Dòng điện gợn trong máy biến áp cung cấp điện tuyến tính

Tôi hơi bối rối về nguồn cung cấp tuyến tính và dòng điện đầu vào của chúng (tức là ở phía đầu vào của bộ điều chỉnh điện áp).

Để bắt đầu, đây là một mạch thử nghiệm:

chỉ là để làm cho LTspice hạnh phúc (tất cả các nút cần kết nối với mặt đất). BTW, tôi đoán tôi nên thêm một nắp đầu vào khác cho nhiễu tần số cao - mặc dù điều đó hầu như không liên quan đến câu hỏi này (và sơ đồ chỉ là một mạch thử nghiệm rất thô sơ). Các mục tiêu là 0 - 12 V với tốc độ tối đa 2 amps (1,5 có lẽ sẽ đủ tốt). Nguồn điện áp là 230 V r m s vì đó là những gì nó sẽ chạy và máy biến áp được thiết lập để mô phỏng ~ 15 V RMS, vì vậy khoảng 21 V cực đại.$R_{bogus}$
$V_{rms}$

Vấn đề là, tùy thuộc vào cách bạn xem nó, các xung dòng quá lớn hoặc quá cao của sự sụt giảm điện áp do điện trở nối tiếp. Hoặc cả hai, thực sự.

$\Omega$

Loại điện trở thứ cấp nào của bộ biến đổi sẽ có? Tôi đang xem xét một máy biến áp đa chạm 2x 10-15 V, với 2,2 A trên mỗi xếp hạng thứ cấp (tổng cộng 66 VA). Bảng dữ liệu liệt kê một vài chi tiết, nhưng không kháng loạt.

$\Omega$$\Omega$$\Omega$

Vì vậy, cuối cùng, các câu hỏi:

• $\Omega$
• Các mức tăng hiện tại của ~ 5-6 A cho nguồn cung 2 A có bình thường / được mong đợi không? Tương tự đối với các nắp làm mịn (~ 2.4 A) - Tôi giả sử đó là thông số kỹ thuật "dòng điện gợn" cho các tụ điện?
• Máy biến áp cần được đánh giá bao nhiêu để xử lý việc này? Chắc chắn tôi không cần một máy biến áp 6 amp để có được 2 A DC? RMS hiện tại dưới 2.2 A, nhưng điều này có thực sự ổn không?

Và, mặc dù điều này được trả lời khá nhiều ở trên:

• $\Omega$

Short: Thêm một điện trở 1 ohm nối tiếp với biến áp :-).

Lâu hơn:

Một biến thế "hoàn hảo" và tụ điện "hoàn hảo" sẽ có các dòng điện vô hạn, như tôi biết bạn nhận ra.

Mặc dù kết quả trong thế giới thực sẽ thay đổi theo 'triết lý và triết lý' của nhà sản xuất máy biến áp, nhưng trải nghiệm trong thế giới thực là bạn sẽ thường nhận được kết quả vượt trội bằng cách thêm một "điện trở lan truyền góc dẫn" nhỏ nối tiếp với nguồn cấp cuộn dây biến áp vào tụ điện. Điều này trái ngược với những gì bạn có thể mong đợi từ quan điểm hiệu quả và thường không được thực hiện trong thực tế. Tính toán lý thuyết về hiệu ứng của một điện trở như vậy gây khó chịu đáng ngạc nhiên nhưng mô phỏng sẽ cho thấy các hiệu ứng ngay lập tức.

Cho rằng mức DC trung bình dưới tải là 0,7071 (= sqrt (2)) của đỉnh V, bạn có khá nhiều khoảng trống để làm việc và có thể chịu được mức giảm khiêm tốn trong loạt kháng cự. Có một số hiệu ứng scondary có thể hữu ích tùy thuộc vào môi trường. Lan truyền góc dẫn giúp cải thiện hệ số công suất của tải cực đại khác - nhưng có lẽ không đủ để tạo ra sự khác biệt trong việc đáp ứng hoặc không đáp ứng các yêu cầu hệ số công suất chính thức. Đôi khi quan trọng hơn, trải rộng góc dẫn dẫn làm giảm đáng kể tải cực đại trên điốt và giảm các vấn đề EMC (nghĩa là nhiễu điện từ ít bức xạ hơn) - có lẽ không phải là hiệu ứng trực quan của việc thêm một vài ohms điện trở nối tiếp.

Hãy chơi với một số số liệu:

Bạn có 15 điện áp thứ cấp VAC và đang nhắm đến 12VDC ở 2A.
Giả sử bây giờ khoảng tối thiểu 15VDC trên các nắp bộ lọc có thể chấp nhận được 9giving tối thiểu khoảng cách 3V của bộ điều chỉnh).
Vpeak là 15 x 1.414 = 21.2 V
Công suất tải là VI = 12 x 2 = 24 Watts.
Nếu bạn quản lý để lọc điều này đủ tốt để đạt được khoảng 20VDC trên nắp, bạn sẽ làm tiêu tan Vdrop x I = (20-12) x 2 = 16 Watts trong bộ điều chỉnh và "như một phần thưởng" đạt được HIỆN TƯỢNG LỚN trong các nắp nhưng gợn sóng nhỏ. Đây dường như không phải là một ý tưởng tuyệt vời :-).

Nếu bạn có thể quản lý để truyền dẫn trên 25% chu kỳ điện áp, bạn sẽ nhận được dòng điện trung bình trong khi dẫn xuống 4 x Iavg = 8A.

Giả sử cực đại 21V, dẫn 25% xảy ra ở đầu ra máy biến áp khoảng 19V và dẫn 50% rất hữu ích xảy ra ở dưới 15V. Xem biểu đồ dưới đây.

Điều này cho thấy rằng việc chèn một loạt điện trở ohm sẽ có tác dụng đáng kể. Nếu giá trị trung bình được yêu cầu cho mức dẫn 25% giảm xuống 1 ohm thì việc giảm điện áp 8 volt sẽ đảm bảo rằng điều đó không xảy ra (vì 21-8 = 13V thấp hơn mục tiêu DC 15V mà điều này dựa trên ).

Nếu xảy ra sự dẫn 50% thì dòng điện trung bình trong khoảng thời gian này sẽ là 4A và mức giảm trung bình trên 1 ohm sẽ là 4V, vì vậy điều này có thể là "đúng" như thể nắp lọc ở khoảng 15V bạn nhận được (21-15) / Đỉnh 1 = 6A ở cực đại dạng sóng - và vì nắp sẽ có điện áp "gợn lên" khi đó bạn sẽ nhận được ít hơn 6A). Và như thế.
Vâng, bạn có thể phân tích tìm ra những gì xảy ra. Nhưng, chỉ cần đặt 1 ohm vào trình giả lập và xem điều gì sẽ xảy ra.

Điều này có tác dụng đặt điện áp gợn THÊM vào (các) tụ điện, dòng điện gợn LESS, tổn thất điều chỉnh ít hơn và tổn thất máy biến áp ít hơn, EMI diode ít hơn.

Sê-ri điện trở có thể ở trong máy biến áp nhưng sau đó thêm vào sự tỏa nhiệt bên trong một bộ phận tương đối tốn kém, trong đó bạn muốn thử tối ưu hóa việc truyền điện hơn là mất nhiệt. Một điện trở 5 watt 1 ohm có thể sẽ hoạt động tốt ở đây. 10W sẽ an toàn hơn do các đỉnh. ví dụ 4A ở mức 50% = I ^ 2R x 50% = 15 = 6W x 0.4 = 8W Dạng sóng BUT rất phức tạp nên cần phải tính toán nhiệt thực tế.

Lưu ý rằng trong nhiều trường hợp, định mức dòng điện gợn của hai tụ điện cao hơn so với tụ điện đơn có tổng điện dung bằng nhau.

Sử dụng mũ 105C (hoặc tốt hơn) như một vấn đề tất nhiên trong loại ứng dụng này. 2000 giờ + một ý tưởng tốt. Tuổi thọ ~~~ 2 ^ ((Trated-khéo léo) / 10) x Xếp hạng_ Cuộc sống

Tôi đang ở trong sân bóng phải với 0,5 trên trung học, hay gần gấp đôi so với sự thật?

Như Russell McMahon đã chỉ ra, một máy biến áp "lý tưởng" (có điện trở bằng 0) và bộ chỉnh lưu "hoàn hảo" và tụ điện "hoàn hảo" sẽ tạo ra các xung gần như vô hạn, dẫn đến hệ số công suất kém .

Than ôi, máy biến áp thực sự có nhiều, nhiều hơn 0,5 trên thứ cấp, dẫn đến sự sụt giảm tồi tệ hơn nhiều (nhưng hệ số công suất tốt hơn và ít vấn đề hơn với các đột biến hiện tại).

Tôi có nên thực sự mong đợi một sự sụt giảm điện áp lớn như vậy khi tải?

Đúng. Nguồn cung cấp năng lượng thực sự đã "giảm". (như chúng ta thảo luận ở nơi khác thế nào để kích thước một máy biến áp cung cấp điện? , 230V đến 12V bước xuống biến áp , Tại sao các máy biến áp không được kiểm soát? , Thay Pin Với AC Adaptor ). Điện áp đầu ra không tải của máy biến áp có thể cao hơn 50% so với điện áp đầu ra định mức. Một máy biến áp ngoài đời thực, giống như máy biến áp trong mô phỏng của bạn, cho 15 V không tải, chỉ có thể được xếp hạng "10 VAC" vì đó là tất cả những gì nó có thể đưa ra khi đầy tải.

Nếu các gai ở mức 5 A, với 0,5-1 trên thứ cấp, rõ ràng tôi mất nhiều volt ngay cả trước khi chỉnh lưu cầu, điều này làm cho toàn bộ sự cố bị hỏng (gợn đầu ra lớn).

Đúng. Nếu một số mạch cần ít nhất 12 VAC để chạy đúng và bạn cố gắng sử dụng một máy biến áp chỉ được xếp hạng để cung cấp "10 VAC" khi tải, thì nó sẽ không hoạt động - ngay cả khi bạn đo rằng máy biến áp đưa ra 15 VAC không tải

Máy biến áp thực sẽ hoạt động - máy biến áp được xếp hạng "12 VAC" dưới tải - không có cuộn dây tỷ lệ 10: 1; chúng có thể có tỷ lệ giống như 9: 1 để bù cho độ sụt giảm, và do đó sẽ có đầu ra 12 VAC cao hơn đáng kể khi không tải, có thể là 13 hoặc 18 hoặc 20 VAC.

Các nhà sản xuất khác nhau sản xuất máy biến áp có số lượng kháng khác nhau rộng rãi trên thứ cấp. Các máy biến áp đắt tiền có điện trở rất thấp có tỷ lệ cuộn dây "lý tưởng" mà người ta mong đợi cho một mức điện áp nhất định. Máy biến áp rẻ hơn với điện trở cao hơn có tỷ số cuộn dây khác nhau để bù cho dòng chảy và đạt được cùng mức điện áp (dưới tải). Nói cách khác, với cùng tỷ số cuộn dây, máy biến áp có điện trở cao hơn sẽ có điện áp thấp hơn (dưới tải) được in trên máy biến áp.

Để mô phỏng máy biến áp một cách chính xác, bạn phải điều chỉnh cả điện trở và tỷ số cuộn dây sao cho, ở tải định mức, nó cho điện áp định mức.

Tôi có thể lạc đề một chút khi tôi đề cập rằng nhiều bộ nguồn thực sự có "bộ lọc đường dây" / " cuộn cảm " / " bộ lọc triệt tiêu EMI ", " mạch điều chỉnh hệ số công suất " và một số ít có " mạch lấp đầy thung lũng " . Tất cả các thành phần "phụ" này trực tiếp hoặc gián tiếp làm giảm các gai hiện tại.

Sau khi điện trở đơn Russell McMahon đề xuất, bộ lọc đơn giản nhất tiếp theo là một cuộn cảm. Bạn có thể quan tâm đến việc thử nghiệm với việc chèn một cuộn cảm, có thể là 100 uH, trong dòng "hi" sau bộ chỉnh lưu và trước các tụ điện. Hoặc có lẽ đặt cuộn cảm giữa C1 và C2, tạo thành bộ lọc LC "pi" trong số 3 thành phần đó.