정류기/필터 회로

부품 및 재료

<울>

저전압 AC 전원 공급 장치

브리지 정류기 팩(Radio Shack 카탈로그 # 276-1185 또는 동급)

전해 커패시터, 1000µF, 최소 25WVDC(Radio Shack 카탈로그 # 272-1047 또는 동급)

4개의 "바나나" 잭 스타일 바인딩 포스트 또는 기타 터미널 하드웨어, 전위차계 회로 연결용(Radio Shack 카탈로그 # 274-662 또는 동급)

금속 상자

12볼트 전구, 25와트

램프 소켓

부품 및 재료에 대한 참고 사항

브리지 정류기 "팩"은 개별 다이오드에서 브리지 정류기 회로를 구성하는 것보다 적극 권장됩니다. 이러한 "팩"은 금속 방열판에 볼트로 고정되도록 만들어지기 때문입니다. 정류기의 방열판 기능을 위해 플라스틱 상자보다 금속 상자를 사용하는 것이 좋습니다.

더 큰 커패시터 값은 작동 전압이 충분히 높기만 하면 이 실험에 사용하는 것이 좋습니다. 안전을 위해 작동 전압 정격이 저전압 AC 전원 공급 장치의 RMS AC 전압 출력의 최소 두 배인 커패시터를 선택하십시오.

고와트 12볼트 램프는 레저용 차량(RV) 및 보트 용품점에서 구입할 수 있습니다. 일반적인 크기는 25와트와 50와트입니다. 이 램프는 전원 공급 장치의 "무거운" 부하로 사용됩니다.

상호 참조

전기 회로의 교훈 , 2권, 8장:"필터"

학습 목표

<울>

AC/DC 전원 공급 장치의 정전 용량 필터 기능

전력 반도체용 방열판의 중요성

개략도

그림

지침

이 실험은 이전에 구축한 저전압 AC 전원 공급 장치에 부착하기 위한 정류기 및 필터 회로를 구성하는 것을 포함합니다. 이 장치를 사용하면 배터리 구동 실험에서 배터리를 대체하기에 적합한 저전압 DC 전원을 얻을 수 있습니다.

이 장치를 자체 내장형 120VAC/DC 전원 공급 장치로 만들고 싶다면 저전압 AC 공급 장치의 모든 구성 요소를 이 회로의 "AC 입력" 쪽에 추가할 수 있습니다. 변압기, 전원 코드, 그리고 플러그. 이 작업을 선택하지 않더라도 나중에 이 프로젝트에 추가할 수 있는 추가 전압 조정 회로를 위한 공간을 제공하기 위해 필요한 것보다 큰 금속 상자를 사용하는 것이 좋습니다.

정류기 부품 구성

브리지 정류기 장치는 적어도 변압기의 2차 권선이 정격되는 것만큼 높은 전류에 대해 정격이 지정되어야 하고, 변압기 출력의 RMS 전압보다 최소 2배 높은 전압에 대해서는 정격이 되어야 합니다(피크 전압 및 추가 안전 마진). 부품 목록에 지정된 Radio Shack 정류기는 AC 실험 장에 지정된 저전압 AC 전원 공급 장치의 출력에 충분한 25A 및 50V 정격입니다.

이 크기의 정류기 장치에는 종종 "빠른 분리" 단자가 장착되어 있습니다. 와이어의 맨 끝 부분에 압착되는 "빠른 분리" 러그가 무료로 판매됩니다.

이것은 터미널 연결의 기본 방법입니다. 정류기의 러그에 와이어를 직접 납땜할 수 있지만, 납땜 중 열 손상 가능성과 고장 시 부품 교체의 어려움이라는 두 가지 이유로 반도체 부품에 직접 납땜하지 않는 것이 좋습니다.

반도체 장치는 지금까지 이 실험에서 다룬 대부분의 구성 요소보다 고장이 나기 쉬우므로 회로를 영구적으로 만들 생각이 있다면 유지 관리할 수 있도록 구성해야 합니다. "유지 관리 가능한 구성"에는 무엇보다도 모든 섬세한 구성 요소를 교체할 수 있도록 만드는 작업이 포함됩니다.

또한 회로 전체에 걸쳐 미터 프로브에 액세스할 수 있는 "테스트 지점"을 만들어 최소한의 불편으로 문제 해결을 실행할 수 있도록 해야 합니다. 터미널 스트립은 본질적으로 전압 측정을 위한 테스트 지점을 제공하며, 연결 내구성을 희생하지 않고도 전선을 쉽게 분리할 수 있습니다.

금속 상자 내부에 정류기를 볼트로 고정합니다. 상자의 표면적은 라디에이터 역할을 하여 정류 장치가 고전류를 통과할 때 냉각 장치를 유지합니다.

전자 부품의 작동 온도를 낮추도록 설계된 금속 라디에이터 표면을 방열판이라고 합니다. . 일반적으로 반도체 장치는 과열로 인해 손상되기 쉬우므로 해당 회로가 많은 양의 전력을 처리할 수 있는 경우 장치에서 주변 공기로 열이 전달되는 경로를 제공하는 것이 매우 중요합니다.

필터 부분 구성

필터 역할을 하는 커패시터가 회로에 포함되어 있습니다. 리플 전압을 줄이기 위해. 극성이 일치하도록 정류기의 DC 출력 단자에 커패시터를 올바르게 연결했는지 확인하십시오.

전해 콘덴서이므로 극성 반전에 의한 손상에 민감합니다. 특히 이 회로에서는 변압기와 정류기의 내부 저항이 낮고 결과적으로 단락 전류가 높기 때문에 손상될 가능성이 큽니다.

경고: 이 회로의 고장난 커패시터는 놀라운 힘으로 폭발할 것입니다!

회로 테스트

정류기/필터 회로를 구성한 후 다음과 같이 저전압 AC 전원 공급 장치에 연결합니다.

저전압 전원 공급 장치의 AC 전압 출력을 측정합니다. 회로가 그림과 같이 연결된 경우 측정기에 약 6볼트가 표시되어야 합니다.

이 전압 측정은 AC 전원 공급 장치의 RMS 전압입니다. 이제 멀티미터를 DC 전압 기능으로 전환하고 정류기/필터 회로에서 출력되는 DC 전압을 측정합니다.

이전에 측정한 AC ​​입력의 RMS 전압보다 상당히 높아야 합니다. 커패시터의 필터링 동작은 피크와 동일한 DC 출력 전압을 제공합니다. AC 전압, 따라서 더 큰 전압 표시:

AC 볼트(또는 AC 밀리볼트)로 설정된 디지털 전압계로 AC 리플 전압 크기를 측정합니다. 이 회로에서 이전에 구축된 필터링되지 않은 정류기 회로에서 측정된 것보다 훨씬 작은 리플 전압을 확인할 수 있습니다.

정류기/필터 장치에서 출력되는 AC 리플 전압을 "듣기" 위해 오디오 감지기를 자유롭게 사용하십시오. 평소와 같이 작은 "커플링" 커패시터를 감지기와 직렬로 연결하여 DC 전압에는 응답하지 않고 AC 리플에만 응답하도록 합니다.

소리가 거의 들리지 않아야 합니다. 무부하 AC 리플 전압을 측정한 후 다음과 같이 25와트 전구를 정류기/필터 회로의 출력에 연결합니다.

정류기/필터 장치의 "DC 출력" 단자 사이에 존재하는 리플 전압을 다시 측정합니다. 부하가 크면 필터 커패시터가 정류된 전압 피크 사이에서 방전되어 이전보다 더 큰 리플이 발생합니다.

리플 감소

고부하 조건에서 더 적은 리플이 필요한 경우 더 큰 커패시터를 사용하거나 두 개의 커패시터와 인덕터를 사용하여 더 복잡한 필터 회로를 구축할 수 있습니다.

이러한 필터 회로를 구축하기로 선택한 경우 최대 인덕턴스를 위해 철심 인덕터를 사용하고 전원 공급 장치의 전체 정격 전류를 안전하게 처리할 수 있을 만큼 충분히 두꺼운 와이어를 사용하는 인덕터를 사용해야 합니다. 필터링 목적으로 사용되는 인덕터를 초크라고도 합니다. 부하에 도달하는 AC 리플 전압을 "질식"시키기 때문입니다.

적절한 초크를 얻을 수 없는 경우 저전압 전원 공급 장치에서 120볼트 AC를 12볼트 또는 6볼트 AC로 단계적으로 낮추는 데 사용되는 유형과 같은 강압 변압기의 2차 권선을 사용할 수 있습니다. 1차(120볼트) 권선을 열어 둡니다.

컴퓨터 시뮬레이션

SPICE 노드 번호가 있는 도식:

Netlist(다음 텍스트를 포함하는 텍스트 파일 만들기, 그대로):

<이전>전파 브리지 정류기 v1 1 0 sin(0 8.485 60 0 0) rload 2 3 10k c1 2 3 1000u ic=0 d1 3 1 mod1 d2 1 2 mod1 d3 3 0 mod1 d4 .model 0 mod 1 mod1 . .5m 25m .plot tran v(1,0) v(2,3) .end

R_load 값을 줄일 수 있습니다. 시뮬레이션에서 리플 전압에 대한 부하의 영향을 알아보기 위해 10kΩ에서 더 낮은 값으로 변경합니다. 10kΩ 부하 저항에서와 같이 리플은 SPICE에 의해 플롯된 파형에서 감지할 수 없습니다.

관련 워크시트:

<울> <리>

기본 AC-DC 전원 공급 장치 워크시트