3.13414.1V8.18

2VmVrms ===

mA6258.0mA500

=

436


จากลกษณะการทางานของวงจร จะเหนวาในแตละคร- งของคล-นแรงดนอนพท จะมไดโอด 2

ตวนากระแส และ 2 ตว หยดนากระแส แรงดนตกครอมไดโอด กคอ แรงดนท-ขดลวดทตยภม น-นเอง


เม-อใช คา Safte Factor ท- 0.8

ดงนOน ไดโอดท-เลอกใชจะตองมคา PRV มากกวา .....................ตอบ




เม-อใชคา Safte Factor ท- 0.8 แลว จะเปน



แรงดนเฉล-ยท-เปนคา บวก (+Vdc) ท-ไดจากวงจร Rectifier แบบตางๆ ท-ผานมา ยงไมเปน

ไฟตรง เสยทเดยว เพราะวามนไมไดเรยบเปนเสนตรงสม-าเสมอ แตเปนไฟ dc ท-มระดบไมคงท- (DC

Pulse) ยงไมเหมาะสาหรบนาไปใชงานกบวงจรอเลกทรอนกส จงตองมการกรอง(Fillter) ใหเรยบ

เสยกอน วงจรและอปกรณทใชใน วงจรกรอง มหลายวงจร เชน วงจร RC Fillter วงจร RL Fillter

วงจร RLC Fillter เปนตน วงจร RC Fillter เปนวงจรกรองแบบงายๆ หาอปกรณไดท-วไปตาม

ทองตลาด ประหยด สามารถทาใหแรงดนเอาทพตมคณภาพดพอ กบทางานของวงจร อเลกทรอนกส

การเลอกตวเกบประจมาใชในวงจร กรองสญญาณ มสมการดงนO

………………….สมการท-(13.10)

เม-อ f คอ ความถ-

R คอคาความตานทาน นอยท-สดเม-อกระแสไหลผานโหลด

คอ รปเปล แฟคเตอร

และอก หน-งคาท-สาคญของตวเกบประจ กคอ คาแรงดนท-ตวเกบประจท-ทนได จากวงจรในรป

ท- 13.7 จะพบวา ตวเกบประจตอครอมอยกบ ขดลวดทตยภมของหมอแปลง ดงนOน แรงดนท-ตกครอม

ตวเกบประจ สงสด จงเปน Vm น-นเอง

V5.238.0V8.18

=

maxIF

Im636.0Idc =

Im636.0mA500 =

mA786636.0mA500Im ==

maxIF mA5.9828.0mA786

=

maxIF

Ff144.0

F RC

g³

g

437

Hz50V220

LR-

+

OV

Vdc+Vm 1D1T

FC-+

Hz60V220

LR

-

+

OV

dcV30+1D1T

.T.CVm

Vm

2D

-+

FC

รปท- 13.7 วงจร Half – Wave Rectifier ท-มการกรองสญญาณดวยตวเกบประจ

ตวอยางท0 13.4 วงจรเรยงกระแสแบบเตมคล-น วงจรหน-ง ทางานดวยแรงดนอนพท ความถ- 60 Hz เพ-อ

จายแรงดนใหแกโหลด 200 mA , 30 Vdc เม-อมโหลด (full load) จงหาคาความจ ของตวเกบประจ ท-ตอง

ใช เพ-อ จากดรปเปลแฟคเตอรใหมคา 0.01 ( 1 เปอรเซนต)

รปท- 13.8 วงจร Full – Wave Rectifier สาหรบตวอยางท- 13.4

วธทา รปเปลจะมคามากท-สดเม-อมกระแสไหลผานโหลด (full load current) หรอความตานทานนอย

ท-สดซ-งกคอ

จากสมการ ท- (13.10)

คาแรงดนท- ตวเกบประจตองทนได คอ Vm ของวงจร

จากสมการท-(13.4) Vdc = 0.636 Vm

แทนคา Vdc เปน 30 V ดงนOน

ดงนOนเลอกใช .....................ตอบ

W=== 150A2.0V30

mA200VdcR

Ff144.0

F RC

g³

F)150Hz)(60)(01.0(

144.0F W³C

F)15)(6)(1(

144.0F ³C

F106.1 3F

-´³C

F600,1F0016.0F µ==C

V47636.0V30Vm ==

V50,F600,1F µ=C

438

จากตวอยางท- 13.4 ท-ตองการ รปเปลแฟคเตอร คา 0.01 ( 1 เปอรเซนต) ถอวาเปนคาท-ดมากๆ

สาหรบวงจรอเลกทรอนกท-วไป คา รปเปลแฟคเตอร ท- 0.10 ถง 0.07 (10 – 7 เปอรเซนต) ถอวาใชได

สาหรบเคร-องขยายเสยง ท-ตองการความเรยบของไฟตรงมาก คา รปเปลแฟคเตอร ท- 0.05 ถอวา ด

เพราะแรงดนไฟตรงสาหรบเคร-องขยายเสยงย-งวตตสงไฟตรงย-งสง การจะจากดให รปเปลแฟคเตอร ให

มคาต-าๆ จะลงทนเพ-มขOน เพราะคาความจ ของตวเกบประจ จะสงมาก

439

สรปสาระสาคญ

วงจรเรยงกระแส ม อย 3 ชนด คอ 1. วงจร Half wave Rectifier 2. วงจร Full wave Rectifier

และ 3. วงจร Bridge Rectifier หลกการออกแบบวงจรเรยงกระแสทOง 3 แบบ คอ ตองทราบวา โหลด

ใชแรงดนไฟตรงเฉล-ย และ กระแสเฉล-ยเทาใด รวมทOงคณภาพของความเรยบสม-าเสมอ ของแรงดนไฟท-

เอาทพต

เม-อทราบแรงดนไฟตรงเฉล-ยท-โหลดตองการ ตอไปกเปนการจดหาหมอแปลง ท-ตองมแรงดน

ท-ขดลวดทตยภม ตามสมการ Vdc = 0.318 Vm สาหรบวงจร Half wave Rectifier และ สมการ Vdc =

0.636 Vm สาหรบ วงจร Full wave Rectifier และ วงจร Bridge Rectifier กระแสท-หมอแปลงทนได คอ

กระแสท-ผานโหลด จากสมการ Idc = 0.318 Im สาหรบวงจร Half wave Rectifier สมการ Idc = 0.636

Im สาหรบ วงจร Full wave Rectifier และ วงจร Bridge Rectifier ซ-งจะตองมการออกแบบเผ-อ ไว เพ-อ

ความปลอดภยของอปกรณ เรยกวา Safety Factor ท-คา 0.8 สวนแรงดนยอนกลบ (PRV) ท-ตกครอม

ไดโอดตองทนไดกคอ คา Vm ของแตละชนดของวงจร อกหน-ง คาคอ กระแสท-ไหลผานไดโอดขณะได

รบไบอสตรง IFmax โดยผผลตเปนผกาหนดไวในคมอ ในการออกแบบสราง จะตองคานงถงคา Safety

Factor ดวย เพราะ หมอแปลงและไดโอด เปนอปกรณท-ตอแบบ อนกรมในวงจร กระท-ไหลดจงไหล

ผาน โดยตรง ในชวงท-เปด ปดวงจร อาจมแรงดนและกระแสมากกวาปกต (Transient) สวนตวเกบประจ

นOนตอขนานกบโหลด และขดลวดทตยภมของหมอแปลง ดงนOน แรงดนของ ตวเกบประจท-ตองทนไดก

คอ Vm ของแตละชนดของวงจร น-นเอง

440

แบบฝกหด


1. จงออกแบบและแสดงการเลอกใชอปกรณ สาหรบสรางวงจรเรยงกระแสแบบ Half Wave Rectifier

เม-อตองการนาไปใชกบโหลดท-ตองการแรงดนไฟตรงเฉล-ย 9 Vdc กระแสเฉล-ย 200 mA โดยใหมคา

รปเปลแฟคเตอรเปน 0.10 ( 10 เปอรเซนต)

ตอบ (1) หมอแปลง Vm = 28.3 V , Vrms = 20 Vrms , กระแสหมอแปลงทนได 250 mA

(2) ไดโอด PRV with Safety Factor = 35.3 V , IFmax with Safety Factor = 786 mA

(3) ตวเกบประจ = 640 uF , 30 V

2. จากขอ 1. ถาตองการใชวงจรเรยงกระแสเปน Full Wave Rectifier จงออกแบบและแสดงการ

เลอกใชอปกรณ




3. จากขอ 1. ถาตองการใชวงจรเรยงกระแสเปน Bridge Rectifier จงออกแบบและแสดงการเลอกใช

อปกรณ




4. จงออกแบบและแสดงการเลอกใชอปกรณ สาหรบสรางวงจรเรยงกระแสแบบ Bridge Rectifier เม-อ

ตองการนาไปใชกบโหลดท-ตองการแรงดนไฟตรงเฉล-ย 30 Vdc กระแสเฉล-ย 1,500 mA โดยใหมคา รป

เปลแฟคเตอรเปน 0.07 ( 7 เปอรเซนต)

ตอบ (1) หมอแปลง Vm = 47 V , Vrms = 33.3 Vrms , กระแสหมอแปลงทนได 1,875 mA

(2) ไดโอด PRV with Safety Factor = 58.8 V , IFmax with Safety Factor = 2.95 A

(3) ตวเกบประจ = 2,200 uF , 50 V

441


ตองการนาไปใชกบโหลดท-ตองการแรงดนไฟตรงเฉล-ย 18 Vdc กระแสเฉล-ย 800 mA โดยใหมคา รป


ตอบ (1) หมอแปลง Vm = 28.3 V , Vrms = 20 Vrms , กระแสหมอแปลงทนได 1,000 mA

(2) ไดโอด PRV with Safety Factor = 35.3 V , IFmax with Safety Factor = 1.572 A

(3) ตวเกบประจ = 1,200 uF , 30 V

442

Hz50V220

LRmA250V15O =V

10.0=g

Vm 1D1T

FC-+

แบบทดสอบหลงเรยน


จงเลอกคาตอบท-ถกตองท-สดเพยงขอเดยว

จากวงจรในรปท- 1 จงใชความร ดานคณตศาสตรและอเลกทรอนกส หาขนาดและคณสมบตของ

อปกรณ ท-จะใชในการสราง วงจรใหใชงานไดอยางมประสทธภาพ เม-อตองการ รปเปลแฟคเตอร 0.10

รปท- 1 วงจร Half – wave Rectifier

1. แรงดน Vrms ท-ขดลวดทตยภม เปนเทาใด

ก. 47 Vrms ข. 23.5 Vrms

ค. 16.6 Vrms ง. 33.3 Vrms

2. คากระแสท-หมอแปลงทนได เปนเทาใด

ก. 250 mA ข. 289 mA

ค. 312 mA ง. 321 mA

3. คา PRV ของไดโอด เปนเทาใด

ก. 47.1 V ข. 29.4 V

ค. 36.8 V ง. 58.9 V

4. คา IFmax ของไดโอด เปนเทาใด

ก. 786 mA ข. 393 mA

ค. 982 mA ง. 491 mA

5. คา ตวเกบประจ และแรงดน เปนเทาใด

ก. 470 uF 50 V ข. 680 uF 50 V

ค. 330 uF 35 V ง. 220 uF 35 V

6. ในรปท- 1 ถาเปล-ยนเปนวงจร Full wave Rectifier แรงดน Vrms ท-ขดลวดทตยภม เปนเทาใด



443

7. ในรปท- 1 ถาเปล-ยนเปนวงจร Full wave Rectifier คา IFmax ของไดโอด เปนเทาใด

ก. 491 mA ข. 982 mA

ค. 393 mA ง. 786 mA

8. ในรปท- 1 ถาเปล-ยนเปนวงจร Bridge Rectifier แรงดน Vrms ท-ขดลวดทตยภม เปนเทาใด



9. ในรปท- 1 ถาเปล-ยนเปนวงจร Bridge Rectifier คา PRV ของไดโอด เปนเทาใด

ก. 47.1 V ข. 58.9 V

ค. 29.4 V ง. 36.8 V

10. ในรปท- 1 ถาเปล-ยนเปนวงจร Bridge Rectifier คา IFmax ของไดโอด เปนเทาใด

ก. 491 mA ข. 982 mA

ค. 393 mA ง. 786 mA

444

เอกสารอางอง

กตพล ชตสกล. ทฤษฎและตวอยางโจทย คณตศาสตรพOนฐาน สาหรบไฟฟาและอเลกทรอนกส.

กรงเทพฯ : แมคกรอ-ฮล อนเตอรเนช-นแนล เอนเตอรไพรส , องค , 1997

ชชย ธนสารตOงเจรญ และ Advanced Engineering Group. ทฤษฎวงจรอเลกทรอนกส. กรงเทพฯ :

หจก. สานกพมพฟสกสเซนเตอร , 2539

มงคล ทองสงคราม . อเลกทรอนกสเบOองตน. กรงเทพฯ : หจก. ว.เจ. พรOนตOง จากด. , 2538

สภาภรณ แกวศกดา. อเลกทรอนกส 1. พมพครO งท- 9 . กรงเทพฯ : สานกพมพมหาวทยาลยรามคาแหง ,

2548

445

ภาคผนวก

- เฉลยแบบทดสอบกอนเรยนและหลงเรยน

- เฉลยแบบฝกหดทายหนวย

446

เฉลยแบบทดสอบกอนเรยนและหลงเรยน

เฉลยแบบทดสอบกอนเรยนหนวยท0 13

1. ค. 2. ข. 3. ค. 4. ข. 5. ง. 6. ก. 7. ง. 8. ก. 9. ข. 10. ง.

เฉลยแบบทดสอบหลงเรยนหนวยท0 13

1. ง. 2. ค. 3. ง. 4. ค. 5. ก. 6. ข. 7. ก. 8. ข. 9. ค. 10. ก.

447

Hz50rmsV220

Vrms201T

เฉลยแบบฝกหด


1. จงออกแบบและแสดงการเลอกใชอปกรณ สาหรบสรางวงจรเรยงกระแสแบบ Half – Wave Rectifier

เม-อตองการนาไปใชกบโหลดท-ตองการแรงดนไฟตรงเฉล-ย 9 Vdc กระแสเฉล-ย 200 mA โดยใหมคา

รปเปลแฟคเตอรเปน 0.10 ( 10 เปอรเซนต)

วธทา การเลอกหมอแปลง ตองการแรงดนไฟเฉล-ยเปน 9 V ตกครอมโหลด


ดงนOน .....................ตอบ

แปลงVm ใหเปน Vrms ดงนOน แรงดนท-ขOวทตยภม จะเปน

.....................ตอบ

ดงนOนหมอแปลงท-จะใช จะตองเลอกหมอแปลงท-ขOวทตยภม มแรงดน 20 Vrms ดงรป

คากระแสท-หมอแปลงทนได คอกระแสทOงหมดท-โหลดใช คอ 200 mA เม-อใช คา Safety

Factor ท- 0.8 ดงนOน ขดลวดทตยภมของหมอแปลง จะตองทนกระแสได เทากบ

.....................ตอบ


คา PRV ของไดโอด ในวงจร Half – Wave Rectifier ก คอ



ดงนOน PRV .....................ตอบ

คา กระแสท-โหลดใชเตมท- เปน 200 mA

จากสมการท- (13.2)


เม-อใชคา Safety Factor ท- 0.8 แลว จะเปน


V3.28318.0V9Vm ==

Vrms20414.1V3.28

2VmVrms ===

mA2508.0mA200

=

V3.358.0V3.28

==

maxIF

Im318.0Idc =

Im318.0mA200 =

mA9.628318.0mA200Im ==

maxIF mA7868.0mA9.628

=

maxIF

448

Hz50rmsV220

Vrms101T

Vrms10

0

การเลอกใชตวเกบประจ ความตานทานนอยท-สด คอ

ความถ- และ


คาแรงดนท- ตวเกบประจตองทนได คอ Vm = 28.3 V

ดงนOนเลอกใช .....................ตอบ

2. จากขอ 1. ถาตองการใชวงจรเรยงกระแสเปน Full – Wave Rectifier จงออกแบบและแสดงการ

เลอกใชอปกรณ



ดงนOน .....................ตอบ


.....................ตอบ




.....................ตอบ การ

W== 45mA200V9R

Hz50f = 10.0=g

Ff144.0

F RC

g³

F)45Hz)(50)(10.0(

144.0F W³C

F)45)(5)(1(

144.0F ³C

F1064.0 3F

-´³C

F640F µ³C

V30,F680F µ=C

V15.14636.0V9Vm ==

Vrms10414.1V15.14

2VmVrms ===

mA2508.0mA200

=

449

เลอกไดโอด คา PRV ของไดโอด ในวงจร Half – Wave Rectifier ก คอ

จากสมการท- (13.6) PRV = 2Vm = 2(14.15V) = 28.3 V


ดงนOน PRV .....................ตอบ










ดงนOนเลอกใช .....................ตอบ

3. จากขอ 1. ถาตองการใชวงจรเรยงกระแสเปน Bridge Rectifier จงออกแบบและแสดงการเลอกใช

อปกรณ



ดงนOน .....................ตอบ


.....................ตอบ

V3.358.0V3.28

==

maxIF

Im636.0Idc =

Im636.0mA200 =

mA4.314636.0mA200Im ==


=

maxIF

W== 45mA200V9R

Hz50f = 10.0=g

Ff144.0

F RC

g³

F)45Hz)(50)(10.0(

144.0F W³C

F)45)(5)(1(

144.0F ³C

F1064.0 3F

-´³C

F640F µ³C

V16,F680F µ=C

V15.14636.0V9Vm ==

Vrms10414.1V15.14

2VmVrms ===

450

Hz50rmsV220

Vrms101T




.....................ตอบ การ

เลอกไดโอด คา PRV ของไดโอด ในวงจร Bridge Rectifier ก คอ

จากสมการท- (13.6) PRV = Vm = 14.15V


ดงนOน PRV .....................ตอบ










ดงนOนเลอกใช .....................ตอบ

mA2508.0mA200

=

V7.178.0V15.14

==

maxIF

Im636.0Idc =

Im636.0mA200 =

mA4.314636.0mA200Im ==


=

maxIF

W== 45mA200V9R

Hz50f = 10.0=g

Ff144.0

F RC

g³

F)45Hz)(50)(10.0(

144.0F W³C

F)45)(5)(1(

144.0F ³C

F1064.0 3F

-´³C

F640F µ³C

V16,F680F µ=C

451

Hz50rmsV220

Vrms3.331T


ตองการนาไปใชกบโหลดท-ตองการแรงดนไฟตรงเฉล-ย 30 Vdc กระแสเฉล-ย 1,500 mA โดยใหมคา รป




ดงนOน .....................ตอบ


.....................ตอบ


คากระแสท-หมอแปลงทนได คอกระแสทOงหมดท-โหลดใช คอ 1,500 mA เม-อใช คา Safety


.....................ตอบ

การเลอกไดโอด คา PRV ของไดโอด ในวงจร Bridge Rectifier ก คอ



ดงนOน PRV .....................ตอบ

คา กระแสท-โหลดใชเตมท- เปน 1,500 mA







V1.47636.0V30Vm ==

Vrms3.33414.1V1.47

2VmVrms ===

mA875,18.0mA500,1

=

V8.588.0V1.47

==

maxIF

Im636.0Idc =

Im636.0mA500,1 =

A35.2636.0mA500,1Im ==

maxIF A95.28.0A35.2

=

maxIF

W== 20A5.1V30R

Hz50f = 07.0=g

452

Hz50rmsV220

Vrms201T



ดงนOนเลอกใช .....................ตอบ


ตองการนาไปใชกบโหลดท-ตองการแรงดนไฟตรงเฉล-ย 18 Vdc กระแสเฉล-ย 800 mA โดยใหมคา รป




ดงนOน .....................ตอบ


.....................ตอบ




.....................ตอบ

การเลอกไดโอด คา PRV ของไดโอด ในวงจร Bridge Rectifier ก คอ



ดงนOน PRV .....................ตอบ

Ff144.0

F RC

g³

F)20Hz)(50)(07.0(

144.0F W³C

F)2)(5)(7(

144.0F ³C

F1005.2 3F

-´³C

F050,2F µ³C

V50,F200,2F µ=C

V3.28636.0V18Vm ==

Vrms20414.1V3.28

2VmVrms ===

mA000,18.0mA800

=

V3.358.0V3.28

==

453










ดงนOนเลอกใช .....................ตอบ

maxIF

Im636.0Idc =

Im636.0mA800 =

A257.1636.0mA800Im ==

maxIF A572.18.0A257.1

=

maxIF

W== 5.22A8.0V18R

Hz50f = 10.0=g

Ff144.0

F RC

g³

F)5.22Hz)(50)(1.0(

144.0F W³C

F)5.22)(5)(1(

144.0F ³C

F1028.1 3F

-´³C

F280,1F µ³C

V30,F200,1F µ=C

Documents

หน่วยที่ 13 การประยุกต์ใช้คณิตอ ... · 2018-06-26 · หน่วยที13 การประยุกต์คณิตศาสตร์