Bekalan Kuasa AC-DC Asas

TEORI VOLTAN ARUS ULANG ALIK (AU) - (Osiloskop) (Jun 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Bekalan Kuasa AC-DC Asas

Peranti dan Litar Semikonduktor Diskret


soalan 1

Jangan hanya duduk di sana! Bina sesuatu !!

Belajar menganalisis litar memerlukan banyak kajian dan amalan. Lazimnya, pelajar mengamalkan dengan bekerja melalui banyak masalah sampel dan menyemak jawapan mereka terhadap yang disediakan oleh buku teks atau pengajar. Walaupun ini bagus, ada cara yang lebih baik.

Anda akan belajar lebih banyak dengan sebenarnya membina dan menganalisis litar sebenar, membiarkan peralatan ujian anda memberikan "jawaban" daripada buku atau orang lain. Untuk latihan pembinaan litar yang berjaya, ikuti langkah berikut:

  1. Berhati-hati mengukur dan merekod semua nilai komponen sebelum pembinaan litar, memilih nilai resistor yang cukup tinggi untuk merosakkan komponen aktif.
  2. Lukis gambarajah skematik untuk litar untuk dianalisis.
  3. Berhati-hati membina litar ini pada papan roti atau medium mudah lain.
  4. Periksa ketepatan pembinaan litar, mengikuti setiap wayar ke setiap titik sambungan, dan mengesahkan unsur-unsur ini satu demi satu pada rajah.
  5. Matematik menganalisis litar, menyelesaikan semua voltan dan nilai semasa.
  6. Berhati-hati mengukur semua voltan dan arus, untuk mengesahkan ketepatan analisis anda.
  7. Sekiranya terdapat sebarang kesilapan besar (lebih daripada beberapa peratus), semak dengan teliti memeriksa pembinaan litar anda terhadap gambarajah, kemudian berhati-hati mengira semula nilai-nilai dan mengukur semula.

Apabila pelajar pertama kali belajar tentang peranti semikonduktor, dan kemungkinan besar akan merosakkannya dengan membuat sambungan yang tidak betul dalam litar mereka, saya cadangkan mereka bereksperimen dengan komponen watt besar yang besar (1N4001 dioda membetulkan, TO-220 atau TO-3 transistor kuasa kes, dan sebagainya), dan menggunakan sumber kuasa bateri sel kering dan bukannya bekalan kuasa benchtop. Ini mengurangkan kemungkinan kerosakan komponen.

Seperti biasa, elakkan nilai resistor yang sangat tinggi dan sangat rendah, untuk mengelakkan kesilapan pengukuran yang disebabkan oleh "beban" meter (di hujung tinggi) dan untuk mengelakkan burnout burnout (pada akhir rendah). Saya cadangkan perintang antara 1 kΩ dan 100 kΩ.

Salah satu cara anda boleh menjimatkan masa dan mengurangkan kemungkinan kesilapan adalah dengan memulakan litar yang sangat mudah dan menambahkan secara tambahan komponen untuk meningkatkan kerumitannya selepas setiap analisis, dan bukannya membina litar baru untuk setiap masalah amalan. Satu lagi teknik penjimatan masa adalah untuk menggunakan semula komponen yang sama dalam pelbagai konfigurasi litar yang berbeza. Dengan cara ini, anda tidak perlu mengukur sebarang nilai komponen lebih daripada satu kali.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Biarkan elektron itu sendiri memberi anda jawapan kepada "masalah praktik" anda sendiri!

Nota:

Telah menjadi pengalaman saya bahawa pelajar memerlukan banyak latihan dengan analisis litar untuk menjadi mahir. Untuk tujuan ini, para pengajar biasanya memberikan pelajar mereka dengan banyak masalah amalan untuk bekerja, dan memberi jawapan kepada pelajar untuk memeriksa kerja mereka. Walaupun pendekatan ini menjadikan pelajar mahir dalam teori litar, ia gagal mendidik mereka sepenuhnya.

Pelajar tidak hanya memerlukan amalan matematik. Mereka juga memerlukan litar bangunan amalan sebenar dan menggunakan peralatan ujian. Oleh itu, saya cadangkan pendekatan alternatif berikut: pelajar perlu membina "masalah amalan" mereka sendiri dengan komponen sebenar, dan cuba meramal secara matematik pelbagai nilai voltan dan semasa. Dengan cara ini, teori matematik "menjadi hidup, " dan pelajar memperoleh kecekapan praktikal yang tidak mereka dapat semata-mata dengan menyelesaikan persamaan.

Satu lagi sebab untuk mengikuti kaedah amalan ini adalah untuk mengajar pelajar kaedah saintifik : proses menguji hipotesis (dalam kes ini, ramalan matematik) dengan melakukan eksperimen yang sebenar. Pelajar juga akan membangunkan kemahiran penyelesaian masalah yang sebenar kerana mereka kadang-kadang membuat kesalahan pembinaan litar.

Luangkan sedikit masa bersama kelas anda untuk mengkaji semula beberapa "peraturan" untuk membina litar sebelum mereka mula. Bincangkan isu-isu ini dengan pelajar anda dengan cara Socratic yang sama yang anda biasanya akan membincangkan soalan-soalan lembaran kerja, dan bukan sekadar memberitahu mereka apa yang patut dan tidak patut dilakukan. Saya tidak pernah terkejut melihat betapa lemahnya pelajar memahami arahan apabila dibentangkan dalam format kuliah tipikal (instruktur monolog)!

Nota kepada pengajar yang mungkin mengadu tentang masa "sia-sia" yang diperlukan untuk membolehkan pelajar membina litar sebenar dan bukan hanya menganalisis litar teori secara matematik:

Apakah maksud pelajar mengambil kursus "panel kerja panel panel lalai" anda?

Soalan 2

Seorang juruteknik membina litar penerus separuh gelombang mudah untuk projek, tetapi terkejut mendapati bahawa diod terus gagal:

Ini adalah satu kejutan kerana diod mempunyai nilai voltan terbalik yang berulang-ulang sebanyak 50 volt, yang mana juruteknik tahu lebih besar daripada output voltan puncak oleh pengubah langkah ke bawah. Walau bagaimanapun, juruteknik telah melupakan sesuatu yang sangat penting dalam reka bentuk litar ini. Terangkan apa masalahnya, dan bagaimana untuk menyelesaikannya.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Peningkatan voltan terbalik diod ("PIV") diod tidak mencukupi. Ia perlu kira-kira 85 volt atau lebih besar untuk menahan permintaan litar ini.

Soalan susulan: mencadangkan nombor bahagian untuk diod yang mampu menahan voltan terbalik yang dijana oleh litar ini, dan dapat mengendalikan sekurang-kurangnya 1 amp semasa yang berterusan.

Nota:

Jika pelajar mengalami kesukaran mengira penarafan PIV yang diperlukan untuk diod litar ini, mintalah mereka untuk menganalisis output puncak dari penggulungan sekunder pengubah bagi setiap kitaran separuh daripada bentuk gelombang AC, sambil mencatatkan voltan jatuh di semua komponen litar. Setelah analisa voltan kitaran penuh dijalankan untuk semua komponen litar, penarafan diod yang diperlukan harus menjadi jelas.

Walaupun ia mungkin tidak jelas pada bacaan pertama, soalan ini sebenarnya boleh menjadi peneraju untuk membincangkan litar pengganda voltan. Fakta bahawa diod mengalami voltan terbalik dua kali dari voltan AC puncak adalah sesuatu yang kita dapat mengeksploitasi!

Faktor kebolehpercayaan lain yang kebanyakan pelajar tidak akan mengenali dalam litar ini adalah arus "inrush" yang dialami oleh diod setiap kali litar dikuasakan dan pengecas kapasitor. Sudah tentu, diod tidak dinilai dengan betul untuk voltan terbalik yang dikenakan, tetapi ini bukan satu-satunya bentuk penyalahgunaan! Jika masa membenarkan, bincangkan kemungkinan ini juga.

Soalan 3

Diod dan kapasitor mungkin saling berhubungan untuk membentuk jenis litar yang meningkatkan voltan dalam proses pembetulan. Litar jenis ini biasanya dikenali sebagai pengganda voltan . Ditunjukkan di sini adalah beberapa litar pengganda voltan berbeza:

Tentukan tahap pendaraban voltan (dua kali ganda, tiga kali ganda, dan sebagainya) yang disediakan oleh setiap litar.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Nota:

Tanya pelajar anda bagaimana mereka menganalisis setiap litar pengganda voltan ini, dan menerangkan teknik mereka (s) ke seluruh kelas semasa perbincangan.

Soalan 4

Katakan juruteknik mengukur output voltan oleh litar bekalan kuasa AC-DC:

Bentuk gelombang yang ditunjukkan oleh oscilloscope kebanyakannya DC, dengan hanya sedikit voltan AC "riak" yang muncul sebagai corak riak pada apa yang akan menjadi garis lurus, mendatar. Ini agak biasa untuk pengeluaran bekalan kuasa AC-DC.

Katakan kita ingin melihat lebih dekat tentang voltan "riak" ini. Kami ingin membuat riak-riak yang lebih jelas di skrin, supaya kita dapat melihat bentuknya dengan lebih baik. Malangnya, apabila kita menurunkan jumlah voltan setiap bahagian pada tombol kawalan "menegak" untuk membesarkan penguatan menegak oscilloscope, corak sepenuhnya hilang dari skrin!

Jelaskan masalahnya, dan bagaimana kita membetulkannya supaya dapat membesarkan bentuk voltan gelombang riak tanpa menghilangkan skrin oscilloscope.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Masalahnya adalah bahawa input paksi menegak adalah DC-ditambah.

Soalan susulan: meramalkan kekerapan volum riak dalam litar bekalan kuasa ini.

Nota:

Seperti biasa, apa yang saya cari dalam jawapan di sini adalah penjelasan mengenai apa yang sedang berlaku. Sekiranya pelajar hanya memberitahu anda, "input menegak adalah DC-ditambah, " tekan mereka untuk lebih terperinci. Apakah maksudnya untuk input menjadi "DC-coupled, " dan mengapa ini menyebabkan garisan menghilang dari skrin apabila kami meningkatkan sensitiviti menegak "panel kerja lalai panel kerja lalai"

Soalan 5

Litar bekalan kuasa AC-DC adalah salah satu konfigurasi litar yang paling biasa dalam sistem elektronik. Walaupun reka bentuk mungkin berbeza-beza, tugas menukar kuasa AC kepada kuasa DC adalah penting dalam berfungsi alat elektronik yang banyak.

Mengapa ini? Apakah yang dimaksudkan dengan litar jenis ini yang menjadikannya sebahagian daripada banyak sistem elektronik?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Kebanyakan sistem pengagihan kuasa elektrik adalah AC, tetapi kebanyakan litar elektronik berfungsi pada kuasa DC.

Nota:

Satu faktor yang tidak disebutkan dalam jawapan ialah voltan operasi litar. Bagaimanakah voltan operasi sistem kuasa AC biasa dan litar elektronik biasa (radio, jam penggera, komputer) bandingkan? Tanya pelajar anda mengenai tujuan bekalan elektrik berkaitan dengan voltan.

Tanya pelajar anda jika perkataan "supply" benar-benar sesuai untuk jenis litar ini. Adakah ia benar-benar membekalkan tenaga, atau adakah ia menukar tenaga dari satu bentuk ke yang lain?

Soalan 6

Walaupun bukan reka bentuk yang popular, sesetengah litar bekalan kuasa adalah transformerless. Pembetulan langsung kuasa talian AC adalah pilihan yang layak dalam beberapa aplikasi:

Walau bagaimanapun, bentuk penukaran kuasa AC-to-DC ini mempunyai beberapa had ketara. Terangkan mengapa kebanyakan litar bekalan kuasa menggunakan pengubah dan bukannya membetulkan kuasa talian secara langsung kerana litar ini tidak.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Transformer memberikan transformasi nisbah voltan / semasa, dan juga pengasingan elektrik antara litar garisan AC dan litar DC. Isu pengasingan adalah kebimbangan keselamatan, kerana kedua-dua konduktor output dalam litar penerus (tidak langsung) tidak terpencil adalah berpotensi sama seperti salah satu konduktor garis.

Soalan susulan: terangkan dengan terperinci bagaimana masalah tanpa pengasingan dapat mencipta bahaya keselamatan jika litar penerus ini diberi tenaga oleh litar talian AC berasaskan bumi.

Nota:

Banyak set televisyen lama menggunakan litar penerus transformerless untuk menjimatkan wang, tetapi ini bermakna casis litar logam di dalam penutup plastik itu bertenaga dan bukan pada potensi tanah! Sangat berbahaya untuk juruteknik untuk bekerja.

Soalan 7

Bahagian penting bagi litar bekalan kuasa AC-DC adalah penapis, yang digunakan untuk memisahkan sisa AC (yang dikenali sebagai "voltan" riak) dari voltan DC sebelum output. Berikut adalah dua litar bekalan kuasa AC-DC mudah, satu tanpa penapis dan satu dengan:

Lukis bentuk gelombang voltan keluaran masing-masing kedua-dua litar bekalan kuasa (V tidak bertapis versus V ditapis ). Juga mengenal pasti jenis litar penapis yang diperlukan untuk tugas (lulus yang rendah, pas tinggi, pas band, atau hentakan band), dan jelaskan mengapa jenis litar penapis diperlukan.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Penapis lulus rendah adalah jenis yang diperlukan untuk menapis "voltan riak" dari output bekalan kuasa.

Nota:

Ramai tahun yang lalu, ketika saya mula-mula belajar tentang bekalan tenaga, saya cuba untuk menggerakkan radio otomotif dengan voltan dari pengecas bateri. Pengecas bateri adalah bekalan kuasa mudah yang sesuai untuk mengecas bateri automotif 12 volt, saya berazam, jadi apa bahaya yang akan digunakan untuk menggunakan "panel kerja-panel panel default" panel automotif radio automotif>

Soalan 8

Perhatikan kedua-dua bentuk gelombang berikut, seperti yang ditunjukkan pada paparan osiloskop yang mengukur voltan keluaran bekalan kuasa yang ditapis:

Jika kedua-dua bentuk gelombang ini diukur pada litar bekalan kuasa yang sama, pada masa yang berlainan, menentukan bentuk gelombang yang diukur semasa tempoh beban "yang lebih berat" (beban yang "berat" yang ditakrifkan sebagai lukisan beban semasa yang lebih besar ).

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Sudut gelombang kiri diukur semasa tempoh beban yang lebih berat.

Nota:

Tanya pelajar anda apa maksud "loading" dalam konteks ini. Sesetengah daripada mereka mungkin tidak memahami istilah dengan tepat, dan oleh itu adalah baik untuk semak semula untuk memastikan.

Lebih penting lagi, bincangkan dengan pelajar anda kenapa riak lebih teruk di bawah keadaan beban berat. Apa, sebenarnya, berlaku dalam litar untuk menghasilkan jenis "panel kerja panel lalai panel" lalai jenis ini>

Soalan 9

Apakah yang dimaksudkan jika bekalan kuasa mempunyai output DC dengan riak 5%?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Ini bermakna voltan riak puncak ke puncak adalah sama dengan 5% voltan DC (purata).

Nota:

Tujuan soalan ini adalah untuk mendapatkan pelajar mencari formula untuk mengira peratusan voltan riak. Perhatikan bagaimana saya tidak semata-mata meminta mereka melancarkan formula; Sebaliknya, saya membentangkan angka realistik untuk mereka mentafsir. Apabila mungkin, cuba format soalan anda dalam konteks praktikal semacam ini!

Soalan 10

Parameter apa yang menentukan frekuensi voltan riak bekalan kuasa?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Untuk bekalan kuasa linier (mereka yang mempunyai topologi penapis-pengubah-penapis), parameter yang menentukan frekuensi riak ialah kekerapan garis dan denyutan pembetulan.

Nota:

Perhatikan bahawa saya tidak hanya mengatakan frekuensi riak adalah sama dengan frekuensi garis untuk pembetulan separuh gelombang dan menggandakan frekuensi garis untuk gelombang penuh. Jawapan seperti ini mengelirukan, kerana ia benar-benar mengabaikan pembetulan AC polyphase!

Soalan 11

Katakan bekalan kuasa dihidupkan oleh sumber AC 119 V RMS. Nisbah step-down pengubah adalah 8: 1, ia menggunakan litar penerus jambatan gelombang penuh dengan dioda silikon, dan penapis adalah apa-apa kecuali satu kapasitor elektrolitik. Kirakan voltan keluaran DC yang dipunggah untuk bekalan ini (mengandaikan penurunan sebanyak 0, 7 volt di seluruh setiap diod). Juga, tulis penyelesaian persamaan untuk voltan output DC (V keluar ), memandangkan semua parameter ini.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

V keluar = 19, 6 volt

V keluar =
V dalam


r


0.707

- 2 V f

Di mana,

V keluar = Voltan output DC, dalam volt

V in = voltan input AC, dalam voltan RMS

r = nisbah step-down transformer

V f = Penurunan voltan bagi setiap diod, dalam volt

Persoalan susulan: algebraa memanipulasi persamaan ini untuk menyelesaikan untuk V dalam .

Nota:

Adalah penting bagi pelajar untuk memahami di mana persamaan ini berasal. Tanya pelajar anda untuk menerangkan, langkah demi langkah, proses pengiraan voltan keluaran untuk litar bekalan kuasa mudah. Adalah berguna dalam proses ini untuk mengira voltan pada setiap "peringkat" bekalan kuasa (pengubah utama, pengubah menengah, dan sebagainya), seolah-olah kita membina litar satu komponen pada suatu masa.

Secara kebetulan, kaedah membina sesuatu projek (seperti bekalan kuasa) dalam fesyen langkah demi langkah dan bukannya sekaligus, menjimatkan banyak masa dan usaha apabila keadaan menjadi salah. Strategi "langkah demi langkah" yang sama berfungsi dengan baik untuk analisis matematik, dan tugas menyelesaikan masalah lain juga: cuba menganalisis litar satu "blok" pada satu masa dan bukannya sekaligus.

Soalan 12

Apakah yang dimaksudkan jika bekalan kuasa mempamerkan peraturan voltan 2%?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Ini bermakna perbezaan antara voltan keluaran tanpa beban dan voltan keluaran penuh beban ialah 2% voltan keluaran penuh beban.

Nota:

Tujuan soalan ini adalah untuk mendapatkan pelajar mencari formula untuk mengira peratusan peraturan voltan. Perhatikan bagaimana saya tidak semata-mata meminta mereka melancarkan formula; Sebaliknya, saya membentangkan angka realistik untuk mereka mentafsir. Apabila mungkin, cuba format soalan anda dalam konteks praktikal semacam ini!

Soalan 13

Apakah yang akan menjadi akibat dari satu diod yang tidak terbuka dalam penerus jambatan bekalan kuasa fasa tunggal?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Voltan keluaran (tidak diisi) akan menjadi separuh gelombang, bukan gelombang penuh.

Nota:

Satu persoalan seperti ini adalah yang terbaik dibincangkan ketika melihat gambarajah skematik untuk penerus jambatan. Saya cadangkan memproyeksikan imej litar penerus jambatan pada papan putih, kemudian mempunyai pelajar menggunakan penanda padam kering untuk "menandakan" skema dengan anak panah untuk tanda arus, arus voltan, dll. Dengan cara ini, kesilapan boleh diperbetulkan, atau ganti kitaran dipadamkan dan dilukis semula, tanpa perlu memadam dan gambarkan gambarajah skema itu sendiri.

Soalan 14

Katakan anda mengesyaki diod terbuka yang gagal dalam litar bekalan kuasa ini. Terangkan bagaimana anda dapat mengesan kehadirannya tanpa menggunakan osiloskop:

Secara kebetulan, "bekalan kuasa AC voltan rendah" tidak lebih dari satu pengubah langkah ke bawah dengan penggulungan sekunder yang ditekan pusat.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

"Keluarkan semua dioda dari litar dan uji mereka secara individu" bukan jawapan yang boleh diterima untuk soalan ini. Fikirkan cara yang mereka boleh diperiksa semasa dalam litar (idealnya, tanpa perlu mematikan kuasa ke litar).

Nota:

Kecenderungan umum untuk pelajar adalah untuk menyelesaikan masalah menggunakan "pendekatan senapang patah, " yang akan menghapus setiap komponen satu demi satu dan mengujinya. Ini adalah kaedah penyelesaian masalah yang sangat intensif dan tidak cekap. Sebaliknya, pelajar perlu mengembangkan prosedur diagnostik yang tidak memerlukan penyingkiran komponen dari litar. Sekurang-kurangnya, ada beberapa cara yang kita boleh mengecilkan pelbagai kemungkinan menggunakan ujian dalam litar sebelum mengeluarkan komponen.

Soalan 15

Murid belajar bahawa litar penerus sering diikuti oleh litar penapis lulus rendah dalam bekalan kuasa AC-DC untuk mengurangkan voltan "riak" pada output. Melihat ke atas nota dari teori AC, pelajar itu meneruskan untuk membina litar bekalan kuasa ini dengan penapis lulus rendah pada output:

Walaupun reka bentuk ini akan berfungsi, terdapat konfigurasi penapis yang lebih baik untuk aplikasi ini. Huraikan batasan litar yang ditunjukkan, dan jelaskan bagaimana beberapa penapis lain akan melakukan pekerjaan yang lebih baik.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Perintang R cenderung untuk mengehadkan arus keluaran, menghasilkan peraturan voltan yang kurang daripada-optimum (voltan output "kendur" di bawah beban). Konfigurasi penapis yang lebih baik termasuk semua bentuk penapis riak LC, termasuk penapis "pi" (π) yang popular.

Soalan susulan: dalam beberapa aplikasi - terutamanya apabila kapasitor penapis yang sangat besar digunakan - adalah idea yang baik untuk meletakkan perintang siri sebelum kapasitor. Perintang sedemikian biasanya diberi nilai pada nilai yang rendah supaya tidak menyebabkan voltan keluaran yang berlebihan "mengendur" di bawah beban, tetapi rintangannya berfungsi dengan praktikal. Terangkan apa tujuan ini.

Nota:

Cabar pelajar anda dengan soalan ini: apakah ini jenis litar penapis yang betul (lulus yang rendah, lulus yang tinggi, lulus band, berhenti band) untuk digunakan, tetap "semua">

i = C dv


dt

Soalan 16

Kenal pasti tegasan yang sepatutnya muncul di antara mata ujian tersenarai:

  1. V TP1-TP2 =
  2. V TP1-TP3 =
  3. V TP2-TP3 =
  4. V TP4-TP5 =
  5. V TP5-TP6 =
  6. V TP7-TP8 =
  7. V TP9-TP10 =

Anggapkan bahawa pengubah kuasa mempunyai nisbah langkah-turun sebanyak 9.5: 1.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

  1. V TP1-TP2 = 120 volt AC
  2. V TP1-TP3 = 120 volt AC
  3. V TP2-TP3 = 0 volt
  4. V TP4-TP5 = 12.63 volt AC
  5. V TP5-TP6 = 12.63 volt AC
  6. V TP7-TP8 = 16.47 volt DC
  7. V TP9-TP10 = 16.47 volt DC

Nota:

Sebelum seseorang dapat menyelesaikan masalah litar yang tidak berfungsi, seseorang mesti tahu apa tegangan dan arus sepatutnya berada dalam pelbagai bahagian litar. Persoalan ini, oleh karenanya, merupakan permulaan untuk menyelesaikan masalah lanjut.

Soalan 17

Seorang juruteknik sedang menyelesaikan masalah litar bekalan kuasa tanpa voltan output DC. Voltan keluaran sepatutnya menjadi 15 volt DC:

Juruteknik mula membuat pengukuran voltan di antara beberapa titik ujian (TP) di papan litar. Apa yang berikut adalah rekod berurutan bagi ukurannya:

  1. V TP9-TP10 = 0 volt DC
  2. V TP8-TP7 = 0 volt DC
  3. V TP8-TP5 = 0 volt DC
  4. V TP6-TP7 = 0 volt DC
  5. V TP4-TP5 = 0 volt AC
  6. V TP1-TP3 = 0 volt AC
  7. V TP1-TP2 = 116 volt AC

Berdasarkan pengukuran ini, apa yang anda mengesyaki telah gagal dalam litar bekalan ini "# 17"> Menerangkan jawapan Sembunyikan jawapan

Sekering dibuka.

Soalan susulan: berkenaan dengan teknik penyelesaian masalah, juruteknik ini nampaknya telah bermula dari satu hujung litar dan bergerak secara berperingkat ke arah yang lain, memeriksa voltan pada hampir setiap titik di antara. Bolehkah anda memikirkan strategi yang lebih efisien daripada memulakan pada satu hujung dan bekerja perlahan ke arah yang lain?

Nota:

Senario menyelesaikan masalah sentiasa baik untuk merangsang perbincangan kelas. Pastikan anda menghabiskan banyak masa di dalam kelas dengan pelajar anda membangun prosedur diagnostik yang cekap dan logik, kerana ini akan membantu mereka dalam kerjaya mereka.

Soalan 18

Seorang juruteknik sedang menyelesaikan masalah litar bekalan kuasa tanpa voltan output DC. Voltan keluaran sepatutnya menjadi 15 volt DC:

Juruteknik mula membuat pengukuran voltan di antara beberapa titik ujian (TP) di papan litar. Apa yang berikut ialah rekod yang berurutan bagi pengukurannya:

  1. V TP1-TP2 = 118 volt AC
  2. V TP3-TP2 = 0 volt AC
  3. V TP1-TP3 = 118 volt AC
  4. V TP4-TP5 = 0.5 volt AC
  5. V TP7-TP8 = 1.1 volt DC
  6. V TP9-TP10 = 1.1 volt DC

Berdasarkan pengukuran ini, apa yang anda syak telah gagal dalam litar bekalan ini "# 18"> Menerangkan jawapan Sembunyikan jawapan

Transformer mempunyai penggulungan terbuka.

Soalan susulan # 1: berkenaan dengan teknik penyelesaian masalah, juruteknik ini nampaknya telah bermula dari satu hujung litar dan bergerak secara berperingkat ke arah yang lain, memeriksa voltan pada hampir setiap titik di antara. Bolehkah anda memikirkan strategi yang lebih efisien daripada memulakan pada satu hujung dan bekerja perlahan ke arah yang lain?

Soalan cabaran: berdasarkan pengukuran voltan yang diambil, yang anda fikir adalah kegagalan yang lebih besar, penggulungan utama yang terbuka atau penggulungan sekunder yang terbuka?

Soalan susulan # 2: bagaimana anda boleh menguji dua belitan pengubah untuk kemungkinan kesalahan terbuka? Dengan kata lain, adakah terdapat satu lagi ukuran pengukuran yang dapat mengesahkan hipotesis kami tentang penggulungan gagal?

Nota:

Senario menyelesaikan masalah sentiasa baik untuk merangsang perbincangan kelas. Pastikan anda menghabiskan banyak masa di dalam kelas dengan pelajar anda membangun prosedur diagnostik yang cekap dan logik, kerana ini akan membantu mereka dalam kerjaya mereka.

Pelajar mungkin hairan dengan kehadiran voltan DC antara TP7 dan TP8, dan juga antara TP9 dan TP10 (1.1 volt), memandangkan terdapat kurang daripada jumlah voltan AC pada input penerus. Walau bagaimanapun, ini adalah fenomena biasa dengan kapasitor elektrolitik, untuk "mendapatkan" voltan kecil selepas dibebaskan.

Soalan 19

Seorang juruteknik sedang menyelesaikan masalah litar bekalan kuasa tanpa voltan output DC. Voltan keluaran sepatutnya menjadi 15 volt DC:

Juruteknik mula membuat pengukuran voltan di antara beberapa titik ujian (TP) di papan litar. Apa yang berikut adalah rekod berurutan bagi ukurannya:

  1. V TP9-TP10 = 0 volt DC
  2. V TP1-TP2 = 117 volt AC
  3. V TP1-TP3 = 117 volt AC
  4. V TP5-TP6 = 0 volt AC
  5. V TP7-TP8 = 0.1 volt DC
  6. V TP5-TP4 = 12 volt AC
  7. V TP7-TP6 = 0 volt DC

Berdasarkan pengukuran ini, apa yang anda mengesyaki telah gagal dalam litar bekalan ini "# 19"> Menerangkan jawapan Sembunyikan jawapan

Terdapat kesalahan "terbuka" antara TP4 dan TP6.

Soalan susulan: berkenaan dengan teknik penyelesaian masalah, juruteknik ini nampaknya telah bermula dari satu hujung litar dan bergerak secara berperingkat ke arah yang lain, memeriksa voltan pada hampir setiap titik di antara. Bolehkah anda memikirkan strategi yang lebih efisien daripada memulakan pada satu hujung dan bekerja perlahan ke arah yang lain?

Nota:

Senario menyelesaikan masalah sentiasa baik untuk merangsang perbincangan kelas. Pastikan anda menghabiskan banyak masa di dalam kelas dengan pelajar anda membangun prosedur diagnostik yang cekap dan logik, kerana ini akan membantu mereka dalam kerjaya mereka.

Soalan 20

Bekalan kuasa AC-DC adalah penyebab arus harmonik dalam sistem kuasa AC, terutamanya bekalan kuasa AC-DC yang besar yang digunakan dalam litar kawalan motor dan kawalan kuasa tinggi yang lain. Dalam contoh ini, saya menunjukkan bentuk gelombang untuk voltan keluaran dan arus input untuk bekalan kuasa AC-DC yang dipunggah dengan pengubah step-down, penyearah gelombang penuh, dan litar penapis kapasitif (bentuk gelombang voltan DC yang tidak difailkan ditunjukkan sebagai garis putus-putus untuk rujukan):

Seperti yang dapat anda lihat, bentuk gelombang arus input menghalang bentuk gelombang voltan sebanyak 90 o, kerana apabila bekalan kuasa dimuatkan, arus input hanya arus magnetizing penggulungan utama pengubah.

Dengan peningkatan beban, voltan riak keluaran menjadi lebih ketara. Ini juga mengubah bentuk arus input dengan ketara, menjadikannya sinusoidal. Mengesan bentuk bentuk gelombang arus input, memandangkan bentuk gelombang voltan keluaran dan bentuk gelombang gelombang magnetik (garis putus-putus) yang ditunjukkan di sini:

Bentuk output keluaran DC yang tidak ditapis masih ditunjukkan sebagai garis putus-putus, untuk tujuan rujukan.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Soalan cabaran: apakah bentuk gelombang input semasa ditunjukkan di sini mengandungi harmonik walaupun bernombor (iaitu 120 Hz, 240 Hz, 360 Hz) "nota tersembunyi"> Nota:

Dalam bekalan kuasa DC yang ditapis, satu-satunya arus masa diambil dari penerus ialah apabila cas kapasitor penapis. Oleh itu, satu-satunya masa anda melihat arus input di atas dan di luar bentuk gelombang semasa magnetisasi adalah apabila voltan kapasitor memerlukan pengecasan.

Ambil perhatian bahawa walaupun gelombang gelombang sinusoidal (magnetik) mengalir adalah 90 o fasa dengan bentuk gelombang voltan, transients semasa input adalah tepat fasa dengan transients semasa pada penggulungan sekunder pengubah. Ini meninjau prinsip penting bagi transformer: bahawa apa pun arus utama adalah hasil beban penggulungan menengah adalah fasa dengan beban beban sekunder. Dalam hal ini, pengubah tidak berfungsi sebagai peranti reaktif, tetapi peranti kuasa gandingan langsung.

Perhatikan juga bahawa selepas lonjakan awal (kelebihan denyut nadi) arus, arus gelombang arus input mengikuti lengkung yang berbeza dari bentuk gelombang voltan, kerana i = C (dv / dt) untuk kapasitor.

Sekiranya anda tidak meneka sekarang, terdapat banyak perkara yang berlaku dalam litar ini! Saya akan mempertimbangkan soalan ini untuk dibina "untuk kebanyakan kursus peringkat pengenalan, dan mungkin dilangkau mengikut budi bicara anda.

Soalan 21

Bekalan kuasa kadang-kadang dilengkapi dengan penapis EMI / RFI pada input mereka, untuk mengelakkan voltan "bising" frekuensi tinggi yang dicipta dalam litar bekalan kuasa daripada mendapatkan kembali sumber kuasa di mana ia mungkin mengganggu peralatan berkuasa lain. Ini amat berguna untuk litar bekalan kuasa "menukar", di mana transistor digunakan untuk menghidupkan dan mematikan kuasa dengan cepat dalam transformasi voltan dan proses pengawalan:

Tentukan jenis litar penapis ini (LP, HP, BP, atau BS), dan juga menentukan reaktiviti induktif dan kapasitif komponennya pada 60 Hz, jika induktor adalah 100 μH setiap satu dan kapasitor adalah 0.022 μF setiap satu.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

X L = 0.0377 Ω (setiap satu)

X C = 120.6 kΩ (setiap satu)

Nota:

Tanya pelajar anda bagaimana mereka menentukan identiti penapis ini. Adakah mereka betul-betul menghafal konfigurasi penapis, atau adakah mereka mempunyai teknik untuk menentukan jenis litar penapis itu berdasarkan prinsip-prinsip elektrik asas (reaktan komponen kepada frekuensi yang berbeza) "workscopepanel panel panel-default" itemscope>

Soalan 22

Lengkapkan gambarajah skematik ini, mengubahnya menjadi pembahagi (atau bekalan kuasa dua, dengan tiga terminal keluaran: + V, Ground, dan -V:

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Contoh-contoh rajah skema bekalan "split" atau "dual" terdapat dalam buku teks. Saya akan membiarkan anda melakukan penyelidikan di sini dan mengemukakan jawapan anda semasa perbincangan kelas!

Nota:

Pelajar tidak perlu memberikan butiran peraturan voltan, tetapi hanya menunjukkan bagaimana AC dari penggulungan pengubah pusat yang ditorehkan dapat diperbetulkan menjadi dua output DC yang berbeza dengan sambungan "tanah" biasa.

Soalan 23

Ramalkan bagaimana semua voltan dan arus komponen dalam litar ini akan terjejas akibat daripada kerosakan berikut. Pertimbangkan setiap kesalahan secara berasingan (iaitu satu pada satu masa, tidak banyak kesalahan):

Mana-mana satu diod gagal dibuka:
Penggulungan sekunder Transformer gagal dibuka:
Induktor L 1 gagal dibuka:
Capacitor C 1 gagal:

Untuk setiap syarat ini, terangkan mengapa kesan yang dihasilkan akan berlaku.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Mana-mana satu diod gagal dibuka: Pembetulan separuh gelombang bukan gelombang penuh, kurang voltan DC merentas beban, lebih banyak riak (AC) voltan merentas beban .
Penggulungan sekunder Transformer gagal dibuka: tiada voltan atau arus pada litar sekunder selepas pelepasan C 1 melalui beban, arus kecil melalui penggulungan utama .
Induktor L 1 gagal dibuka: tiada voltan merentas beban, tidak ada semasa melalui beban, tidak ada semasa melalui komponen sampingan sampingan, semasa kecil melalui penggulungan utama .
Capacitor C 1 gagal: arus meningkat melalui kedua-dua belitan pengubah, arus meningkat melalui dioda, arus meningkat melalui induktor, voltan kecil merentas atau semasa melalui beban, kapasitor dan semua diod mungkin akan panas .

Nota:

Tujuan soalan ini adalah untuk mendekati domain pemecahan litar dari perspektif mengetahui apa yang salah, bukan hanya mengetahui apa gejala. Walaupun ini tidak semestinya perspektif yang realistik, ia membantu pelajar membina pengetahuan asas yang diperlukan untuk mendiagnosis litar yang salah dari data empirikal. Soalan-soalan seperti ini harus diikuti (akhirnya) dengan soalan lain yang meminta pelajar mengenal pasti kemungkinan kesalahan berdasarkan pengukuran.

Soalan 24

Katakan litar bekalan kuasa ini berfungsi dengan baik selama beberapa tahun, maka satu hari gagal untuk menghasilkan sebarang voltan DC sama sekali:

Apabila anda membuka kes bekalan kuasa ini, anda segera melihat bau yang kuat komponen terbakar. Dari maklumat ini, tentukan beberapa kesalahan komponen yang mungkin dan terangkan alasan anda.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Kapasitor yang dipendekkan, pengubah pengalir terbuka (hasil daripada muatan yang terlalu banyak), diod pendek (s) yang menghasilkan gegelung yang ditiup.

Nota:

Senario menyelesaikan masalah sentiasa baik untuk merangsang perbincangan kelas. Pastikan anda menghabiskan banyak masa di dalam kelas dengan pelajar anda membangun prosedur diagnostik yang cekap dan logik, kerana ini akan membantu mereka dalam kerjaya mereka.

Ingatkan pelajar anda bahawa bacaan bacaan instrumen bukan satu-satunya sumber data diagnostik yang berdaya maju! Komponen elektronik terbakar lazimnya menghasilkan bau yang kuat dan mudah dikenali, selalu menunjukkan terlalu panas. Adalah penting untuk diingat bahawa sering komponen yang dibakar bukan sumber asal masalah, tetapi mungkin menjadi korban dari beberapa kesalahan komponen lain.

Soalan 25

Kekerapan riak litar penerus separuh gelombang yang dikuasakan oleh 60 Hz AC diukur menjadi 60 Hz. Kekerapan riak litar penerus gelombang penuh yang dikuasakan oleh voltan talian AC 60 Hz sama tepatnya diukur menjadi 120 Hz. Terangkan mengapa kekerapan riak penyearah gelombang penuh ialah dua kali daripada penyearah gelombang separuh.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Terdapat dua kali ganda denyutan dalam output penerus gelombang penuh, yang bermaksud bentuk gelombang mengulang sendiri dua kali lebih kerap.

Nota:

Saya telah mendengar pelajar membuat penjelasan yang sangat menarik (dan salah) mengapa kedua-dua kekerapan berbeza. Kesalahpahaman umum adalah bahawa ada kaitan dengan pengubah, seolah-olah pengubah mempunyai keupayaan untuk menggerakkan kekerapan naik dan turun semudah voltan atau semasa! Jika pelajar tidak memahami mengapa terdapat perbezaan frekuensi, anda mungkin mahu membantu mereka dengan meminta dua pelajar untuk datang ke hadapan kelas dan menarik dua bentuk gelombang: gelombang separuh dan gelombang penuh, bersama dengan AC asal mereka bentuk gelombang (tidak dirahsiakan).

Soalan 26

Kirakan voltan keluaran DC anggaran bekalan kuasa ini apabila tidak dimuatkan:

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

V keluar ≈ 21.4 volt

Nota:

Tanyakan kepada pelajar anda untuk menerangkan bagaimana mereka menyelesaikan masalah voltan output ini, langkah demi langkah.

Soalan 27

Kirakan voltan keluaran DC anggaran bekalan kuasa ini apabila tidak dimuatkan:

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

V keluar ≈ 11.6 volt

Nota:

Tanyakan kepada pelajar anda untuk menerangkan bagaimana mereka menyelesaikan masalah voltan output ini, langkah demi langkah.

Soalan 28

Litar bekalan kuasa AC-DC yang mudah menghasilkan kira-kira 6.1 volt DC tanpa kapasitor penapis disambungkan, dan kira-kira 9.3 voltan DC dengan kapasitor penapis disambungkan:

Terangkan mengapa ini. Bagaimana penambahan apa-apa tetapi kapasitor mempunyai kesan yang besar terhadap jumlah output voltan DC oleh litar "# 28"> Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Kapasitor penapis menangkap paras voltan puncak setiap nadi dari litar penerus, memegang tahap puncak semasa masa antara denyutan.

Nota:

Banyak pelajar baru mendapati fenomena ini paradoks, terutamanya apabila mereka melihat voltan keluaran DC lebih besar daripada voltan keluaran AC (RMS) penggulungan sekunder pengubah. Kes pada titik: dapat membina bekalan kuasa DC 30 volt menggunakan pengubah dengan penarafan voltan sekunder hanya 24 volt. Tujuan soalan ini adalah untuk mendapatkan pelajar menghadapi paradoks ini jika mereka tidak mengiktiraf dan menyelesaikannya.

Soalan 29

Juruteknik sedang menyelesaikan masalah litar bekalan kuasa yang menghasilkan voltan DC yang kurang daripada yang sepatutnya. Voltan keluaran sepatutnya menjadi 15 volt DC, tetapi sebaliknya ia sebenarnya menghasilkan kurang daripada 8 volt DC:

Juruteknik mengukur kira-kira 18 volt AC (RMS) di seluruh penggulungan sekunder pengubah. Berdasarkan pengukuran voltan ini dan pengetahuan bahawa terdapat voltan keluaran DC yang dikurangkan, kenali dua kemungkinan kesalahan yang dapat menjelaskan masalah dan semua nilai yang diukur dalam litar ini, dan juga mengenal pasti dua unsur litar yang mungkin tidak boleh dipersalahkan (iaitu dua perkara-perkara yang anda tahu mesti berfungsi dengan baik, tidak kira apa lagi yang boleh disalah tafsir). Unsur-unsur litar yang anda kenali sebagai mungkin salah atau berfungsi dengan betul boleh menjadi wayar, jejak, dan sambungan serta komponen. Jadilah seperti yang anda boleh dalam jawapan anda, mengenal pasti kedua-dua elemen litar dan jenis kesalahan.

Unsur litar yang mungkin menyalahkan
1.
2.
Elemen litar yang mesti berfungsi dengan baik
1.
2.
Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Saya akan memberitahu anda dan rakan sekelas anda mengetahui beberapa kemungkinan di sini!

Nota:

Senario menyelesaikan masalah sentiasa baik untuk merangsang perbincangan kelas. Pastikan anda menghabiskan banyak masa di dalam kelas dengan pelajar anda membangun prosedur diagnostik yang cekap dan logik, kerana ini akan membantu mereka dalam kerjaya mereka.

Soalan 30

Seorang juruteknik sedang menyelesaikan masalah litar bekalan kuasa tanpa voltan output DC. Voltan keluaran sepatutnya menjadi 15 volt DC, tetapi sebaliknya ia sebenarnya tidak menghasilkan apa-apa (sifar volt):

Juruteknik mengukur 120 volt AC di antara titik ujian TP1 dan TP3. Berdasarkan pengukuran voltan ini dan pengetahuan bahawa terdapat sifar voltan output sifar, kenalpasti dua kemungkinan kesalahan yang boleh menjelaskan masalah dan semua nilai yang diukur dalam litar ini, dan juga mengenal pasti dua unsur litar yang tidak mungkin dapat dipersalahkan (iaitu dua perkara-perkara yang anda tahu mesti berfungsi dengan baik, tidak kira apa lagi yang boleh disalah tafsir). Unsur-unsur litar yang anda kenali sebagai mungkin salah atau berfungsi dengan betul boleh menjadi wayar, jejak, dan sambungan serta komponen. Jadilah seperti yang anda boleh dalam jawapan anda, mengenal pasti kedua-dua elemen litar dan jenis kesalahan.

Unsur litar yang mungkin menyalahkan
1.
2.
Elemen litar yang mesti berfungsi dengan baik
1.
2.
Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Saya akan memberitahu anda dan rakan sekelas anda mengetahui beberapa kemungkinan di sini!

Nota:

Senario menyelesaikan masalah sentiasa baik untuk merangsang perbincangan kelas. Pastikan anda menghabiskan banyak masa di dalam kelas dengan pelajar anda membangun prosedur diagnostik yang cekap dan logik, kerana ini akan membantu mereka dalam kerjaya mereka.

Soalan 31

Satu litar kecil biasa dalam bekalan kuasa semua jenis adalah penapis EMI / RFI . Rangkaian LC ini adalah semua tetapi "telus" kepada 50 atau 60 kekerapan talian kuasa Hz, supaya pengubah melihat voltan talian penuh pada setiap masa:

Jika penapis EMI / RFI ini tidak melakukan apa-apa atau dengan kuasa talian, apakah maksudnya yang berfungsi "# 31"> Menerangkan jawapan Sembunyikan jawapan

Penapis EMI / RFI tidak mempunyai tujuan dalam proses menukar kuasa AC ke kuasa DC. Walau bagaimanapun, ia membantu mengelakkan litar bekalan kuasa daripada campur tangan dengan peralatan lain yang dipertingkatkan oleh kuasa talian AC yang sama, dengan menyaring bunyi frekuensi tinggi yang tidak diingini yang dijana dalam bekalan kuasa oleh pensuaran diod.

Soalan susulan: hitung jumlah reaktiviti induktif yang ditimbulkan oleh kedua induktor kepada kuasa 60 Hz jika induktansinya masing-masing adalah 100 μH.

Nota:

Penapis ini sangat biasa dalam bekalan kuasa mod suis, tetapi mereka tidak berada di tempat dalam litar bekalan kuasa linier ("brute-force") seperti yang satu ini. Sebutkan kepada pelajar anda bagaimana pengurangan gangguan frekuensi elektromagnetik dan radio adalah keutamaan yang tinggi dalam semua jenis reka bentuk peranti elektronik.

  • ← Lembaran Kerja Sebelumnya

  • Indeks Lembaran Kerja

  • Lembaran kerja seterusnya →