Zhrnutie na Usmerňovače, stabilizátory a filtrácia napätia
Usmerňovače, Stabilizátory a Filtrácia Napätia: Kompletný Prehľad
Úvod
Usmerňovače a stabilizátory napätia sú základné obvody, ktoré menia a upravujú elektrické napätie tak, aby vyhovovalo potrebám elektronických zariadení. Najprv sa pozrieme na rôzne typy usmerňovačov (jednocestné, dvojcestné, mostíkové, trojfázové) a potom na spôsoby stabilizácie napätia (parametrické, integrované lineárne, spínané). Materiál obsahuje popisy, schémy slovne, praktické príklady a porovnania.
Definícia: Usmerňovač je obvod, ktorý premieňa striedavé napätie (AC) na pulzujúce jednosmerné napätie (DC).
1. Jednocestný a dvojcestný usmerňovač
Jednocestný usmerňovač
- Používa jednu diódu.
- Prepúšťa len jednu polvlnu striedavého napätia (kladnú alebo zápornú), takže na výstupe sú len jednotlivé polvlny.
- Výhody: jednoduchý a lacný obvod.
- Nevýhody: nižšia účinnosť — polovica energie zo sieťového signálu sa nevyužije; veľké zvlnenie (ripple), potrebuje väčší filtračný kondenzátor.
Definícia: Zvlnenie (ripple) je kolísanie napätia na výstupe po usmernení, ktoré treba zmenšiť filtráciou alebo stabilizáciou.
Praktický príklad: jednoduché napájanie LED z transformátora s nízkym výkonom, kde stačí len hrubé DC napätie.
Dvojcestný usmerňovač s vyvedeným stredom
- Vyžaduje transformátor so stredovým vývodom na sekundárnom vinutí.
- Každá polvlna (kladná aj záporná na poloviciach sekundáru) prechádza cez príslušnú diódu (D1 alebo D2) a vytvára vždy rovnakú polaritu na výstupe.
- Výhody oproti jednocestnému: využívajú sa obe polvlny, menšie zvlnenie, znížené straty na diódach v porovnaní s niektorými zapojeniami.
- Použitie: výkonnejšie usmerňovače tam, kde je dostupný transformátor s vyvedeným stredom.
Praktický príklad: napájací zdroj menšieho výkonu pre audiozesilňovače s transformátorom so stredovým bodom.
2. Mostíkový dvojcestný usmerňovač (Graetzov mostík)
- Používa štyri diódy usporiadané do mostíka (Graetzov mostík).
- Prepúšťa obe polvlny, ale vždy so stále rovnakou polaritou na výstupe.
- Výhody: vyššia účinnosť (využité celé striedavé napätie), menšie zvlnenie než pri jednocestnom, bežne používané vo väčšine napájacích zdrojov.
- Nevýhody: o niečo zložitejšia konštrukcia a dve diódy sú v ceste pre každú polvlna (prúd prechádza cez dve diódy naraz), čo zvyšuje úbytok napätia na diódach.
Popis schémy (slovne): transformátor sekundár → dva vrcholy vedú do dvoch vetiev každá s dvoma diódami; pri kladnej polvlne prúdi cez jednu dvojicu diód, pri záporné polvlne cez druhú dvojicu tak, že na výstupe je vždy kladná (alebo záporná) polarita.
Praktický príklad: väčšina adaptérov a interných zdrojov PC používa mostíkové usmernenie pred filtrom a stabilizátorom.
3. Trojfázový mostíkový usmerňovač (6-pulzný)
- Používa šesť diód zapojených do mostíka na trojfázovom vstupe.
- Výstup má 6 pulzov na jednu periódu sieťového napätia, čo znamená menšie zvlnenie než jednofázové usmernenie.
- Výstupné napätie závisí na zapojení zdroja (hviezda alebo trojuholník); amplitúdy a priebeh sa líšia.
- Vysoká účinnosť a bežné použitie vo výkonovej elektronike a priemyselných zdrojoch.
Praktický príklad: napájanie veľkých DC motorov, usmerňovače v výkonových zdrojoch pre priemysel alebo trakčné aplikácie.
4. Stabilizátory napätia — rozdelenie a porovnanie
Definícia: Stabilizátor napätia udržiava konštantné výstupné napätie bez ohľadu na zmeny vstupného napätia alebo zaťaženia (v určitých medziach).
Rozdelenie podľa princípu:
- Parametrické stabilizátory (Zenerová dióda)
- Princíp: využitie Zenerovej diódy, ktorá pri prelamovaní udržiava približne konštantné napätie.
- Výhody: veľmi jednoduché, lacné, málo súčiastok.
- Nevýhody: nízka účinnosť, veľké tepelné straty pri väčšom prúde, obmedzené možnosti regulácie.
- Použitie: malé a jednoduché obvody, referencia napätia pre meracie obvody.
- Integrované (lineárne) stabiliz
Zaregistruj sa pre celé zhrnutieUž máš účet? Prihlásiť sa
Usmerňovače a stabilizátory
Klíčové pojmy: Usmerňovač mení AC na pulzujúce DC, Jednocestný používa 1 diódu, prejde len jedna polvlna, Dvojcestný so stredovým vývodom využíva obe polvlny, Mostíkový (Graetz) používa 4 diódy a prepúšťa obe polvlny, Trojfázový 6-pulzný má 6 diód a menšie zvlnenie, Parametrický stabilizátor používa Zenerovu diódu, je jednoduchý ale neefektívny, Lineárny IC stabilizátor má dobrú presnosť ale veľké tepelné straty, Spínaný stabilizátor má vysokú účinnosť, ale vyššie EMI, Filtrácia znižuje ripple pomocou kondenzátorov a LC členov, Po usmernení je zvyčajne potrebný kondenzátor pred stabilizátorom, Výber stabilizátora závisí na požiadavkách: presnosť vs účinnosť, Pri veľkej kapacite filtra vznikajú pri zapnutí veľké nárazové prúdy