電源を計算するためのシンプルかつ迅速な方法。スキーム、説明

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電源を計算する簡単かつ迅速な方法。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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ここで提案する直接計算方法を使用すると、シンプルな DC 電源のパラメータをすばやく簡単に決定し、XNUMX 台のオシロスコープだけで完成した回路を確認できます。計算式は、回路テスト時に回路の出力電圧波形から測定した値を使用することに基づいているため、中間計算を実行する必要はありません。

リップルパーセンテージは、最大 DC 出力電圧レベルおよび電源出力電圧のリップルピークツーピーク値から直接決定されるため、テストはさらに高速です。

図1（クリックすると拡大）

図上。図1は、単純な電源の回路を示し、その出力電圧のタイミング図を示しています。この場合、出力電圧はコンデンサの両端の電圧にも等しくなります。リップルレベル (%) とリップル係数 ft は、出力電圧波形から次のように求めることができます。

電源を計算する簡単で高速な方法

また、時刻 tA と時刻 tB の間の時間間隔における出力電圧の変化は、負荷抵抗 Rz の抵抗値とコンデンサ C の静電容量によって決まる時定数に依存するため、このときの出力電圧の値はtB は次のように記述できます。

電源を計算する簡単で高速な方法

この等式をE®（ピーク）で割ると、次のようになります。

電源を計算する簡単で高速な方法

または

電源を計算する簡単で高速な方法

これはさらに次のように書き直すことができます

電源を計算する簡単で高速な方法

この等式を逆にして、後者の両部分の自然対数を求めると、

電源を計算する簡単で高速な方法

コンデンサCの静電容量は次の式で計算できます。

電源を計算する簡単で高速な方法

出力電圧Eo、負荷電流Iz、リップルレベルftなどの既知の（または目的の）値の静電容量Cを計算することもできます。ポイントAとCの間の時間間隔から、脈動周波数Fを決定できます。

電源を計算する簡単で高速な方法

リップル電圧の立ち上がりは点線で示す正弦波と一致するため、角度 O は次のようになります。

電源を計算する簡単で高速な方法

点 D と点 B の間の時間間隔は

電源を計算する簡単で高速な方法

式2および3により、コンデンサCの静電容量を、それらに含まれる量の与えられた値に従って計算することができます

電源を計算する簡単で高速な方法

半波整流器の場合、コンデンサCの容量は次式で表されます。

電源を計算する簡単で高速な方法

上記の式を使用すると、容量性リアクタンス、直列アクティブ抵抗、および分圧器と同じタイプの計算式のみを使用して、U字型フィルターのコンデンサーなどの追加のコンデンサーの容量を決定できます。

並列出力電圧安定化を備えた典型的な電源回路を図2に示します。 XNUMX; ツェナーダイオードを使用して出力電圧を安定させます。

電源を計算する簡単で高速な方法

電源を計算する簡単で高速な方法
図。 2

グラフは、コンデンサ両端の電圧波形 (Ec) を示しています。直列抵抗 Rs とツェナーダイオードによって決定されるガード電圧は、コンデンサの両端の電圧が回路の出力電圧レベルを下回るのを防ぎます。ガード電圧の値は、およそ Vz / 0,8 に等しくすることができます。ここで、Vz はツェナーダイオードの安定化電圧です。コンデンサ両端の電圧の最大値は、次のように書くことができます。

電源を計算する簡単で高速な方法

出力リップル電圧は

電源を計算する簡単で高速な方法

ここで、rz は AC 用ツェナーダイオードの内部抵抗です。直列抵抗 Rs の抵抗値は、次の式から計算できます。

電源を計算する簡単で高速な方法

ここで、Iz (最小) はツェナーダイオードを流れる電流の最小値であり、電源の動作点がツェナーダイオード特性の変曲点より上にあるときの値です。この電流値は、0,2 Iz (公称) と等しくすることができます。ここで、Iz (公称) は、ツェナーダイオードの動作電流の公称値です。ツェナーダイオード電流の最小値 0,2Iz (公称) と最大値 0,8Iz (公称) から、ツェナーダイオード Pz によって消費される電力の要件を決定できます。それが必要です

電源を計算する簡単で高速な方法

式 1 ～ 8 を使用すると、経済的な電源に関する計算をすばやく実行できます。この計算は、従来のオシロスコープを使用してすばやく簡単に検証できます。すべての整流ダイオードと電源トランスの選択は、通常の方法で実行されます。この方法は、より複雑な電源の計算に適用できます。

著者: O.J. コグバーン。出版物: N. ボルシャコフ、rf.atnn.ru

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