C:\icube\input\endstufe.rtf :53 ( :53) LEISTUNGSENDSTUFEN. 1 Vorbemerkung Leistungsendstufen...2

Transkript

1 GG HB Chrisin C:\icu\inpu\ndsuf.rf : : By Norml.do / SNGSNDSFN ormrkung... isungsndsufn.... mirfolgr ls isungsvrsärkr rluslisung m swidrsnd rluslisung m rnsisor rluslisung m mirwidrsnd/sromqull Gsmlisung Wirkungsgrd Knnzichn und Mrkml or- und Nchil...6. Komplmnärndsufn Komplmnärr mirfolgr im B-Bri rluslisung m swidrsnd rluslisung m rnsisor Gsmlisung Wirkungsgrd isungsufilung Mrkml, Knnzichn or- Nchil Komplmnär mirfolgr im AB-Bri inrisirung dr Ürnhmvrzrrungn....3 Ürsromsichrung infch Sromgrnzung Ampliudnhängig Sromgrnzung.... Dimnsionirungsispil Schlung Dimnsionirung/Schlungsrklärung Drlingonschlung...6 D..Guggnrg Wilhlm

2 GG HB Chrisin ndsuf :53 ormrkung in rnsisorvrsärkr sh mis us mhrrn Sufn, n di unrschidlich Anfordrungn gsll wrdn : ingngssuf: Anpssung n dn Gnror, grings uschn Zwischnsuf: ifrung dr nowndign Spnnung n di ndsuf ndsuf: ifrung dr gwünschn Ausgngslisung m folgndn wird nur mhr uf di ndsuf inggngn. isungsndsufn Di Aufg von ndsufn is s, di Ausgngssignllisung n in ohmsch odr ohmschkpziiv s zu lifrn. Di Ausgngssignllisungn lign im Brich zwischn 0. is >00W. Bi mhrsufign rsärkrn wird di Spnnungsvrsärkung in dn Zwischnsufn rlisr, d si nich so shr von Bduung is wi di Sromvrsärkung. Di Anfordrungn n in ndsuf sind wi folg gglidr:. Nidrigr Ausgngswidrsnd. Hohr ingngswidrsnd nidrigr ingngssrom gwünsch hoh Sromvrsärkung 3. i gu mpdnzisolion zwischn Qull und s. Hoh Ausgngsspnnung und/odr hohr Ausgngssrom 5. Hohr Wirkungsgrd Gring Wärmnwicklung dr isungsrnsisorn in dr ndsuf 6. Kurzschlußfsigki D..Guggnrg Wilhlm

3 GG HB Chrisin ndsuf :53 3. MFOG AS SNGSSÄK in in v v - - m unrn Bild is di Aussurgrnz von dr dlfll i idlr Sromqull. mx - - Bild : mirfolgr ls isungsvrsärkr mi Widrsnd und Sromqull im mirzwig Dis idn Schlungn unrschidn sich hupsächlich in dm unk, dß i dr Schlung mi Sromqull im mirzwig wnigr rluslisung wi m Widrsnd ufri. Ddurch rgi sich, dß di Gsmlisung gringr wird und ddurch dr Wirkungsgrd dr Schlung mi Sromqull ssr is ls in dr Schlung mi mirwidrsnd, r noch nich so gu wi i inm komplmnärn mirfolgr. m Digrmm links is di mximl Aussurgrnz mi nggn, ws in Wirklichki r nur i inr idln Sromqull möglich wär kin rlllwidrsnd. m folgndn wrdn di Brchnungn dhr in zwi il gil inks di Brchnung mi mirwidrsnd. Wirs is zu dn Schlungn zu sgn, dß i Singl-supply im Ausgng in Kondnsor nowndig wär, dr dn ngivn Srom lifr... SSNG AM ASWDSAND Wnn dr rnsisor sprr, rhln wir di Ausgngsspnnung zum uhzipunk : min min min - Di mximl Ausgngsspnnung räg : mx mx D..Guggnrg Wilhlm 3

4 GG HB Chrisin ndsuf :53 D..Guggnrg Wilhlm Di n ggn isung räg : mx mx 3 Di mximl rluslisung rhäl mn durch xrmwrrchnung : d d 0 0 d d 0 3 Di orrusszung, dß rgi in Glichung 3 ingsz ds rgnis : mx 8 mx 5.. SSNG AM ANSSO i i d 0 d 0 6 Wnn sin ω dnn is : ff Û d - 7 Wnn 0 dnn is Glichung 7 : 0 8 mx 0 mx

5 GG HB Chrisin ndsuf :53 5 Drus wird rsichlich, dß di m rnsisor m größn i 0 is...3 SSNG AM MWDSAND/SOMQ i d 0 d 0 Srqu. d 0 0 d 8.. GSAMSNG gs..5 WKNGSGAD gs Srqu. mx 8 η mx 6,5% gs KNNZCHN ND MKMA 9 mx η mx 5% 0 gs Knnzichn ds A-Bris :. Srom durch rnsisor wird ni Null. Di von dr Schlung ufgnommn Gsmlisung is konsn und unhängig von dr Aussurung C A B D..Guggnrg Wilhlm 5

6 GG HB Chrisin ndsuf :53 6 Bild : ingngsknnlini..7 O- ND NACH Bild 3 : Zivrluf ds C O : infch ufzuun NACH :. Auch i fhlndr Aussurung wird sändig isung vrruch. Schlchr Wirkungsgrd 3. Groß rluslisung. KOMMNÄNDSFN.. KOMMNÄ MFOG M B-BB m in größr Ausgngslisung und inn ssrn Wirkungsgrd zu rziln, rsz mn dn mirwidrsnd ds mirfolgrs durch inn wirn mirfolgr. D durch disn i posiivr ingngsspnnung kin Srom fliß, Gi s hir uch kinn Spnnungsfll im mirzwig ds kin rluslisung n Wirkungsgrd vil ssr ls i mirfolgr mi mirwidrsnd und ssr ls mirfolgr mi Sromqull im mirzwig. in v C - C Bild : Komplmnärr mirfolgr Bi posiivn ingngsspnnungn ri ls mirfolgr, und sprr; i ngivn ingngsspnnungn is s umgkhr. Di rnsisorn lin lso wchslnd j in hl riod. Dis Brisr wird ls Ggnk-B-Bri zichn. Bi in 0 sprrn id rnsisorn, d.h. di Schlung nimm kinn uhsrom uf. Dr us dr posiivn zw. ngivn Brisspnnungsqull nnommn Srom is glich dm Ausgngssrom. Mn knn m Ausgng i jdr Blsung zwischn ± ussurn, d di rnsisorn dn Ausgngssrom nich grnzn. Di Diffrnz zwischn ingngs- und Ausgngsspnnung is glich dr Bsis- mirspnnung ds jwils lindn rnsisors. nhängig von dr Blsung is. Di idn rnsisorn lin rs i inr Spnnung von B 0,6. ig di Spnnung zwischn ± 0,6 sprrn id rnsisorn und s komm zu kinr Signlvrsärkung Knick in dr Summnkurv sih uch Ürnhmvrzrrungn. in rnsisor ruch in gwiss Zi, um vom lindn in dn gsprrn Zusnd zu kommn. nrschri di Schwingungsdur dr ingngsspnnung dis Zi, könnn id rnsisorn glichziig lind wrdn. Ddurch könnn shr hoh Sröm von nch - flißn, di zur Zrsörung führn könnn. D..Guggnrg Wilhlm 6

7 GG HB Chrisin ndsuf : rluslisung m swidrsnd Bi sinusförmigr Aussurung räg di Ausgngssignllisung : mx Û.... rluslisung m rnsisor rluslisung n Aufgrund dr Symmri n idn rnsisorn di glich rluslisung : / / 0 d / d 0 /...d jdr rnsisor nur in hl riod li / Mi sin ω folg :. π 3 Für räg di rluslisung : π d Di mximl rluslisung rhäl mn durch xrmwrrchnung 0 d : d d 0 π 0,6 5 π Diss rgnis rgi in Glichung 3 ingsz ds rgnis : mx π π π 6 Aus Glichung 5 is rsichlich, dß di mximl rluslisung nich i ollussurung, sondrn i c. 0,6 ufri. Dis Spnnung wird kriisch Aussurspnnung gnnn....3 Gsmlisung D..Guggnrg Wilhlm 7

8 GG HB Chrisin ndsuf :53 8 D..Guggnrg Wilhlm 8 gs π π 7... Wirkungsgrd gs 0,785 π π η 8 Bi Mximlussurung rgi sich in Wirkungsgrd von : 78,5% mx π η gs isungsufilung Ds Bild 5 zig dn rluf von Ausgngslisung, rluslisung und Gsmlisung ls Funkion dr Aussurung. n dism Bild rknn mn dn unk dr kriischn Aussurung von. Bild 5 : isungsufilung im komplmnärn mirfolgr in Ahängigki dr Ausgngsmpliud...6 Mrkml, Knnzichn Knnzichn ds B-Bris : Di Schlung nimm nhzu kinn uhsrom uf....7 or- Nchil O : Bssrr Wirkungsgrd Klinr rluslisung 3 Bi fhlndr Aussurung wird kin isung vrruch NACH : Größrr Schlungsufwnd

9 GG HB Chrisin ndsuf :53 9 s komm i klinn Aussurungn zu sog. Ürnhmvrzrrungn... KOMMNÄ MFOG M AB-BB m Bild 8 wird di Ürrgungsknnlini für dn B-Bri drgsll. n dism Brich rn sognnn Ürnhmvrzrrungn uf, di ddurch hrvorgrufn wrdn, dß in mrklichr mirsrom rs i inr Bsis-mirspnnung orhl von 0,6 fliß. Wi us Bild 8 rsichlich is, wrdn klin Bsis-mir-Spnnungn wsnlich gringr zw. ürhup nich vrsärk, d.h. di Ausgngsspnnung ändr sich in Nullpunksnäh wnigr ls di ingngsspnnung. Dis is di rsch für dn Knnlininknick in Nullpunksnäh. Di Ürnhmvrzrrungn wchsn mi klinr wrdndr ingngssignlspnnung. äß mn durch id rnsisorn inn klinn uhsrom flißn, rhäl mn di Ürrgungsknnlini in Bild 9. Mn rknn, dß di Ürnhmvrzrrungn rächlich klinr sind. Gsrichl ingzichn sind di Ürrgungsknnlinin dr inzlmirfolgr. Mch mn dn uhsrom so groß wi dn mximln Ausgngssrom, würd mn in solch Brisr ls A-Bri zichnn. Di Ürnhmvrzrrungn vrklinrn sich jdoch schon chlich, wnn in uhsrom fliß, dr nur in Bruchil ds mximln Ausgngssroms räg. in solch Brisr hiß AB-Bri. Bild 8 : Ürnhmvrzrrungn im B-Bri Bild 9 : Ürnhmvrzrrungn im AB-Bri n Bild 0 is di rinzipschlung zur lisirung ds AB-Bris drgsll. m inn klinn uhsrom flißn zu lssn, lg mn in Glichspnnung von c., zwischn di Bsisnschlüss von und. Wnn di idn Spnnungn und glich groß sind, wird ds Ausgngsruhponil ungfähr glich dm ingngsruhponil. C C > - B C m/k ϑ in B insllung ds AB-Bris Knnlini mi mprurdrif SB für Wirkung dr B-Spnnungsdrif Bild 0 Ds Hupprolm im AB-Bri sh drin, dn gwünschn uhsrom ür inn großn mprurrich konsn zu hln. Wnn sich di rnsisorn rwärmn, nimm dr uhsrom B D..Guggnrg Wilhlm 9

10 GG HB Chrisin ndsuf :53 0 zu, wil B um m/k nimm. Dis knn zu inr wirn rwärmung dr rnsisorn und somi zur Zrsörung führn. hrmisch Mikopplung. in Möglichki, ds Ansign ds uhsroms zu vrhindrn, sh drin, di Spnnungn und um m j Grd mprurrhöhung zu rnidrign. Dfür knn mn Diodn odr Hißlir vrwndn, di uf di Kühlkörpr dr isungsrnsisorn monir wrdn. Di mprurkompnsion is llrdings ni gnz vollkommn, d mis rächlich mprurdiffrnzn zwischn dr Sprrschich ds isungsrnsisors und dm mprurfühlr ufrn. Dshl sind zusäzlich Silisirungsmßnhmn nowndig. Dzu dinn di Widrsänd und, di in Sromggnkopplung wirkn. Si wird um so wirksmr, j größr mn di Widrsänd wähl. Ds rinzip dr Sromggnkopplung is folgnds : Wnn durch in rwärmung di B sink, so sig C. Durch di idn Widrsänd und sig uch dr Spnnungsfll C. Nch dr Mschnrgl gil : B. Ds hiß di idn Widrsänd wirkn dm Asinkn von B nggn. Di Widrsänd lign in Sri mi dm ngschlossnn rruchr und szn di rhällich Ausgngslisung hrunr. Si müssn dhr klin ggnür dm ngschlossnn rruchswidrsnd gwähl wrdn...3 NASNG D ÜBNAHMZNGN i c B i c B i c B i c i c B 0 i c B i c i c B i c B i c -i c {- B - 0 } B B i C B i C B i C B i C B B B B i c i c i c B i C S S i C - S B B - S 0 B 0 B B i C B i C B i C B i C i C i C S 0 B B S 0 sh B 0 B B i c i c i c i c Drus wird rsichlich, dß di Knnlininknickgröß von dr Spnnung 0 häng. J größr dso wnigr Knick B B 0 i C B i C B 0 0 B i c D..Guggnrg Wilhlm 0

11 GG HB Chrisin ndsuf :53 B B 0 i C B i C B 0 i C B i C B 0 i C B 0 inksvrschiung dr Kurv i B 0 chsvrschiung dr Kurv i B 0 Durch on ngführn Ausdruck rknn mn, dß di ursprünglich Funkion in Sinus- Hyprolicus is Knnlininknick. Wnn di Funkion um 0 vrschon wird, so wrdn di idn Kurvn für i C und i C nso vrschon und mn rhäl ls Summ in linr Knnlini..3 ÜBSOMSCHNG.3. NFACH SOMBGNZNG 3 3 v Ürschri dr Spnnungsfll n zw. c. 0,7, wird 3 zw. lind. Ddurch wird in wirs Ansign ds Bsissroms von zw. vrhindr. Dr Ausgngssrom wird uf dn Mximlwr : mx 0,7 zw. mx 0,7 grnz. Di 0,7 sind dr Spnnungsfll n zw., dmi dr 3 zw. durchschl. Di Widrsänd 3 und dinn zum Schuz dr Bgrnzrrnsisorn vor zu hohn Bsissromspizn. m Kurzschlußfll fliß dr Srom mx für jwils in hl riod durch zw., währnd di Ausgngsspnnung Null is. Di rluslisung räg dmi : mx. Ds is in vilfchs dr rluslisung im Normlri. Dfür muß mn r di isungsrnsisorn und Kühlkörpr dimnsionirn, um di Schlung kurzschlußfs zu mchn..3. AMDNABHÄNGG SOMBGNZNG 3 D3 D D5 D6 v Di für dn Kurzschlußschuz rfordrlich Ürdimnsionirung dr ndsuf läß sich dnn umghn, wnn nur ohmsch rruchr zuglssn wrdn. Dnn knn mn dvon usghn, dß i klinn Ausgngsspnnungn uch nur klin Ausgngssröm flißn. Di Sromgrnzung muß dnn nich mx uf dn Mximlwr von mx ingsll wrdn, sondrn knn dn Ausgngssrom uf dn Wr grnzn, d.h. Ausgngsspnnungshängig. Dr Mximlsrom im Kurzschlußfll knn dnn nsprchnd klin gwähl wrdn. m di Sromgrnz von dr Ausgngsspnnung hängig zu mchn, gi mn dn rnsisorn 3 und in orspnnung, di mi zunhmndr Ausgngsspnnung größr wird. Dzu dinn di Widrsänd 5 und 6, di groß ggnür 3 und gwähl wrdn müssn. Bi klinn Ausgngsspnnungn is dr Spnnungsfll n 3 vrnchlässigr und s rgi sich dhr D..Guggnrg Wilhlm -

12 GG HB Chrisin ndsuf :53 disl Sromgrnz wi i dr infchn Sromgrnzung. Bi größrn posiivn Ausgngsspnnungn : 5 >> B 3 3 C B C 5 Ddurch wird di Sromgrnz uf dn Wr mx 0,7 3 5 rhöh. D 5...vrhindr, dß 3 i ngivn Ausgngsspnnungn in posiiv orspnnung rhäl und ddurch unsichig lind wrdn könn. mx - mx D 3...Di Funkion disr Diod konn ich lidr nich hrusfindn. Di glichn Ürlgungn gln für di ngiv Spnnung i. m rchs ngführn Bild is dr rluf dr Sromgrnzn und ds Ausgngssroms i ohmschr s drgsll. D..Guggnrg Wilhlm

13 GG HB Chrisin ndsuf :53 3. DMNSONNGSBS.. SCHANG Z D 3 0 Z 7 3 D 3 C 5 6 D C C 3 D DMNSONNG/SCHANGSKÄNG Ggn : mxff 0 W 8 Ω 0,A n soll i mxff flln : 8 mx mx ff,58 A 0, 89 Ω,A mxff 8,95 86 / 5W Û mx,65 Brisspnnung : k... Brücksichigung dr Spnnungsvrlus D..Guggnrg Wilhlm 3

14 GG HB Chrisin ndsuf :53 k k < k vrl vrl Cs d d...sichrhisfkor vrl k vrl k Cmx k k k d Cs d k Cs k k k Cs d k d k Cs d : is k Annhm : Cs d 3 Cs d mi 8 Ω ; 0 W ; 0,86 Ω wird k 0,6 mi : k k wird 6,33 gwähl : /- 0 ingngshochpß : Soll di Glichspnnungsnil vom ingngssignl rnnn und dn ingngswidrsnd ds isungsndsuf dfinirn. f gr 0 Hz gwähl r in 7 kω gwähl D..Guggnrg Wilhlm

15 GG HB Chrisin ndsuf :53 5 f gr π C C πf gr 69,3 nf C 0 nf f gr 5, Hz Brchnung ds : Bi glichn rnsisorn und il sich 0, wnn kin Aussurung vorlig, in di idn Zwig uf.. Bi ng. ollussurung : 0 ma und soll durchschln. 0,7 ma 350 Ω 330 Ω ssr oniomr d di rnsisorn kum gnu Sromqull Z,, 3, 3 : glich ignschfn hn 0 ma Z gwähl mi c. nächsr Normwr... 0, Ω Ω ma ZD 8 kω ma is gwähl wordn ma uhsrominsllung : mx,58 A wnn β für di idn rnsisorn 9 und 0 : β 00 dnn gil für dn B :,58 Bmx 00 7,9 ma Für uhsrom gil : 0,05 mx 79 ma C q B 9 B 79mA 00 0,395 ma 0 0,86 0, m 0 C5 68 m B - q C 0 0 q C 0 0 B 5 ma 0,395 ma,605 ma 9 0,7 ma 700 Ω Ω C5 B5 9 C B5 0,7 kω k Sromqull Z, 7, 8, 6 : Znrdiod gwähl mi ; 0 5 ma sih on D..Guggnrg Wilhlm 5

16 GG HB Chrisin ndsuf :53 6 0,7 8 5mA 86,6 Ω 8 00 Ω 9 ZD 8 kω ma is gwähl wordn ma Ampliudnhängig Sromgrnzung : D, 7, 8, D, 0,, D 3,, 3, D,, 9, 0 mx,58 A mx,65 0,86 Ω mx 0,7 mx 0 / /3 mx mx 0,7 0 / /3 0 / /3 0,0508 /3 0 kω 0/ kω.5 DANGONSCHANG n mnchn Fälln, inssondr i dr Anwndung ls mirfolgr, rich di Sromvrsärkung ins rnsisors nich mhr us. Zum rglich : Mi inzlrnsisorn lssn sich Ausgngssrömn von is zu inign 00 ma rrichn, mi Drlingonrnsisorn jdoch lign di Ausgngssromwr im Amprrich. n dism Fll knn mn inm rnsisor inn mirfolgr wi in Bild vorschln. Mn knn dis so nsndn Drlingonschlung ls inn rnsisor mi dn Anschlüssn, B und C uffssn. C B B C B r B C C Bild : Drlingon-Schlung Bild 5 : Schlsymol Bild 6 : Drlingon-SB r B rszknnwr Drlingonknnwr : Sromvrsärkung : β β β ingngswidrsnd : r B r B β C D dr mirsrom von glich dm Bsissrom von is, is di Sromvrsärkung : D..Guggnrg Wilhlm 6

17 GG HB Chrisin ndsuf :53 7 β C B β β β Für dn ingngswidrsnd gil : r B r B β r B. D C β C gil : ; C β B ; B C ; C β C ββ C β β B C C β r B und dmi : β r B rgnis für r B is mir nich klr... r B r B β. C D..Guggnrg Wilhlm 7