Розуміння повних та напівхвильових джерел живлення - Примітка

Цей документ описує небезпеку змішування напівхвильових і повнохвильових джерел живлення, а також дає огляд основних напівхвильових і повнохвильових схем живлення.

Рис. 1: Схематичний символ діода

Діоди

Щоб зрозуміти різницю між повними та напівхвильовими джерелами живлення, потрібно зрозуміти, як працює діод.
На малюнку 1 показано схематичний символ, що використовується для діода. Діод - це електронний вимикач. Коли на анодному (+) терміналі є більше позитивної напруги, ніж на катодному (-) терміналі, перемикач замикається, і струм буде проходити через діод від анода (+) до катода (-). Коли на катодному (-) терміналі є більше позитивної напруги, ніж на анодному (+), перемикач відкритий і струм не буде протікати.

Небезпека змішування напівхвилі з повнохвильовими джерелами живлення

На малюнку 2 представлена схема повноволнового живлення. Багато систем управління використовують напівхвильові джерела живлення, і в цих системах нижня клема трансформатора 24 В змінного струму, як правило, підключена до землі. Якщо до такої системи підключено джерело живлення з повною хвилею (як показано на малюнку 4), то верхня клема трансформатора також підключена до землі через діод D3 під час негативного напівперіоду живлення змінного струму. Це створює коротке замикання між клемами трансформатора (як показано на малюнку 3), яке або спрацює вимикач, перегорить діод або перегорить трансформатор - або, можливо, всі три.

Тому ніколи не намагайтеся живити напівхвильові джерела живлення та повнохвильові джерела живлення від одного трансформатора.

Напівхвильові та повнохвильові джерела живлення можуть співіснувати в одній системі управління, вони просто повинні живитися від окремих трансформаторів.

Рис. 2: Основне повнохвильове джерело живлення. Рис. 3: Клеми трансформатора джерела живлення на рис. 4 нижче з'єднані між діодом D3 під час негативного напівперіоду живлення змінного струму. Рис. 4: Основне повнохвильове джерело живлення з нижньою клемою трансформатора 24 В змінного струму, неправильно підключеним до землі

Напівхвильові блоки живлення

На рисунку 5 показано просте напівхвильове джерело живлення. 24 В змінного струму - це вихід силового трансформатора 24 В змінного струму. D1 - діод, який змінює змінний струм на пульсуючий постійний. С1 - конденсатор фільтра, який згладжує пульсуючий постійний струм. R1 - навантаження ланцюга, 275 Ом було обрано для навантаження близько 100 мА.

На рисунку 6 показані форми сигналів напруги напівхвильового джерела живлення, коли вхідна напруга становить 24 В змінного струму (або 68 вольт від піку до піку). Світліша форма сигналу - це джерело живлення 24 В змінного струму, а темніша форма сигналу - напруга на конденсаторі фільтра C1 і резисторі навантаження R1.

Як показано на рис. 6, на кожному позитивному півперіоді живлення 24 В змінного струму напруга на конденсаторі фільтра та навантажувальному резисторі піднімається до пікового значення змінної напруги. На негативному півперіоді конденсатор забезпечує струм для навантаження. Зміни напруги навантаження або пульсацій залежать від значення конденсатора - більший конденсатор матиме менше пульсацій напруги.

Рис. 5: Основні напівхвильові джерела живлення Рис. 6: Половинно-хвильові форми напруги джерела живлення

Під час затіненої частини на фіг. 6 ефективна схема напівхвильового джерела живлення показана на фіг. 7. Живлення 24 В змінного струму заряджає С1 і подає струм навантаження. Оскільки конденсатор повинен накопичувати струм для від’ємного напівперіоду, зарядний струм конденсатора може бути досить великим, в цьому випадку майже 1 ампер. Чим більше конденсатор, тим більше струм зарядки.

Рис. 7: Діод D1 закритий під час затіненої частини сигналу на рис. 6. Рис. 8: Діод D1 відкритий під час незатіненої частини сигналу на Рис.

Під час незатіненої частини рисунка 6 на рис. 8 показана ефективна схема напівхвильового джерела живлення. Діод відкритий, тому джерело 24 В змінного струму не подає жодної потужності, а конденсатор подає весь струм навантаження.

Напівхвильові джерела живлення, як правило, складніші, ніж схема, показана на малюнку 5. Ця проста схема була обрана для зручності пояснень. Зазвичай існує схема регулювання, щоб підтримувати вихід на постійній напрузі. Регулятори працюють добре, але вони не можуть утримувати постійний вихід, якщо напруга конденсатора фільтра падає нижче регульованого виходу. Регулятори також використовують деяку напругу конденсатора фільтра для коректної роботи.

У схемі, показаній тут, напруга конденсатора фільтра падає до 20 вольт, перш ніж він зарядиться 24 В змінного струму. Тому неможливо мати регульовану потужність більше 19,5 В постійного струму.

Повнохвильові блоки живлення

На малюнку 9 показано просте повно хвильове джерело живлення. 24 В змінного струму - це вихід силового трансформатора 24 В змінного струму. D2, D3, D4 і D5 - це діоди, які перетворюють змінний струм на пульсуючий постійний струм. С2 - конденсатор фільтра, який згладжує пульсуючий постійний струм. R2 - навантаження в ланцюзі, 275 Ом було обрано для навантаження близько 100 мА.

На рис. 10 показані форми сигналів напруги джерела живлення з повною хвилею, коли вхідна потужність становить 24 В змінного струму (або 68 вольт від піку до піку). Більш легка форма сигналу є джерелом живлення 24 В змінного струму після того, як діоди перетворили його на пульсуючу постійну напругу. Темнішою формою сигналу є напруга на конденсаторі фільтра С2 і навантажувальному резисторі R2.

Як показано на рис. 10, напруга на конденсаторі фільтра та навантажувальному резисторі піднімається до пікового значення напруги живлення. Коли напруга живлення повертається до нуля, конденсатор забезпечує струм для навантаження. Зміни напруги навантаження або пульсацій залежать від значення конденсатора - більший конденсатор матиме менше пульсацій напруги.

Під час темних затінених коробок на рисунку 10 ефективна схема джерела живлення показана на рисунку 11. Під час світлотіньових коробок на рисунку 10 ефективна схема джерела живлення зображена на рисунку 12. Протягом обох цих періодів живлення 24 В змінного струму заряджає C1 і подає струм навантаження. Зарядний струм конденсатора може бути досить великим, в даному випадку майже 0,5 ампер. Чим більше конденсатор, тим більше струм зарядки.

Під час незатіненої частини на малюнку 10 всі діоди відкриті, а конденсатор подає весь струм навантаження.

Рис. 9: Основне повнохвильове джерело живлення. Рис. 10: Повнохвильові форми напруги джерела живлення. Рис. 11: Шлях струму під час темної затіненої ділянки Рис.

Повнохвильові джерела живлення, як правило, складніші, ніж схеми, показані на малюнку 9. Ця проста схема була обрана для зручності пояснень. Зазвичай існує схема регулювання, щоб підтримувати вихід на постійній напрузі. Регулятори працюють добре, але вони не можуть утримувати постійний вихід, якщо напруга конденсатора фільтра падає нижче регульованого виходу. Регулятори також використовують деяку напругу конденсатора фільтра для коректної роботи. У схемі, показаній на попередній сторінці, напруга конденсатора фільтра падає до 25,5 вольт, перш ніж він заряджається 24 В змінного струму. Тому було б неможливо мати регульовану потужність більше 25 В постійного струму.

Як описано на першій сторінці цього документа, напівхвильові та повнохвильові джерела живлення можуть співіснувати в одній системі управління, вони просто повинні живитися від окремих трансформаторів.

Якщо у вас є додаткові запитання щодо напівхвильових та повнохвильових джерел живлення, зателефонуйте своєму представнику BAPI.