Однополупериодная схема — выпрямление — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Однополупериодная схема — выпрямление

Cтраница 1

Однополупериодные схемы выпрямления нашли применение в лифтовой технике для питания электроаппаратов с обмотками, обладающими значительными индуктивными сопротивлениями, которые сглаживают выпрямленный ток, так как делают его непрерывным.  [2]

Однополупериодная схема выпрямления ( рис. 2.7 а) применяется в основном при работе на нагрузку с емкостной реакцией и в редких случаях при активной нагрузке.  [4]

Однополупериодная схема выпрямления применяется сравнительно редко, так как она дает возможность использовать только половину мощности трансформатора и, кроме того, пульсации выпрямленного напряжения, возникающие при однополу-периодном выпрямлении, трудно сгладить даже применением громоздких фильтров.

 [6]

Однополупериодная схема выпрямления применяется при мощности до 10 Вт для зарядки аккумуляторов и питания цепей анодов электронно-лучевых трубок.  [7]

Однополупериодные схемы выпрямления могут быть однофазными и многофазными. Схема однофазного однопо-лупериодного выпрямителя с активной нагрузкой представлена на рис. 2 — 2; там же приведены графики токов и напряжений в отдельных частях схемы.  [8]

Однополупериодная схема выпрямления

с активной нагрузкой ( рис. 55, а) является простейшей из известных схем выпрямления. Она состоит из силового трансформатора Т, диода VD и нагрузки Rd. Сетевая обмотка трансформатора присоединяется к сети переменного тока с напряжением и к вентильной обмотке с напряжением u2 последовательно подключены диод и нагрузка. При синусоидальном напряжении ц, питающей сети напряжение на концах вторичной обмотки также синусоидально. При положительной полуволне напряжения на вентильной обмотке трансформатора ( на аноде вентиля, — на нагрузке) через нагрузку протекает ток, мгновенное значение которого равно id u — 1 / Rd. При обратной полярности напряжения вентильной обмотки трансформатора ( — на аноде диода, — J — на нагрузке) диод обладает бесконечно большим сопротивлением и ток в нагрузке будет равен нулю. Такой же пульсирующий характер в виде полуволн синусоид вентильной обмотки трансформатора имеет напряжение на нагрузке.  [10]

Применение однополупериодной схемы выпрямления для получения напряжения выше 100 кВ делает испытательные установки чрезвычайно тяжелыми, поскольку масса и размеры трансформаторов резко возрастают с повышением их номинального напряжения. В этих условиях наиболее эффективны схемы умножения, позволяющие получить весьма высокие напряжения постоянного тока от источника переменного, сравнительно невысокого напряжения.  [11]

Применение однополупериодной схемы выпрямления для получения напряжения выше 100 кв делает испытательные установки чрезвычайно тяжелыми, поскольку вес и размеры трансформаторов резко возрастают с повышением их номинального напряжения.  [13]

При однополупериодной схеме выпрямления ток i проходит через измерительный прибор в течение только одной половины каждого периода. Обычно в таких схемах измерительный механизм ИМ. Дг ( рис. 12.2, а) шунтированы вторым диодом Д2 включенным в обратном направлении. Это нужно для того, чтобы не нарушать режим работы контролируемой цепи и чтобы при обратном направлении тока диод Дг не оказался под полным напряжением цепи, которое может вызвать пробой диода. При двухполупериодном выпрямлении ( рис. 12.12, б) среднее значение тока i в измерительном механизме вдвое больше, чем при однополупериодном, что соответственно увеличивает чувствительность схемы. К недостаткам мостовых схем относится то, что в них измеряемое напряжение делится между двумя диодами и при очень низких напряжениях выпрямление существенно ухудшается.  [14]

Страницы:      1    2    3    4    5

Типы выпрямителей, двухполупериодная схема, однополупериодная схема, схема мостового выпрямления, двухполупериодная со средней точкой

Различные типы выпрямителей сущесвуют для преобразования переменного тока в постоянный. Но все выпрямители делятся на два главных типа: однополупериодные и двухполупериодные.

Двухполупериодная схема выпрямления

Ярчайшим представителем двухполупериодной схемы является схема мостового выпрямления. Такой выпрямитель может состоять из четырёх отдельных диодов или быть в монолитном корпусе с четырьмя выводами, внутри которого находятся всё те же четыре диода. Двухполупериодной эта схема называется потому, что на выходе используются обе половины каждого периода колебания переменного тока.

Схема двухполупериодного выпрямителя

Существует ещё одна схема двухполупериодного выпрямления, так называемая двухполупериодная со средней точкой, имеющая на выходе такую же диаграмму. Она значительно менее популярна, хотя там и используется всего два диода вместо четырёх. Но зато там используется двойная вторичная обмотка с отводом от середины. Этот средний вывод обмотки используется как ноль, а с двух других обмоток ток идёт через свой диод.

Диоды подключены одинаково и соединяются между собой либо катодами, либо анодами. Использовать четыре диода вместо двух значительно проще, чем делать двойную обмотку на трансформаторе.

Однополупериодная схема выпрямления

Однополупериодная схема выпрямления подразумевает в качестве выпрямителя всего один диод. Поэтому на выходе такого выпрямителя из двух полупериодов остаётся только один. Отсюда и название — однополупериодная.

Схема однополупериодного выпрямителя

Такие пульсации довольно сложно сгладить до уровня, подходящего для питания электронных схем, если только это не слаботочные схемы. В слаботочных схемах сглаживающий конденсатор в фильтре не успевает полностью разрядиться между импульсами полупериодов.

Военно-техническая подготовка

1.7. Выпрямители

Выпрямитель (электрического тока) — преобразователь электрической энергии; механическое, электровакуумное, полупроводниковое или другое устройство, предназначенное для преобразования переменного входного электрического тока в постоянный выходной электрический ток.

1.7.1. Однополупериодный выпрямитель.

Простейшая схема однополупериодного выпрямителя состоит только из одного выпрямляющего ток элемента (диода). На выходе — пульсирующий постоянный ток. На промышленных частотах (50—60 Гц) не имеет широкого применения, так как для питания аппаратуры требуются сглаживающие фильтры с большими величинами ёмкости и индуктивности, что приводит к увеличению габаритно-весовых характеристик выпрямителя. Однако схема однополупериодного выпрямления нашла очень широкое распространение в импульсных блоках питания с частотой переменного напряжения свыше 10 кГц, широко применяющихся в современной бытовой и промышленной аппаратуре. Объясняется это тем, что при более высоких частотах пульсаций выпрямленного напряжения, для получения требуемых характеристик (заданного или допустимого коэффициента пульсаций), необходимы сглаживающие элементы с меньшими значениями ёмкости (индуктивности).

Вес и размеры источников питания уменьшаются с повышением частоты входного переменного напряжения.

Однополупериодный выпрямитель или четвертьмост является простейшим выпрямителем и включает в себя один вентиль (диод или тиристор).

Напряжение со вторичной обмотки трансформатора проходит через вентиль на нагрузку только в положительные полупериоды переменного напряжения. В отрицательные полупериоды вентиль закрыт, всё падение напряжения происходит на вентиле, а напряжение на нагрузке Uн равно нулю. Среднее значение переменного тока по отношению к подведенному действующему составит:

.

Эта величина вдвое меньше, чем в полномостовом. Важно отметить, что среднеквадратичное значение напряжения на выходе однополупериодного выпрямителя будет в меньше подведенного действующего, а потребляемая нагрузкой мощность в 2 раза меньше (для синусоидальной формы сигнала).

1.7.2. Двухполупериодный выпрямитель.

Двухполупериодный выпрямитель может строиться по мостовой или полумостовой схеме (когда, например, в случае выпрямления однофазного тока, используется специальный трансформатор с выводом от средней точки вторичной обмотки и вдвое меньшим количеством выпрямляющих ток элементов. Такая схема ныне применяется редко, так как более металлоёмка и имеет большее эквивалентное активное внутреннее сопротивление, то есть большие потери на нагрев обмоток трансформатора).

Рис 1. Двухполупериодный выпрямитель с сглаживающим ёмкостным фильтром.

При построении двухполупериодного выпрямителя со сглаживающим конденсатором следует всегда помнить, что переменное напряжение всегда измеряется в «действующем» значении, которое в 1,41 раза меньше его максимальной амплитуды, а выпрямленное напряжение на конденсаторе, в отсутствие нагрузки, будет всегда равно амплитудному. Это означает, что, например, при измеренном напряжении однофазного переменного тока 12 вольт до мостового однофазного выпрямителя со сглаживающим конденсатором, на конденсаторе, (в отсутствие нагрузки), будет напряжение до 17 вольт. Под нагрузкой выпрямленное напряжение будет ниже, (но не ниже величины средневыпрямленного напряжения переменного тока, если внутреннее сопротивление трансформатора — источника переменного тока — принять равным нулю) и зависеть от ёмкости сглаживающего конденсатора.

Соответственно, выбор величины переменного напряжения вторичной обмотки трансформатора, должен строиться исходя из максимальной допустимой величины подаваемого напряжения, а ёмкость сглаживающего конденсатора — должна быть достаточно большой, чтобы напряжение под нагрузкой не снизилось меньше минимально допустимого. На практике также учитывается неизбежное падение напряжения под нагрузкой — на сопротивлении проводов, обмотке трансформатора, диодах выпрямительного моста, а также возможное отклонение от номинального величины питающего трансформатор напряжения электрической сети.

Рис 2. Входное переменное напряжение (жёлтого цвета) и постоянное выходное напряжение однополупериодного выпрямителя с фильтрующей ёмкостью.

Следует отметить, что в выпрямителях с сглаживающим конденсатором диоды открываются не на весь полупериод напряжения, а на короткие промежутки времени, когда мгновенное значение переменного напряжения превышает постоянное напряжение на фильтрующем конденсаторе (т. е. в моменты вблизи максимумов синусоиды). Поэтому протекающий через диоды (и обмотку трансформатора) ток представляет собой короткие мощные импульсы сложной формы, амплитуда которых значительно превышает средний ток, потребяемый нагрузкой выпрямителя. Этот факт следует учитывать при расчёте трасформатора (вариант расчёта для работы не на активную нагрузку, а на выпрямитель с ёмкостным фильтром), и принимать меры для подавления возникающих импульсных помех.

1.7.3. Мостовая схема выпрямления переменного тока.

Диодный мост — электрическая схема, предназначенная для преобразования («выпрямления») переменного тока в пульсирующий.

На вход (Input) схемы подаётся переменное напряжение (обычно, но не обязательно синусоидальное). В каждый из полупериодов ток проходит только через 2 диода, 2 других — заперты:

Рис 3. Выпрямление положительной полуволны

Рис 4.  Выпрямление отрицательной полуволны

Рис 5. Анимация принципа работы

В результате, на выходе (DC Output) получается напряжение, пульсирующее с частотой, вдвое большей частоты питающего напряжения:

Рис 6. Красным — исходное синусоидальное напряжение , зелёным — однополупериодное выпрямление (для сравнения), синим — рассматриваемое двухполупериодное

Преимущества

• Двухполупериодное выпрямление с помощью моста (по сравнению с однополупериодным) позволяет:
• Получить на выходе напряжение с повышенной частотой пульсаций, которое проще сгладить фильтром на конденсаторе.
• Избежать постоянного тока подмагничивания в питающем мост трансформаторе.
• Увеличить его КПД, что позволяет сделать его магнитопровод меньшего сечения.

Недостатки

• Происходит двойное падение напряжения по сравнению с однополупериодным выпрямлением (прямое напряжение диода × 2 ≈ 1 В), это иногда нежелательно в низковольтных схемах. Частично этот недостаток может быть преодолен за счет использования диодов Шоттки с малым падением напряжения.
• При перегорании одного из диодов схема превращается в однополупериодную, что может быть не замечено вовремя, и в устройстве появится скрытый дефект.

naf-st >> Источники питания >> Неуправляемые выпрямители

Выпрямительные устройства относятся ко вторичным источникам электропитания, для которых первичным источником являются сети переменного тока. Выпрямитель — это устройство, которое преобразует переменное напряжение питающей сети в однонаправленное пульсирующее. Именно однонаправленное пульсирующее и назвать его постоянным немного некорректно. Существует и несколько иное определение: выпрямитель предназначен для преобразования переменного напряжения в импульсное напряжение одной полярности.

Наиболее часто в выпрямителях применяются полупроводниковые диоды. Принцип выпрямления переменного напряжения основан на нелинейной ВАХ полупроводникового диода, у которого сопротивление в прямом и обратном включении p-n-перехода сильно отличаются.

Выпрямители могут быть однополупериодные и двуполупериодные. К тому же они разделяются на однофазные и многофазные.

Итак, начнем с однофазного однополупериодного выпрямителя на полупроводниковом диоде.

Рис. 1 — Схема однофазного однополупериодного выпрямителя и графики, поясняющие принцип ее работы

Схема однополупериодного выпрямителя до боли проста и объяснять тут нечего. Для наглядности положительные и отрицательные полуволны показаны разными цветами. Поскольку диод обладает свойствами односторонней проводимости, на выходе получается пульсирующее напряжение одной полярности. Для схемы характерны следующие параметры:

Среднее значение выпрямленного напряжения:

Действующее значение входного напряжения

Среднее значение выпрямленного тока:

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора:

Коэффициент пульсаций

К достоинствам схемы можно отнести простоту конструкции. Недостатки — большие пульсации, малые значения выпрямленного тока и напряжения, низкий КПД. Применяется такая схема для питания низкоомных нагрузок, некритичных к высоким пульсациям.

1. Схема выпрямления с выводом от средней точки трансформатора.

Рис. 2 — Схема двуполупериодного выпрямителя с выводом от средней точки и графики, поясняющие принцип ее работы

Пунктиром показано напряжение на входе второго диода. Как видно из графиков, во время первого полупериода первый диод открыт и на нагрузке создается падение напряжения. Во время второго полупериода первый диод закрывается, поскольку оказывается включенным в обратном направлении, а второй, наоборот, открывается и на нагрузке снова выделяется положительная полуволна. На схеме плюсиками и минусами обозначено действие полуволн переменного тока. Частота пульсаций двуполупериодного выпрямителя вдвое больше, что является его достоинством. Для такой схемы характерны следующие параметры:

U_ср = 0.9U_вх
U_вх = 1.11U_ср
I_ср = 0.9U_вх/R_н
I₂ = 0.78I_ср
p = 0.67

Достоинства: удвоенные значения U_ср и I_ср, вдвое меньший коэффициент пульсаций по сравнению с однополупериодной схемой. Недостатки: наличие трансформатора с двумя симметричными обмотками (что увеличивает его массогабаритные показатели). К тому же на диодах удвоенное обратное напряжение.

2. Мостовая схема

Рис. 3 — Мостовая схема выпрямления

Параметры такие же, как и двухполупериодной схемы со средним выводом, кроме обратного напряжения (оно в два раза меньше). Положительная полуволна (с верхнего по схеме вывода трансформатора) проходит через диод VD2, затем через нагрузку, затем через VD3 ко второму выводу трансформатора. При смене направления тока работают диоды VD4, VD1. Недостатком схемы считается удвоенное число диодов.

Трехфазные схемы выпрямления

Такие схемы часто применяются для получения напряжения большой мощности. Наиболее распространены следующие схемы:

1. Трехфазная однополупериодная схема выпрямления с нулевым выводом (схема Миткевича)

Рис. 4 — Трехфазный выпрямитель

Каждая фаза смещена относительно другой на угол 120°. На нагрузке работает та фаза, у которой больше значение положительной полуволны в данный момент времени. В схеме диоды используются в течении 1/3 периода. При этом необходимо наличие средней точки. Среднее значение выпрямленного напряжения U_ср = 1.17U_вх, обратное напряжение U_обр.max = 2.1U_ср, коэффициент пульсаций 0. 25.

2. Трехфазная двуполупериодная схема выпрямления (схема Ларионова)

Рис. 5 — Трехфазная двуполупериодная схема выпрямления.

По принципу действия такая схема аналогична однофазной двухполупериодной (мостовой). Для нее характерно: U_ср = 2.34U_вх, U_обр.max = 1.05U_ср, p = 0.057. Находит применение при различных величинах входного напряжения и токах нагрузки в сотни Ампер. Схема экономична, имеет низкие пульсации. Однако в реальных схемах коэффициент пульсаций составляет 8-10% из-за нессиметричности фазных питающих напряжений.

Выпрямитель однополупериодный — Энциклопедия по машиностроению XXL

В вибропитателях применяются две основные схемы питания электромагнитов без выпрямителя (рис. 110, я) и с выпрямителем (однополупериодное выпрямление, рис. 110,6). Питание без выпрямителей рекомендуется  [c.309]

Для питания анодных цепей используется выпрямитель, собранный по мостовой схеме на кремниевых диодах типа Д-205. С выпрямителя снимается напряжение 120 в. В качестве сглаживающего фильтра установлены емкости i— i- Запирающее сеточное напряжение 12 в снимается с однополупериодного выпрямителя, состоящего из кремниевого диода Д-102 (на схеме Д-5) и фильтра j. Для накала ламп напряжение 6,3 в снимается с обмотки 7—8. На сигнальные лампы подается напряжение 6,3 в, снимаемое с обмотки 9—10.  [c.39]

Питание анодных цепей обеспечивается двумя выпрямителями. Одна из них на напряжение 125 в собран по мостовой схеме на диодах Дх—Д и обеспечивает питание ламп второго каскада электронного блока. Второй выпрямитель собран по двухполупериодной схеме на диодах Да и Д7 и обеспечивает питание анодных цепей ламп первого каскада электронного блока. Запирающее напряжение — 18 в снимается с однополупериодного выпрямителя, выполненного на диоде Д . Две обмотки служат для питания накальных цепей электронных ламп. С них снимается напряжение 12,5 в. Каждая из обмоток обеспечивает накал ламп не более двух блок-приставок. Конденсаторы i—С5 служат для фильтрации выпрямленного напряжения.  [c.48]

Связь. На скважине в розетку включается отдельная переносная телефонная трубка. При этом срабатывает телефонное реле РТ и звонит звонок. Поднятием трубки телефонного аппарата линия переключается на телефонный аппарат. При этом в качестве второй линии используется земля. Питание от однополупериодного выпрямителя обеспечивает нормальную слышимость. При необходимости в схему параллельно розетке можно включить дверной контакт с выключателем. Тем самым обеспечивается охранная сигнализация. При открывании двери работает звонок без указания номера скважины.  [c.322]

Фиг. 43. Схема однополупериодного выпрямителя.

В двухтактном усилителе переменного тока для дифференциальной нагрузки с однополупериодным диодным фазочувствительным выпрямителем каскад  [c. 575]

Генератор импульсных токов обеспечивает работу по циклу заряд — разряд в наладочном или автоматическом режимах. В паузах между зарядом и разрядом производятся все необходимые технологические операции. Заряд накопителя осуществляется от повышающего силового трансформатора в режиме однополупериодного выпрямителя. Разряд накопителя при достижении заданного уровня напряжения происходит через разрядник, поджигаемый импульсом 20—30 кВ от поджигающего устройства.  [c.261]

Нагрузкой идеального однополупериодного выпрямителя служит резистор с сопротивлением 100 Ом. Произведение показаний вольтметра и амперметра магнитоэлектрической системы равно 441 В А.  [c.140]

Отмечено положительное влияние на ход анодно-механических процессов пульсирующего тока, получаемого через однополупериодный механический выпрямитель.  [c.92]

Ри . 79. Однополупериодный выпрямитель переменного тока в постоянный  [c.192]

Электроаппарат, работающий на постоянном токе, имеет следующие данные /н=110 В, i =110 Ом, кроме этого, его катушка обладает индуктивным сопротивлением. Предположим, что это сопротивление велико (таким сопротивлением обладает катушка тормозного электромагнита МП-20). Тогда, как было сказано выше, катушку такого электроаппарата можно питать от выпрямителя, построенного по однополупериодной схеме, для которой  [c.197]

Механический тормоз растормаживается тормозным электромагнитом постоянного тока Эм.Т, получающим питание через диоды Д7 и Д2, которые играют роль однополупериодного выпрямителя.  [c.164]

Кенотронные выпрямители. К этому типу ИВН относится широко применяемое в промышленности высоковольтное выпрямительное устройство В-140-5-2, изготавливаемое для стационарных установок окраски в электрическом поле. Устройство работает по однофазной, однополупериодной схеме выпрямления тока с заземленным положительным полюсом. Устройство состоит из высоковольтного (повышающего) трансформатора, помещенного в бакелитовый цилиндр с трансформаторным маслом кенотрона, смонтированного в таком же цилиндре и представляющего собою двухэлектродную лампу (вакуумный диод), пропускающую ток только в одном направлении и являющуюся выпрямительным элементом (вентилем), и трансформатора накала кенотрона. В комплект устройства входит также пульт управления.  [c.111]

Блок умножения выполнен по несимметричной однополупериодной схеме с двумя каскадами умножения и представляет собой систему, состоящую из конденсаторов, выпрямителей и защитного  [c.111]

Несколько отличающаяся схема для получения импульсного тока была применена А. М. Озеровым [10]. В качестве источника тока использовался однополупериодный выпрямитель. При изменении соотношения плеч вторичной обмотки трансформатора и изменении сопротивлений можно получать пульсирующий ток различной формы.  [c.160]

Схема 2. ЭМВ с выпрямителем отличается от реактивного только наличием вентиля, включенного последовательно с обмоткой электромагнита (т. в. по однополупериодной схеме). Так как при такой схеме отрицательный полу-период тока срезается, то притяжение якоря к сердечнику происходит один раз в период, т. е, число колебаний якоря равно частоте сети. В сети с частотой 50 Гц такой вибратор обеспечивает 3000 колебаний в минуту. Амплитуда колебаний регулируется изменением величины тока в обмотке.  [c.184]

В пазы пакетов уложены две кольцевые обмотки 3 и 5. Они питаются пульсирующим током с частотой 50 Гц от промышленной электросети через однополупериодный выпрямитель. Против полюсов магнитопровода электромагнита расположены шихтованные якоря 6, закрепленные в немагнитном корпусе 7. Постоянный рабочий воздушный зазор между полюсами магнитопровода и якорями выдерживается благодаря устройствам центрирования 1, содержащим шарикоподшипники и мембраны и дающим возможность якорям совершать колебательные движения по вертикали и возвратно-вращательные в горизонтальной плоскости. На наружной поверхности корпуса якорей закреплена чаша 4 со спиральным лотком на внутренней поверхности. Блок электромагнитов связан с основанием ВЗУ II жестко, а корпус якорей — посредством наклонных пружинных стержней 9, закрепленных в кольцах 8 и 10. Пружины обеспечивают требуемое направление колебаний подвижных частей и постоянную составляющую жесткости упругой подвески.  [c.251]

Правая часть схемы является электронным однополупериодным выпрямителем на 300 в с фильтрующей ячейкой, состоящей из двух электролитических конденсаторов Сз и С4 и сопротивления / ,. Выпрямитель включается в сеть переменного тока напряжением 220 в.  [c.257]

Блок выпрямителя собран по однополупериодной схеме на двух высокочастотных (типа ВКЧ-50) кремниевых диодах 1В, 2В и преобразует переменное напряжение в униполярные импульсы. При холостом ходе вся нагрузка падает на анодах ламп, которые из-за этого могут выйти из строя. Для их защиты параллельно вторичной обмотке выходного трансформатора включается нелинейное сопротивление — электрические лампы накаливания Л.  [c.141]

Чтобы преобразовать переменный ток в постоянный, используют выпрямительные устройства (выпрямители). Схемы выпрямления переменного тока различают по числу фаз системы питающего напряжения однофазные и трехфазные. Эти схемы разделяются по числу полупериодов выпрямленного напряжения за период входного напряжения на однополупериодные и двухполупериодные [3].  [c.17]

Вентиль Д38 через переключатель заряда батареи В12 соединен последовательно с обмотками ТрУ 75А—75В—75Д и дополняет выпрямительный мост Д32—Д37 однополупериодной схемой выпрямителя, которая подключается к аккумуляторной батарее (выпрямитель ВБ на рис. 279), обеспечивая полное напряжение заряда (740—160 В). Переключателем В12 подключают соответствующие выводы обмотки ТрУ для сезонной регулировки напряжения заряда. При температуре воздуха 45—15°С переключатель устанавливают в положение I, в интервалах температур от 15 до —5°С и от —5° С и ниже — соответственно в положения П и III.  [c.327]

Питание электромагнитов (рис. 17,6) осуществляется от сети переменного тока промышленной частоты с однополупериодным выпрямлением, например, через селеновый выпрямитель. При этом частота колебаний чаши бункера составляет 50 периодов в секунду, т. е. чаша получает 3000 колебаний в минуту. Деталь за каждое колебание чаши перемещается примерно на 2—3 мм, что соответствует средней скорости движения 7—8 м1мин. Для мелких бункеров чаще используют частоту 100 периодов в секунду, при которой скорость движения деталей еще выше.  [c.45]

Электрическая блок-схема стенда создана на базе испытательного трансформатора ИОМ 100/100, однополупериодного выпрямителя на элементах 15ГЕ1440У-М с обратным напряжением 200 кВ, с двумя типами регуляторов (тиристорным и регулируемым дросселем насыщения) и генератора импульсных напряжений, собранного по схеме Аркадьева-Маркса. Особенностью конструкции генератора импульсных напряжений является возможность широкой регулировки энергии импульса как амплитудой (до 350 кВ), так и разрядной емкостью  [c. 257]

Реле (рис. 20, табл. 7) смонтировано в одном корпусе с блоком питания. Светофорное табло не предусматривается. Реле предназначено для усиления и преобразования двух команд датчика. Усиление команды осуществляется двухкаскадным усилителем на лампах типа 6Н6П. В анодные цепи выходной лампы включены электромагнитные реле Pi и Р2 типа РКН. Для питания анодных цепей ламп служат два выпрямителя, собранные по двухполуперйодным схемам на кремниевых диодах Дз, Д4 и Да, Д . Для получения отрицательного запирающего напряжения— 18 в используется однополупериодный  [c.46]

Ряд материалов (закаленные стали содержащие легко летучие элементы сплавы) прокаливать в вакууме нельзя. В этом случае после тщательной промывки образцов окончательную очистку можно осуществить тлеющим разрядом (ионной бомбардировкой) по методике, описанной В В. Карасевым и Г. И. Измайловой [12]. Нами применялась установка, основой которой послужил насос Комовского . Необходимое разря—жение создавалось под колпаком форвакуумным насосом. Источником тока служил однополупериодный выпрямитель, обеспечивающий получение апряжения 700 б сила тока поддерживалась приблизительно равной 25 миллиамперам. Образцы на специальной подставке помещались между электродами из листового алюминия, установленными на расстоянии 90 мм друг от друга. Для обеспечения очистки всей наружной  [c.69]

Фиг. 20. Схемы выпрямителей а — однополупериодная б — днухпо-лупериодная в — двухполупериодная мостовая с фильтром и стабилизатором выпрямленного напряжения.

Управление двигателем MI подъемной лебедки осуществляется с помощью контакторов направления КМ1, КМ2 и контакторов больщой и малой скорости КМЗ, КМ4. Ка-тущка тормоза YB питается от сети переменного тока через однополупериодный выпрямитель и включается с помощью контакта реле движения КАЗ.  [c.16]

Ограничение ускорений при разгоне и замедлении электропривода осуществляется лищь за счет естественного вида механических характеристик асинхронного двигателя. Ускорения определяются моментом сопротивления на валу двигателя и суммарным моментом инерции электропривода, которые изменяются в некоторых пределах в зависимости от загрузки кабины лифта. Управление двигателем Ml подъемной лебедки осуществляется с помощью контакторов направления КМ1, КМ2 и контакторов больщой и малой скорости КМЗ, КЫ4. Катущка тормоза YB питается от сети переменного тока через однополупериодный выпрямитель и включается с помощью контакта реле движения КАЗ.  [c.16]

Фиг. V.45. Зависимость скорости съема от силы тока при анодномеханической заточке твердого сплава Т5К10. Питание через однополупериодный выпрямитель.

За счет фазового регулирования тиристорный прерьгоатель позволяет плавно изменять действующее значение пропускаемого тока. С увеличением угла а включения (рис. 4.1, в) угол Л, проводимости включенного вентиля уменьшается, появляются разрывы между полуволнами, а соответственно уменьшается сила тока. Таким образом, общий случай включения тиристорного прерывателя соответствует условию а > ф. Режим полнофазного включения выполняется при условии а = ф. Возможен вариант аномального включения тиристорного прерывателя в случае а автоматическом регулировании тока вблизи его полнофазного включения. Если импульс управления сильно сдвинут влево, то длительность включенной полуволны тока может превысить 180°. Импульс управления приходит на второй вентиль, когда он включиться не может. Когда возникает возможность включения другого вентиля, импульс управления уже исчезнет. Тиристорный прерыватель начинает работать как однополупериодный выпрямитель («полуволновой эффект»). Не размагничиваясь в отрицательные полуволны, сердечник трансформатора быстро насыщается, первичный ток резко нарастает, возникает аварийная ситуация. Полуволновой эффект можно избежать, расширяя длительность управляющего импульса.  [c.218]
Кенотронные выпрямители имеют ряд недостатков. Так, при однофазном, однополупериодном выпрямлении наблюдается большая неравномерность выпрямленного тока, так как ток пульсирует в амплитуде от нуля до максимума. Это приводит к увеличению числа частиц лакокрасочного материала со слабым зарядом (в момент падения тока) и, вследствие этого, к увеличению потерь лакокрасочных материалов. Кроме того, значение тока короткого замыкания слишком велико и состайляет 200 мА. Это может явиться причиной несчастных случаев и служить источником мощного искрообразования в межэлектродном пространстве.  [c.111]

Принципиальная схема установки Робертса для определения зависимости АВу (Ну) показаиа на рис. 5-66. Намагничивающая обмотка т питается от генератора переменного тока Г соответствующей частоты через однополупериодный выпрямитель. В намагничивающую цепь включены амперметр А для контроля максимального значения тока и активное сопротивление г для создаиия режима синусоидального тока. Для получения однозначных результатов пе-  [c.289]

Защита от короткого замыкания осуществляется токоограничивающими сопротивлениями 27Н и 28Н, включенными последовательно с эрозионным промежутком. Для питания экранных сеток мощных ламп ГУ-80 собран выпрямитель по однополупериодной схеме на диодах типа Д205 с П-образным индуктивно-емкостным фильтром 2Д, 5С, 6С, 7С и 8С).  [c.141]

Для сглаживания пульсации тока в схеме однополупериодного выпрямителя параллельно сопротивлению Ra подключается конденсатор С, который заряжается во время положительных полупе-риодов. в отрицательные полупериоды он разряжается через сопротивление R , поддерживая непрерывный ток в цепи нагрузки. Более целесообразно двухполупериодное выпрямление тока, при котором используются обе полуволны переменного тока — положительная и отрицательная, следовательно, вся энергия источника тока.  [c.98]

При вращении коленчатого вала двигателя вращается ротор датчика 20. На выходе датчика появляется сигнал, положительная полуволна которого через однополупериодный выпрямитель VDII и токоограничивающий резистор RIO открывает транзистор VT4. На-  [c.78]

---

Однополупериодный выпрямитель схема.

Расчет выпрямителей напряжения В этой статье мы разберем какие бывают выпрямители, для какой цели служат, в чем заключаются особенности того или иного выпрямителя. Если мы решаем собрать какое-либо устройство или просто необходимо запитать готовое, то мы можем использовать питание от гальванических элементов (батареек), либо воспользоваться для этих целей аккумуляторами. Но как быть, если радиоустройство не планируется носить с собой и оно потребляет значительный ток? В таких случаях запитывают устройство от сети 220 вольт.

Напрямую запитать от 220 вольт, разумеется, мы не можем, напряжение слишком высокое и ток переменный, а для питания электронных устройств почти всегда необходим постоянный ток и более низкое напряжение. Необходим так называемый сетевой адаптер .

Фотография трансформатора

Понизить напряжение мы можем с помощью трансформатора, о нем мы поговорим в одной из следующих статей, пока нам достаточно знать, что с помощью трансформатора мы можем понизить или повысить напряжение при переменном токе. Далее нам необходимо сделать из переменного тока постоянный, для этих целей и служит выпрямитель. Существуют три основных типа выпрямителей.

Однополупериодный выпрямитель

Этот выпрямитель работает только в течение положительного полупериода синусоиды. Это можно видеть на следующем графике:

На выходе после диода мы получаем пульсирующее напряжение, нам нужно сделать из него постоянное, то есть из пульсирующего тока получить постоянный. Для этих целей служит электролитический конденсатор большой емкости, подключенный параллельно выходу питания в соответствии с полярностью. На фотографии ниже можно увидеть внешний вид подобного конденсатора:

Такой конденсатор благодаря большой емкости разряжается в течении отрицательного полупериода синусоиды. Обычно для фильтрации напряжения в выпрямителях применяют электролитические конденсаторы от 2200 микрофарад. В усилителях и других устройствах, где важно чтобы напряжение не проседало при увеличении мощности нагрузки, ставят конденсаторы на большую емкость, чем 2200 микрофарад. Для устройств питающих бытовую аппаратуру обычно конденсаторов такой емкости бывает достаточно. На следующем графике (выделено красным), мы можем видеть, как конденсатор поддерживает напряжение стабильным во время прохождения отрицательной полуволны.

Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой

Для этой схемы необходим трансформатор, с двумя вторичными обмотками. Напряжение на диодах в два раза выше, чем при включении схемы с однополупериодным выпрямителем или при включении мостовой схемы. В этой схеме попеременно работают оба полупериода. В течении положительного полупериода работает одна часть схемы обозначенная В1 , во время отрицательного полупериода работает вторая часть схемы обозначенная В2 . Эта схема является менее экономичной, чем мостовая схема, в частности у неё более низкий коэффициент использования трансформатора. В этой схеме после диодов получается также пульсирующее напряжение, но частота пульсаций в два раза выше. Что мы и можем видеть на следующем графике:

Двухполупериодный выпрямитель, мостовая схема

И наконец, рассмотрим схему мостового выпрямителя, самую распространенную схему, по которой сделана большая часть всех выпущенных трансформаторных блоков питания. Сейчас объясню принцип работы :

Ток у нас на выходе с трансформатора переменный, а переменный ток, как известно, в течение периода дважды меняет свое направление. Говоря другими словам, конечно же упрощенно, при переменном токе с частотой 50 герц, ток у нас 100 раз в секунду меняет свое направление. То есть сначала он течет от вывода диодного моста под цифрой один , ко второму, потом в течение другой полуволны он течет от вывода под номером два к первому.

Рассмотрим, что происходит с диодным мостом при подаче напряжения, мы видим, на рисунке обозначен красным путь тока, напрямую пройти к выводу диодного моста соединенного с переменным током не позволит диод, который получается у нас включенный в обратном включении, а в обратном включении, как мы помним, диоды не пропускают ток. Току остается только один путь (выделено на рисунке синим), через нагрузку и через диод уйти в провод соединенный с выводом переменного тока. Когда у нас ток меняет свое направление, то вступает в действие вторая часть диодного моста, которая действует аналогично той, что описал выше. В итоге у нас получается на выходе такой же график напряжения, как и у двухполупериодного выпрямителя со средней точкой:

При сборке выпрямителя нужно учитывать полярность на выходе диодного моста, если мы подключим электролитический конденсатор неправильно, то рискуем испортить конденсатор и можно считать, что повезло, если этим все ограничится. Поэтому при сборке диодного моста важно помнить одно правило, плюс на выходе с моста всегда будет в точке соединения 2 катодов диодов, а минус в точке соединения анодов. Встречается и такое обозначение на схемах диодного моста:

Диодный мост можно собрать как из отдельных диодов, так и взять специальную сборку из 4 диодов, уже соединенных по мостовой схеме, и имеющий 4 вывода. В таком случае остается только подать переменный ток, идущий обычно с вторичной обмотки трансформатора на два вывода моста, а с оставшихся двух выводов снимать плюс и минус. Обычно на самой детали бывает обозначено, где какой вывод у моста. Так выглядит импортный диодный мост:

Фото диодный мост кц405

Трехфазные выпрямители

Существуют и трехфазные трансформаторы. Обычным однофазным диодным мостом с такого трансформатора не получится на выходе постоянный ток. Конечно, если нагрузка небольшая можно подключиться к одной фазе и к нулевому проводу трансформатора, но экономичным такое решение не назовешь.

Для трехфазного тока существуют специальные схемы выпрямителей, две таких схемы приведены на рисунках ниже. Первая, известная как схема Миткевича , имеет низкий коэффициент габаритной мощности трансформатора. Эта схема применяется при небольших мощностях нагрузки.

Вторая схема, известная как , нашла широкое применение в электротехнике, так как имеет лучшие технико-экономические показатели по сравнению со схемой Миткевича.

Схема Ларионова может использоваться как «звезда-Ларионов” и «треугольник-Ларионов”. Вид подключения зависит от схемы подключения трансформатора, либо генератора, с выходом которого соединен этот выпрямитель. Автор статьи — AKV .

Обсудить статью ВЫПРЯМИТЕЛИ

В осветительной электрической сети, от которой получают питание все бытовые электроприборы, как правило, течёт переменный ток. Редкое исключение составляют небольшие сельские посёлки, где электростанции дают постоянный ток.

Радиоприемники, магнитофоны, электропроигрыватели и другие устройства работают на электронновакуумных лампах или полупроводниковых приборах, на электроды которых необходимо подавать напряжение постоянного тока. Зарядка аккумуляторов может быть произведена только постоянным током. Ряд производственных процессов на заводах, как например, хромирование, невозможно осуществить, если не имеется постоянного напряжения.

Почему же наши электростанции дают переменный ток? Ведь электронагревательные приборы и электромоторы так же хорошо будут работать и на постоянном токе? Объясняется это главным образом тем, что переменный ток можно легко трансформировать (преобразовать) в различные напряжения, что нельзя делать с постоянным током. Передачу энергии переменного тока по линии электропередачи можно осуществить со значительно меньшими потерями, чем при постоянном токе, вследствие того, что напряжение в линии в этом случае может составлять десятки и сотни тысяч вольт. В месте потребления напряжение понижается на трансформаторных подстанциях и в наши квартиры и на заводы подается переменное напряжение 127 или 220 в.

Как же получить постоянное напряжение, необходимое для нормальной работы некоторых приборов?

Для преобразования переменных напряжений в постоянные служит выпрямитель. Понять, как работает выпрямитель, можно, только ясно представляя, что такое переменный ток. Переменным током называется такой ток, направление и величина которого меняются во времени.

В осветительной сети, по принятому в нашей стране стандарту, направление тока меняется 50 раз в секунду, или, как говорят, частота промышленного тока равна 50 периодам (герцам). Это означает, что в какой-то период времени ток в сети равен 0, затем ток начинает плавно возрастать, достигает максимального (амплитудного) значения, после чего ток в сети постепенно уменьшается и становится равным нулю. После этого направление тока снова изменяется и ток опять плавно возрастает до максимального значения, а затем вновь уменьшается до нуля. Этот процесс напоминает качели, которые, качаясь около положения равновесия (нулевое значение тока), поднимаются на максимальную высоту (максимальное значение тока), затем опускаются, опять поднимаются и т. д. Такой процесс изменения тока называют периодическим. В нашей электросети такой процесс повторяется пятьдесят раз в секунду, т. е. ток (напряжение) имеет пятьдесят периодов в секунду, изменяя своё значение по синусоидальному закону.

Графически картина изменения тока в сети представлена на рис. 1. Такой график получается, если на вертикальной оси откладывать значения тока или напряжения, а по горизонтальной оси — отрезки времени, отсчитываемые от какого-то момента, принимаемого за начало отсчёта.

Задачей выпрямителя является получение постоянного напряжения из переменного; Постоянное напряжение графически можно изобразить так, как это показано на рис. 2. Постоянный ток не меняет ни своего направления, ни своей величины.

Процесс выпрямления переменного тока (напряжения) заключается в том, что на пути тока в электрической цепи включается элемент — вентиль, который пропускает ток только в одном направлении (одного знака). Схематично электрическая цепь переменного тока с вентилем представлена на рис. 3. Односторонняя проводимость вентиля приводит к тому, что только в положительные полупериоды ток проходит через вентиль, а в отрицательные полупериоды (отмеченные на рис. 1 знаком «-«) тока в цепи нет. Графически ток в такой цепи можно изобразить так, как это показа но на рис. 4. При положительной полуволне сопротивление вентиля мало и ток свободно проходит через него. При отрицательной полуволне ток встречает большое сопротивление, так как в обратном направлении сопротивление вентиля в сотни и даже тысячи раз больше и ток через него не проходит. Таким образом, включив в электрическую цепь переменного тока вентиль, мы уже не получаем в этой цепи переменного тока. Ток в этой цепи будет меняться только по величине и не будет изменять своего направления. Такой ток называют пульсирующим. Использовать его можно, например, для зарядки аккумуляторов. Для питания радиоаппаратуры такой ток не годится. Требуется дальнейшее его сглаживание, с тем чтобы ток превратился из пульсирующего в постоянный. Это достигается применением фильтра.

В простейшем случае роль фильтра может выполнять конденсатор достаточно большой ёмкости. На рис. 5 показана схема цепи с вентилем и конденсатором С, являющимся фильтром. Сглаживание пульсаций (фильтрация) выпрямленного тока осуществляется вследствие того, что конденсатор заряжается током, проходящим через вентиль, и запасает электрическую энергию. Как только ток через вентиль начнет уменьшаться и напряжение на нагрузке Rн выпрямителя начнет падать, — а это происходит в конце каждого положительного полупериода, — конденсатор отдаёт накопленную им за положительный полупериод энергию. Графически это изображено на рис 6. Как видно из рисунка, ток ещё не стал совсем постоянным и заметны резкие пульсации. Необходим более совершенный фильтр, который на нагрузке обеспечил бы постоянный ток с очень незначительными пульсациями, которые не будут оказывать существенного влияния на работу устройства, питаемого от выпрямителя.

Существует несколько типов выпрямителей. Наиболее простым из них является однополупериодный, схема которого изображена на рис. 7. В таком выпрямителе используются только положительные полупериоды выпрямленного тока. Частота пульсаций этого тока равна частоте сетевого напряжения и для сглаживания пульсаций выпрямитель, собранный по однополупериодной схеме, требует хорошего фильтра. Такие выпрямители используются для питания аппаратуры, потребляющей незначительный ток, так как при возрастании тока необходимо будет усложнять фильтр выпрямителя.

Более распространена двухполупериодная схема выпрямления, где (см. рис. 8) используются два вентиля В1 и В2. Ток в нагрузке протекает всё время в одном направлении. Выпрямление напряжения происходит следующим образом. В какой-то момент времени на одном (верхнем, по схеме} выводе вторичной обмотки трансформатора Тр1 будет положительное напряжение по отношению ко второму (нижнему) концу. Ток пойдёт через вентиль В1, и имеющий в прямом направлении маленькое сопротивление, затем через нагрузку на среднюю точку вторичной обмотки трансформатора. На рис. 8 прохождение тока показано сплошной стрелкой. Так будет продолжаться в течение первого положительного полупериода. При изменении направления тока в сети на верхнем конце трансформатора будет уже отрицательное напряжение и ток через вентиль B1 не пойдёт, так как вентиль будет иметь очень большое сопротивление. На нижнем конце вторичной обмотки трансформатора теперь будет положительное напряжение и ток пойдёт уже через вентиль В2, нагрузку и на среднюю точку вторичной обмотки — трансформатор Тр1.

При таком включении вентилей используются уже оба полупериода выпрямляемого напряжения. Частота пульсаций в таком выпрямителе в два раза больше и поэтому значительно облегчается фильтрация выпрямленного напряжения. По двухполупериодной схеме собраны почти все выпрямители для радиоприёмников, телевизоров и магнитофонов.

Существует ещё мостовая схема включения выпрямителя. В этом случае выпрямление происходит по двухполупериодной схеме, но трансформатор имеет более простую конструкцию, вторичная обмотка его содержит в два раза меньше витков и не требуется вывода от средней точки. Однако в выпрямителе, собранном по мостовой схеме, необходимо в два раза больше вентилей, чем при двухполупериодной схеме. Схема мостового выпрямителя изображена на рис. 9. Стрелками указано прохождение тока в оба полупериода.

В качестве вентиля для выпрямления переменного тока могут быть использованы селеновые или купроксные шайбы , кенотроны, газотроны или полупроводниковые диоды.

Для питания массовой радиоаппаратуры наибольшее распространение получили кенотронные и селеновые выпрямители. За последнее время начинают всё шире использоваться германиевые силовые диоды типа ДГ-Ц21-27.

Кенотрон представляет собой вакуумную, обычно стеклянную, радиолампу, имеющую два электрода — анод и катод. Двуханодный кенотрон имеет два анода. Вентильное свойство кенотрона проявляется в том, что ток через кенотрон может идти только в одном направлении — от анода к катоду. В обратном направлении — ток не пойдет, так как электроны вылетают только с поверхности нагретого катода и могут двигаться только на анод, если на нём в данный момент имеется положительное напряжение по отношению к катоду.

Простейшая однополупериодная схема выпрямителя с использованием в качестве вентиля кенотрона изображена на рис. 10. Направление тока I показано стрелкой. Конденсаторы С1 и С2 и дроссель Др1 составляют фильтр для сглаживания пульсаций. Подробно о фильтрах будет рассказано ниже.

Существует много различных типов кенотронов, каждый из которых рассчитан на определенные условия работы: одни позволяют получить большой выпрямленный ток при относительно низком напряжении, другие, наоборот, работают в выпрямителе, дающем высокое напряжение при ничтожно малом токе.

При конструировании выпрямителя прежде всего необходимо правильно выбрать тип кенотрона. Для этого нужно знать, какой ток и напряжение потребляет нагрузка, питающаяся от выпрямителя, и в соответствии с этими данными выбирать по справочнику подходящий тип кенотрона. Пусть требуется выбрать кенотрон, который предполагается установить в выпрямитель для питания приёмника. Приёмник имеет четыре лампы, не считая кенотрона.

Постоянное напряжение, потребное для питания радиоламп приёмника, равно 250 в. Общий ток, потребляемый анодно-экранными цепями всех ламп приемника, составляет около 40 мА.

Наиболее подходящим для нашего выпрямителя будет кенотрон 6Ц4П, который, по справочным данным, может обеспечить ток до 70 мА при двухполупериодной схеме выпрямления. По напряжению этот кенотрон также вполне подходит, так как для двухполупериодной схемы выпрямления обратное напряжение, возникающее в выпрямителе, не превышает тройного напряжения на нагрузке и равно 250х3 = 750 В, а кенотрон 6Ц4П выдерживает до 1000 В обратного напряжения.

В селеновом выпрямителе в качестве вентиля используют селеновые шайбы.

Селеновая шайба представляет собой железный диск или прямоугольную железную пластину, на которой с одной стороны нанесён тонкий слой полупроводника — селена. Сверху слой селена покрыт, для создания контакта, тонким слоем легкоплавкого металла.

Вентильные свойства селена проявляются в том, что он обладает односторонней проводимостью. Когда на железную пластину подан положительный полюс источника тока, селеновая шайба обладает ничтожно малым сопротивлением, и, наоборот, при смене полярности сопротивление шайбы возрастает в сотни раз.

Выбор селенового вентиля для выпрямителя производится также по току и напряжению, потребному для нагрузки. Необходимо помнить, что одна селеновая шайба выдерживает напряжение до 20 В, следовательно, если на нагрузке развивается напряжение больше этой величины, то селеновые шайбы нужно соединять последовательно.

Для нашего примера достаточно в каждое плечо двухполупериодного выпрямителя поставить по 13 шайб, так как напряжение на нагрузке равно 250 В и число шайб получится, если 250 В разделить на 20 В. Получившееся дробное число необходимо округлить до ближайшего целого. Чтобы определить, какого диаметра нужно поставить шайбы, необходимо помнить, что на один квадратный сантиметр поверхности селеновой шайбы допускается ток, равный 30 мА. Следовательно, чтобы определить площадь селеновых шайб для нашего выпрямителя, нужно разделить величину тока, потребляемого приемником, на допустимую плотность тока (величину тока, допустимую на 1 см 2). Площадь шайбы равна 40/30 = 1,33 см. Диаметр шайбы легко определить по известной формуле площади окружности

Sплощ = 0,25*π*D 2 ,

откуда диаметр шайбы равен

D = (4*S/π) 0,5 = (4*1,33/3,14) 0,5 ≈ 1,3 см.

Можно такого расчёта не производить и диаметр шайбы брать непосредственно из справочника. В случае, если у радиолюбителя имеются шайбы какого-то другого диаметра, то их можно использовать в этом выпрямителе. Если шайбы имеют больший диаметр, чем получился по расчету, их можно установить в качестве вентиля без всяких изменений в схеме выпрямителя, помня только, что допустимое напряжение на каждую шайбу не должно превышать 20 В.

В случае если диаметр имеющихся шайб меньше, чем получился по расчету, то шайбы можно соединить параллельно с таким расчетом, чтобы общая площадь двух параллельно соединённых шайб была равна или больше получившейся по расчету. При параллельном соединении шайб число их удваивается, так как необходимо соблюдать условие допустимого напряжения на каждую шайбу.

Расчёт вентиля, в качестве которого используется германиевый диод (рис. 11), производится аналогично. Зная ток нагрузки и напряжение на ней, выбирают по справочнику подходящий тип диода. Может случиться, что имеющиеся германиевые диоды типа ДГ-Ц не подходят по допустимому току или напряжению. Если диоды не подходят по току (ток нагрузки больше допустимого), то необходимо поставить несколько диодов, соединенных параллельно. Если диоды не подходят по напряжению, их соединяют последовательно. Расчёт числа последовательно соединенных диодов сводится к тому, чтобы выбрать такое количество диодов, при котором падение напряжения на каждом из них не превысило допустимого.

При последовательном соединении диодов типа ДГ-Ц каждый из них следует зашунтировать сопротивлением не менее 100 кОм мощностью до 1 Вт. Шунтировать диоды необходимо для выравнивания падения напряжения на каждом из них. Выпускаемые диоды имеют значительный разброс параметров, и может быть такой случай, когда на одном из них падение напряжения будет в несколько раз больше, чем на другом, что выводит диоды из строя. Этого не произойдет, если каждый диод будет зашунтирован сопротивлением и падение напряжения распределится равномерно между каждым диодом.

При параллельном соединении полупроводниковых диодов типа ДГ-Ц количество их рассчитывается по несложным формулам. Так, для диодов типа ДГ-Ц21 — 24 число параллельно соединённых диодов будет равно

Для диодов типа ДГ-Ц25 — 27 число параллельно соединённых диодов

n = 15,4I0 — 0,54.

В этих формулах I0 означает выпрямленный ток в амперах. Может случиться так, что число диодов n, рассчитанное по этим формулам, получается дробным. Тогда следует округлить это число до ближайшего большего целого числа. Иногда в расчете получается 0 или отрицательное число. Это означает, что необходимо поставить только один диод и никаких параллельных соединений делать не нужно, так как выбранный диод обеспечит требуемую величину выпрямленного тока.

Сглаживающий фильтр

Как указывалось выше, для сглаживания пульсаций после выпрямителя на его выходе включается фильтр. Обычно фильтр состоит из дросселя фильтра Др1 (рис. 12), обмотка которого, выполненная из нескольких тысяч витков тонкой проволоки, располагается на стальном сердечнике. В фильтр входит также два и более конденсаторов фильтра. На месте этих конденсаторов в подавляющем большинстве случаев применяются электролитические конденсаторы, имеющие сравнительно небольшие габариты и большую ёмкость (10…50 мкф}.

Фильтр значительно ослабляет переменную составляющую выпрямленного напряжения и мало влияет на постоянную составляющую, идущую на питание анодно-экранных цепей приёмника.

Качество фильтра определяется его коэффициентом фильтрации, который показывает, во сколько раз переменная составляющая на выходе фильтра ослабляется относительно переменной составляющей на его входе.

Допустимая величина переменной составляющей на выходе фильтра зависит от аппаратуры, которая питается от данного выпрямителя. Для усилителей низкой частоты амплитуда пульсаций анодного напряжения не должна превышать 0,5-1% от напряжения полезного сигнала, измеренного в анодной цепи данного каскада. Для каскадов усиления высокой и промежуточной частоты эта амплитуда не должна превышать 0,05-0,1% (0,1-0,2 В).

Работа фильтра зависит от произведения индуктивности дросселя на ёмкость конденсатора фильтра на выходе. Ёмкость этого конденсатора обычно берут в пределах 10-40 мкф. Индуктивность дросселя для маломощного выпрямителя обычно не превышает 20-30 Гн.

При прикидке данных фильтра можно пользоваться следующим правилом: произведение индуктивности катушки дросселя фильтра, выраженное в генри, на ёмкость конденсатора на выходе фильтра, выраженное в микофарадах, должно равняться 200.

Для улучшения фильтрации можно составлять сглаживающий фильтр из нескольких звеньев. Улучшения фильтрации можно также добиться путём применения настроенного дросселя, для этого параллельно дросселю фильтра подсоединяется конденсатор постоянной ёмкости (на рис. 12 это подключение показано пунктиром).

Ёмкость конденсатора берётся в пределах 0,05-0,1 мкф и в каждом отдельном случае находится опытным путём.

Дроссель фильтра можно включить как в «+», так и в «-» выпрямителя, это не скажется на качестве работы фильтра. В некоторых случаях, когда желательно воспользоваться падением напряжения на обмотке дросселя фильтра для подачи отрицательного смещения на управляющие сетки ламп усилителя приёмника, дроссель включают в минусовую цепь выпрямителя.

При питании малоламповых приемников вместо дросселя фильтра можно включить обмотки (или обмотку) трансформатора низкой частоты.

Конструктивно дроссель для сглаживающих фильтров аналогичен маломощному силовому трансформатору. Разница заключается в том, что трансформатор имеет несколько обмоток, дроссель только одну. Сердечник дросселя обязательно должен иметь воздушный зазор, который устраняет возможность магнитного насыщения сердечника постоянным током, протекающим по обмотке дросселя.

Магнитное насыщение уменьшает индуктивность дросселя, что ухудшает работу фильтра.

Конструктивно дроссель фильтра и силовой трансформатор выпрямителя можно рассчитать, руководствуясь статьей, напечатанной в приложении № 1 для начинающих, «Расчет и изготовление силового трансформатора» (разослано с журналом «Радио» № 5 за 1957 год). Следует только учитывать, что, задаваясь напряжением на выходе выпрямителя, нужно принять во внимание падение напряжения на дросселе фильтра и что в случае применения двухполупериодного кенотронного выпрямителя с конденсаторным фильтром эффективное напряжение и ток повышающей обмотки связаны с напряжением и током на выходе выпрямителя следующими соотношениями: напряжение на вторичной обмотке берётся в 2..2,2 раза больше напряжения на выходе выпрямителя, а ток в обмотке 1..1,2 I0. Токи и напряжения обмоток для накала ламп и кенотрона определяются данными накала кенотрона и ламп, для питания которых предназначен рассчитываемый выпрямитель.

Вместо дросселя фильтра иногда применяют активное сопротивление, которое для получения хорошей фильтрации должно иметь значительную величину.

Недостатком такого фильтра является большое падение напряжения на сопротивлении фильтра, поэтому применять такой фильтр можно только в маломощных усилителях. При расчёте выпрямителя с таким фильтром задаются допустимым падением выпрямленного напряжения на сопротивлении, включенном в фильтр, Uпад, после чего величину этого сопротивления R находят по формуле

где I0 — ток в мА, снимаемый с выпрямителя.

Очень часто для питания той или иной аппаратуры применяются различные постоянные напряжения. Для того чтобы использовать для этой цели один и тот же выпрямитель, на его вход включают цепочку из нескольких последовательно соединённых постоянных сопротивлений величиной по нескольку тысяч Ом. Эти сопротивления не должны быть очень большими, так как в противном случае напряжение, снимаемое с делителя, будет сильно зависеть от величины нагрузки. Они также не должны быть очень малыми, чтобы не перегружать выпрямитель.

Однополупериодный выпрямитель или четвертьмост является простейшим выпрямителем и включает в себя один вентиль (диод или тиристор).

Допущения: нагрузка чисто активная, вентиль — идеальный электрический ключ.

Напряжение со вторичной обмотки трансформатора проходит через вентиль на нагрузку только в положительные полупериоды переменного напряжения. В отрицательные полупериоды вентиль закрыт, всё падение напряжения происходит на вентиле, а напряжение на нагрузке Uн равно нулю. Среднее значение переменного тока по отношению к подведенному действующему составит:

Эта величина вдвое меньше, чем в полномостовом. Важно отметить, что среднеквадратичное (устар. эффективное, действующее) значение напряжения на выходе однополупериодного выпрямителя будет в корень из 2 меньше подведенного действующего, а потребляемая нагрузкой мощность в 2 раза меньше (для синусоидальной формы сигнала)

Отношение среднего значения выпрямленного напряжения Uн ср к действующему значению входного переменного напряжения Uвх д называется коэффициентом выпрямления (Kвып). Для рассматриваемой схемы Kвып=0,45.

Максимальное обратное напряжение на диоде Uобр max=Uвх max=πUн ср, т.е. более чем в три раза превышает среднее выпрямленное напряжение (это следует учитывать при выборе диода для выпрямителя).

Коэффициент пульсаций, равный отношению амплитуды низшей (основной) гармоники пульсаций к среднему значению выпрямленного напряжения, для описываемой схемы однополупериодного выпрямителя равен:

Kп=Uпульс max01Uн ср=π2=1,57.

27. Двуполупериодный выпрямитель со средней точкой. Диаграммы работы. Принцип действия. Основные параметры.

На интервале времени под действием напряжения Uвх1 диод VD1 смещен в прямом направлении (диод VD2 при этом смещен в обратном направлении) и поэтому ток в нагрузочном резисторе определяется только напряжением Uвх1. На интервале диод VD1 смещен в обратном направлении, а ток нагрузки протекает через прямосмещенный диод VD2 и определяется напряжением Uвх2. Таким образом, средние значения тока и напряжения на нагрузочном резисторе в случае двухполупериодного выпрямления будут в два раза превышать аналогичные показатели для однополупериодной схемы:

Uвх max и Iвх max — максимальные амплитудные значения входного напряжения и тока выпрямителя (по одному из напряжений питания),

Uвх д и Iвх д — действующие значения входного напряжения и тока выпрямителя.

Отрицательным свойством двухполупериодной схемы выпрямления со средней точкой является то, что во время прохождения тока через один из диодов обратное напряжение на другом (закрытом) диоде в пике достигает удвоенного максимального входного напряжения: Uобр max=2Umax. Этого нельзя забывать при выборе диодов для выпрямителя.

Основная частота пульсаций выпрямленного напряжения в данной схеме будет равна удвоенной частоте входного напряжения. Коэффициент пульсаций рассчитанный по методике, аналогичной описанной для схемы однофазного однополупериодного выпрямителя (разложение в ряд Фурье и выделение первой составляющей пульсаций) будет равен: Kп=0,67.

параметры смотреть в предыдущем пункте.

28. Однофазный мостовой выпрямитель. Диаграммы работы и принцип действия. Основные параметры выпрямителя.

Диаграммы работы:

Принцип работы:

В однофазной мостовой схеме к одной из диагоналей моста подключается источник переменного напряжения (вторичная обмотка трансформатора), а к другой – нагрузка.

В мостовой схеме диоды работают попарно: в течение одной половины периода сетевого напряжения ток протекает от вторичной обмотки трансформатора по цепи VD1, RН, VD2, а на втором полупериоде – по цепи VD3, RН, VD4, причем в каждом полупериоде через нагрузку ток проходит в одном направлении, что и обеспечивает выпрямление. Коммутация диодов происходит в моменты перехода переменного напряжения через нуль.

где U2 ─ действующее значение переменного напряжения на входе выпрямителя.

Параметры:

Среднее значение тока через диод в два раза меньше среднего значения тока нагрузки Id:

Максимальное значение тока, протекающего через диод

Действующее значение переменного тока на входе выпрямителя

следовательно,

Мощность первичной и вторичной обмоток вентильного трансформатора

29. Назначение сглаживающих фильтров. Схема однофазного однополупериодного выпрямителя с емкостным фильтром. Особенности работы. Внешние характеристики выпрямителей с фильтрами

Сглаживающий фильтр — устройство, предназначенное для уменьшения переменной составляющей выпрямленного напряжения до величины, при которой обеспечивается нормальная работа питаемой аппаратуры или её каскадов.

Схема однофазного однополупериодного выпрямителя с емкостным фильтром .

Особенности работы.

Для снижения уровня пульсаций на выходе выпрямителя включаются разнообразные индуктивно-емкостные фильтры. Наличие конденсаторов и индуктивностей в цепи нагрузки оказывает значительное влияние на работу выпрямителя. В маломощных выпрямителях обычно применяют простейший емкостный фильтр, который представляет собой конденсатор, включенный параллельно нагрузке.

В установившемся режиме работы, когда напряжение на входе выпрямителя U вх больше напряжения на нагрузке U н и диод выпрямителя открыт, конденсатор будет подзаряжаться, накапливая энергию, поступающую от внешнего источника. Когда же напряжение на входе выпрямителя упадет ниже уровня открывания диода и он закроется, конденсатор начнет разряжаться через R н, предотвращая при этом быстрое падение уровня напряжения на нагрузке. Таким образом, результирующее напряжение на выходе выпрямителя (на нагрузке) окажется уже не таким пульсирующим, а будет значительно сглажено, причем тем сильнее, чем большую емкость будет иметь применяемый конденсатор.

Обычно, емкость конденсатора фильтра выбирают такой, чтобы его реактивное сопротивление было намного меньше сопротивления нагрузки (1/ωC ≪R н). В этом случае пульсации напряжения на нагрузке малы и допустимо предполагать, что это напряжение постоянно (U н ≈const ).

30. Основные параметры стабилизаторов напряжения. Параметрические стабилизаторы.

Основные параметры стабилизатора: 1. Коэффициент стабилизации , равный отношению приращений входного и выходного напряжений. Коэффициент стабилизации характеризует качество работы стабилизатора.

2. Выходное сопротивление стабилизатора Rвых = Rдиф Для нахождения Кст и Rвых рассматривается схема замещения стабилизатора для приращений. Нелинейный элемент работает на участке стабилизации, где его сопротивление переменному току Rдиф является параметром стабилизатора.

Дифференциальное сопротивление Rдиф определяется из уравнения:

Для схемы замещения получаем коэффициент стабилизации с учетом, что Rн >> Rдиф и Rбал >> Rдиф,:

Параметрический стабилизатор:

В приведенной схеме, при изменении входного напряжения или тока нагрузки — напряжение на нагрузке практически не меняется (оно остаётся таким же, как и на стабилитроне), вместо этого изменяется ток через стабилитрон (в случае изменения входного напряжения и ток через балластный резистор тоже). То есть, излишки входного напряжения гасятся балластным резистором, величина падения напряжения на этом резисторе зависит от тока через него, а ток через него зависит в том числе от тока через стабилитрон, и таким образом, получается, что изменение тока через стабилитрон регулирует величину падения напряжения на балластном резисторе.

Коэффициент стабилизации параметрического стабилизатора напряжения

Кст = 5 ÷ 30 Для получения повышения стабилизированного напряжения применяют последовательное включение стабилитронов. Параллельное включение стабилитронов не допускается. С целью увеличения коэффициента стабилизации возможно каскадное включение нескольких параметрических стабилизаторов напряжения.

31. Структурные схемы компенсационных стабилизаторов. Принципиальная схема непрерывного стабилизатора напряжения. Получить выражение для выходного напряжения. Недостатки таких стабилизаторов.

Компенсационный стабилизатор напряжения, по сути, является устройством, в котором автоматически происходит регулирование выходной величины, то есть он поддерживает напряжение на нагрузке в заданных пределах при изменении входного напряжения и выходного тока. По сравнению с параметрическими компенсационные стабилизаторы отличаются большими выходными токами, меньшими выходными сопротивлениями, большими коэффициентами стабилизации.

Непрерывный

Принципиальная схема стабилизатора напряжения непрерывного действия приведена на рис. б . Здесь роль ИЭ выполняет делитель напряжения на резисторах R 1 и R 2 . Балластный резистор R б и стабилитрон VD представляют собой маломощный параметрический стабилизатор, выполняющий роль ИОН. Операционный усилитель (ОУ) DA , включенный по схеме дифференциального усилителя, выполняет роль УС. ТранзисторVT является РЭ стабилизатора.

Выходное напряжение стабилизатора можно регулировать, меняя соотношение сопротивлений делителя R 1 и R 2 :

Простейшим выпрямителем является схема однофазного однополупериодного выпрямителя (рис. 3.4-1а). Графики, поясняющие его работу при синусоидальном входном напряжении \(U_{вх} = U_{вх max} \sin{\left(\omega t \right)}\) , представлены на рис.2 \operatorname{d} t} = \cfrac{I_{max}}{2} = {0,5} \cdot I_{max} \)

Отношение среднего значения выпрямленного напряжения \(U_{н ср}\) к действующему значению входного переменного напряжения \(U_{вх д}\) называется коэффициентом выпрямления (\(K_{вып}\)). Для рассматриваемой схемы \(K_{вып} = {0,45}\).

Максимальное обратное напряжение на диоде \(U_{обр max} = U_{вх max} = \pi U_{н ср}\) , т.е. более чем в три раза превышает среднее выпрямленное напряжение (это следует учитывать при выборе диода для выпрямителя).

Спектральный состав выпрямленного напряжения имеет вид (разложение в ряд Фурье):

\(U_н = \cfrac{1}{\pi} U_{вх max} + \cfrac{1}{2} U_{вх max} \sin{\left(\omega t \right)} — \cfrac{2}{3 \pi} \cos{\left(2 \omega t \right)} — \)

\(- \cfrac{2}{15 \pi} U_{вх max} \cos{\left(4 \omega t \right)} — {…} \)

Коэффициент пульсаций , равный отношению амплитуды низшей (основной) гармоники пульсаций к среднему значению выпрямленного напряжения, для описываемой схемы однополупериодного выпрямителя равен:

\(K_п = \cfrac{U_{пульс max 01}}{U_{н ср}} = \cfrac{\pi}{2} = {1,57}\).

Как видно, однополупериодное выпрямление имеет низкую эффективность из-за высокой пульсации выпрямленного напряжения.

Еще один отрицательный аспект однополупериодного выпрямления связан с неэффективным использованием силового трансформатора, с которого берется переменное напряжение. Это обусловлено тем, что в токе вторичной обмотки трансформатора существует постоянная составляющая, равная среднему значению выпрямленного тока. Такая составляющая не трансформируется, т.е.:

\(I_1 \cdot w_1 = \left(I_2 – I_{н ср} \right) w_2\) ,

где \(I_1\), \(I_2\) — токи первичной и вторичной обмоток, а \(w_1\), \(w_2\) — число витков первичной и вторичной обмоток трансформатора.

Временнáя диаграмма тока первичной обмотки трансформатора (рис. 3.4-2) подобна диаграмме тока вторичной обмотки, но смещена на величину \(I_{н ср} \cfrac{w_2}{w_1}\).

Рис. 3.4-2. Временная диаграмма токов в первичной и вторичной обмотках силового трансформатора, нагруженного на схему однофазного однополупериодного выпрямителя

В сердечнике трансформатора за счет постоянной составляющей тока вторичной обмотки создается постоянный магнитный поток \(\Phi_0 = w_2 \cdot I_0\). Это явление принято называть вынужденным намагничиванием сердечника трансформатора . Оно может вызвать насыщение магнитной системы трансформатора, т.е. увеличение тока холостого хода, действующего значения первичного тока и следовательно, расчетной мощности первичной обмотки трансформатора, что обусловливает увеличение необходимых размеров трансформатора в целом.

Дополнительный минус однополупериодного выпрямления состоит в наличии участка стабильного тока, что также снижает эффективность использования трансформатора по мощности. Максимальный коэффициент использования трансформатора по мощности для такой схемы не превышает \(k_{тр P} \approx {0,48}\).

Для снижения уровня пульсаций на выходе выпрямителя включаются разнообразные индуктивно-емкостные фильтры. Наличие конденсаторов и индуктивностей в цепи нагрузки оказывает значительное влияние на работу выпрямителя.

В маломощных выпрямителях обычно применяют простейший емкостный фильтр, который представляет собой конденсатор, включенный параллельно нагрузке (рис. 3.4-3).

Рис. 3.4-3. Схема однофазного однополупериодного выпрямителя с емкостным фильтром (а) и временные диаграммы, поясняющие его работу (б)

В установившемся режиме работы, когда напряжение на входе выпрямителя \(U_{вх}\) больше напряжения на нагрузке \(U_н\) и диод выпрямителя открыт, конденсатор будет подзаряжаться, накапливая энергию, поступающую от внешнего источника. Когда же напряжение на входе выпрямителя упадет ниже уровня открывания диода и он закроется, конденсатор начнет разряжаться через \(R_н\), предотвращая при этом быстрое падение уровня напряжения на нагрузке. Таким образом, результирующее напряжение на выходе выпрямителя (на нагрузке) окажется уже не таким пульсирующим, а будет значительно сглажено, причем тем сильнее, чем большую емкость будет иметь применяемый конденсатор.

Обычно, емкость конденсатора фильтра выбирают такой, чтобы его реактивное сопротивление было намного меньше сопротивления нагрузки (\(1/ \omega C \ll R_н\)). В этом случае пульсации напряжения на нагрузке малы и допустимо предполагать, что это напряжение постоянно (\(U_н \approx {const}\)). Примем: \(U_н = U_{вх max} \cos{\beta}\), где \(\beta\) — некоторая константа, определяющая значение напряжения на нагрузке. Очевидно, что в общем случае \(\beta\) зависит от емкости конденсатора, сопротивления нагрузки, частоты входного напряжения и т.п. Физический смысл этой величины можно понять из временных диаграмм, приведенных на рис. 3.4-4. Как видно, \(\beta\) отражает длительность временного интервала в одном периоде колебаний внешнего напряжения, когда диод выпрямителя находится в открытом состоянии (\(\beta = \omega \cdot t_{откр}/2\)). Угол \(\beta\) принято называть углом отсечки .

Рис. 3.4-4. График зависимости \(A(\beta)\)

Для тока, протекающего через диод в открытом состоянии, можно записать:

\(I_д = \cfrac{U_{вх} — U_н}{r} \) ,

где \(r\) — активное сопротивление, обусловленное сопротивлением диода в открытом состоянии и сопротивлением вторичной обмотки трансформатора (иногда его называют сопротивлением фазы выпрямителя ).{\frac{\pi}{2} + \beta} \cfrac{U_{вх max}}{r} \left(\sin{ \left(\varphi \right)} — \cos{\left(\beta \right)} \right) \operatorname{d} \varphi =\)

\(= \cfrac{U_{вх max}}{\pi r} \left(\sin{\left(\beta \right)} — \beta \cos{\left(\beta \right)} \right) \)

Поскольку \(U_{вх max} = \cfrac{U_н}{\cos{\left(\beta \right)}} \):

\(I_{д ср} =\cfrac{U_н}{\pi r} \cdot \cfrac{\sin{\left(\beta \right)} — \beta \cos{\left(\beta \right)}}{\cos{\left(\beta \right)} } = \cfrac{U_н}{\pi r} A \left(\beta \right) \),

где \(A \left(\beta \right) = \cfrac{\sin{\left(\beta \right)} — \beta \cos{\left(\beta \right)}}{\cos{\left(\beta \right)}} = \operatorname{tg} \left(\beta \right) — \beta \) (3.4.2)

Формула (3.4.2) очень важна при расчете выпрямителя. Ведь угол отсечки \(\beta\) не является заранее известным исходным параметром, как правило, его приходится вычислять на основании заданных выходного напряжения (\(U_н\)), сопротивления (\(R_н\)) или тока нагрузки (\(I_н\)), а также параметров применяемого диода и трансформатора (которые определяют сопротивление фазы \(r\)). Располагая этими данными и учитывая (3.4.2) можно определить значение коэффициента \(A\):

\(A \left(\beta \right) = \cfrac{I_{д ср} \pi r}{U_н} \)

Средний ток через диод \(I_{д ср}\) равен среднему току нагрузки \(I_{н ср}\), а учитывая, что напряжение на нагрузке предполагается неизменным, то и мгновенное значение тока через нагрузку равно току диода: \(I_н = I_{д ср}\). Таким образом:

\(A \left(\beta \right) = \cfrac{I_{н} \pi r}{U_н} = \cfrac{\pi r}{R_н} \)

Для нахождения угла отсечки \(\beta\) при известном коэффициенте \(A(\beta)\) на практике обычно пользуются графиком (рис. 3.4-4).

Максимальное значение тока диода достигается при \(U_{вх} = U_{вх max}\) в момент времени, когда \(\varphi = \pi/2 \), т.е. согласно выражения (3.4.1):

\(I_{д max} = \cfrac{U_{вх max}}{r} \left(1 — \cos{\left(\beta \right)} \right) = \cfrac{U_н}{r} \cdot \cfrac{\pi \left(1 — \cos{\left(\beta \right)} \right)}{\cos{\left(\beta \right)}} \)

\(I_{д max} = \cfrac{I_{д ср} \cdot \pi}{A \left(\beta \right)} \cdot \cfrac{1- \cos{\left(\beta \right)}}{\cos{\left(\beta \right)}}\), где \(F \left(\beta \right) = \cfrac{\pi \cdot \left(1 — \cos{\left(\beta \right)} \right)}{\sin{\left(\beta \right)} — \beta \cos{\left(\beta \right)}}\)

График функции \(F(\beta)\) представлен на рис. 3.4-5. Из него видно, что с уменьшением угла отсечки \(\beta\) существенно увеличивается амплитуда тока через вентили.

Рис. 3.4-5. График зависимости \(F(\beta)\)

Таким образом, емкостный характер нагрузки выпрямителя приводит к тому, что выпрямительный диод оказывается открытым в течение меньшего промежутка времени, а амплитуда тока, проходящего в это время через диод, оказывается больше, чем в аналогичной схеме, работающей на чисто активную нагрузку. Этот факт необходимо учитывать при выборе диода, который должен выдерживать повторяющийся ток соответствующей амплитуды и более того, нормально переносить первоначальный всплеск тока при включении, когда происходит первоначальная зарядка конденсатора.

Указанная закономерность справедлива не только для описываемой схемы однофазного однополупериодного выпрямления. Аналогичным образом будет происходить работа и других рассматриваемых далее схем, имеющих нагрузку емкостного характера.

Требуемый коэффициент пульсаций на выходе однофазного однополупериодного выпрямителя с емкостным фильтром \(K_п\) может быть получен при правильном выборе емкости сглаживающего конденсатора. Для ее нахождения используется следующая формула:

\(С = \cfrac{H(\beta)}{r \cdot K_п}\),

где \(H(\beta)\) — это еще один вспомогательный коэффициент, значение которого находится по графику (рис. 3.4-6).

Рис. 3.4-6. График зависимости \(H(\beta)\)

Емкостный фильтр характерен для выпрямителей, рассчитанных на малые токи нагрузки. При больших токах обычно применяют индуктивные фильтры. Такой фильтр представляет собой катушку индуктивности (обычно с ферромагнитным сердечником), включенную последовательно с нагрузкой (рис. 3.4-7). Наличие индуктивности в цепи нагрузки также как и емкость оказывает значительное влияние на режим работы вентилей выпрямителя.

Рис. 3.4-7. Схема однофазного однополупериодного выпрямителя с индуктивным фильтром (а) и временные диаграммы, поясняющие его работу (б)

Работа схемы на рис. 3.4-7 описывается уравнением:

\(U_{вх max} \sin{\left(\omega t \right)} = L \cfrac{\operatorname{d} I_н}{\operatorname{d} t} + I_н R_н \)

Приняв ток в цепи в начальный момент времени \((t = 0)\) равным нулю, решив данное уравнение получим следующее выражение для тока в цепи нагрузки:

\(I_н(t) = \cfrac{U_{вх max}}{\sqrt{R_н^2 + {\left(\omega L \right)}^2}} \left(\sin{\left(\omega t — \theta \right)} + e^{- \cfrac{R_н t}{L}} \sin{(\theta)} \right) \),

где \(\theta = \operatorname{arctg} \left(\cfrac{\omega L}{R_н} \right) \)

Временная диаграмма, отражающая эту зависимость приведена на рис. 3.4-7(б). По ней хорошо виден физический смысл константы \(\theta\). Она представляет собой угол, на который запаздывает основной всплеск тока в нагрузке относительно инициирующего его всплеска напряжения на входе выпрямителя.

Если проанализировать зависимость тока нагрузки \(I_н(t)\), можно заметить, что его амплитуда с увеличением индуктивности катушки падает (соответственно падает и его среднее значение). Т.е. среднее значение напряжения на нагрузке оказывается меньшим, чем в случае отсутствия индуктивности, уменьшаются также пульсации выходного напряжения. Сами колебания тока оказываются сдвинутыми относительно колебаний входного напряжения на угол \(\theta\). Это является причиной скачкообразного приложения к диоду в момент его запирания отрицательного обратного напряжения величиною до \(U_{обр} = U_{вх max}\).

Описанный режим работы вентилей (затягивание тока, уменьшение его амплитуды, скачкообразное приложение обратного напряжения) при наличии индуктивного фильтра характерен для всех схем выпрямителей. Индуктивный фильтр обычно применяют в схемах мощных выпрямителей, поскольку в этом случае требуемая для существенного изменения параметров выходного напряжения индуктивность оказывается незначительной.

Наиболее эффективно сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения осуществляется с помощью сложных многозвенных фильтров, в состав которых входят и катушки индуктивности и конденсаторы (основой таких фильтров являются т.н. Г- или П-образные звенья).

Неуправляемые однофазные схемы выпрямления | BlogTIMT.ru

В одной из прошлых статей мы рассмотрели что такое выпрямительное устройство. Сегодня же мы уделим особое внимание схемам однофазных выпрямителей, которые нашли широкое применение в любой электронной аппаратуре от зарядных устройств, до аппаратуры связи. В данной статье мы рассмотрим выпрямительные устройства, содержащие в себе только трансформатор и диодный блок, сглаживающие фильтры будут рассмотрены позже.

Однофазный однополупериодный выпрямитель

Изучение выпрямительных устройств зачастую всегда начинается с рассмотрения самой простой схемы однотактного однофазного однополупериодного выпрямителя. Эта схема лучше других иллюстрирует принцип действия выпрямительного диода, а заодно освежает в памяти принцип действия полупроводникового диода. Схема и диаграммы, поясняющие работу однополупериодной схемы изображены на рисунке 1.

Рисунок 1 – Однофазная однополупериодная схема выпрямления (а) и диаграммы поясняющие её работу (б)

Рассмотрим принцип действия. При подключении к схеме источника питания U₀, на зажимах вторичной обмотки трансформатора возникает Электродвижущая сила (ЭДС), изображённая на верхней диаграмме рисунка 1б. В первый момент времени от 0 до π, ЭДС имеет положительное значение, следовательно ток будет протекать от условно положительного полюса через точку «А», диод VD₁, нагрузку R_н и через точку «Б» в отрицательный полюс вторичной обмотки трансформатора.

На интервале времени от π до 2π, за счёт ВАХ диода VD₁ напряжение на нагрузке будет отсутствовать, так как диод пропускает ток только в одном направлении. Следовательно, на нижней диаграмме рисунка 1б видим нулевое значение напряжения на нагрузке. Однополупериодной схема названа потому, что выпрямляет только половину периода, образуя импульсное напряжение.

Схема применяется в некоторых зарядных устройствах мобильных телефонов. Основными достоинствами схемы являются минимальный набор деталей, низкая стоимость и простое схематическое решение.

Однофазный двухполупериодный выпрямитель

Однофазная двухполупериодная схема выпрямления также называется схемой со средней точкой или нулевым выводом, а также в некоторых схемах можно встретить название схема Герца. Схема и диаграммы, поясняющие работу изображены на рисунке 2.

Рисунок 2 – Однофазная двухполупериодная схема выпрямления (а) и диаграммы поясняющие её работу (б)

Рассмотрим принцип действия. Так как в схеме применён трансформатор со средней точкой, на выходе которого мы получаем две синусоиды e₂₁ и e₂₂ в противофазе друг к другу.

В период от нуля до π, ЭДС e₂₁ имеет положительное значение относительно средней точки трансформатора, а ЭДС e₂₂ имеет отрицательное значение. Полярность ЭДС указана на схеме без скобок. Следовательно на этом временном интервале будет открыт диод VD1, диод VD2 будет закрыт. Ток будет протекать от точки «А», через диод VD1 и нагрузку Rн в точку «0» на вторичной обмотке трансформатора.

На следующем интервале времени от π до 2π, полярность ЭДС на вторичной обмотке трансформатора меняет свой знак на указанный в скобках, закрывается диод VD1, открывается диод VD2. Ток будет протекать от точки «Б», через диод VD2 и нагрузку Rн в точку «0» на вторичной обмотке трансформатора.

Основным недостатком схемы является то, чтобы получить одинаковое напряжения во вторичной обмотке трансформатора нужно использовать минимум в два раза больше витков, чем в мостовой схеме, что является неэкономичным расходом медного провода.

Главным плюсом над однополупериодной схемой является пульсации выпрямленного напряжения минимум в два раза меньше, следовательно сглаживающий фильтр можно сконструировать из конденсаторов, имеющих ёмкость гораздо меньше.

Схема активно применяется в выходных каскадах импульсных блоков питания персональных компьютеров.

Однофазный мостовой выпрямитель

Также называется двухполупериодный мостовой выпрямитель. Схема и диаграммы, поясняющие работу изображены на рисунке 3.

Рисунок 3 – Однофазная мостовая схема выпрямления (а) и диаграммы поясняющие её работу (б)

Рассмотрим принцип действия однофазной мостовой схемы выпрямления. На интервале времени от 0 до π ЭДС на вторичной обмотке трансформатора имеет положительное значение. На этом временном интервале будут открыты диагональные диоды VD₂ и VD₃. Следовательно, ток потечёт от точки «А» через диод VD₃, нагрузку R_н, диод VD₂ в точку «Б» и во вторичную обмотку трансформатора. На интервале времени от π до 2π, ЭДС изменит своё значение на отрицательное, диоды VD₂ и VD₃ закроются, диоды VD₁ и VD₄ откроются. Следовательно ток будет протекать от отрицательного полюса через точку «Б», диод VD₄, нагрузку R_н, диод VD1 и через точку «А» во вторичную обмотку трансформатора. Из этого можно сделать вывод, что ток через нагрузку будет протекать только в одном направлении.

Схема нашла своё применение в высоковольтных цепях электроаппаратуры.

Итог

Чтобы выбрать конкретную схему для проектирования устройств, выбор основывается на анализе исходных данных и параметров выпрямительных диодов. На мощностях до 1 кВт, можно использовать двухполупериодную и мостовую схему. При выходных напряжениях менее 10В мостовую схему не целесообразно применять, так как падение напряжения на одновременно работающих параллельных диодах будет соизмеримо с напряжением на нагрузке. В свою очередь, двухполупериодную схему не целесообразно применять при больших напряжениях, так как обратное напряжение на диодах будет соизмеримо с нагрузкой, что повлечёт за собой использование более мощных диодов, чем для мостовой схемы.

P.S. Статья со временем будет обновляться. На данный момент в ней рассмотрены только принципы работы схем, в недалёком будущем планируется добавить расчётные формулы и параметры схем. Для более глубокого изучения выпрямительных устройств воспользуйтесь соответствующей литературой.

Полуполупериодный выпрямитель — Полупериодный выпрямитель положительной и отрицательной полярности

А выпрямитель не что иное, как простой диод или группа диодов, которая преобразует переменный Ток (переменный ток) в постоянный Ток (постоянный ток).

ср знайте, что диод пропускает электрический ток в одном направлении и блокирует электрический ток в другом направлении.Мы используя этот принцип для построения различных типов выпрямители.

Выпрямители находятся классифицируются на разные типы в зависимости от количества диоды, используемые в цепи или расположение диодов в схема. Основные типы выпрямителей: полуволновые выпрямитель и полный волновой выпрямитель.

Давай взгляните на полуволновой выпрямитель….

Полуволна выпрямитель определение

Полуволна выпрямитель — это тип выпрямителя, который преобразует положительный полупериод (положительный ток) входного сигнала в пульсирующий выходной сигнал постоянного тока.

или

Полуволна выпрямитель — это тип выпрямителя, который позволяет только половину цикл (либо положительный полупериод, либо отрицательный полупериод) входного сигнала переменного тока, в то время как другой полупериод заблокирован.

Для Например, если положительный полупериод разрешен, то отрицательный полупериод заблокирован. Аналогично, если отрицательный допускается полупериод, тогда положительный полупериод равен заблокирован. Однако однополупериодный выпрямитель не позволит положительные и отрицательные полупериоды одновременно.

Следовательно, полупериод (положительный или отрицательный) входа сигнал теряется.

Что такое однополупериодный выпрямитель?

однополупериодный выпрямитель — это простейшая форма выпрямителя. Мы используем только один диод для построения полуволны выпрямитель.

однополупериодный выпрямитель состоит из источника переменного тока, трансформатора (понижающий), диод и резистор (нагрузка).В диод ставится между трансформатором и резистором (нагрузкой).

переменного тока источник

Источник переменного тока подает в цепь переменный ток. В переменный ток часто представлен синусоидальным форма волны.

Трансформатор

Трансформатор это устройство, которое снижает или увеличивает напряжение переменного тока.В понижающий трансформатор снижает напряжение переменного тока с высокого до низкий, тогда как повышающий трансформатор увеличивает напряжение переменного тока от низкого до высокого. В однополупериодных выпрямителях обычно используется понижающий трансформатор, потому что напряжение для диода нужно очень мало. Применяя большой Напряжение переменного тока без использования трансформатора будет постоянно разрушить диод.Так что используем понижающий трансформатор пополам волновой выпрямитель. Однако в некоторых случаях мы используем повышающий трансформатор.

В понижающий трансформатор, первичная обмотка имеет больше витков, чем вторичная обмотка. Так что ступенька трансформатор снижает напряжение от первичной обмотки до вторичная обмотка.

Диод

А диод — двухполюсное устройство, пропускающее электрический ток. в одном направлении и блокирует электрический ток в другом направление.

Резистор

А резистор — это электронный компонент, ограничивающий текущий поток до определенного уровня.

Полуволна работа выпрямителя

Положительная половина волновой выпрямитель

Когда высокая Подается переменное напряжение (60 Гц), понижающий трансформатор снижает это высокое напряжение до низкого напряжения.Таким образом, низкий напряжение создается на вторичной обмотке трансформатор. Низкое напряжение на вторичной обмотке. обмотка трансформатора называется вторичным напряжением ( _{V S} ). Напряжение переменного тока или сигнал переменного тока, подаваемые на трансформатор, равны ничего, кроме входного сигнала переменного тока или входного переменного напряжения.

низкое переменное напряжение, создаваемое понижающим трансформатором, составляет применяется непосредственно к диоду.

Когда на диод (D) подается низкое переменное напряжение во время положительный полупериод сигнала, диод вперед смещен и пропускает электрический ток, тогда как во время отрицательный полупериод, диод обратный смещен и блокирует электрический ток. Простыми словами, диод допускает положительный полупериод входного переменного тока сигнал и блокирует отрицательный полупериод входного переменного тока сигнал.

положительный полупериод входного сигнала переменного тока или напряжения переменного тока приложенное к диоду аналогично прямому напряжению постоянного тока применительно к диоду с p-n переходом аналогично отрицательный полупериод входного сигнала переменного тока, подаваемого на диод, составляет аналогично обратному постоянному напряжению, приложенному к p-n переходной диод.

ср знайте, что диод пропускает электрический ток, когда он направлен вперед смещен и блокирует электрический ток, когда он обратный пристрастный.Точно так же в цепи переменного тока диод позволяет электрический ток в течение положительного полупериода (вперед смещен) и блокирует электрический ток во время отрицательной половины цикл (обратное смещение).

выпрямитель положительной полуволны не полностью блокирует отрицательные полупериоды. Допускает небольшую порцию негатива. полупериоды или небольшой отрицательный ток.Этот ток производятся неосновными носителями в диоде.

ток, производимый неосновными носителями, очень мал. Так им пренебрегают. Мы не видим визуально небольшую часть отрицательные полупериоды на выходе.

В идеальный диод, отрицательные полупериоды или отрицательный ток равно нулю.

резистор, установленный на выходе, потребляет постоянный ток генерируется диодом. Следовательно, резистор также известен как электрическая нагрузка. Выходное постоянное напряжение или постоянный ток измеряется на нагрузочном резисторе R _L .

электрическая нагрузка — это не что иное, как электрический компонент цепь, потребляющая электрический ток.В полуволне выпрямитель, резистор потребляет постоянный ток, генерируемый диод. Значит резистор в полуволновом выпрямителе известен как груз.

Иногда, нагрузка также относится к мощности, потребляемой схема.

нагрузочные резисторы используются в однополупериодных выпрямителях для ограничения или заблокировать необычный избыточный постоянный ток, производимый диод.

Таким образом, однополупериодный выпрямитель допускает положительные полупериоды и блокирует отрицательные полупериоды. Полуволновой выпрямитель, который разрешает положительные полупериоды и блокирует отрицательные полупериоды называется положительным полуволновым выпрямителем. Выход DC сигнал тока или постоянного тока, создаваемый положительной полуволной выпрямитель — это серия положительных полупериодов или положительных синусоидальные импульсы.

Сейчас давайте посмотрим на отрицательную полуволну выпрямитель ……..

Отрицательно однополупериодный выпрямитель

строительство и работа выпрямителя отрицательной полуволны почти аналогичен выпрямителю с положительной полуволной. Единственное мы меняем вот направление диода.

Когда Подается переменное напряжение, понижающий трансформатор снижает высокое напряжение к низкому напряжению. Это низкое напряжение подается на диод.

В отличие от выпрямитель положительной полуволны, отрицательная полуволна выпрямитель пропускает электрический ток во время отрицательного полупериод входного сигнала переменного тока и блокирует электрический ток в течение положительного полупериода входного сигнала переменного тока.

Во время отрицательный полупериод, диод смещен в прямом направлении и в течение положительного полупериода диод имеет обратное смещение, поэтому выпрямитель отрицательной полуволны пропускает электрический ток только в течение отрицательного полупериода.

Таким образом, выпрямитель с отрицательной полуволной допускает отрицательные полупериоды и блокирует положительные полупериоды.

выпрямитель отрицательной полуволны не полностью блокирует положительные полупериоды. Это позволяет получить небольшую долю положительного полупериоды или небольшой положительный ток. Этот ток производятся неосновными носителями в диоде.

ток, производимый неосновными носителями, очень мал. Так им пренебрегают.Мы не можем визуально увидеть этот маленький положительный полупериоды на выходе.

В идеальный диод, положительный полупериод или положительный ток равно нулю.

Постоянный ток или постоянное напряжение, создаваемое отрицательной полуволной Выпрямитель измеряется на нагрузочном резисторе R _L . Выходной постоянный ток или сигнал постоянного тока, создаваемый отрицательным полуволновой выпрямитель — это серия отрицательных полупериодов или отрицательные синусоидальные импульсы.

Таким образом, a выпрямитель отрицательной полуволны производит серию отрицательных синусоидальные импульсы.

В идеале или идеальный диод, положительный полупериод или отрицательный полупериод цикл на выходе точно такой же, как на входе положительный полупериод или отрицательный полупериод. Однако в практика, положительный полупериод или отрицательный полупериод при вывод немного отличается от ввода положительный полупериод или отрицательный полупериод.Но эта разница незначительна. Итак, мы не видим разница с нашими глазами.

Таким образом, однополупериодный выпрямитель производит серию положительных синусоидальные импульсы или отрицательные синусоидальные импульсы. Эта серия положительных импульсов или отрицательных импульсов не является чистым прямым Текущий. Это пульсирующий постоянный ток.

пульсирующий постоянный ток меняет свое значение за короткий период время. Но наша цель — произвести постоянный ток, который не менять свое значение за короткий промежуток времени. Следовательно, пульсирующий постоянный ток не особо полезен.

Полуволна выпрямитель с конденсаторным фильтром

А фильтр преобразует пульсирующий постоянный ток в чистый постоянный ток.В однополупериодных выпрямителях конденсатор или индуктор используется в качестве фильтра для преобразования пульсирующий постоянный ток в чистый постоянный ток.

выходное напряжение, создаваемое полуволновым выпрямителем, не постоянный; он меняется со временем. В практике приложений, требуется постоянное напряжение питания постоянного тока.

В чтобы обеспечить постоянное напряжение постоянного тока, нам необходимо подавить рябь постоянного напряжения.Этого можно добиться, используя либо конденсаторный фильтр, либо индуктивный фильтр на выходе боковая сторона. В схеме ниже мы используем конденсатор фильтр. Конденсатор, установленный на выходной стороне, сглаживает пульсирующий постоянный ток в чистый постоянный ток.

Характеристики из однополупериодный выпрямитель

Коэффициент пульсации

постоянный ток (DC), создаваемый однополупериодным выпрямителем, не чистый постоянный ток, но пульсирующий постоянный ток.На выходе пульсирующий постоянный ток сигнал, находим рябь. Эти колебания на выходе DC сигнал может быть уменьшен с помощью фильтров, таких как конденсаторы и индукторы.

В чтобы измерить, сколько пульсаций есть в выходном постоянном токе сигнал мы используем фактор, известный как коэффициент пульсации. Рябь Фактор обозначается γ .

фактор пульсации говорит нам о количестве ряби, присутствующей в выходной сигнал постоянного тока.

А большой коэффициент пульсации указывает на сильный пульсирующий сигнал постоянного тока в то время как низкий коэффициент пульсации указывает на низкий пульсирующий постоянный ток сигнал.

Если коэффициент пульсации очень низкий, это означает, что выходной постоянный ток ближе к чистому постоянному току. В простыми словами, чем ниже коэффициент пульсации, тем плавнее выходной сигнал постоянного тока.

Пульсация фактор можно математически определить как отношение среднеквадратичного значения Переменная составляющая выходного напряжения на постоянную составляющую выходное напряжение.

Рябь фактор = действующее значение переменной составляющей выходного напряжения / постоянного тока составляющая выходного напряжения

Где, среднеквадратичное значение = среднеквадратичное значение

или

Рябь коэффициент также просто определяется как отношение пульсаций напряжения к напряжению постоянного тока

Пульсация фактор = Отношение пульсаций напряжения к постоянному напряжению

коэффициент пульсации должен быть минимальным, чтобы построить хороший выпрямитель.

коэффициент пульсации равен

.

Наконец, получаем

γ = 1,21

нежелательная пульсация присутствует на выходе вместе с постоянным током напряжение составляет 121% от величины постоянного тока.Это указывает на то, что однополупериодный выпрямитель не является эффективным преобразователем переменного тока в постоянный. Сильную пульсацию в полуволновом выпрямителе можно уменьшить. с помощью фильтров.

Постоянный ток

Постоянный ток равен,

Где,
I _max = максимальный постоянный ток нагрузки

Выход Напряжение постоянного тока (В

_DC )

выходное напряжение постоянного тока (V _DC ) — напряжение появилось на нагрузочном резисторе (R _L ).Это напряжение полученный умножением выходного постоянного тока на нагрузку сопротивление R _L .

Это математически можно записать как,

В _{постоянного тока} = I _{постоянного тока} R _L

выходное напряжение постоянного тока определяется выражением,

Где, В _Smax = Максимальное вторичное напряжение

Обратный пик напряжение (PIV)

Пик обратное напряжение — максимальное обратное напряжение смещения до который выдерживает диод.Если приложенное напряжение больше, чем пиковое обратное напряжение, диод будет уничтожен.

Во время положительный полупериод, диод смещен в прямом направлении и пропустить электрический ток. Этот ток сбрасывается на резисторная нагрузка (RL). Однако во время отрицательного полупериода диод имеет обратное смещение и не допускает электрического ток, поэтому входной переменный ток или переменное напряжение падает на диод.

максимальное падение напряжения на диоде — это не что иное, как вход Напряжение.

Следовательно, пиковое обратное напряжение (PIV) диода = В _Smax

_{Выпрямитель КПД}

КПД выпрямителя определяется как отношение выходного постоянного тока мощность на входе переменного тока.

Эффективность выпрямителя однополупериодного выпрямителя составляет 40.6%

Корень среднеквадратичное значение тока нагрузки I

_RMS

среднеквадратичное значение тока нагрузки в полуволне выпрямитель

Корень среднеквадратичное значение выходного напряжения нагрузки В

_СКЗ
Корень среднеквадратичное значение выходного напряжения нагрузки пополам. волновой выпрямитель

Форма фактор

Форма коэффициент определяется как отношение среднеквадратичного значения к Значение постоянного тока

Это математически можно записать как

Ф.F = Действующее значение / значение постоянного тока

форм-фактор полуволнового выпрямителя

F.F = 1,57

Преимущества однополупериодного выпрямителя

• Мы используем очень мало компонентов для построения полуволнового выпрямителя.Так что стоимость очень низкая.
• Легко построить

Недостатки из однополупериодный выпрямитель

однополупериодный выпрямитель допускает либо положительный полупериод, либо отрицательный полупериод. Так что оставшаяся половина цикла потрачена впустую. Примерно половина подаваемого напряжения расходуется наполовину. волновой выпрямитель.

постоянный ток, создаваемый однополупериодным выпрямителем, не является чистый постоянный ток; это пульсирующий постоянный ток, который не очень полезен.

• Производит низкое выходное напряжение.

«Эта статья только около полуволнового выпрямителя. Если вы хотите прочитать о однополупериодный выпрямитель с посещением фильтра: Half волновой выпрямитель с фильтром «

»

Что такое полуволновой и полнополупериодный выпрямители? — Принцип работы и электрическая схема

В полуволновом выпрямителе , когда на вход подается питание переменного тока, на нагрузке появляется положительный полупериод, тогда как отрицательный полупериод подавляется.Это можно сделать с помощью полупроводникового диода с PN переходом. Диод пропускает ток только в одном направлении . Таким образом преобразует переменное напряжение в постоянное.

Принципиальная схема полуволнового выпрямителя

В полуволновом выпрямлении используется только один кристаллический диод. Он подключается в схему, как показано ниже.

Электропитание переменного тока, подлежащее выпрямлению, обычно подается через трансформатор. Трансформатор используется для понижения или повышения основного напряжения питания в соответствии с требованиями.Он также изолирует выпрямитель от линий электропередач и, таким образом, снижает риск поражения электрическим током.

Работа полуволнового выпрямителя

При включении питания переменного тока на клемме AB вторичной обмотки появляется переменное напряжение ( _{В в} ), показанное на рисунке ниже.

Во время положительного полупериода клемма A является положительной по отношению к B, а кристаллический диод смещен в прямом направлении. Следовательно, он проводит, и ток течет через нагрузочный резистор R _L .Этот ток варьируется по величине, как показано на волновой диаграмме, показанной ниже.

Таким образом, на нагрузочном резисторе R _L , показанном на рисунке ниже, появляется положительный полупериод выходного напряжения (V _out = i _RL ).

Пиковое обратное напряжение

Во время отрицательного полупериода, когда диод смещен в обратном направлении, максимальное значение напряжения, приходящего на диод, называется пиковым обратным напряжением .Поскольку ток протекает через нагрузочный резистор RL, только в одном направлении, то есть от M к L. Следовательно, через RL получается выход постоянного тока, который по своей природе является пульсирующим.

Недостатки полуволнового выпрямителя

Недостатки однополупериодного выпрямителя следующие:

• Выход низкий, потому что источник переменного тока обеспечивает питание только половину времени.
• Выходные данные содержат дополнительные переменные компоненты (рябь). Следовательно, для сглаживания выходного сигнала требуется мощная схема фильтра.

Полноволновой выпрямитель

В Full Wave Rectification , когда на вход подается питание переменного тока, в течение обоих полупериодов (т.е. положительного и отрицательного) ток течет через нагрузку в одном и том же направлении. Этого можно добиться, используя два кристаллических диода. Два диода поочередно проводят ток.

Чтобы получить одинаковое направление протекания тока в нагрузочных резисторах R _L во время как положительного, так и отрицательного полупериода входа, используются две цепи.Они имеют следующие названия: —

Чтобы получить подробное описание двух типов двухполупериодных выпрямителей, перейдите по ссылкам, приведенным выше.

Схема полуволнового выпрямителя

»Электроника

Схема полуволнового выпрямителя работает с использованием диода, предотвращающего прохождение половины формы волны переменного тока. В результате проходит только часть (обычно половина) сигнала и форма сигнала выпрямляется.

---

Цепи диодного выпрямителя Включают:
Цепи диодного выпрямителя Полуволновой выпрямитель Двухполупериодный выпрямитель Двухдиодный двухполупериодный выпрямитель Двухполупериодный мостовой выпрямитель Синхронный выпрямитель

---

Схема однополупериодного выпрямителя — это простейшая форма выпрямительной схемы, которую можно использовать, и хотя она может не обеспечивать наивысший уровень производительности в некоторых аспектах, тем не менее, она очень широко используется.

Применение полуволнового диодного выпрямителя

Полупериодный диодный выпрямитель используется по-разному и в самых разных схемах.

• Выпрямление мощности: Одним из наиболее очевидных способов использования полуволнового диодного выпрямителя является выпрямитель мощности. Входная мощность линии или сети обычно проходит через трансформатор для преобразования напряжения до необходимого уровня.
• Демодуляция сигнала: Простой полуволновой диодный выпрямитель может использоваться для демодуляции сигналов с амплитудной модуляцией.Процесс выпрямления позволяет восстановить амплитудную модуляцию.
• Детектор пикового сигнала: Простой полуволновой диодный детектор можно использовать в качестве пикового детектора, обнаруживающего пик входящей формы волны.

Базовая схема однополупериодного выпрямителя

Основы работы схемы однополупериодного выпрямителя довольно просты. Входящий сигнал проходит через диод. Поскольку он может пропускать ток только в одном направлении, он пропускает только ту часть формы волны, для которой диод смещен в прямом направлении.

Выпрямляющее действие диода
одиночный диод пропускает только половину формы волны

В схеме полуволнового выпрямителя обычно используется единственный диод. Входящий сигнал подключается непосредственно к диоду, а диод, в свою очередь, подключается к нагрузке, как показано на схеме полуволнового выпрямителя ниже.

Базовая схема однополупериодного выпрямителя

Схема полуволнового диода

Хотя в схеме полуволнового диодного выпрямителя в основном используется один диод, существует несколько различий в схемах вокруг диода в зависимости от применения.

• Выпрямитель мощности: При использовании для выпрямления мощности схема однополупериодного выпрямителя используется с трансформатором, если он каким-либо образом будет использоваться для питания оборудования. Обычно в этом приложении переменный сигнал на входе подается через трансформатор. Он используется для обеспечения необходимого входного напряжения.
  Однополупериодный выпрямитель с трансформаторным входом
• AM-демодуляция: Когда полуволновой выпрямитель используется для обнаружения амплитудной модуляции, очевидно, что схема требует взаимодействия с другими схемами в радио.Типичная схема может быть такой, как показано ниже. Однополупериодный выпрямитель с трансформаторным входом
• Детектор пиков: Полуволновая диодная схема часто используется в качестве простого детектора пиков напряжения. Если поместить конденсатор на выходную нагрузку, конденсатор будет заряжаться до пикового напряжения (& sqrt; 2 x среднеквадратичное напряжение синусоидальной волны). При условии, что постоянная времени цепи CR, конденсатора и сопротивления нагрузки намного больше периода формы сигнала или достаточна для захвата пика изменяющейся формы сигнала, схема будет удерживать пик напряжения.

Трансформатор обеспечивает изоляцию от сети или сети, а также позволяет входному напряжению на диод быть на требуемом уровне. Обратите внимание, что пиковое напряжение равно & sqrt; 2 или 1,414 раза больше среднеквадратичного значения.

Требования к полуволновому выпрямительному диоду

При разработке схемы однополупериодного выпрямителя необходимо убедиться, что диод способен обеспечить требуемые характеристики. Несмотря на то, что существует очень много параметров, которые определяют отдельные диоды, и их, возможно, необходимо учитывать для данной конструкции, некоторые из основных параметров подробно описаны ниже:

Меры предосторожности в цепи однополупериодного выпрямителя

При проектировании схемы однополупериодного выпрямителя необходимо убедиться, что в цепи присутствует возврат постоянного тока.Часто при использовании диодного выпрямителя для обнаружения сигнала или пика легко пропустить возврат постоянного тока. Он должен быть включен либо как резистор, либо как часть трансформатора или дросселя. Примеры приведены ниже.

Возврат постоянного тока, включенный в полуволновой диодный выпрямитель

Цепь полуволнового выпрямителя часто может быть полезной. Как силовой выпрямитель, он обрабатывает только половину формы волны, что приводит к проблемам со сглаживанием позже. В результате для выпрямления мощности обычно используется двухполупериодная система.Полуволновой выпрямитель часто используется для обнаружения сигналов и пиков.

Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Конструкция транзистора Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы Схемы на полевых транзисторах Условные обозначения схем
Вернуться в меню «Конструкция схемы». . .

Полуволновой выпрямитель и приложения

Выпрямитель может быть простым диодом или группой диодов, которые преобразуют переменный ток (переменный ток) в постоянный ток (постоянный ток).Поскольку диод пропускает электрический ток только в одном направлении и блокирует в другом направлении, этот принцип используется для создания различных типов выпрямителей. В целом выпрямители классифицируются как полуволновые и полноволновые выпрямители.

Полуволновой выпрямитель

Схема HWR (полуволнового выпрямителя) — это схема, которая позволяет только один цикл ввода сигнала переменного тока и блокирует другой. В общем, мы можем сказать, что он преобразует положительный полупериод синусоидальной волны на входе в пульсирующий выходной сигнал постоянного тока, хотя преобразование положительного или отрицательного цикла зависит от способа подключения диода.

Конструкция полуволнового выпрямителя

В HWR мы используем только один диод, которого более чем достаточно для выполнения желаемой работы. Поскольку нам нужен постоянный ток на выходе для синусоидального сигнала переменного тока, подаваемого на вход, поэтому один диод, включенный последовательно, выполняет всю работу за нас.

Это еще не все, но когда мы говорим обо всей конструкции схемы полуволнового выпрямителя, она состоит в основном из трех компонентов (без фильтра):

1. 1. Трансформатор (понижающий)
   2. Активная нагрузка
   3. Диод

Теория полуволнового выпрямителя

Теперь посмотрим, как схема HWR преобразует напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока.Сначала высокое напряжение переменного тока подается на первичную обмотку понижающего трансформатора, и, соответственно, на вторичной обмотке получается низкое напряжение, которое подается на диод.
Диод будет в режиме прямого смещения в течение положительного полупериода переменного напряжения, поэтому ток течет через него. Во время следующего полупериода, то есть отрицательного цикла, диод становится смещенным в обратном направлении и блокирует ток через него. Таким образом, если посмотреть на окончательный вывод, мы можем увидеть, что ввод отслеживался как вывод только для положительного полупериода, как показано на рисунке ниже.

Попробуем понять эту концепцию более удобным способом, взяв синусоидальное напряжение вместо понижающего трансформатора.

Для положительного полупериода схема выглядит так:

Это связано с тем, что во время положительного полупериода диод находится в прямом смещении и позволяет току проходить через него (диод действует как короткое замыкание), и мы получаем то же напряжение, что и на входе.

Для отрицательного полупериода цепь становится разомкнутой, поскольку диод становится смещенным в обратном направлении и блокирует ток, таким образом, выходное напряжение равно нулю, как показано ниже:

Форма волны ввода-вывода в вышеупомянутой ситуации показана на диаграмме ниже.Это происходит очень быстро в зависимости от частоты входящего напряжения (50 герц, время 20 мс).

На приведенном выше графике показан выпрямитель с положительной полуволновой фазой, который допускает только положительный цикл и блокирует отрицательный.
Аналогичным образом, если полярность диода меняется на обратную, то тот же выпрямитель становится выпрямителем с отрицательной полуволной, который допускает только отрицательный цикл и блокирует положительный.

Полуволновой выпрямитель с конденсаторным фильтром

Форма выходного сигнала, полученная из схемы однополупериодного выпрямителя без фильтра, описанная выше, представляет собой пульсирующую форму волны постоянного тока.

Теперь, когда мы знаем, что все схемы, которые мы используем, практически нуждаются в постоянном постоянном токе, а не в пульсирующем, поэтому мы используем фильтры, чтобы получить желаемую форму сигнала постоянного тока. Фильтры делают это, подавляя пульсации постоянного тока в форме волны.

Следовательно, чтобы получить более гладкую форму выходного сигнала постоянного тока, мы можем использовать либо конденсатор, либо катушку индуктивности, но чаще всего используется HWR (полуволновой выпрямитель) вместе с емкостным фильтром. На приведенной ниже диаграмме показано, как конденсаторный фильтр сглаживает форму волны. Конденсатор подключен параллельно резистивной нагрузке.

HWR с конденсаторным фильтром

Давайте теперь посмотрим несколько формул полуволнового выпрямителя на основе приведенных выше объяснений и форм сигналов.

Коэффициент пульсации полуволнового выпрямителя

При преобразовании формы волны переменного напряжения в постоянный остающийся нежелательный компонент переменного тока называется пульсацией. Даже после всей фильтрации у нас все еще остается некоторая составляющая переменного тока, которая пульсирует форму волны постоянного тока.Этот нежелательный компонент переменного тока называется пульсацией.

Коэффициент пульсации

(обозначенный знаком «») используется для количественной оценки качества преобразования переменного напряжения в постоянное. Коэффициент пульсаций определяется отношением среднеквадратичного значения переменного напряжения (на входе) к напряжению постоянного тока на выходе выпрямителя.

Формула для коэффициента пульсации выглядит так:

ɣ = √ [(В _rms / В _DC ) ² — 1]

В качестве альтернативы ɣ = (I ² _RMS — I ² _DC ) / I _DC = 1.21 (для синусоидальной формы волны)

На самом деле, для хорошего выпрямителя коэффициент пульсаций должен быть как можно меньше, поэтому для подавления пульсаций в цепи используются конденсаторные или индуктивные фильтры.

КПД полуволнового выпрямителя

КПД выпрямителя (ɳ) — это отношение выходной мощности постоянного тока к входной мощности переменного тока, формула имеет вид:

ɳ = (P _{постоянного тока} / P _{переменного тока} )

КПД HWR составляет 40,6% (ɳ ​​ _макс = 40.6%)

Среднеквадратичное значение полуволнового выпрямителя

Чтобы найти действующее значение однополупериодного выпрямителя, нам нужно рассчитать ток через нагрузку. Если мгновенный ток нагрузки i _L = I _m sinwt, то средний ток нагрузки (I _dc ) равен:

I _dc = (1/2 π) ∫ ₀ ^π I _м sinwt = (I _м / π)

Здесь I _m представляет пиковый мгновенный ток через нагрузку (I _max ).Это постоянный ток, полученный на нагрузке (выходе), равен

.

I _DC = I _макс / π; где I _max = максимальная амплитуда постоянного тока

Для однополупериодного выпрямителя среднеквадратичный ток нагрузки I _{действующее значение} равен среднему току I _{постоянного тока} , умноженному на π / 2. Таким образом, I _rms = I _м /4

Где I _max = I _м , что равно пиковому мгновенному току через нагрузку.

Пиковое обратное напряжение полуволнового выпрямителя

Это максимальное напряжение, которое диод может выдержать в условиях обратного смещения. Если приложить напряжение больше PIV, диод выйдет из строя.

Форм-фактор полуволнового выпрямителя

Форм-фактор — это отношение действующего значения к среднему значению.

F.F = среднеквадратичное значение / среднее значение

Форм-фактор HWR составляет 1,57, т.е. FF = 1,57

Выходное напряжение постоянного тока

Выходное напряжение ( _{В постоянного тока,} ) на нагрузочном резисторе обозначено

.

V _DC = Vs _max / π, где Vs _max — максимальная амплитуда вторичного напряжения

Преимущества полуволнового выпрямителя

• Простая схема с меньшим количеством компонентов
• Экономичен в исходном состоянии.Хотя со временем возникает более высокая стоимость из-за больших потерь мощности

Недостатки полуволнового выпрямителя

• Преобразует только один цикл синусоидального входного сигнала, заданного ему, а другой цикл теряется. Таким образом, давая больше потерь мощности.
• HWR производит более низкое выходное напряжение.
• Полученный таким образом выходной ток не является чисто постоянным, и он все еще содержит много пульсаций (т.е. имеет высокий коэффициент пульсаций)

Применение полуволнового выпрямителя

В повседневной жизни полуволновой выпрямитель в основном используется в приложениях с низким энергопотреблением из-за его основного недостатка, заключающегося в том, что выходная амплитуда меньше входной.Таким образом, мощность тратится впустую, а на выходе пульсирует постоянный ток, что приводит к чрезмерной пульсации.

Некоторые из применений выпрямителей находятся в:

• Приборы
• Используется с трансформаторами
• Пайка
• AM-радио
• Цепи импульсные генерируемые
• Одинарная демодуляция
• Умножитель напряжения

Использование выпрямителя для питания приборов

Как мы знаем, все электроприборы используют источник питания постоянного тока для работы, поэтому использование выпрямителя в источнике питания помогает преобразовать источник питания переменного тока в постоянный.Мостовые выпрямители широко используются в крупных бытовых приборах, где они способны преобразовывать высокое переменное напряжение в более низкое постоянное напряжение.

Используется с трансформатором

С помощью однополупериодного выпрямителя можно достичь желаемого напряжения постоянного тока с помощью повышающих или понижающих трансформаторов. Даже полноволновые выпрямители используются для питания двигателей и светодиодов, работающих от постоянного напряжения.

Использование выпрямителя при пайке Полуволновые выпрямители

используются в схемах паяльников, а также в репеллентах от комаров для отвода паров свинца.При электросварке выпрямители с мостовой схемой используются для подачи постоянного и поляризованного постоянного напряжения.

Используется в AM-радио

Полуволновые диодные выпрямители используются в AM-радио в качестве детектора, поскольку на выходе содержится звуковой сигнал. Из-за меньшей силы тока от него мало пользы для более сложного выпрямителя.

Использование выпрямителя в схемах

В цепях генерации импульсов и пусковых цепях используются однополупериодные выпрямители.

Используется для модуляции

В модулирующем сигнале для демодуляции амплитуды используется полуволновой выпрямитель. Для определения амплитуды модуляции сигнала в радиосигнале используется двухполупериодный мостовой выпрямитель.

Используется в умножителе напряжения

В схеме умножителя напряжения используется схема однополупериодного выпрямителя.

Трехфазный полуволновой выпрямитель

Хотя принцип и теория трехфазного HWR такие же, как и у однофазного HWR, но характеристики другие.Форма волны, коэффициент пульсации, КПД и выходные среднеквадратичные значения не совпадают.

Трехфазный полуволновой (диодный) выпрямитель используется для преобразования трехфазного переменного тока в постоянный. Поскольку диоды здесь используются в качестве переключателей, следовательно, они являются неконтролируемыми переключателями, это означает, что нет никакого способа контролировать время включения и выключения этих переключателей.

Обычно трехфазный однополупериодный выпрямитель состоит из трехфазного источника питания, подключенного к трехфазному трансформатору, где вторичная обмотка трансформатора всегда соединена звездой.Это делается по той причине, что нейтральная точка требуется для подключения нагрузки обратно к вторичным обмоткам трансформатора, обеспечивая обратный путь для потока энергии.

Типичный трехфазный трансформатор, питающий чисто резистивную нагрузку, показан ниже. Здесь каждая фаза трансформатора используется как отдельный источник переменного тока. Измерение и моделирование напряжений показано на рисунке ниже. Кроме того, мы подключили отдельные вольтметры как к каждому источнику, так и к нагрузке.

Итак, из приведенной выше формы волны, что диод D1 проводит, когда фаза R имеет значение напряжения, которое выше, чем значение напряжения двух других фаз, и указанное условие начинается, когда фаза R находится на 30 ⁰ повторяется после каждого полного цикла. Итак, D1 ведет дальше по адресу 390 ⁰ . Точно так же диод D2 начинает проводить при 150 ⁰ , когда напряжение в фазе B становится максимальным (по сравнению с двумя другими фазами) в этот момент.Следовательно, каждый диод проводит для 150 ⁰ -30 ⁰ = 120 ⁰ .

Среднее значение выходного напряжения на резистивной нагрузке равно

.

V _o = (3 / 2π) V _{м по прямой}

Где В _{м по линии} = √6 В _{фазы e}

Действующее значение выходного напряжения может быть выражено как

.

В _{или среднеквадратичное значение} = 0,84068 В _{м фаза}

А коэффициент пульсации напряжения равен

В _r / В _o = 0.151 / 0,827 = 0,186 = 18,26%

Таким образом, пульсации напряжения значительны и, следовательно, нежелательны, поскольку приводят к потере мощности.

КПД , ɳ = (P _o / P _i ) = 0,968 = 96,8%

Даже после повышения эффективности трехфазный полуволновой диодный выпрямитель обычно не используется, поскольку потери мощности здесь более значительны.

Аджай Дирадж

Разработчик технического контента

Нравится:

Нравится Загрузка …

Вы также можете увидеть

Описание схемы полуволнового выпрямителя

: работа, параметры и применение

Введение

Схема однополупериодного выпрямителя — это обычная схема, которая использует характеристики однонаправленной проводимости диодов для выполнения выпрямления, а метод выпрямления, который удаляет половину цикла и оставляет половину цикла, называется полуволновым выпрямлением.Его функция — преобразование переменного тока в постоянный, то есть выпрямление.

Описание полуволнового выпрямителя

Каталог

I Принцип работы и принципиальная схема полуволнового выпрямителя

1.1 Введение в схему полуволнового выпрямителя

Электросеть (сеть переменного тока) должна пройти четыре процесса преобразования напряжения, выпрямление, фильтрация и стабилизация для получения стабильной мощности постоянного тока.

Благодаря однонаправленной проводимости диода процесс преобразования переменного тока промышленной частоты, размер и направление которого меняются со временем, в однонаправленный пульсирующий постоянный ток называется выпрямлением.После полуволнового выпрямления, поскольку половина мощности переменного тока отбрасывается, выходное напряжение составляет примерно половину исходного напряжения. Например, на входе напряжение 24 В переменного тока. После полуволнового выпрямления выходное напряжение постоянного тока составляет около 12 В.

Иногда трансформатор, схема выпрямителя и схема фильтра вместе именуются выпрямителем.

Полупериодное выпрямление : Вторичная обмотка трансформатора подключена к нагрузке, а выпрямительный диод включен последовательно, что является полуволновым выпрямлением.Используя однонаправленную проводимость диода, только половина цикла имеет ток, протекающий через нагрузку, а другая половина цикла блокируется диодом без тока. В этой схеме есть постоянная составляющая тока, протекающая через трансформатор, что снижает эффективность трансформатора; пульсирующая составляющая выпрямленного тока слишком велика, а требования к схеме фильтра высоки. Подходит только для схем выпрямителей малого тока.

Рисунок 1.Схема однополупериодного выпрямителя

1.2 Как работает схема однополупериодного выпрямителя

Давайте посмотрим, как выпрямляется диод, по диаграмме формы волны на рисунке ниже.

Рисунок 2. Форма волны полуволнового выпрямления

Напряжение вторичной обмотки трансформатора e2 представляет собой синусоидальное напряжение, направление и величина которого меняются со временем. Его форма сигнала показана на Рисунке 5-2 (а). В промежутке между 0 и K, e2 является положительным полупериодом, то есть верхний конец трансформатора положительный, а нижний — отрицательный.В это время на диод включается положительное напряжение, и через него к сопротивлению нагрузки Rfz добавляется e2. В пределах π ～ 2π, e2 представляет собой отрицательный полупериод, нижний конец вторичной обмотки трансформатора является положительным, а верхний — отрицательным.

В это время D несет обратное напряжение и не проводит, и на Rfz нет напряжения. За время π ～ 2π повторите процесс 0 ～ π; времени, и за время 3π ～ 4π повторите процесс π ～ 2π time. При повторении этого способа отрицательный полупериод переменного тока «отсекается», и только положительный полупериод проходит через Rfz, и одно направленное вправо (верхнее положительное и нижнее отрицательное) напряжение получается на Rfz, как показано на рисунке ( б).Однако цель выпрямления — напряжение нагрузки Usc и величина тока нагрузки также меняются со временем, поэтому его обычно называют пульсирующим постоянным током.

Этот метод выпрямления, при котором удаляются полупериод и нижняя половина диаграммы, называется полуволновым выпрямлением. Нетрудно видеть, что теория полуволнового выпрямления осуществляется за счет «принесения в жертву» половины переменного тока в обмен на эффект выпрямления, а коэффициент использования тока очень низок (расчет показывает, что среднее значение половины -волновое напряжение, полученное выпрямлением за весь цикл, то есть на нагрузке Напряжение постоянного тока Usc = 0.45e2), поэтому обычно используется в высоковольтных, слаботочных случаях, но редко используется в обычных радиоустройствах.

1,3 Форма сигнала

Рисунок 3. Схема полуволнового выпрямителя

В отрицательном полупериоде u2 (ωt = π ~ 2π) диод D отключен из-за приложения обратного напряжения, ток не течет на RL, и напряжение на RL равно uL = 0. Выпрямленный сигнал можно нарисовать, как показано на рисунке.

Видно, что из-за эффекта однонаправленной проводимости диода ток, протекающий через сопротивление нагрузки, представляет собой пульсирующий ток, а напряжение также является однонаправленным пульсирующим напряжением, а среднее значение напряжения (выходная составляющая постоянного тока) это

Средний ток, протекающий через нагрузку, составляет

.

Средний ток, протекающий через диод D (т.е. прямой ток), составляет

Максимальное обратное напряжение, приложенное к диоду, равно

.

1.4 Характеристики и применение

Схема однополупериодного выпрямителя проста, состоит из нескольких компонентов, но выходное напряжение имеет небольшую составляющую постоянного тока (только полуволна), большие пульсации и низкую эффективность выпрямления. Он подходит только для случаев с небольшим выходным током, большой допустимой пульсацией и низкими требованиями.

II Параметры

2.1 Обратное пиковое напряжение (PIV) мостового выпрямительного диода

(1) В положительном полупериоде ток начинается с верхнего конца Vs1 и течет обратно к нижнему концу Vs1 (центр кран) после D1 для потребления нагрузки.D1 имеет прямое напряжение Vs1 (MAX). Выходное напряжение постоянного тока приблизительно равно 0,45 Vs1 (однополупериодное выпрямление).

(2) В отрицательном полупериоде ток начинается с нижнего конца Vs2 и течет обратно к верхнему концу Vs2 (центральный ответвитель) после D2 для потребления нагрузки. D2 имеет положительное напряжение Vs2 (MAX). Выходное напряжение постоянного тока приблизительно равно 0,45 Vs2 (полуволновое выпрямление).

(3) Для полного цикла выхода постоянного тока Vs положительный полупериод обеспечивается Vs1, а отрицательный полупериод обеспечивается Vs2.Два однополупериодных выпрямителя перекрывают друг друга для достижения эффекта двухполупериодного выпрямления. Конечный выход постоянного тока = 0,9 раз Vs.

(4) Обратите внимание на отметку на конце вторичной симметричной обмотки с тем же именем. Предполагая, что отмеченная точка положительная, мы смотрим на Vs1 и Vs2, они похожи на две последовательно соединенные сухие батареи, объединенные в источник питания большего напряжения, этот источник питания в два раза превышает напряжение одной сухой батареи. В положительном полупериоде обратное напряжение D2 равно Vs1 + Vs2, а обратное напряжение D1 во время отрицательного полупериода также равно Vs1 + Vs2.Поскольку материал диода вызывает падение напряжения, напряжение, приложенное к диоду после устранения этого падения напряжения в расчетах, является значением обратного напряжения диода. Итак, здесь PIV = VR (max) = 2Vs (max) -Vr.

2.2 Функции и параметры силового диода

Принцип работы PN перехода и силового диода

Основная конструкция и принцип работы такие же, как у диода в информационной электронной схеме. Он состоит из PN-перехода большей площади, выводов на обоих концах и корпуса.С точки зрения внешнего вида, в основном существует два типа пакетов: болтовой и плоский.

Обратный пробой PN перехода (две формы)

(1) Лавина

(2) Стабилитрон

(3) Оба могут вызвать тепловой пробой

Влияние емкости PN-перехода

(1) Величина заряда PN-перехода изменяется в зависимости от приложенного напряжения, представляя эффект емкости, который называется емкостью перехода CJ, также называемой дифференциальной емкостью.

(2) Емкость перехода подразделяется на барьерную емкость CB и диффузионную емкость CD в соответствии с различием в механизме ее генерации и функции.

(3) Емкость влияет на рабочую частоту PN перехода, особенно на состояние высокоскоростного переключения.

Прямой средний ток IF (AV)

Номинальный ток: Среднее значение максимального синусоидального полуволнового тока промышленной частоты, допустимого для протекания при указанной температуре корпуса (называемой температурой корпуса, выражаемой TC) и условиях рассеивания тепла.

Средний прямой ток определяется в соответствии с тепловым эффектом тока, поэтому номинальный ток следует выбирать в соответствии с принципом равного эффективного значения при его использовании, и следует оставить определенный запас.

Отношение преобразования:

При использовании в высокочастотных приложениях часто нельзя игнорировать тепло, вызванное коммутационными потерями.

Когда используется силовой диод с большим обратным током утечки, эффект нагрева, вызванный его потерей в закрытом состоянии, не мал.

Однако в реальной схеме преобразователя ток, протекающий через устройство, не может быть точно синусоидальным полуволновым током.Следовательно, при проектировании схемы и выборе устройства эффективное значение тока в реальной цепи должно быть равно действующему значению синусоидальной полуволны. В принципе, номинальный ток устройства рассчитывается путем его преобразования в среднее значение.

Форма волны синусоидального полуволнового синусоидального тока промышленной частоты в одном цикле показана на рисунке ниже:

Рисунок 4. Форма волны синусоидального полуволнового тока с удельной частотой мощности

Выражение этой формы волны за один цикл:

Рисунок 5.Выражение

Падение давления в прямом направлении UF

Относится к прямому падению напряжения, соответствующему заданному установившемуся прямому току силового диода при заданной температуре.

Иногда в таблице параметров также указывается максимальное мгновенное падение прямого напряжения устройства, когда определенный переходный прямой ток течет при заданной температуре.

Повторяющееся пиковое обратное напряжение URRM

Относится к самому высокому пиковому обратному напряжению, которое может многократно подаваться на силовой диод.

Обычно 2/3 его напряжения лавинного пробоя UB.

При использовании его часто выбирают в соответствии с удвоенным максимальным обратным пиковым напряжением, которое может выдержать силовой диод в цепи.

Максимальная рабочая температура перехода TJM

Температура перехода — это средняя температура PN перехода матрицы, выраженная в ТДж

.

Максимальная рабочая температура перехода — это максимальная средняя температура, которую PN-переход может выдержать без повреждений.

TJM обычно находится в диапазоне 125 ~ 175ºC

Время обратного восстановления trr

trr = td + tf, во время процесса выключения ток падает до 0, чтобы восстановить время возможности блокировки ответа.

Пусковой ток IFSM

Относится к максимальной продолжительной перегрузке по току в один или несколько циклов промышленной частоты, которую может выдержать силовой диод.

2.3 Фильтр коэффициента пульсаций и выпрямления

Коэффициент пульсаций (также известный как коэффициент пульсаций) является важным параметром для измерения производительности выпрямителя мощности. В настоящее время для многих электронных устройств, в которых используется источник питания переменного тока, требуется преобразование переменного / постоянного тока через выпрямитель.Пульсирующее выходное напряжение постоянного тока после преобразования содержит компоненты постоянного и переменного тока.

Поэтому люди часто называют переменную составляющую в этой колеблющейся мощности постоянного тока «пульсацией». Степень флуктуации пульсаций обычно выражается коэффициентом пульсаций acr, 1 = эффективное значение составляющей переменного тока выходного напряжения / составляющей постоянного тока выходного напряжения. Видно, что чем меньше значение 1, тем меньше пульсация и более плавное выходное напряжение постоянного тока.Обычно коэффициент пульсаций однофазной полуволновой резистивной схемы выпрямителя нагрузки составляет 1,21; Коэффициент пульсаций однофазной двухполупериодной схемы резистивного выпрямителя нагрузки составляет 0,48, а его выходное постоянное напряжение в два раза выше прежнего, а частота пульсаций также в два раза выше.

Например, когда частота входного переменного тока составляет 50 Гц, частота пульсаций после полуволнового выпрямления по-прежнему составляет 50 Гц, а частота пульсаций после двухполупериодного выпрямления составляет 100 Гц.Метод добавления фильтра обычно используется для уменьшения коэффициента пульсации. Наиболее распространенные схемы силового выпрямителя и фильтра следующие:

(1) Схема однополупериодного выпрямителя

Это простейшая выпрямительная схема. Пульсации выходного пульсирующего постоянного тока относительно велики. Как правило, он не подходит для аудиовизуальных продуктов и цепей линейного усиления, которые требуют плавности высокого напряжения, но идеально подходит для процессов зарядки и гальваники, а также может использоваться для нагрузок.Цепь с током ниже 10 мА.

(2) Мостовой выпрямительный контур

Положительные и отрицательные полупериоды переменного тока выпрямляются соответственно четырьмя диодами для синтеза пульсирующего постоянного тока с более высоким содержанием постоянного тока. Его коэффициент пульсаций и частота пульсаций такие же, как у двухполупериодного выпрямителя, как показано на рисунке ниже.

Рисунок 6. Схема мостового выпрямителя

(3) Схема двухполупериодного выпрямителя

Он может исправлять положительные и отрицательные полупериоды переменного тока на выходе трансформатора с центральным отводом и выводить пульсирующий постоянный ток, в свою очередь, для уменьшения коэффициента пульсаций постоянного тока, как показано на рисунке ниже.

Рисунок7. Схема двухполупериодного выпрямителя

(4) Фильтр конденсатора

Используйте характеристики заряда и разряда конденсаторов для параллельного подключения конденсаторов в выходной цепи выпрямителя, чтобы фильтровать содержащую пульсации мощность постоянного тока и сглаживать выходную мощность постоянного тока. Чем больше емкость конденсатора схемы фильтра выпрямителя с той же частотой пульсации, тем лучше эффект фильтрации; чем выше частота пульсации в цепи с той же мощностью, тем лучше эффект фильтрации.

(5) Индуктивный фильтр

Используя характеристику индуктивности по отношению к переменному току, в выходную цепь выпрямителя последовательно подключают катушку индуктивности, чтобы заблокировать прохождение компонентов переменного тока и сделать выходной постоянный ток более плавным. Чем больше индуктивность, тем лучше эффективность фильтрации и чем выше частота пульсаций, тем лучше фильтрующий эффект катушки индуктивности с такой же индуктивностью.

(6) π-фильтр

Фильтр π-типа является разновидностью «LC-фильтра», который использует соответствующие фильтрующие характеристики конденсаторов и катушек индуктивности для формирования нескольких фильтров.Преимущества этого фильтра — многократная фильтрация, малое сопротивление постоянному току и низкие потери. Обычно он подходит для больших токовых нагрузок. И выпрямитель с большим коэффициентом пульсаций.

(7) RC фильтр

Фильтр этого типа состоит из двух конденсаторов и резистора. Он использует быструю зарядку и медленную разрядку C1 для поддержания определенного падения напряжения на положительном выводе C1, так что выходное напряжение становится плавным и стабильным. Относительно нагрузки RL, R1 и C2 в цепи становятся делителями напряжения пульсаций напряжения, так что пульсации на верхнем конце нагрузки коротко замыкаются (поглощаются) C2, и напряжение постоянного тока, прикладываемое нагрузкой становится более плавным.RC-фильтр имеет преимущества небольшого размера, легкости, экономичности и удобства, поэтому он широко используется в выпрямителях с малым током нагрузки.

III Проиллюстрируйте структуру и принцип прецизионной схемы полуволнового выпрямителя со схемами

Использование характеристик однонаправленной проводимости диода (переключающего устройства) и отличных характеристик усиления усилителя можно использовать для точного выпрямления входного переменного сигнала ( особенно сигнал напряжения малой амплитуды), тем самым формируя прецизионную схему полуволнового выпрямления.Если это добавить простую схему, можно построить точную схему двухполупериодного выпрямителя.

Падение напряжения включения диода составляет около 0,6 В. Это падение напряжения включения также называется пороговым напряжением диода, что означает, что диод переходит из выключенного состояния во включенное состояние после порогового значения 0,6 В. В традиционной схеме выпрямителя, поскольку амплитуда выпрямленного напряжения намного выше, чем падение напряжения проводимости диода, существованием этого порогового напряжения можно почти пренебречь.Но при обработке переменных сигналов малой амплитуды, если амплитуда сигнала даже меньше 0,6 В, даже если диод имеет возможность выпрямления, это совершенно бесполезно.

Когда диод осмотрелся в потере, своевременно появился его помощник — операционный усилитель с отличными характеристиками усиления, который изменил этот исход. Эти двое нашли общий язык, и вот-вот дебютирует прецизионная схема полуволнового выпрямителя с малым сигналом. См. Картинку ниже.

Рисунок 8. Схемы и форма сигнала прецизионного однополупериодного выпрямителя

Схема на приведенном выше рисунке игнорирует положительную полуволну входного сигнала, выпрямляет только отрицательную полуволну входного сигнала и выводит ее после инверсии фазы.

(1) В положительном полупериоде входного сигнала (момент 0 ~ t1) D1 включен, а D2 выключен, схема эквивалентна повторителю напряжения (схема b на рисунке):

Перед включением D1 и D2 схема находится в состоянии разомкнутого контура, при котором коэффициент усиления напряжения чрезвычайно велик.В это время (период входа положительной полуволны входного сигнала), даже если вход усилителя становится отрицательным, диод D1 включается. (Эквивалент короткого замыкания) обратное смещение D2 отключается (эквивалентно разомкнутой цепи), образуя режим повторителя напряжения. Поскольку неинвертирующий терминал заземлен, схема превращается в повторитель напряжения, который следует за уровнем земли, а выходной терминал все еще может поддерживать нулевой потенциал.

(2) В отрицательном полупериоде входного сигнала (в t1 ~ t2) D1 выключен, D2 включен, и схема эквивалентна инвертору (схема c на рисунке):

Во время периода отрицательной полуволны входного сигнала (до включения D1 и D2), даже если выходной конец крошечного входного сигнала становится положительным, диод D1 смещен в обратном направлении, а D2 смещен в прямом направлении, образуя инвертирующий Схема (усилитель) схема.Отрицательный полуволновой сигнал инвертируется и выводится.

В процессе работы два диода негласно взаимодействуют, один включен, а другой выключен, а входной положительный полуволновой сигнал подключается к внешней стороне двери, сохраняя исходное состояние выхода неизменным; для входного отрицательного полуволнового сигнала он вставляется в дверь, чтобы помочь ему выполнить сальто (перевернутая фаза), после чего отправить наружу. Искреннее сотрудничество двух диодов в сочетании с превосходными характеристиками усиления операционного усилителя, достаточным количеством ингредиентов и подлинным качеством изготовления сделали «большую еду» прецизионного полуволнового выпрямления.

Если значение сопротивления резистора обратной связи R2 отрегулировано так, чтобы R2 = 2R1, а затем смешано с входным сигналом, образуется схема двухполупериодного прецизионного выпрямителя, как показано на рисунке ниже.

Рисунок 9. Схема и форма сигнала

Увеличьте сопротивление обратной связи R2 усилителя N1, чтобы R2 = 2R1, так что выпрямленный сигнал инвертируется и усиливается дважды, а затем выводится, а затем добавляется к входному сигналу. Выпрямленное + 10 В добавляется к входу отрицательной полуволны -5 В, 10 + (- 5) = 5, просто можно «устранить» отрицательную полуволну и получить двухполупериодное выпрямленное напряжение.

Так называемое магическое электричество (модульное электричество), если вы можете увидеть его технику трансформации, осталась только одна модель схемы, тогда почему магия?

Предварительным условием для обнаружения неисправностей прецизионных схем является то, что все операционные усилители являются усилителями постоянного тока, и даже сигналы напряжения постоянного тока могут применяться для определения того, является ли схема хорошей или плохой.

(1) Когда напряжение входного сигнала равно нулю, выходная клемма (отрицательная клемма D2 является выходной клеммой), выходное напряжение также равно 0 В;

(2) Когда на входе подается положительный сигнал напряжения, на выходной клемме сохраняется 0 В;

(3) Когда сигнал отрицательного напряжения является входом, IN = -OUT.

IV Введение в схему однофазного однополупериодного выпрямителя

При работе с электронными схемами в большинстве из них используется источник питания постоянного тока. Принцип работы выпрямительной схемы заключается в использовании однонаправленной проводимости электронных компонентов для преобразования переменного тока положительной и отрицательной полярностей в постоянный ток только одной полярности. Выпрямительные схемы бывают двух типов: однофазные и трехфазные. Здесь мы познакомим вас с некоторыми базовыми знаниями схем однофазного выпрямителя.

Схема однофазного выпрямителя

в основном включает однофазное однополупериодное выпрямление, однофазное двухполупериодное выпрямление и однофазное мостовое выпрямление. Далее в основном описывается однофазное полуволновое выпрямление.

Схема однофазного однополупериодного выпрямителя состоит из трансформатора T, выпрямительного диода D и сопротивления нагрузки RL. Как показано на рисунке 1. Трансформатор T снижает переменный ток u2 промышленной частоты 220 В до нескольких вольт или более десяти вольт переменного тока, что является выходным напряжением вторичной обмотки трансформатора T.

Рисунок 10. Схема и форма волны однофазного однополупериодного выпрямителя

Схема использует однонаправленную проводимость диода для выпрямления. Во время положительного полупериода U2 диод D проводит вперед. Ток течет от верхнего конца вторичной обмотки трансформатора через диод D, проходит через сопротивление нагрузки RL и возвращается к нижнему концу вторичной обмотки трансформатора. Выходное напряжение UL — это положительный полупериод синусоиды.

В отрицательном полупериоде U2 диод D блокируется в обратном направлении. В цепи выпрямителя нет тока, а выходное напряжение UL равно нулю.

Форма выходного сигнала uL показана на рисунке 1 (b). Из рисунка видно, что выходной сигнал UL представляет собой полуволновой пульсирующий сигнал постоянного тока. Если не учитывать прямое падение напряжения на диоде и внутреннее сопротивление трансформатора, его среднее значение за один цикл составляет

.

В формуле U2 — эффективное значение напряжения U2 на вторичной обмотке трансформатора.Среднее значение тока нагрузки iL

Преимущества схемы однофазного однополупериодного выпрямителя заключаются в простой конструкции и меньшем количестве компонентов. Однако выходное напряжение имеет большую составляющую пульсаций, и используется только половина волны. Поэтому он подходит только для некоторых случаев с более низкими требованиями.

В Применение полуволнового выпрямления

Подключите диод и электрические приборы последовательно (электрические приборы здесь, как правило, электрические нагревательные приборы, такие как электрические паяльники, электрические плиты, рисоварки, электрические сковороды, электрические одеяла и т. Д. лампочки, фены и т. д.), а затем добавьте напряжение переменного тока, это наиболее часто используемая схема диодного полуволнового выпрямителя.

Если переключатель K подключен параллельно к обоим концам диода, когда переключатель замкнут, электроприбор возвращается в исходное состояние. Это не только расширяет функции этих электроприборов, но и продлевает срок их службы, что имеет большое практическое значение.

(1) Если электрическое устройство представляет собой электрический паяльник, замыкание K может привести к быстрому нагреву паяльника, а отключение K может сыграть роль в сохранении тепла, что может предотвратить «сгорание» паяльника во время непрерывного использования, а затем закройте K. при его использовании.Электрический паяльник быстро нагревается и очень удобен в использовании.

(2) Если электрический прибор представляет собой электрическую рисоварку (или электрическую сковороду), это эквивалентно добавлению приспособлений в кастрюлю. Могут быть предоставлены две температуры. Сначала закройте K и переключитесь на низкую передачу после того, как вода закипит. ), используемый для каши, может предотвратить переливание супа из каши; используется для варки риса, может сделать рис мягким.

(3) Если электрическое устройство представляет собой электрическую лампочку, яркость лампочки может быть уменьшена при отключении K, что существенно влияет на продление срока службы лампочки.

(4) Если электрический прибор представляет собой фен, на основе исходного холодного и горячего воздуха предусмотрены два вида горячего и холодного бриза, и в то же время он может эффективно избежать повреждения током. ограничивающий резистор, уязвимая часть в фене. Фактически, это также принцип регулирования температуры нашего обычного электрического одеяла с регулировкой температуры.

После установки диода фактическая мощность электрического прибора становится половиной от первоначальной мощности.

Что такое полуволновые выпрямители? Определение, схема и работа полуволнового выпрямителя

Определение : полуволновой выпрямитель — это устройство, которое преобразует только половину приложенного переменного сигнала в пульсирующий постоянный ток . Другая половина приложенного переменного сигнала подавляется схемой выпрямителя.

В схеме полуволнового выпрямителя используется только один диод из-за свойства диода однонаправленного протекания тока.

Мы знаем, что выпрямитель — это в основном устройство, которое используется для преобразования сигнала переменного тока в пульсирующую форму постоянного тока. Но как это происходит при использовании диодов?

Нам известен тот факт, что диод проявляет свойство проводить ток в прямом направлении, только блокируя проводимость в обратном направлении.

Кроме того, когда сопротивление подключено последовательно с диодом, на сопротивлении появляется однонаправленное напряжение.

Тем самым преобразуя сигнал переменного тока в постоянный.Таким образом, это свойство используется выпрямителями для выпрямления сигналов.

Цепи выпрямителя

могут состоять из 1, 2 или 4 диодов. Для однополупериодного выпрямителя нужен только один диод. В то время как для схемы двухполупериодного выпрямителя требуется 2 или 4 диода в зависимости от типа схемы.

Схема полуволнового выпрямителя

На рисунке ниже представлена ​​принципиальная схема однополупериодного выпрямителя:

Здесь на рисунке показана схема однополупериодного выпрямителя, состоящего из полупроводникового диода с pn переходом и последовательно включенного сопротивления нагрузки R _L .Диод и сопротивление образуют последовательное соединение со вторичной обмоткой понижающего трансформатора. Пока первичный подключен к источнику переменного тока.

А теперь давайте продолжим и разберемся, как работает однополупериодный выпрямитель.

Работа полуволнового выпрямителя

Источник переменного тока подает переменное напряжение на первичную обмотку понижающего трансформатора. Это снижает высокое приложенное переменное напряжение до низкого значения переменного тока.

Итак, это переменное напряжение может проходить через схему выпрямителя.Но обе половинки по-разному реагируют при прохождении через цепь.

Для начала разберемся со случаем, когда на схему подается положительная половина входного сигнала. Приложенная положительная половина входного сигнала смещает диод в прямом направлении.

Сторона p диода подключена к положительной полярности, а сторона n подключена к отрицательной полярности. Благодаря этому диод имеет замкнутую структуру переключателя и позволяет току течь по цепи.

Это показано на рисунке ниже:

В результате общее приложенное напряжение появляется на сопротивлении нагрузки.Поскольку диод считается идеальным диодом.

Далее, когда на цепь подается отрицательная половина переменного тока. Затем из-за этого диод переходит в обратное смещение. Из-за этого диод начинает действовать как разомкнутый переключатель, тем самым ограничивая путь прохождения тока в цепи.

Это показано на рисунке ниже:

В результате при отрицательной половине напряжения на нагрузке не появляется питание.

Следовательно, при нагрузке схемы однополупериодного выпрямителя достигается серия положительной половины приложенного входного напряжения.

Кроме того, из приведенного выше рисунка видно, что выходной сигнал пульсирует постоянным током, несмотря на постоянное постоянное напряжение.

Итак, чтобы устранить эту составляющую пульсаций (составляющую переменного тока), используются блоки фильтров, которые дают постоянный сигнал постоянного тока на выходе.

Анализ полуволнового выпрямителя

Факторы, которые должны быть проанализированы в этом разделе, следующие:

Пиковое обратное напряжение : сокращенно PIV. Это максимальное напряжение, которое может выдерживать диод при обратном смещении.

Поскольку при обратном смещении через цепь не протекает ток, на диоде появляется приложенное обратное напряжение.

Следовательно, для полуволнового выпрямителя максимальное приложенное напряжение равно PIV, таким образом,

PIV = V _{S макс}

Пиковый ток : Пиковый ток определяется как максимальный ток, протекающий через схему выпрямителя.

Приложенное синусоидальное входное напряжение равно

.

В _S = В _{S макс} sin ωt

А ток, протекающий по цепи,

i = I _max sin ωt для 0 ≤ ωt ≤ π

i = 0 для π ≤ ωt ≤ 2π

Тогда максимальный ток, протекающий через диод, равен

.

Выходной ток постоянного тока : Выходной ток постоянного тока однополупериодного выпрямителя равен

.

Подставив значение Imax в уравнение выше, мы получим

Если R _L >> R _F

Выходное напряжение постоянного тока : Среднее значение напряжения на нагрузке равно

.

Если R _L >> R _F

Затем

Действующее значение тока : Среднеквадратичное значение тока, протекающего через диод

Подставление значения I _max в уравнение выше

Выходное среднеквадратичное напряжение : значение среднеквадратичного напряжения на нагрузке равно

Если R _L >> R _F

Форм-фактор : Он определяется как отношение среднеквадратичного значения тока к выходному постоянному току.Дается как

Коэффициент пика: Он определяется как отношение пикового тока к среднеквадратичному току. И выдается

Итак, у нас будет

Выходная частота : Выходная частота эквивалентна входной частоте для полуволнового выпрямителя.

f _выход = f _дюйм

Коэффициент пульсации : Пульсирующий выход постоянного тока полуволнового выпрямителя содержит некоторые компоненты переменного тока.Эти компоненты переменного тока известны как рябь.

Эти пульсации в основном нежелательны, и значение тока пульсаций должно быть как можно меньше, чтобы иметь высокий КПД.

Коэффициент пульсации равен,

Мы знаем,

Эффективность выпрямления : Это отношение выходной мощности постоянного тока к приложенной входной мощности переменного тока.

Преимущества полуволнового выпрямителя

• Недорого
• Схема довольно простая.

Недостатки полуволнового выпрямителя

• Однополупериодный выпрямитель имеет высокий коэффициент пульсаций, что доказывает его недостаток.
• Полуволновые выпрямители считаются менее эффективными из-за низкой эффективности выпрямления.
• Коэффициент использования трансформатора также низкий в случае однополупериодного выпрямителя.

Речь идет о схеме и работе однополупериодного выпрямителя.

Шахрам Маривани — ДИОДНЫЙ ХАРАКТЕРИСТИК И ПОЛУВолновой выпрямитель

ДИОДНЫЙ ХАРАКТЕРИСТИК И ПОЛУВолновой выпрямитель

Цель:

Целью этого эксперимента является изучение характеристики постоянного тока кремниевого выпрямительного диода.Также будут изучены и измерены характеристики однополупериодного выпрямителя.

Введение:

Диод на полупроводниковом переходе — очень полезное устройство, которое используется во многих электронных схемах. Диод — это однонаправленное устройство, которое позволяет протекать электрическому току в одном направлении с небольшим сопротивлением, и в то же время обеспечивает относительно более высокое сопротивление, когда ток течет в противоположном направлении. Диод находится во включенном состоянии, когда он показывает низкое сопротивление, и выключен, когда он находится в режиме высокого сопротивления.

Ток будет течь в прямом направлении, когда напряжение прямого смещения достигнет напряжения включения 0,7 В в случае кремниевых диодов и около 0,3 В в случае германиевых диодов. Напряжение включения 0,7 В обусловлено равновесным барьерным потенциалом, также известным как встроенное напряжение. Для определения равновесного барьерного потенциала используются сложные соображения и уравнения энергии электронов. Однако его легко измерить по напряжению прямого включения кремниевого переходного диода.Типичная вольт-амперная характеристика маломощного кремниевого переходного диода показана на рисунке 1. Схема, используемая для получения этой кривой, состоит из переменного напряжения постоянного тока, приложенного к двум клеммам диода. Напряжение увеличивается с отрицательного значения до положительного. Прямой и обратный токи измеряются и отображаются в зависимости от напряжения.

Нелинейная характеристика диода может использоваться для преобразования переменного тока в однонаправленный, но пульсирующий ток в процессе, называемом выпрямлением.В выпрямительных схемах используется один или несколько диодов для обеспечения различной степени эффективности и эффективности выпрямления. При анализе пульсирующих токов на выходе выпрямителя будет очевидно, что этот ток состоит из составляющей постоянного тока в дополнение ко многим гармоникам, которые являются целым числом, кратным основной гармонике входного переменного тока. Эти гармоники уменьшаются за счет использования некоторых реактивных компонентов, которые отфильтровывают гармоники и позволяют компоненту постоянного тока проходить на нагрузку.

На этом лабораторном занятии будет измерена и изучена ВАХ кремниевого диода. Полупериодный выпрямитель будет протестирован, и будет продемонстрировано влияние простого фильтра на выпрямленную форму волны.

Рисунок 1 — Вольт-амперная характеристика кремниевого выпрямительного диода

Подготовительные работы:

Схема однополупериодного выпрямителя показана на рисунке 2. Диод в этой схеме будет обеспечивать низкое сопротивление, когда входная мощность переменного тока проходит через положительную полярность.Сопротивление диода будет значительно выше, когда цикл переменного тока проходит через отрицательную полярность. Следовательно, формы входных и выходных сигналов в этой схеме показаны на рисунке 3.

Рисунок 2 — Принципиальная схема простого однополупериодного выпрямителя

Выпрямленное выходное напряжение может быть связано с входным переменным напряжением как,

Уравнение 1

, где
В _p-out — пиковое напряжение выпрямленного сигнала. V _p-in — пиковое напряжение на входе. Напряжение переменного тока.r _d — прямое сопротивление выпрямительного диода, V _ton — напряжение включения диода, а R _L — сопротивление нагрузки. См. Рисунки 2 и 3.

Рисунок 3 — Форма входного и выходного сигнала однополупериодного выпрямителя.

Средняя составляющая постоянного тока в полуволновом выпрямленном сигнале определяется как,

Уравнение2

Фактически, выпрямительный диод преобразует переменный ток в последовательность напряжения одной полярности, приложенную к импедансу нагрузки, которая на самом деле представляет собой последовательность периодических импульсов, как ясно показано на рисунке 3.Эти однополярные импульсы содержат постоянную составляющую в дополнение к большому количеству нежелательных гармоник. Значительное улучшение сглаживания этих импульсов может быть достигнуто путем размещения большого конденсатора поперек импеданса нагрузки, как показано на рисунке 2. Форма выходного сигнала с конденсатором, подключенным к нагрузке, показана на рисунке 4.

Рисунок 4 — Влияние сглаживающего конденсатора на выпрямленную мощность, подаваемую на нагрузку.

Лабораторная работа:

1. Измерение характеристики постоянного тока переходного диода
   1. Установите напряжение постоянного тока источника питания на 0 В.
   2. Подключите диодную схему, как показано на рисунке 5.
   3. Измените напряжение питания постоянного тока с шагом 0,3 В или более. Используйте цифровой вольтметр, измерьте V _в , V _R и V _D , как показано на рисунке 5. Сведите данные измерений в таблицу.
   4. Для каждого шага вычислите постоянный ток через диод, который равен (В _R /10).
   5. НЕ ДОПУСКАЙТЕ Vin ПРЕВЫШАТЬ 9 В постоянного тока.
   
   Рисунок 5 — Схема подключения для измерения характеристики постоянного тока переходного диода
   6. Поменяйте полярность источника питания постоянного тока на рис. 5 и измените сопротивление на 4.7 МОм. Повторите шаги измерения с 1.a до 1.d.
   7. НЕ ДОПУСКАЙТЕ Vin ПРЕВЫШАТЬ 30 В постоянного тока.
2. Характеристика однополупериодного выпрямителя
   1. Подключите схему однополупериодного выпрямителя, как показано на рисунке 2, на котором R _L = 1 кОм. Не подключайте конденсатор C к нагрузке.
   2. Контролируйте на осциллографе одновременно V _s и V _o (см. Рисунок 3). Измерьте V _{на входе} и V _{на выходе} .Нарисуйте отображаемые осциллограммы. С помощью цифрового вольтметра измерьте напряжение постоянного тока на R _L .
   3. Рассчитайте значение прямого сопротивления диода rd, зная, что в измерениях используется кремниевый диод, в котором V _ton = 0,7 В.
   4. Подключите 47 мкФ к R _L . Наблюдайте за V _s и Vo на осциллографе и нарисуйте обе формы сигнала как можно точнее.