Stromwandler und Brückengleichrichter – warum der Diodenabfall?

Diese Art von Gleichrichter funktioniert nur deutlich oberhalb eines Mindeststroms.

Im Gegensatz zu einem Operationsverstärker, bei dem Sie sagen können, dass der Ausgang das Notwendige tut ..., ist bei einem Transformator die Ausgangsspannung im Leerlauf das Transformatorverhältnis mal der Spannung, die an der Primärseite zu sehen ist. Dies wird durch die Primärinduktivität begrenzt. Im Allgemeinen ist dies „sehr hoch“, wird jedoch bei einem ausreichend mittleren Stromwandlerdesign niedrig sein.

Um den minimalen Betriebsstrom zu senken, erhöhen Sie die Leerlaufausgangsspannung, indem Sie entweder die Primärinduktivität erhöhen, das Windungsverhältnis erhöhen oder beides.

Zum Beispiel hat Ihre Primärwicklung eine Induktivität von 4 uH (ich schätze, das ist eine einzelne Windung durch einen Transformator mit ungefähr 100 VA?), was 1,5 mJohm bei 60 Hz entspricht. Bei einer Primärspannung von 5 A und einer Sekundärspannung im Ruhezustand ist dies ein primärer Spannungsabfall von 7,5 mV, was nur 3,7 V auf der Sekundärseite entspricht (ich schätze ein Verhältnis von 500: 1 als sqrt (sL / pL). Mit 1,4 V Verlust in der Diode Drops, das ist zu nah für jede Art von Genauigkeit, und (fast) die Hälfte des Zyklus führt zu überhaupt keiner Ausgabe, viel Verzerrung.

Eine andere Möglichkeit, die Transformatorimpedanz zu berücksichtigen, besteht darin, dass die Bürde, die sich durch das Windungsverhältnis widerspiegelt, die Primärinduktivität kurzschließen sollte. Die 56 Ohm sehen an der Primärseite wie 0,4 MOhm aus, was niedriger als 1,5 MOhm ist, aber nur knapp. Ein „normaler“ Stromwandlerentwurf strebt ein Verhältnis von mehr als einer Größenordnung, vorzugsweise zwei, zwischen Transformatorimpedanz und Bürde an. Und das ist, bevor Sie die effektive Lastimpedanz mit einer Diodenbrücke erhöhen.

Wenn Sie das 10-fache der Primärinduktivität bei gleichem Windungsverhältnis hätten, hätten Sie 37 V Volt auf der Sekundärseite, und ein Verlust von 1,4 V wäre kaum wahrnehmbar. Das Hinzufügen von Primärwindungen erhöht die Primärinduktivität im Quadrat der Windungen, reduziert jedoch nur das Windungsverhältnis auf 1/Windung, sodass zusätzliche Primärwindungen (einfacher als zusätzliche Sekundärwindungen) hilfreich sind.

Bei der konventionellen Lastposition gibt es keine Verzerrung, und der Effekt der begrenzten Sekundärspannung gibt Ihnen nur einen Verstärkungsfehler, der herauskalibriert werden kann.

Sie können den minimalen Betriebsstrom auf folgende Weise nach unten drücken, alle sind kumulativ. (a) erhöht die verfügbare Primärspannung, die anderen reduzieren den primärbezogenen Spannungsabfall der Ausgangsdiode, den sie überwinden müssen.

a) Erhöhen Sie die primären Windungen um den Faktor N, erhalten Sie einen Faktor von N
b) verdoppeln Sie die Anzahl der sekundären Windungen, erhalten Sie einen weiteren Faktor von 2
c) gehen Sie von Siliziumdioden zu Schottky, ein weiterer Faktor von 2
d) gehen Sie von einem vollen Brücke zu Halbbrücke, weiterer Faktor 2
e) einen weiteren identischen Stromwandler in Reihe/Reihe schalten, weiterer Faktor 2

Möglicherweise muss ich die Halbbrücke veranschaulichen, da sie nicht offensichtlich ist. Es muss in ein Messgerät mit hoher Impedanz getrieben werden. Als Netzgleichrichter würden Sie ihn nicht verwenden, aber als Messgleichrichter ist er in Ordnung.

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