Викиди струму і демпфирующие елементи
Джерела живлення з сглаживающим дроселем зовсім не є ідеальними елементами і мають дві основні проблеми, які пов'язані з викидами струмів при перемиканні і механічними вібраціями.
Хоча раніше вказувалося, що джерело живлення з сглаживающим дроселем споживає від силового трансформатора майже незмінний за величиною струм, це не зовсім відповідає дійсності. Так як для включення випрямного діода напруга на ньому має перевищити деяке значення (незалежно від того, чи використовуються напівпровідникові випрямлячі, або термоелектронні лампи), то це означає, що необхідний певний проміжок часу, для того, щоб значення синусоїдальної напруги зросла від нульового значення до такого, яке було б дорівнює напрузі включення будь-якого з випрямляючих діодів. Отже, струм, що протікає в трансформаторі, що не буде абсолютно незмінним за величиною, а в деякі моменти часу він може знижуватися навіть до нульового значення. Дросель буде намагатися підтримати незмінне значення струму, тому на ньому виникне напруга самоіндукції, яке визначається виразом:
У будь-якій схемі двухполуперіодного випрямлення діоди вимикаються з частотою, рівній подвоєному значенню частоти струму мережі живлення, і в цей момент часу зміна струму в часі, di / dt = ∞, тому з частотою, рівній подвоєній частоті струму мережі живлення, в дроселі виникають викиди напруги , розмах яких теоретично прямує до нескінченності (рис. 6.16).
Мал. 6.16 Максимально виражені перехідні процеси в дроселі ( «дзвін»), викликані перемиканням випрямляють елементів при відсутності струму навантаження
Хоча протікання значного за величиною струму помітно послаблює перехідні процеси (або так званий «дзвін» в дроселі) на осциллограмме струму все одно спостерігаються викиди (рис. 6.17).
Мал. 6.17 Осцилограми струму і напруги без застосування схеми демпфірування. Верхня осциллограмма (Канал 1) - струм навантаження трансформатора. Нижня осциллограмма (Канал 2) - напруга на вході випрямляча
Для захисту міжвиткової ізоляції силового трансформатора від виникаючих перенапруг часто використовується традиційна схема демпфирующей (тобто зменшує коливання) ланцюга, що складається з резистора і конденсатора і включеної паралельно висновків дроселя (рис. 6.18а).
Хоча установка паралельно дроселя традиційно використовуваної ланцюжка з конденсатора з ємністю 10 нФ і резистора з опором 10 кОм і знижує небезпеку піків перенапруги, вона значно погіршує умови фільтрації на високій частоті і збільшує викиди на осциллограмме струму (рис. 6.19).
Мал. 6.18 Традиційна та видозмінена ланцюга демпфірування дроселя
Мал. 6.19 Джерело живлення з дросельним входом і схемою демпфірування (конденсатор 10 нФ і резистор 10 кОм). Верхня осциллограмма (Канал 1) - струм навантаження трансформатора. Нижня осциллограмма (Канал 2) - напруга на вході випрямляча. Слід звернути увагу на погіршення форми кривої струму
Метод демпфірування, який значно покращує якість фільтрації на високій частоті, полягає в установці паралельно дроселя зустрічно включених конденсаторів, середня точка яких з'єднатися з точкою з нульовим потенціалом, використовуючи при цьому власний опір дроселя в якості демпфуючого опору. Оптимальне значення фільтрації можна отримати, якщо підібрати для конденсатора С1 таке значення ємності, щоб частота резонансу контуру, утвореного з індуктивністю витоку силового трансформатора, дорівнювала б частоті власного резонансу дроселя; однак ця умова не здається таким вже й обов'язковим. При цьому вельми дивним видається те, що на практиці досить часто використовується конденсатор з ємністю 220 нФ як для високовольтних, так і для низьковольтних джерел живлення (рис. 6.186).
Покращена схема демпфірування дозволяє позбутися від викидів напруги, при цьому не виявляється впливу на ВЧ фільтрацію і не відбувається додаткових викидів струму (рис. 6.20).
Як уже згадувалося раніше, власна змінна складова вихідної напруги випрямляча прикладається до дроселя. Раніше згадувалося, що вихідний трансформатор здатний «співати» за рахунок ослаблення стяжки пластин, або за рахунок явища магнітострикції. Це ж явище цілком може спостерігатися і в даному випадку, тобто для згладжує дроселя. Дросель може гудіти (дзижчати) з частотою, рівній подвоєному значенню частоти струму мережі живлення, а якщо у нього є якась деталь з ослабленим кріпленням, наприклад, ослабле кріплення екрануючого кожуха, то такий дросель буде деренчати, причому досить голосно. Або ж, в гіршому випадку, дросель кріпиться до резонуючій платі (наприклад, шасі), яка ще більше посилює його гудіння.
Для заданого значення вхідної напруги джерело живлення з сглаживающим дроселем забезпечує найнижче вихідна напруга (0,9 # 965; (RMS)), так як тільки постійна складова після випрямляча потрапляє в навантаження. З іншого боку, джерело живлення з вхідною накопичувальної ємністю при значенні ємності накопичувального конденсатора Creservoir = ∞ забезпечує максимальне значення напруги (рівне, √2 * # 965; (RMS)) за рахунок змінної складової. Альтернативний варіант додатково оцінити властивості джерела живлення зі сглаживающим дроселем, це представити його у вигляді джерела живлення з ємнісним входом, у якого ємність Creservoir = 0. Далі буде продемонструє-ровано, що зміна значення ємності накопичувального конденсатора може виявитися зручним способом зміни значення вихідної напруги в межах від значення, рівного 0,9 # 965; (RMS). до значення √2 # 965; (RMS). що дозволить використовувати не зовсім підходить раніше за своїми параметрами вторинну обмотку трансформатора для отримання необхідного значення напруги без втрат на баластному опорі. Другою перевагою даного підходу є те, що дуже малі значення струмів пульсації, викликані невеликим значенням ємності накопичувального конденсатора, значно знизять генерацію високочастотних шумів.
З іншого боку, коли для отримання позитивного високовольтної напруги використовується стандартний ламповий випрямляч, виявляється необхідним використовувати трансформатор, який має відвід від середньої точки, однак, ці ж самі обмотки можливо також використовувати для створення шини негативного напруги, наприклад, для завдання сіткового зсуву вихідних ламп, або для загальних елементів ланцюгів харчування, які задають постійну струмовий навантаження. Використання лампових випрямлячів для шин негативних напруг не зовсім виправдано, так як при цьому потрібні пара окремих випрямних діодів (кенотронов), наприклад EY84, а для того, щоб уникнути перевищення допустимого значення напруги між катодом і підігрівачем Vhk (max). для них потрібен свій власний джерело живлення підігрівачів. Кремнієві діоди найбільше підходять на цю роль, і хоча рівень шумів у них вище в порівнянні з ламповими випрямними діодами типу EY84, невисокі значення струмів пульсацій, обумовлені невисокою величиною ємності накопичувального конденсатора, знижує величину їх шумів.
Було б зовсім непогано мати просту розрахункову формулу, що дозволяє визначати точне значення високовольтної напруги в залежності від величини ємності накопичувального конденсатора, проте, це буде суперечити фундаментальному наближенню, зробленому для випадку згладжування пульсацій при використанні згладжує конденсатора, і не буде абсолютно враховувати постійну складову випрямляча. Використання рівнянь для схеми згладжування пульсацій з вхідним конденсатором є непоганий вихідною точкою, проте, більш точне значення ємності накопичувального конденсатора слід визначати експериментально.
Сайт створено в системі uCoz