為了更好地理解電子學(xué),設(shè)計(jì)師必須學(xué)習(xí)理論和實(shí)踐。但為了更好地理解這些概念,有必要進(jìn)行電子模擬,并可能“接觸”創(chuàng)建的電路。接下來的教程在電源電路的每個(gè)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)中逐步進(jìn)行模擬,以完美地了解電子元件在不同工作條件下的行為。教程附有大量圖像和圖形。使用的主要電子軟件是LTspice。它是一種高性能 SPICE 仿真軟件、原理圖捕獲和波形查看器,具有增強(qiáng)功能和模型,可簡(jiǎn)化模擬電路的仿真。
世界電壓
直流電壓和交流電壓
我們看一下圖1的接線圖:里面有兩個(gè)電路。第一個(gè)電路(頂部)使用電池提供直流電壓。第二個(gè)電路(底部)提供頻率為 60 Hz 的正弦交流電壓。
圖 1:CC 和 AC 發(fā)電機(jī)
在圖 2所示的圖中,我們可以注意到不同的信號(hào):
黃色軌跡:電池 V 產(chǎn)生的 230-V 直流電壓
綠色軌跡:由正弦發(fā)生器 V 產(chǎn)生的 325V 正弦交流電壓
灰色軌跡:0 V 地電壓
圖 2:CC 和 AC 曲線
在圖中,我們還可以看到:
垂直橙色線:零峰值電壓,等于 325 V
垂直白線:峰峰值電壓,等于 650 V
請(qǐng)注意,正弦電壓的 RMS 值為 230 V,盡管峰值達(dá)到 325 V。 實(shí)際上,對(duì)負(fù)載產(chǎn)生的影響與 230 V 電池的直流電壓相同。
直流電壓
對(duì)于大多數(shù)設(shè)備,交流電壓不可用。有必要讓它直接。將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的元件稱為整流器。將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的最常見方法是使用一個(gè)或多個(gè)二極管,讓電流沿一個(gè)方向通過。產(chǎn)生的直流電不是穩(wěn)定電壓而是脈動(dòng)電壓。對(duì)于許多直流電路,紋波可能是一個(gè)大問題。需要額外的過濾來使脈動(dòng)信號(hào)變平(圖 3)。在原理圖中,您可以看到 1N4007 二極管的 SPICE 模型,能夠承受 1,000 V 的電壓。
圖 3:該電路消除了來自輸入的替代信號(hào)。
紋波量取決于負(fù)載(在本例中為 100 Ω)和與其并聯(lián)的電解電容器的值。大容量允許非常低的紋波。圖 4顯示了三個(gè)輸出電壓,使用不同的電容值,如下所示:
灰色信號(hào):正半波
青色信號(hào):使用 100-μF 電容器輸出(高紋波)
紅色信號(hào):帶有 1,000-μF 電容器的輸出(中等紋波)
綠色信號(hào):輸出帶有 10,000-μF 電容器(紋波非常低)
圖 4:使用不同電容值的三個(gè)輸出電壓
二極管降低輸出電壓
重要的是要知道由二極管組成的整流橋會(huì)導(dǎo)致 1.4 V 的壓降。理想的二極管沒有這種影響。肖特基二極管的影響較小。圖 5顯示了由于二極管的存在,輸出電壓不能等于輸入峰值的事實(shí)。
圖 5:二極管的存在降低了輸出電壓。
結(jié)論
所有電子產(chǎn)品均由精確的數(shù)學(xué)公式調(diào)節(jié)。電解電容容量的計(jì)算也遵循這個(gè)規(guī)律。
審核編輯:郭婷
評(píng)論