Калькулятор выпрямителя

Калькулятор нужен, когда вы собираете или переделываете блок питания на трансформаторе: после выпрямителя стоит сглаживающий конденсатор, и надо понять, какой ёмкости и на какое напряжение его ставить и что получится на выходе. Поддерживаются однополупериодная, мостовая и двухполупериодная со средней точкой схемы.

Подготовьте данные:

• напряжение вторичной обмотки - из паспорта или маркировки трансформатора либо замер мультиметром в режиме переменного напряжения; вводится действующее значение в вольтах; для схемы со средней точкой - напряжение половины обмотки;
• ток нагрузки в амперах - по паспорту питаемого устройства или по замеру;
• допустимые пульсации - размах (от минимума до максимума) напряжения на конденсаторе в вольтах, который устроит вашу нагрузку или стабилизатор после фильтра;
• частоту сети в герцах (по умолчанию 50 Гц) и тип схемы.

Типичные ошибки: ввести амплитудное напряжение вместо действующего (результат завысится примерно в 1,41 раза), указать пульсации как половину размаха (ёмкость получится вдвое меньше нужной), ввести ток в миллиамперах в поле, где ожидаются амперы. Нулевые пульсации задать нельзя - это потребовало бы бесконечной ёмкости, калькулятор выдаст ошибку.

Как применять результат: ёмкость - минимальная для заданных пульсаций; конденсатор большей ёмкости даст пульсации меньше. Рабочее напряжение конденсатора берите не ниже показанного значения. "Выходное напряжение без нагрузки" - это пиковое напряжение на конденсаторе без нагрузки.

Работы под напряжением выполняет только специалист с допуском; расчёт для подбора, не заменяет проект.

Калькулятор выполняет три расчёта:

Выходное напряжение = Напряжение обмотки * корень(2) - Падение на диодах
Ёмкость = Ток * 1 000 000 / (Подзарядов за период * Частота * Пульсации)
Напряжение конденсатора = Напряжение обмотки * корень(2) * 1,1 * 1,25

• Напряжение обмотки - действующее напряжение вторичной обмотки, В; для схемы со средней точкой - напряжение половины обмотки;
• падение на диодах - 1,4 В для мостовой схемы (ток идёт через два диода) и 0,7 В для однополупериодной и двухполупериодной со средней точкой (через один диод);
• ток нагрузки - в амперах;
• пульсации - допустимый размах, В;
• частота сети - в герцах;
• подзарядов за период - 2 для мостовой и двухполупериодной со средней точкой, 1 для однополупериодной: столько раз за период сети конденсатор подзаряжается;
• множитель 1 000 000 переводит фарады в микрофарады.

Падение на кремниевом диоде принято 0,7 В. Напряжение конденсатора считается от полной амплитуды без вычета падения на диодах и с запасом: +10% на повышенное напряжение сети и *1,25 на надёжность. Формулы - по справочнику С. А. Бирюкова "Цифровые устройства на МОП-интегральных микросхемах" (раздел "Источники питания") и справочнику Американской лиги радиолюбителей.

Округление: выходное напряжение - до 0,01 В, ёмкость - до целых микрофарад, напряжение конденсатора - до 0,1 В.

Ограничения: сопротивление обмоток и изменение падения на диодах с током не учитываются. Нулевые пульсации задать нельзя - это потребовало бы бесконечной ёмкости.

Пример: 12 В, ток 1 А, пульсации 1 В, мостовая схема, 50 Гц.

Выходное = 12 * 1,4142 - 1,4 примерно 15,57 В
Ёмкость = 1 * 1 000 000 / (2 * 50 * 1) = 10 000 мкФ
Конденсатор на >= 12 * 1,4142 * 1,1 * 1,25 примерно 23,3 В

Та же обмотка в схеме со средней точкой (по 12 В на каждую половину): выходное 12 * 1,4142 - 0,7 примерно 16,27 В, ёмкость та же - 10 000 мкФ.