Inzicht in voedingen met volle en halve golven - Toepassingsnota


Dit document beschrijft het gevaar van het mengen van halfgolf- en volle-golfvoedingen en geeft tevens een overzicht van de basiscircuits voor halfgolf- en volle-golfvoedingen.

Diode
Fig. 1: Diode Schematisch Symbool

Diodes

Om het verschil tussen voedingen met volle en halve golffrequenties te begrijpen, moet men begrijpen hoe een diode werkt.
Figuur 1 toont het schematische symbool dat voor een diode wordt gebruikt. Een diode is een elektronische schakelaar. Wanneer op de anode (+) aansluitklem een positievere spanning staat dan op de kathode (-) aansluitklem, is de schakelaar gesloten en zal er stroom door de diode vloeien van anode (+) naar kathode (-). Wanneer op de kathode (-) aansluitklem een positievere spanning staat dan op de anode (+) aansluitklem, is de schakelaar open en zal er geen stroom vloeien.

Het gevaar van het mengen van voedingen met halve en hele golven

Figuur 2 toont een schema van een volle-golf voeding. Veel regelsystemen gebruiken een halve-golf voeding, en in deze systemen is de onderste klem van de 24VAC transformator gewoonlijk verbonden met massa. Als op een dergelijk systeem een volle-golf voeding wordt aangesloten (zoals getoond in figuur 4), dan wordt de bovenste klem van de transformator tijdens de negatieve halve cyclus van de VAC-voeding ook via diode D3 met massa verbonden. Hierdoor ontstaat een kortsluiting tussen de aansluitklemmen van de transformator (zoals in figuur 3), die ofwel een stroomonderbreker doet doorslaan, ofwel de diode doorbrandt, ofwel de transformator doorbrandt - of misschien wel alle drie.

Daarom moet u nooit proberen om halfgolffrequenties en voedingen met volle golffrequenties op dezelfde transformator aan te sluiten.

Halfgolvige en volle-golfvoedingen kunnen naast elkaar bestaan in hetzelfde regelsysteem, zij moeten alleen worden gevoed door afzonderlijke transformatoren.

Fig. 2: Basis volle-golfvoeding
Volledige golf PS Fig3
Fig. 3: De transformatoraansluitingen van de voeding in Fig. 4 hieronder zijn met elkaar verbonden over diode D3 gedurende de negatieve halve cyclus van de VAC-voeding.
Fig. 4: Basis volle-golfvoeding met onderste klem van 24 VAC transformator ten onrechte verbonden met aarde

Halve golf voedingen

Figuur 5 toont een eenvoudige halfgolffabriek. 24VAC is de uitgang van een 24VAC voedingstransformator. D1 is de diode die de wisselstroom omzet in pulserende gelijkstroom. C1 is een filtercondensator die de pulserende gelijkstroom afvlakt. R1 is de circuitbelasting, 275Ω werd gekozen voor een belasting van ongeveer 100mA.

Figuur 6 toont de spanningsgolfvormen van de halve-golfvoeding bij een ingangsspanning van 24 VAC RMS (of 68 volt piek-tot-piek). De lichtere golfvorm is de 24 VAC voeding en de donkere golfvorm is de spanning over de filtercondensator C1 en de belastingsweerstand R1.

Zoals aangegeven in fig. 6, stijgt bij elke positieve halve cyclus van de 24 VAC-voeding de spanning over de filtercondensator en de belastingsweerstand tot de piekwaarde van de wisselspanning. Op de negatieve halve cyclus levert de condensator de stroom voor de belasting. De variatie in de belastingsspanning, of rimpeling, is afhankelijk van de waarde van de condensator - een grotere condensator zal minder spanningsrimpel hebben.

Fig. 5: Basis halfgolfvoeding
Fig. 6: Halve golf voedingsspanningsgolfvormen

In het gearceerde gedeelte van fig. 6 is in fig. 7 het effectieve schema van de halfgolffabrieksvoeding te zien. De 24 VAC-voeding laadt C1 op en levert de belastingsstroom. Aangezien de condensator stroom moet opslaan voor de negatieve halve cyclus, kan de laadstroom van de condensator vrij groot zijn, in dit geval bijna 1 ampère. Hoe groter de condensator, hoe groter de laadstroom.

Fig. 7: Diode D1 is gesloten gedurende het gearceerde gedeelte van de golfvorm in Fig. 6.
Fig. 8: Diode D1 is open gedurende het niet-gearceerde deel van de golfvorm in Fig. 6.

In het niet-gearceerde deel van figuur 6 is het effectieve schema van de halfgolfvoeding weergegeven in figuur 8. De diode is open, zodat de 24 VAC-bron geen stroom levert en de condensator alle belastingsstroom levert.

Halfgolfvoedingen zijn gewoonlijk ingewikkelder dan de in figuur 5 getoonde schakeling. Deze eenvoudige schakeling is gekozen om de uitleg te vergemakkelijken. Gewoonlijk is er een regelschakeling om de uitgang op een constante spanning te houden. Regelaars werken goed, maar zij kunnen geen constante uitgang houden als de spanning van de filtercondensator onder de gereguleerde uitgang daalt. Regelaars gebruiken ook een deel van de spanning van de filtercondensator om correct te werken.

In de hier getoonde schakeling daalt de spanning van de filtercondensator tot 20 volt voordat hij weer wordt opgeladen door de 24 VAC. Daarom zou het onmogelijk zijn een gereguleerde uitgang van meer dan 19,5 VDC te hebben.

Voedingen voor volledige golven

Figuur 9 toont een eenvoudige volle-golfvoeding. 24VAC is de uitgang van een 24VAC voedingstransformator. D2, D3, D4 en D5 zijn de diodes die de wisselstroom omzetten in pulserende gelijkstroom. C2 is de filtercondensator die de pulserende gelijkstroom afvlakt. R2 is de circuitbelasting, 275Ω werd gekozen voor een belasting van ongeveer 100mA.

Fig. 10 toont de spanningsgolfvormen van de volle-golfvoeding bij een ingangsspanning van 24 VAC RMS (of 68 volt piek-tot-piek). De lichtere golfvorm is de 24 VAC-voeding nadat deze door de diodes is omgezet in pulserende gelijkspanning. De donkere golfvorm is de spanning over de filtercondensator C2 en de belastingsweerstand R2.

Zoals aangegeven in Fig. 10, stijgt de spanning over de filtercondensator en de belastingsweerstand tot de piekwaarde van de voedingsspanning. Terwijl de voedingsspanning terugloopt naar nul, levert de condensator de stroom voor de belasting. De variatie in de belastingsspanning, of rimpeling, is afhankelijk van de waarde van de condensator - een grotere condensator zal minder spanningsrimpel hebben.

In de donker gearceerde vakken van figuur 10 is het effectieve schema van de stroomvoorziening afgebeeld in figuur 11. In de licht gearceerde vakken van figuur 10 is het effectieve schema van de voeding weergegeven in figuur 12. In beide perioden is de 24 VAC-voeding bezig C1 op te laden en belastingsstroom te leveren. De laadstroom van de condensator kan vrij groot zijn, in dit geval bijna 0,5 ampère. Hoe groter de condensator, hoe groter de laadstroom.

In het niet-gearceerde deel van figuur 10 zijn alle diodes open en levert de condensator alle belastingsstroom.

Fig. 9: Basis volle-golfvoeding
Fig. 10: Volledige golf voedingsspanningsgolfvormen
Fig. 11: Stroompad gedurende het donker gearceerde deel van Fig. 10.
Fig. 12: Stroompad tijdens het licht gearceerde deel van Fig. 10.

Voltagegolfvoedingen zijn gewoonlijk ingewikkelder dan de in figuur 9 getoonde schakeling. Deze eenvoudige schakeling is gekozen om de uitleg te vergemakkelijken. Gewoonlijk is er een regelschakeling om de uitgang op een constante spanning te houden. Regelaars werken goed, maar zij kunnen geen constante uitgang houden als de spanning van de filtercondensator onder de gereguleerde uitgang daalt. Regelaars gebruiken ook een deel van de spanning van de filtercondensator om correct te werken. In de schakeling op de vorige pagina daalt de spanning van de filtercondensator tot 25,5 volt voordat hij weer wordt opgeladen door de 24 VAC. Daarom zou het onmogelijk zijn een gereguleerde uitgang van meer dan 25 VDC te hebben.

Zoals op de eerste bladzijde van dit document is beschreven, kunnen halfgolffrequente en volle-golffrequente voedingen naast elkaar bestaan in hetzelfde regelsysteem, zij moeten dan alleen door afzonderlijke transformatoren worden gevoed.

Indien u bijkomende vragen heeft over halfgolf- en vollegolfvoedingen, gelieve uw BAPI-vertegenwoordiger te bellen.


Printbare pdf-versie van deze toepassingsnota

Laat een reactie achter

Uw e-mailadres zal niet worden gepubliceerd.