Turbūt prisimenate– pirmoje straipsnio dalyje aiškinomės, kaip veikia dviejų pusperiodžių lygintuvo su tilteliu schema. Buvo minėta, kad tai yra viena iš populiariausių lygintuvų schemų.

Jei pirmosios dalies dar neskaitėte, tą siūlome padaryti dabar – tai padės lengviau suprasti antrąją straipsnio dalį. O šioje dalyje kalbėsime jau apie kitokią lyginimo schemą.

Dviejų pusperiodžių lygintuvas su vidurio tašku

Be jau pirmojoje dalyje minėtos lygintuvinės schemos labai dažnai taikoma ir dviejų pusperiodžių lygintuvo su vidurio tašku schema (7 pav.). Kokie gi pagrindiniai skirtumai tarp šių dviejų schemų? Skirtumus galima sugrupuoti pagal tam tikrus šių lygintuvų požymius:

• Naudojamos elementinės bazės skirtumai;
• Veikimo principo skirtumai;
• Lygintuvų privalumai ir trūkumai.

Palyginę šias schemas (žiūr. pirmos dalies 2 pav. ir antros dalies 7 pav.) nesunkiai pastebėsime esminius elementinės bazės skirtumus t.y. skirtingi transformatoriai ir skirtingas lygintuvinių diodų skaičius. Prieš pradedant aiškintis kaip ši schema (7 pav.) veikia, išsiaiškinkime čia naudojamo transformatoriaus ypatybes.

Kaip matome skirtumai yra transformatoriaus antrinėje apvijoje, o tiksliau apvijose. Tokio transformatoriaus antrinė apvija sudaryta iš dviejų apvijų, kurios turi vienodą vijų skaičių. Vienos apvijos pabaiga yra sujungta su kitos pradžia ir šis sujungimas vadinamas vidurio tašku arba vidurio atšaka. Kadangi abiejų apvijų vijų skaičius vienodas, tai įtampos U_{2_1} ir U_{2_2} bus vienodos. Parenkant transformatoriaus antrinių apvijų įtampos reikšmę reikėtų vadovautis išraiška:

                                          (5).

Kodėl labai svarbu tinkamai parinkti transformatoriaus apvijų sroves, buvo aptarta pirmoje straipsnio dalyje. Tačiau būtina atkreipti dėmesį, kad šiuo atveju antrinės apvijos srovė nustatoma kitaip:

                                        (6).

Pirminės apvijos srovę I₁ galima apskaičiuoti analogiškai kaip ir tiltelinės lygintuvo schemos (žiūr. pirmos dalies (4)), tik vietoje U₂ reikia įrašyti U_{2_1} arba U_{2_2}– kaip jau buvo aptarta, šios įtampos yra lygios.

Kaip ir tiltelinėje lygintuvo schemoje, taip ir šioje svarbu teisingai parinkti diodų parametrus. Schemai (7 pav.) diodų atgalinė įtampa  ir vidutinė srovė . Savaime suprantama, kad šie parametrai negali būti mažesnių reikšmių nei yra gaunami juos apskaičiavus.

Tuomet, kai diodo VD1 anodą veiks teigiamas kintamosios įtampos pusperiodis, diodo VD2 anodą veiks neigiamas kintamosios įtampos pusperiodis. Jau žinome, kad tokiu atveju srovė tekės per diodą VD1, o diodas VD2 bus uždarytas. Diodo VD1 anodo atžvilgiu neigiamas kintamosios įtampos pusperiodis bus ir transformatoriaus vidurio atšakoje. Taigi šiuo atveju srovės tekėjimo kelias bus toks: transformatoriaus antrinė apvija, diodas VD1, apkrova R_a, transformatoriaus antrinė apvija. Pasikeitus kintamosios įtampos poliarumo ženklui transformatoriaus antrinėje apvijoje, srovė tekės per diodą VD2, tuo metu diodas VD1 bus uždarytas. Kaip tik čia pastebimas esminis šios schemos veikimo principo skirtumas lyginant su tilteline lygintuvo schema, t.y. transformatoriaus antrinėmis apvijomis srovė teka pakaitomis, priklausomai nuo kintamosios įtampos pusperiodžių poliarumo. Išlygintos įtampos forma gaunama analogiška kaip ir tiltelinėje lygintuvo schemoje.

Dėl veikimo principo skirtumų šiose schemose galima įžvelgti tam tikrus privalumus ir trūkumus. Schemos (7 pav.) trūkumai: didesni transformatoriaus geometriniai išmatavimai (skaičiuojamasis galingumas 1,48P₀, o antrinės apvijos išnaudojimo koeficientas 0,58, tuo tarpu tiltelinės lygintuvo schemos skaičiuojamasis transformatoriaus galingumas yra 1,23P₀, o antrinės apvijos išnaudojimo koeficientas 0,83); reikalingi diodai su didesne U_atg., todėl jie bus brangesni. Pagrindinis tiltelinės lygintuvinės schemos (pirmos dalies 2 pav.) trūkumas tas, kad reikia keturių diodų, be to išlyginta srovė teka per dviejų diodų grandinę todėl gaunami didesni įtampos nuostoliai.

Tiltelio schema su vidurio tašku

Labai dažnas atvejis kai įvairioms elektroninėms schemoms maitinti reikalinga dvipoliarė įtampa. Tokio lygintuvo vienas iš galimų variantų parodytas 8 paveiksle. Kaip matome čia panaudotas transformatorius su vidurio atšaka, kuri yra sujungiama su filtro kondensatorių C1 ir C2 bendru tašku ir taip pat su apkrovų R_{a_1} ir R_{a_2} bendru tašku. Įtampos +U₀ ir –U₀ yra matuojamos būtent šio sujungimo (vidurio taško) atžvilgiu.

Nesunku pastebėti, kad tokio tipo lygintuve tekės dvi išlygintos srovės I0_1 ir I0_2, nes jis paprastai apkraunamas dviem apkrovomis (Ra1 ir Ra2), kurioms reikalingos skirtingo poliarumo įtampos.

Taške tarp diodų VD1 ir VD2 esant teigiamam kintamosios įtampos pusperiodžiui, taške tarp diodų VD3 ir VD4 bus neigiamas kintamosios įtampos pusperiodis. Esant minėtai būsenai apkrovos Ra1 srovė tekės taip: transformatoriaus antrinė apvija, diodas VD2, apkrova Ra1, transformatoriaus vidurio taškas. Apkrovos Ra2 tekėjimo kelias atrodytų taip: transformatoriaus vidurio taškas, apkrova Ra2, diodas VD3, transformatoriaus antrinė apvija. Pasikeitus kintamosios įtampos poliarumui, apkrovų srovės tekės analogiškai, tik dabar per diodus VD4 ir VD1.

Šio lygintuvo parametrai yra analogiški 7 paveiksle parodytos schemos parametrams.

Filtro kondensatorių parinkimas

Jau pirmoje straipsnio dalyje buvo užsiminta, kad įtampa gauta lygintuvo išėjime yra pulsuojanti. Įtampos pulsavimas yra charakterizuojamas pulsacijų koeficientu– kp, arba pulsacijos įtampa Up. Pulsacijos koeficientas išreiškiamas:

                                       (7),

čia ∆U₀ –  lygintuvo išėjimo įtampos pokytis (žiūr. 9 pav.).

Visų aptartų lygintuvų schemų (įskaitant ir pirmoje straipsnio dalyje) pulsacijų koeficientas kai filtro kondensatoriai neprijungti yra lygus 0,67 santykiniais vienetais, arba 67%. Priklausomai nuo elektroninio įrenginio, kurį lygintuvas maitina, pulsacijų koeficientą paprastai reikia užtikrinti 0,1÷ 2% ribose. Taigi, kaip parinkti filtro kondensatorių (ius), kad būtų pasiektas pageidaujamas pulsacijų koeficientas?

Labai tikslius skaičiavimus galima atlikti tik pasitelkus pakankamai sudėtingas matematines formules, kurios pradedančiajam elektronikos mėgėjui gali būti sunkiai įveikiamos ar netgi nuteikiančios daugiau nebegalvoti apie elektronikos techniką. Noriu iš karto nuraminti, kad mes naudosime labai supaprastintą variantą, kurio visiškai pakanka inžineriniams skaičiavimams atlikti. Šį variantą pavadinome inžineriniu, nes būtent inžinieriai taupydami laiką paprastai stengiasi naudoti kuo paprastesnes matematines išraiškas, jei tik reikiamiems skaičiavimams atlikti pakanka tikslumo. Taigi visoms anksčiau aptartoms schemoms filtro kondensatoriaus talpą apytiksliai galima nustatyti:

                       (8),

čia f– tinklo dažnis (50 Hz); Ra– apkrovos varža, [Ω], kurią, jei nėra žinoma, galima nustatyti:  (čia P0– apkrovos galia [W]); k_p– pageidaujamas pulsacijų koeficientas, santykiniais vienetais. Kondensatoriaus talpa yra parenkama artimiausia standartinė nuo gautos ją apskaičiavus.

Nesunku pastebėti (žiūr. (8)), kad kondensatoriaus talpos reikšmė tiesiogiai priklausys nuo apkrovos varžos. Apkrovai didėjant (tai reiškia, kad jos varža mažės), didės ir kondensatoriaus talpa. Čia būtina pabrėžti, kad talpuminius filtrus tikslinga naudoti, kai apkrovos galia neviršija keliasdešimt vatų, esant dideliems apkrovos galingumams tenka naudoti labai didelių talpų kondensatorius, o jie kaip žinia yra ir nepriimtinai didelių geometrinių išmatavimų. Tokiais atvejais tikslinga naudoti LC filtrus, bet apie tai jau kitoje dalyje.

(Sėkmės Jums konstruojant elektroninius įtaisus, kurių normaliam darbui užtikrinti būtinai prireiks ir maitinimo šaltinio, ir laukite tęsinio. Jo publikavimas planuojamas jau rudenį.)

Parengė Artūras Aleksynas

Komentarai (0)