Art Of Electronics - Transformatoreffizienz mit Mittelabgriff und aktuelle Frage, LTSpice-Frage auch

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Verwenden Sie einen Transformator, der so eingestellt werden kann, dass er die gleiche Ausgangsspannung entweder in der Vollwellenbrücke oder in der Vollwellenkonfiguration mit Mittelanzapfung liefert. Es ist oben dargestellt, wo ich nur die notwendigen Details gezeichnet habe, um die Unterschiede zu zeigen. In diesem Kontext, in dem Sie mit demselben äquivalenten Transformator beginnen, ist die von Ihnen gepostete Erklärung anwendbar und am sinnvollsten.

In der Brückenkonfiguration leiten beide Wicklungen (W1 und W2) in jeder Halbwelle und teilen sich daher den Ausgangsstrom in jeder Halbwelle.

In der mittig angezapften Konfiguration leitet entweder W1 oder W2 jeden zweiten Halbzyklus, aber niemals zur gleichen Zeit. Daher liefert nur eine Wicklung während einer Halbwelle den gesamten Ausgangsstrom.

Update zum Antworten auf Kommentare:

Nehmen wir ein solides Beispiel. Das Folgende stammt aus einem Datenblatt, das ich von Digikey erhalten habe. Es ist das erste in der Tabelle, als ich mich für einen Leistungstransformator entschieden habe. http://catalog.triadmagnetics.com/Asset/FS12-090-C2.pdf

Die beiden geteilten Ausgangswicklungen können verwendet werden, indem sie in Reihe geschaltet werden - Pin 5 und 8 als Ausgang, Pin 6 und 7 zusammengebunden. Wird dann in einer Vollwellen-Konfiguration mit Mittenabgriff verwendet, wobei Pin 6 und 7 auf Masse gehen. Die Ausgangsspannung würde von 6,3 Vrms gleichgerichtet werden. Die Stromgrenze wäre für diesen Vergleich 0,09 A.

Die beiden Ausgangswicklungen können verwendet werden, indem sie parallel geschaltet werden - Pin 5 & 7 zusammen und Pin 6 & 8 zusammen. Dann in einer Vollwellenbrücke verwendet. Die Ausgangsspannung würde auch von 6,3 Vrms gleichgerichtet werden. Bei Verwendung mit einem Strom von 0,09 A beträgt der Strom durch jede Wicklung nur die Hälfte der Spezifikation und hat daher im Vergleich die Hälfte des gesamten Leitungsverlusts (dies ist der Punkt der eingefügten Erläuterungen im OP). Alternativ kann die Ausgangsstromgrenze innerhalb der Transformatorspezifikationen bis zu 0,18 A betragen.

Bei der vollwellenzentrierten Abgriffskonfiguration ist es möglich, mehr als 0,09 A zu schummeln und zu ziehen, da der Transformator für 1,1 VA (ca. 6,3 V x 0,18 A) ausgelegt ist. Aber die Transformatorspezifikationen wären nicht mehr 100% zutreffend, da die 0,09A Stromgrenze durch eine Wicklung im Datenblatt überschritten würde und man einige Extrapolationen anwenden müsste. Beispielsweise würde die 25 %-Typ-Spannungsregelung wahrscheinlich überschritten werden.

Hier ist also der wirklich große Nachteil der Konfiguration mit Mittelabgriff in diesem realen Komponentenbeispiel: Sie betreiben den Transformator entweder mit der halben Nennleistung, während Sie alle innerhalb der Spezifikation bleiben, oder Sie können den Transformator mit zusätzlicher Leistung näher an der Nennleistung betreiben Verluste und einige Spezifikationen überschritten würden und Extrapolationen erforderlich machten.

Aber der eigentliche Grund für die Konfiguration mit Mittelabgriff besteht darin, sowohl eine positive als auch eine negative gleichgerichtete Spannung von 6,3 Vrms daraus gleichzurichten. Mit diesem Transformator wären die Ausgangsgrenzen innerhalb der Spezifikation 0,09 A für positiv und 0,09 A für negativ.

Es ist auch möglich, die beiden Wicklungen in Reihe zu schalten - verwenden Sie Pin 5 und 8 als Ausgänge, Pin 6 und 7 zusammen und gehen Sie nirgendwo hin. Setzen Sie einen Brückengleichrichter auf Pin 5 und 8. Dann würde der Ausgang von 12,6 Vrms gleichgerichtet und die Stromspezifikation wäre 0,09 A max.

Der Text macht einen großartigen Job, Dinge zu erklären. Versuchen Sie Folgendes in LTSpice:

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(Für diesen Test sind keine Induktivitäten erforderlich.)

Wie, stellen Sie das sicher$R_1$Und$R_2$genau den gleichen Wert haben. Sie möchten, dass genau derselbe Strom durch diese beiden Widerstände fließt, damit genau dieselbe Ansteuerspannung über ihnen erscheint. Das ist Ihre Last, und Sie möchten, dass in beiden Beispielfällen die gleiche Leistung in der Last abgeführt wird. So$R_1=R_2$.

Sie möchten auch die Serienkapazität, die von gezeigt wird$C_2$Und$C_3$im rechten Fall gleich zu sein$C_1$im linken Fall. Das bedeutet also, dass alles, was Sie einstellen$C_1$bis, verdoppeln Sie den Wert für$C_2$Und$C_3$. Dies bedeutet, dass der Nettowiederaufladeabschnitt des Zyklus in beiden Fällen gleich ist. Sie müssen machen$C_1$groß genug, dass Sie keine großen Schwankungen im Strom sehen$R_1$. Für$60\:\textrm{Hz}$, ich würde die RC-Zeit wahrscheinlich auf etwa 3-4 Sekunden konstant machen, nur um sicher zu gehen. Also eingestellt$C_1=\frac{4}{R_1}$und einstellen$C_2=C_3=2\cdot C_1$.

Sie müssen Dioden auswählen, die für die Strombelastung geeignet sind. Was auch immer sie sind, verwenden Sie die gleichen auf der ganzen Linie.

Nun, fertig$V_1=V_2$und einstellen$V_3=V_4=\frac{1}{2}\cdot V_1$anzufangen. Das wird eigentlich noch nicht perfekt funktionieren. Aber es sollte Ihnen nahe kommen. Messen Sie den Strom in$R_1$nach einer Sekunde (.tran, nehme ich an) und nehmen Sie dann kleine Anpassungen (wahrscheinlich nach oben) in den Werten für vor$V_3$Und$V_4$(beide immer gleich halten) bis der Strom hereinkommt$R_2$ist der gleiche wie der Strom in$R_1$.

Sobald Sie so viel getan haben, haben Sie in beiden Kreisen genau die gleiche Last und Sie können jetzt die Unterschiede sehen.

Überprüfen Sie die Stromimpulse, die von allen vier Spannungsquellen kommen, und deren Timing. Sehen Sie sich die Spitzenwerte an und vergleichen Sie sie. Finden Sie sie dem, worüber im Text gesprochen wird, einigermaßen nahe?

Wo ist der negative Teil der Welle geblieben?

Ihre endgültige Schaltung ist falsch - die beiden Kathoden sollten sich verbinden, dh die D1-Kathode sollte zur Oberseite des Kondensators gehen. Im Moment schließen Sie den Transformator in Halbwellen kurz.