Pro napájení tranzistorových přístrojů radioamatéři obvykle používají usměrňovač podle následujícího obrázku:
Schéma dvoucestného usměrňovače v můstkovém zapojení
Transformátor TRAFO zmenšuje napětí ze sítě (obvykle 230V) na nižší potřebnou
hodnotu, diody D1 – D4 v můstkovém zapojení toto napětí usměrní a
filtrační kondenzátor Cf zmenší jeho zvlnění. Odpor Rz
představuje zátěž, napájenou usměrňovačem. Při návrhu síťového napájecího
zdroje s ohledem na požadované parametry a zatížení se začíná pravidelně
transformátorem.
Výchozí parametry pro návrh usměrňovače jsou:
Uz – napětí požadované zátěží, což se obvykla rovná napětí na výstupu filtru Uss
Iz – maximální proud odebíraný zátěží.
Z těchto údajů, daných konkrétním elektronickým zařízením které budeme napájet, závisí výběr usměrňovacích diod, výkon síťového transformátoru a počty závitů jeho primárního a sekundárního vinutí. Střídavé napětí sekundárního vinutí transformátoru (U2) se počítá podle vzorce:
U2 = A * Uz
kde A je součinitel, jehož hodnota závisí na proudu
zátěže (viz tabulka 1). Na základě znalosti proudu zátěže určíme maximální
proud, tekoucí každou diodou můstku usměrňovače:
ID = 0,5 * B * IZmax
kde B je součinitel závisející na maximálním proudu zátěže (tabulka 1).
Tabulka 1
Závěrné napětí diod, použitých v tomto zapojení usměrňovače, zvolíme 1,5 krát vyšší, než je výstupní napětí, tedy:
Uzáv = Uz * 1,5
Kapacita filtračního kondenzátoru Cf v uF (mikrofaradech) určíme ze vzorce:
Cf = 3 200 * Iz / Uz * Kz
kde Kz vyjadřuje součinitel zvlnění usměrněného napětí, charakterizující poměr špičkové hodnoty střídavého kmitočtu 100 Hz na výstupu usměrňovače ke střední hodnotě usměrněného napětí. Čím je větší kapacita filtru kondenzátoru a menší aktuální zatížení, tím je menší zvlnění napětí a tedy také brum v nízkofrekvenčním zařízení. Pro většinu amatérských zapojení s tranzistory je možno předpokládat, že zvlnění napájecího napětí by nemělo překročit poměr Kz = 0,01. Jmenovité napětí filtračního kondenzátoru nesmí být menší, než je napětí na výstupu usměrňovače, jinak hrozí jeho probití (destrukce) vyšším napětím.
Postup návrhu usměrňovače.
Při návrhu usměrňovače postupujeme v následujícím pořadí. Nejprve určíme maximální hodnotu proudu, který poteče sekundárním vinutím:
Isec = 1,5 * IzMax.
Dále vypočítáme maximální výkon dodávaný sekundárním vinutím
Psec = Usec * Isec.
Z něj odvodíme výkon vlastního transformátoru
Ptr = 1,25 * Psec
z čehož vychází plocha průřezu jádra transformátoru:
kde 1,3 – je střední hodnota konstanta
Nyní zjistíme počty závitů primárního a sekundárního vinutí
podle vzorců:
Průměry vodičů vinutí transformátoru (v mm) je možno určit podle tabulky 2 nebo pomocí vzorce:
kde Ivinutí je proud v příslušném vinutí v mA.
Tabulka 2
Literatura:
В.Г. Борисов.
Кружок радиотехнического
конструирования
http://ok1ike.c-a-v.com/soubory/usmer.htm
http://ok1ike.c-a-v.com/soubory/zenerky.htm
http://ok1ike.c-a-v.com/soubory/stabil1.htm
http://ok1ike.c-a-v.com/soubory/stabil2.htm
http://ok1ike.c-a-v.com/soubory/zdroj_5-15.htm
http://ok1ike.c-a-v.com/soubory/nasobice.htm
http://ok1ike.c-a-v.com/soubory/2_stab.htm
http://ok1ike.c-a-v.com/soubory/navrh_trafa.htm
http://ok1ike.c-a-v.com/soubory/ruzna_napeti.htm