Схемы выпрямления переменного тока: Классификация и параметры схем выпрямления переменного тока

Содержание

Типы выпрямителей переменного тока Какие бывают выпрямители? Основные характеристики выпрямителей.

Выпрямителем называется электронное устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии переменного тока в постоянный. В основе выпрямителей лежат полупроводниковые приборы с односторонней проводимостью – диоды и тиристоры.

При небольшой мощности нагрузки (до нескольких сотен ватт) преобразование переменного тока в постоянный осуществляют с помощью однофазных выпрямителей. Такие выпрямители предназначены для питания постоянным током различных электронных устройств, обмоток возбуждения двигателей постоянного тока небольшой и средней мощности и т.д.

Для упрощения понимания работы схем выпрямления будем исходить из расчета, что выпрямитель работает на активную нагрузку.

На рисунке 1 представлена простейшая схема выпрямления. Схема содержит один выпрямительный диод, включенный между вторичной обмоткой трансформатора и нагрузкой.

Рисунок 1 — Однофазный однополупериодный выпрямитель: а) схема — диод открыт, б) схема — диод закрыт, в) временные диаграммы работы

Напряжение u2 изменяется по синусоидальному закону, т.е. содержит положительные и отрицательные полуволны (полупериоды). Ток в цепи нагрузки проходит только в положительные полупериоды, когда к аноду диода VD прикладывается положительный потенциал (рис. 1, а). При обратной полярности напряжения u2 диод закрыт, ток в нагрузке не протекает, но к диоду прикладывается обратное напряжение Uобр (рис. 1, б).

Т.о. на нагрузке выделяется только одна полуволна напряжения вторичной обмотки. Ток в нагрузке протекает только в одном направлении и представляет собой выпрямленный ток, хотя носит пульсирующий характер (рис. 1, в). Такую форму напряжения (тока) называют постоянно-импульсная.

Выпрямленные напряжения и ток содержат постоянную (полезную) составляющую и переменную составляющую (пульсации). Качественная сторона работы выпрямителя оценивается соотношениями между полезной составляющей и пульсациями напряжения и тока. Коэффициент пульсаций данной схемы составляет 1,57. Среднее за период значение выпрямленного напряжения Uн = 0,45U2. Максимальное значение обратного напряжения на диоде Uобр.max = 3,14Uн.

Достоинством данной схемы является простота, недостатки: плохое использование трансформатора, большое обратное напряжение на диоде, большой коэффициент пульсации выпрямленного напряжения.

Состоит из четырех диодов, включенных по мостовой схеме. В одну диагональ моста включается вторичная обмотка трансформатора, в другую – нагрузка (рис. 2). Общая точка катодов диодов VD2, VD4 является положительным полюсом выпрямителя, общая точка анодов диодов VD1, VD3 — отрицательным полюсом.

Рисунок 2 — Однофазный мостовой выпрямитель: а) схема — выпрямление положительной полуволны, б) выпрямление отрицательной полуволны, в) временные диаграммы работы

Полярность напряжения во вторичной обмотке меняется с частотой питающей сети. Диоды в этой схеме работают парами поочередно.

В положительный полупериод напряжения u2 проводят ток диоды VD2, VD3, а к диодам VD1, VD4 прикладывается обратное напряжение, и они закрыты. В отрицательный полупериод напряжения u2 ток протекает через диоды VD1, VD4, а диоды VD2, VD3 закрыты. Ток в нагрузке проходит все время в одном направлении.

Схема является двухполупериодной (двухтактной), т.к. на нагрузке выделяется оба полупериода сетевого напряжения Uн = 0,9U2, коэффициент пульсаций — 0,67.

спользования мостовой схемы включения диодов позволяет для выпрямления двух полупериодов использовать однофазный трансформатор. Кроме того, обратное напряжение, прикладываемое к диоду в 2 раза меньше.

Питание постоянным током потребителей средней и большой мощности производится от , применение которых снижает загрузку диодов по току и уменьшает коэффициент пульсаций.

Схема состоит из шести диодов, которые разделены на две группы (рис. 2.61, а): катодную — диоды VD1, VD3, VD5 и анодную VD2, VD4, VD6. Нагрузка подключается между точками соединения катодов и анодов диодов, т. е. к диагонали выпрямленного моста. Схема подключается к трехфазной сети.

Рисунок 3 — Трехфазный мостовой выпрямитель: а) схема, б) временные диаграммы работы

В каждый момент времени ток нагрузки протекает через два диода. В катодной группе в течение каждой трети периода работает диод с наиболее высоким потенциалом анода (рис. 3, б). В анодной группе в данную часть периода работает тот диод, у которого катод имеет наиболее отрицательный потенциал. Каждый из диодов работает в течение одной трети периода. Коэффициент пульсаций данной схемы составляет всего 0,057.

Управляемыми выпрямителями — выпрямители, которые совместно с выпрямление переменного напряжения (тока) обеспечивают регулирование величины выпрямленного напряжения (тока).

Управляемые выпрямители применяют для регулирования частоты вращения двигателей постоянного тока, яркости свечения ламп накаливания, при зарядке аккумуляторных батарей и т.п.

Схемы управляемых выпрямителей строятся на тиристорах и основаны на управлении моментом открытия тиристоров.

На рисунке 4,а представлена схема однофазного управляемого выпрямителя. Для возможности выпрямления двух полуволн сетевого напряжения используется трансформатор с двухфазной вторичной обмоткой, в которой формируется два напряжения с противоположными фазами. В каждую фазу включается тиристор. Положительный полупериод напряжения U2 выпрямляет тиристор VS1, отрицательный – VS2.

Схема управления СУ формирует импульсы для открывания тиристоров. Время подачи открывающих импульсов определяет, какая часть полуволны выделяется на нагрузке. Тиристор отпирается при наличии положительного напряжения на аноде и открывающего импульса на управляющем электроде.

Если импульс приходит в момент времени t0 (рис. 4,б) тиристор открыт в течении всего полупериода и на нагрузке максимальное напряжение, если в моменты времени t1, t2, t3, то только часть сетевого напряжения выделяется в нагрузке.

Рисунок 4 — Однофазный выпрямитель: а) схема, б) временные диаграммы работы

Угол задержки, отсчитываемый от момента естественного отпирания тиристора, выраженный в градусах, называется углом управления или регулирования и обозначается буквой α.

Изменяя угол α (сдвиг по фазе управляющих импульсов относительно напряжения на анодах тиристоров), мы изменяться время открытого состояния тиристоров и соответственно выпрямленное напряжение на нагрузке.

Ртутный выпрямитель

Выпрямители классифицируют по следующим признакам:

Применение

Выпрямление электрического тока

Выпрямители обычно используются там, где нужно преобразовать переменный ток в постоянный ток. Применение выпрямителей для преобразования переменного тока в постоянный вызвало понятие среднего значения тока по модулю

(т. е. без учета знака ординаты) за период. При двухполупериодном выпрямлении среднее значение по модулю определяется как среднеарифметическое значение всех ординат обеих полуволн за целый период без учета их знаков (т. е. полагая все ординаты за период положительными, что и имеет место при двухполупериодном идеальном выпрямлении).

Приемниками электроэнергии с нелинейными характеристиками являются в первую очередь всевозможные преобразовательные установки переменного тока в постоянный, использующие различные вентили.

Сюда относятся выпрямительные установки для:

железнодорожной тяги
городского электротранспорта
электролиза (производство алюминия, хлора, едкого натра и др.)
питания приводов прокатных станов
возбуждения генераторов электростанций

В качестве вентилей до последнего времени использовались в основном ртутные выпрямители (неуправляемые и управляемые). В настоящее время широкое применение находят преимущественно кремниевые полупроводниковые выпрямители. Внедряются тиристорные выпрямители.

Обычно выпрямительные установки выполняются большой мощности и присоединяются через специальные трансформаторы к питающей сети на напряжении 6 — 10 кВ. Выпрямительные установки небольшой мощности выполняются по трехфазной схеме с нулевым выводом.

Блоки питания аппаратуры

Преобразователи бортового электроснабжения постоянного тока автономных транспортных средств: автотракторной, железнодорожной, водной, авиационной и другой техники.

Генерация электроэнергии на транспортном средстве обычно производится генератором переменного тока, но для питания бортовой аппаратуры необходим постоянный ток. Например, в легковых автомобилях применяются электромеханические или полупроводниковые выпрямители.

Сварочные аппараты

В сварочных аппаратах постоянного тока применяются чаще всего мостовые схемы на мощных кремниевых выпрямительных диодах — вентилях, с целью получения постоянного сварочного напряжения и тока. Он отличается от переменного тем, что при использовании его сильнее нагревается область дуги около положительного (+) её полюса, что позволяет либо осуществлять щадящую сварку свариваемых деталей преимущественно плавящимся сварочным электродом, либо экономить электроды, осуществляя резку металла электродуговой сваркой.

Вентильные блоки преобразовательных подстанций систем энергоснабжения

Для питания главных двигателей постоянного тока прокатных станов, кранов и другой техники

Энергоснабжение заводов осуществляется электросетью переменного тока, но для приводов прокатных станов и других агрегатов выгоднее использовать двигатели постоянного тока по той же причине, что и для двигателей транспортных средств.

Для гальванических ванн (электролизёров) для получения цветных металлов и стали , нанесения металлических покрытий и гальванопластики.

Установки электростатической очистки промышленных газов (электростатический фильтр)

Установки очистки и обессоливания воды

Для электроснабжения контактных сетей электротранспорта постоянного тока (трамвай , троллейбус , электровоз , метро)

Выпрямители высокочастотных колебаний

в перспективных системах сбора энергии окружающих шумовых электромагнитных сигналов.
в перспективных системах беспроводной передачи электроэнергии .

Детектирование высокочастотного сигнала

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.

Эта величина вдвое меньше, чем в полномостовом.

Большая величина пульсаций
Сильная нагрузка на вентиль (требуется диод с большим средним выпрямленным током)
Низкий коэффициент использования габаритной мощности трансформатора (около 0,45) (не путать с КПД, который зависит от потерь в меди и потерь в стали и в однополупериодном выпрямителе почти такой же, как и в двухполупериодном).

Преимущество: экономия на количестве вентилей.

Полумост

На двух диодах и двух конденсаторах, широко известный как «с удвоением напряжения» или «удвоитель Латура — Делона — Гренашера».

Известна также схема с удвоением тока: параллельно единственной вторичной обмотке трансформатора включаются два последовательно соединённых дросселя, средняя точка соединения между которыми используется как средняя точка в «двухполупериодном выпрямителе со средней точкой».

Полный мост (Гретца)

На четырёх диодах, широко известный как «двухполупериодный», изобретён немецким физиком Лео Гретцем .

Средняя ЭДС равна то есть вдвое больше, чем в четвертьмостовом.

Эквивалентное внутреннее активое сопротивление равно .

Ток в нагрузке равен

Мощность в нагрузке равна

Наибольшее мгновенное значение напряжения на диодах —

Двухфазные выпрямители со сдвигом фаз 180°

Два четвертьмоста параллельно («двухполупериодный со средней точкой»)

Широко известный как «двухполупериодный со средней точкой». Предложил в 1901 г. профессор Миткевич В. Ф. . В этом выпрямителе две противофазных обмотки создают двухфазный переменный ток со сдвигом между фазами 180 угловых градусов. Двухфазный переменный ток выпрямляется двумя однополупериодными четвертьмостовыми выпрямителями, включенными параллельно и работающими на одну общую нагрузку. Является почти аналогом полномостового выпрямителя Гретца , но имеет почти вдвое большее эквивалентное внутреннее активное сопротивление, вдвое меньше диодов и средний ток через один диод почти вдвое больше, чем в полномостовом, при амплитуде выпрямляемого напряжения сопоставимой с падением напряжения на переходе твердотельного диода обладает значительно лучшим КПД по сравнению с мостовой схемой. Применялась, когда медь была дешевле диодов. В одной из работ отмечается, что в этом выпрямителе выпрямленные полупериоды имеют колоколообразную форму, то есть форму близкую к функции .

Площадь под интегральной кривой равна:

Средняя ЭДС равна:

Относительное эквивалентное активное внутреннее сопротивление равно , то есть вдвое больше, чем в однофазном полномостовом, следовательно больше потери энергии на нагрев меди обмоток трансформатора (или расход меди).

Ток в нагрузке равен

Мощность в нагрузке равна

Частота пульсаций равна , где — частота сети.

Два полных моста параллельно

Позволяет применять диоды со средним током почти вдвое меньшим, чем в однофазном полномостовом.

Двухфазные выпрямители со сдвигом фаз 90°

Два полных моста параллельно

На двух параллельных полных мостах.

Площадь под интегральной кривой равна:

Средняя ЭДС равна: то есть в раз больше, чем в однофазном полномостовом.

В режиме холостого хода и близких к нему ЭДС в мосту с наибольшей на данном отрезке периода ЭДС обратносмещает (закрывает) диоды моста с меньшей на данном отрезке периода ЭДС. Эквивалентное внутреннее активное сопротивление при этом равно При увеличении нагрузки (уменьшении ) появляются и увеличиваются отрезки периода на которых оба моста работают параллельно на общую нагрузку, эквивалентное внутреннее активное сопротивление на этих отрезках периода равно В режиме короткого замыкания оба моста работают параллельно на нагрузку на всём периоде, но полезная мощность в этом режиме равна нулю.

Два полных моста последовательно

На двух последовательных полных мостах.

Площадь под интегральной кривой равна:

Средняя ЭДС равна: то есть вдвое больше, чем в однофазном полномостовом.

Относительное эквивалентное внутреннее активное сопротивление равно

Ток в нагрузке равен

Мощность в нагрузке равна

Частота пульсаций равна

Трёхфазные выпрямители

Является почти аналогом выпрямителя «три полных моста параллельно» и имеет почти такие же свойства, как и выпрямитель «три полных моста параллельно», но эквивалентное внутреннее активное сопротивление почти вдвое больше, число диодов вдвое меньше, средний ток через один диод почти вдвое больший.

Площадь под интегральной кривой равна:

Три двухфазных двухчетвертьмостовых параллельных выпрямителей Миткевича последовательно (6 диодов)

Является почти аналогом выпрямителя «три полных моста последовательно» и имеет почти такие же свойства, но эквивалентное внутреннее активное сопротивление почти вдвое больше, число диодов вдвое меньше, средний ток через один диод почти вдвое больше.

Три полных моста параллельно (12 диодов)

Менее известны полномостовые трёхфазные выпрямители по схеме «три параллельных моста» (на двенадцати диодах), «три последовательных моста» (на двенадцати диодах), и др., которые по многим параметрам превосходят выпрямитель Ларионова А.Н.

По схемам выпрямителей можно видеть, что выпрямитель Миткевича В. Ф. является «недостроенным» выпрямителем Ларионова А.Н., а выпрямитель Ларионова А.Н. является «недостроенным» выпрямителем «три параллельных моста».

Вид ЭДС на входе (точками) и на выходе (сплошной).

Площадь под интегральной кривой равна:

Средняя ЭДС равна: , то есть такая же, как и в схеме «треугольник-Ларионов» и в раз меньше, чем в схеме «звезда-Ларионов».

В режиме холостого хода ЭДС в мосту с наибольшей на данном отрезке большого периода ЭДС обратносмещает (закрывает) диоды в мостах с меньшими на данном отрезке большого периода ЭДС. Эквивалентное внутреннее активное сопротивление при этом равно сопротивлению одного моста При увеличении нагрузки (уменьшении ) появляются и увеличиваются отрезки периода на которых два моста работают на нагрузку параллельно, эквивалентное внутреннее активное сопротивление на этих отрезках периода при этом равно сопротивлению двух параллельных мостов При дальнейшем увеличении нагрузки появляются и увеличиваются отрезки периода на которых все три моста работают на нагрузку параллельно, эквивалентное внутреннее активное сопротивление на этих отрезках периода равно сопротивлению трёх параллельных мостов В режиме короткого замыкания все три параллельных моста работают на нагрузку, но полезная мощность в этом режиме равна нулю.

Выпрямитель «три параллельных полных моста» на холостом ходу имеет такую же среднюю ЭДС, как в выпрямителе «треугольник-Ларионов» и такие же сопротивления обмоток, но, так как у него схема с независимыми от соседних фаз диодами, то моменты переключения диодов отличаются от моментов переключения диодов в схеме «треугольник-Ларионов». Нагрузочные характеристики этих двух выпрямителей получаются разными.

Частота пульсаций равна , где — частота сети.

Абсолютная амплитуда пульсаций равна .

Относительная амплитуда пульсаций равна .

Три полных моста последовательно (12 диодов)

Площадь под интегральной кривой равна:

Средняя ЭДС равна: , то есть вдвое больше, чем в схеме «треугольник-Ларионов».

Эквивалентное внутреннее активное сопротивление равно сопротивлению трёх последовательно включенных мостов с сопротивлением 3*r каждый, то есть .

Ток в нагрузке равен

Мощность в нагрузке равна

Частота пульсаций равна , где — частота сети.

Поскольку большинство радиоэлектронных устройств питаются постоянным током, а в нашей сети переменный, то самое время научиться его «выпрямлять». Для преобразования переменного напряжения или тока в постоянный служат выпрямители, о которых мы и поговорим. Самый простой выпрямитель можно выполнить всего на одном диоде:

На графиках, полученных с помощью осциллографа и представленных на рисунке, хорошо видно, что до диода напряжение было переменным, разнополярным. Диод «обрезал» отрицательные полуволны, и остались одни положительные. Таким образом, мы получили однополярное напряжение, но оно сильно пульсирует, и питать им электронику невозможно. Чтобы сгладить пульсации используют конденсаторы большой емкости:

Пока проходит положительная полуволна, конденсатор заряжается, во время провала он отдает запасенную энергию и разряжается. Теперь дело обстоит несколько лучше, но не совсем хорошо — чем мощнее нагрузка, тем глубже будут провалы и тем большую емкость нужно включать, чтобы как-то спасти положение. Поэтому такой вид выпрямителя, который называется однополупериодным , используют достаточно редко и только для выпрямления переменного тока достаточно высокой частоты и малых токов нагрузки. В противном случае размеры сглаживающих конденсаторов будут неоправданно большими.

Для улучшения формы выпрямленного напряжения достаточно добавить в схему еще три диода:

В этом выпрямителе, который называют двухполупериодным, волны перенаправляются диодами и на выходе получается тоже пульсирующее напряжение, но удвоенной частоты, а пауз между импульсами практически нет. Добавим сюда сглаживающий конденсатор и увидим, что постоянное напряжение действительно похоже на постоянное:

Преимущество такого типа выпрямителя не только в лучшей форме выпрямленного напряжения, но и в том, что в качестве диодов можно использовать приборы, рассчитанные на вдвое меньший ток, поскольку в каждый момент времени через каждый диод течет только половина тока нагрузки. Такая схема получила настолько широкое распространение, что диоды собирают в мосты прямо на заводе. Такие сборки мы называем диодными или выпрямительными мостами.

Но двухполупериодная схема может иметь и другой вид, в котором присутствует всего два диода:

Здесь «минусовым» проводом служит отвод от середины вторичной обмотки трансформатора, а положительные полуволны собираются двумя диодами на «плюсе» благодаря двум одинаковым полуобмоткам. В этой схеме диоды тоже работают с половинным током нагрузки, но оправдана она лишь тогда, когда трансформатор имеет две обмотки, каждая из которых выдает номинальное напряжение и обмотки эти можно включить последовательно.

В данной статье расскажем что такое выпрямитель тока, принципы его работы и схемы выпрямления электрического тока.

Выпрямитель электрического тока – электронная схема, предназначенная для преобразования переменного электрического тока в постоянный (одно полярный) электрический ток.

В полупроводниковой аппаратуре выпрямители исполняются на полупроводниковых диодах. В более старой и высоковольтной аппаратуре выпрямители исполняются на электровакуумных приборах – кенотронах. Раньше широко использовались – селеновые выпрямители.

Для начала вспомним, что собой представляет переменный электрический ток. Это гармонический сигнал, меняющий свою амплитуду и полярность по синусоидальному закону.

В переменном электрическом токе можно условно выделить положительные и отрицательные полупериоды. Всё то, что больше нулевого значения относится к положительным полупериодам (положительная полуволна – красным цветом), а всё, что меньше (ниже) нулевого значения – к отрицательным полупериодам (отрицательная полуволна – синим цветом).

Выпрямитель, в зависимости от его конструкции «отсекает», или «переворачивает» одну из полуволн переменного тока, делая направление тока односторонним.

Схемы построения выпрямителей сетевого напряжения можно поделить на однофазные и трёхфазные, однополупериодные и двухполупериодные.

Для удобства мы будем считать, что выпрямляемый переменный электрический ток поступает с вторичной обмотки трансформатора. Это соответствует истине и потому, что даже электрический ток в домашние розетки квартир домов приходит с трансформатора понижающей подстанции. Кроме того, поскольку сила тока – величина, напрямую зависящая от нагрузки, то при рассмотрении схем выпрямления мы будем оперировать не понятием силы тока, а понятием – напряжение, амплитуда которого напрямую не зависит от нагрузки.

На рисунке изображена схема и временная диаграмма выпрямления переменного тока однофазным однополупериодным выпрямителем.

Из рисунка видно, что диод отсекает отрицательную полуволну. Если мы перевернём диод, поменяв его выводы – анод и катод местами, то на выходе окажется, что отсечена не отрицательная, а положительная полуволна.

Среднее значение напряжения на выходе однополупериодного выпрямителя соответствует значению:

U ср = U max / π = 0,318 U max

Однополупериодные выпрямители используются в качестве выпрямителей сетевого напряжения в схемах, потребляющих слабый ток, а также в качестве выпрямителей импульсных источников питания. Они абсолютно не годятся в качестве выпрямителей сетевого напряжения синусоидальной формы для устройств, потребляющих большой ток.

Наиболее распространёнными являются однофазные двухполупериодные выпрямители. Существуют две схемы таких выпрямителей – мостовая схема и балансная.

Рассмотрим мостовую схему однофазного двухполупериодного выпрямителя и его работу.

Если ток вторичной обмотки трансформатора течёт по направлению от точки «А» к точке «В», то далее от точки «В» ток течёт через диод VD3 (диод VD1 его не пропускает), нагрузку R н , диод VD2 и возвращается в обмотку трансформатора через точку «А».

Когда направление тока вторичной обмотки трансформатора меняется на противоположное, то вышедший из точки «А», ток течёт через диод VD4, нагрузку R н , диод VD1 и возвращается в обмотку трансформатора через точку «В».

Таким образом, практически отсутствует промежуток времени, когда напряжение на выходе выпрямителя равно нулю.

Рассмотрим балансную схему однофазного двухполупериодного выпрямителя.

По своей сути это два однополупериодных выпрямителя, подключенных параллельно в противофазе, при этом начало второй обмотки соединено с концом первой вторичной обмотки. Если в мостовой схеме во время действия обоих полупериодов сетевого напряжения используется одна вторичная обмотка трансформатора, то в балансной схеме две вторичных обмотки (2 и 3) используются поочерёдно.

Среднее значение напряжения на выходе двухполупериодного выпрямителя соответствует значению:

U ср = 2*U max / π = 0,636 U max

где: π — константа равная 3,14.

Представляет интерес сочетание мостовой и балансной схемы выпрямления, в результате которого, получается двухполярный мостовой выпрямитель, у которого один провод является общим для двух выходных напряжений (для первого выходного напряжения, он отрицательный, а для второго — положительный):

Трёхфазные выпрямители электрического тока (Схема Ларионова)

Трёхфазные выпрямители обладают лучшей характеристикой выпрямления переменного тока – меньшим коэффициентом пульсаций выходного напряжения по сравнению с однофазными выпрямителями. Связано это с тем, что в трёхфазном электрическом токе синусоиды разных фаз «перекрывают» друг друга. После выпрямления такого напряжения, сложения амплитуд различных фаз не происходит, а выделяется максимальная амплитуда из значений всех трёх фаз входного напряжения.

На следующем рисунке представлена схема трёхфазного однополупериодного выпрямителя и его выходное напряжение (красным цветом), образованное на «вершинах» трёхфазного напряжения.

За счёт «перекрытия» фаз напряжения, выходное напряжение трёхфазного однополупериодного выпрямителя имеет меньшую глубину пульсации. Вторичные обмотки трансформатора могут быть использованы только по схеме подключения «звезда», с «нулевым» выводом от трансформатора.

На следующем рисунке представлена схема трёхфазного двухполупериодного мостового выпрямителя (схема Ларионова) и его выходное напряжение (красным цветом).

За счёт использования положительной и перевернутой отрицательной полуволны трёхфазного напряжения, выходное напряжение (выделено красным цветом), образованное на вершинах синусоид, имеет самую маленькую глубину пульсаций выходного напряжения по сравнению со всеми остальными схемами выпрямления. Вторичные обмотки трансформатора могут быть использованы как по схеме подключения «звезда», без «нулевого» вывода от трансформатора, так и «треугольник».

При конструировании блоков питания

Для выбора выпрямительных диодов используют следующие параметры, которые всегда указаны в справочниках:

— максимальное обратное напряжение диода – U обр ;

— максимальный ток диода – I max ;

— прямое падение напряжения на диоде – U пр .

Необходимо выбирать все эти перечисленные параметры с запасом, для исключения выхода диодов из строя.

Максимальное обратное напряжение диода U обр должно быть в два раза больше реального выходного напряжения трансформатора. В противном случае возможен обратный пробой p-n , который может привести к выходу из строя не только диодов выпрямителя, но и других элементов схем питания и нагрузки.

Значение максимального тока I max выбираемых диодов должно превышать реальный ток выпрямителя в 1,5 – 2 раза. Невыполнение этого условия, также приводит к выходу из строя сначала диодов, а потом других элементов схем.

Прямое падение напряжения на диоде – U пр , это то напряжение, которое падает на кристалле p-n перехода диода. Если по пути прохождения тока стоят два диода, значит это падение происходит на двух p-n переходах. Другими словами, напряжение, подаваемое на вход выпрямителя, на выходе уменьшается на значение падения напряжения.

Схемы выпрямителей электрического тока предназначены для преобразования переменного — изменяющего полярность напряжения в однополярное — не изменяющее полярность. Но этого недостаточно для превращения переменного напряжения в постоянное. Для того, чтобы оно преобразовалось в постоянное необходимо применение сглаживающих фильтров питания , устраняющих резкие перепады выходного напряжения от нуля до максимального значения.

Для питания электронных устройств требуется постоянное напряжение различных значений. Наиболее распространенным источником электрической энергии является промышленная сеть переменного напряжения частотой 50 Гц. Для преобразования переменного напряжения в постоянное (однополярное) применяют выпрямительные устройства. Существует однополупериодное и двухполупериодное выпрямление переменного тока.

Рис. 9. Схема однополупериодного выпрямителя.

Схема полупроводникового однополупериодного выпрямителя приведена на рис. 9. В этом выпрямителе полупроводниковый диодVD включен последовательно с нагрузочным резисторомR н и вторичной обмоткой трансформатораT . Первичная обмотка трансформатора питается, как правило, от сети.

Из временных диаграмм (рис. 10) видно, что ток I н в нагрузке имеет импульсный характер. В течение первого полупериода напряженияU АБ , когда потенциал точкиа положителен по отношению к потенциалу точкиб , диод открыт и через нагрузку протекает ток.

Во второй полупериод полярность напряжений на вторичной обмотке трансформатора изменяется на противоположную и потенциал точки а становится отрицательным по отношению к потенциалу точкиб . При такой полярности диод включен в обратном направлении и ток в нагрузке будет равен нулю.

Рис. 10. Временные диаграммы однополупериодного выпрямителя.

Широкое применение нашли двухполупериодные выпрямители, в которых, в отличие от однополупериодных выпрямителей, используются оба полупериода напряжения сети. Из них наибольшее распространение получил мостовой двухполупериодньгй выпрямитель (рис. 11), состоящий из трансформатора, четырех полупроводниковых диодов VD 1 – VD 4 (включенных по мостовой схеме) и нагрузочного резистора.

Рис. 11. Схема двухполупериодного выпрямителя.

В один из полупериодов напряжения сети, когда точка а имеет положительный по отношению к точкеб потенциал, диодыVD2 иVD 3 открыты, а диодыVD 1 иVD4 закрыты. Ток в этот полупериод имеет направление: зажима вторичной обмотки трансформатора, диодVD2 , нагрузочный резисторR н , диодVD3 и зажимб . В следующий полупериод, когда потенциал точкиа становится отрицательным по отношению к точкеб , открыты диодыVD1 иVD4, а диодыVD2 иVD3 закрыты. Протекающий в схеме ток имеет следующее направление: точкаб , диодVD4 , нагрузочный резисторR н , диодVD1 и точкаа вторичной обмотки трансформатора. Таким образом, в течение всего периода ток в нагрузочном резистореR н имеет одно и то же направление. На рис. 12 представлены временные диаграммы токов и напряжений мостового двухполупериодного выпрямителя.

Рис. 12. Временные диаграммы двухполупериодного выпрямителя.

Мостовой выпрямитель по сравнению с однополупериодным имеет ряд преимуществ. В частности, при одном и том же напряжении вторичной обмотки трансформатора и сопротивлении нагрузки R н средний выпрямленный ток / н ср и напряжениеU н ср в мостовом выпрямителе почти в два раза больше, чем в однополупериодном.

Недостатком мостовой схемы выпрямителя является необходимость применения четырех диодов.

Для того, чтобы избежать пульсирующего характера напряжения U н и токаI н нагрузки, в выпрямительных устройствах применяются различныесглаживающие фильтры . Простейшим из них является ёмкостной фильтр. Для этого параллельно сопротивлению нагрузки подключается конденсатор.

Рис. 13. Схема однополупериодного выпрямителя со сглаживающим фильтром.

На рис. 13 приведена схема однополупериодного выпрямителя с ёмкостным сглаживающим фильтром, а на рис.14 – диаграммы, иллюстрирующие его работу.

По мере роста напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора U АБ конденсаторC заряжается и напряжение на нём повышается. Во время положительного полупериода диодVD пропускает ток, который заряжает конденсатор (практически до амплитудного значения переменного напряжения) и одновременно питает сопротивление нагрузки. Затем напряжениеU АБ уменьшается и, когда оно становится меньше, чем напряжение на конденсаторе, диодVD запирается, а конденсатор начинает разряжаться на резисторR н . Скорость разряда конденсатора определяется постоянной времени разр =R н С . В дальнейшем описанный процесс периодически повторяется.

Рис. 14. Временные диаграммы двухполупериодного выпрямителя со сглаживающим фильтром.

При работе такого выпрямителя существенно уменьшаются пульсации выпрямленного напряжения. Однако следует помнить, что в выпрямителе с ёмкостным сглаживающим фильтром наблюдается значительная зависимость среднего значения выпрямленного напряжения от тока нагрузки.

Ликбез КО. Лекция №1 Схемы выпрямления электрического тока.

Схемы выпрямления электрического тока.
Выпрямитель электрического тока – электронная схема, предназначенная для преобразования переменного электрического тока в постоянный (однополярный) электрический ток.

Для начала вспомним, что собой представляет переменный электрический ток. Это гармонический сигнал, меняющий свою амплитуду и полярность по синусоидальному закону.

В переменном электрическом токе можно условно выделить положительные и отрицательные полупериоды. Всё то, что больше нулевого значения относится к положительным полупериодам (положительная полуволна – красным цветом), а всё, что меньше (ниже) нулевого значения – к отрицательным полупериодам (отрицательная полуволна – синим цветом).

На рисунке изображена схема и временная диаграмма выпрямления переменного тока однофазным однополупериодным выпрямителем.

Из рисунка видно, что диод отсекает отрицательную полуволну. Если мы перевернём диод, поменяв его выводы – анод и катод местами, то на выходе окажется, что отсечена не отрицательная, а положительная полуволна.

Среднее значение напряжения на выходе однополупериодного выпрямителя соответствует значению:
Uср = Umax / π = 0,318 Umax

где: π — константа равная 3,14.
Однополупериодные выпрямители используются в качестве выпрямителей сетевого напряжения в схемах, потребляющих слабый ток, а также в качестве выпрямителей импульсных источников питания. Они абсолютно не годятся в качестве выпрямителей сетевого напряжения синусоидальной формы для устройств, потребляющих большой ток.

Рассмотрим мостовую схему однофазного двухполупериодного выпрямителя и его работу.

Если ток вторичной обмотки трансформатора течёт по направлению от точки «А» к точке «В», то далее от точки «В» ток течёт через диод VD3 (диод VD1 его не пропускает), нагрузку Rн, диод VD2 и возвращается в обмотку трансформатора через точку «А». Когда направление тока вторичной обмотки трансформатора меняется на противоположное, то вышедший из точки «А», ток течёт через диод VD4, нагрузку Rн, диод VD1 и возвращается в обмотку трансформатора через точку «В».

Рассмотрим балансную схему однофазного двухполупериодного выпрямителя.

По своей сути это два однополупериодных выпрямителя, подключенных параллельно в противофазе, при этом начало второй обмотки соединено с концом первой вторичной обмотки. Если в мостовой схеме во время действия обоих полупериодов сетевого напряжения используется одна вторичная обмотка трансформатора, то в балансной схеме две вторичных обмотки (2 и 3) используются поочерёдно.

Среднее значение напряжения на выходе двухполупериодного выпрямителя соответствует значению:
Uср = 2*Umax / π = 0,636 Umax

где: π — константа равная 3,14.
Представляет интерес сочетание мостовой и балансной схемы выпрямления, в результате которого, получается двухполярный мостовой выпрямитель, у которого один провод является общим для двух выходных напряжений (для первого выходного напряжения, он отрицательный, а для второго — положительный):

Трёхфазные выпрямители

Трёхфазные выпрямители обладают лучшей характеристикой выпрямления переменного тока – меньшим коэффициентом пульсаций выходного напряжения по сравнению с однофазными выпрямителями. Связано это с тем, что в трёхфазном электрическом токе синусоиды разных фаз «перекрывают» друг друга. После выпрямления такого напряжения, сложения амплитуд различных фаз не происходит, а выделяется максимальная амплитуда из значений всех трёх фаз входного напряжения.

На следующем рисунке представлена схема трёхфазного однополупериодного выпрямителя и его выходное напряжение (красным цветом), образованное на «вершинах» трёхфазного напряжения.

За счёт «перекрытия» фаз напряжения, выходное напряжение трёхфазного однополупериодного выпрямителя имеет меньшую глубину пульсации. Вторичные обмотки трансформатора могут быть использованы только по схеме подключения «звезда», с «нулевым» выводом от трансформатора.

На следующем рисунке представлена схема трёхфазного двухполупериодного мостового выпрямителя (схема Ларионова) и его выходное напряжение (красным цветом).

За счёт использования положительной и перевернутой отрицательной полуволны трёхфазного напряжения, выходное напряжение (выделено красным цветом), образованное на вершинах синусоид, имеет самую маленькую глубину пульсаций выходного напряжения по сравнению со всеми остальными схемами выпрямления. Вторичные обмотки трансформатора могут быть использованы как по схеме подключения «звезда», без «нулевого» вывода от трансформатора, так и «треугольник».
При конструировании блоков питания для выбора выпрямительных диодов используют следующие параметры, которые всегда указаны в справочниках:

— максимальное обратное напряжение диода – Uобр ;

— максимальный ток диода – Imax ;

— прямое падение напряжения на диоде – Uпр .

Необходимо выбирать все эти перечисленные параметры с запасом, для исключения выхода диодов из строя.

Максимальное обратное напряжение диода Uобр должно быть в два раза больше реального выходного напряжения трансформатора. В противном случае возможен обратный пробой p-n, который может привести к выходу из строя не только диодов выпрямителя, но и других элементов схем питания и нагрузки.

Значение максимального тока Imax выбираемых диодов должно превышать реальный ток выпрямителя в 1,5 – 2 раза. Невыполнение этого условия, также приводит к выходу из строя сначала диодов, а потом других элементов схем.

Прямое падение напряжения на диоде – Uпр, это то напряжение, которое падает на кристалле p-n перехода диода. Если по пути прохождения тока стоят два диода, значит это падение происходит на двух p-n переходах. Другими словами, напряжение, подаваемое на вход выпрямителя, на выходе уменьшается на значение падения напряжения.

Схемы выпрямителей предназначены для преобразования переменного — изменяющего полярность напряжения в однополярное — не изменяющее полярность. Но этого недостаточно для превращения переменного напряжения в постоянное. Для того, чтобы оно преобразовалось в постоянное необходимо применение сглаживающих фильтров питания, устраняющих резкие перепады выходного напряжения от нуля до максимального значения.

АНАЛИЗ СХЕМ ВЫПРЯМЛЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Исследование однофазных выпрямителей

63. Исследование однофазных выпрямителей Цель работы:. Изучение устройства и принципа работы однофазных выпрямителей. 2. Определение внешних характеристик выпрямителей. Требуемое оборудование: Модульный

Подробнее 1. Назначение и устройство выпрямителей
Тема 16. Выпрямители 1. Назначение и устройство выпрямителей Выпрямители это устройства, служащие для преобразования переменного тока в постоянный. На рис. 1 представлена структурная схема выпрямителя,
Подробнее Лекция 8 ВЫПРЯМИТЕЛИ (ПРОДОЛЖЕНИЕ) План
75 Лекция 8 ВЫПРЯМИТЕЛИ (ПРОДОЛЖЕНИЕ) План 1. Введение 2. Однополупериодный управляемый выпрямитель 3. Двухполупериодные управляемые выпрямители 4. Сглаживающие фильтры 5. Потери и КПД выпрямителей 6.
Подробнее Лекция 2 ЦЕПИ С ДИОДАМИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ
109 Лекция ЦЕПИ С ДИОДАМИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ План 1. Анализ цепей с диодами.. Источники вторичного электропитания. 3. Выпрямители. 4. Сглаживающие фильтры. 5. Стабилизаторы напряжения. 6. Выводы. 1. Анализ
Подробнее idt sin tdt 0,32I T R R R R
Лабораторная работа 1 Выпрямитель переменного тока Цель: изучение работы однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей и их характеристик. Выпрямителем называется устройство для преобразования напряжения
Подробнее ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ
1.ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ В ы п р я м и т е л я м и называют электронные устройства, предназначенные для преобразования энергии переменного тока в энергию постоянного тока. Выпрямители
Подробнее Выпрямители синусоидального тока
1 Лекции профессора Полевского В.И. Выпрямители синусоидального тока Вольтамперная характеристика электропреобразовательного диода На рис. 1.1. представлена вольтамперная характеристика (ВАХ) электропреобразовательного
Подробнее Лекция 7 ВЫПРЯМИТЕЛИ
Лекция 7 ВЫПРЯМИТЕЛИ План 1. Источники вторичного электропитания 2. Однополупериодный выпрямитель 3. Двухполупериодные выпрямители 4. Трехфазные выпрямители 67 1. Источники вторичного электропитания Источники
Подробнее Лабораторная работа 5.3
Лабораторная работа 5.3 ИССЛЕДОВАНИЕ ДВУХПОЛУПЕРИОДНОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ 5.3.1. Выпрямители Выпрямители служат для преобразования переменного напряжения питающей сети в постоянное. Основное назначение выпрямителя
Подробнее ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 7
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра прикладной химии
Подробнее КАСКАДНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ
КАСКАДНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ Каскадный генератор устройство, преобразующее низкое переменное напряжение в высокое постоянное. В каждом отдельном каскаде переменное напряжение выпрямляется, а выпрямленные напряжения
Подробнее 15.4. СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ
15.4. СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ Сглаживающие фильтры предназначены для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения. Их основным параметром является коэффициент сглаживания равный отношению коэффициента пульсаций
Подробнее ПРИНЦИП РАБОТЫ ЭЛЕКТРОННОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Оренбургский государственный
Подробнее ИЗУЧЕНИЕ ОДНОФАЗНОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ
Министерство образования и науки Российской Федерации Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина ИЗУЧЕНИЕ ОДНОФАЗНОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ Методические указания по выполнению
Подробнее ЦЕПИ С ВЫПРЯМИТЕЛЯМИ
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ПЕТРОЗАВОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЦЕПИ С ВЫПРЯМИТЕЛЯМИ Методические указания
Подробнее ОДНОФАЗНЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ
ОДНОФАЗНЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к выполнению лабораторной работы 2 по дисциплинам: «Электроника и электронные устройства управления», «Радиотехника и электроника» СОДЕРЖАНИЕ 1. Цель работы……
Подробнее Лекция 12 ИНВЕРТОРЫ. План
5 Лекция 2 ИНВЕРТОРЫ План. Введение 2. Двухтактный инвертор 3. Мостовой инвертор 4. Способы формирования напряжения синусоидальной формы 5. Трехфазные инверторы 6. Выводы. Введение Инверторы устройства,
Подробнее 10. Измерения импульсных сигналов.
0. Измерения импульсных сигналов. Необходимость измерения параметров импульсных сигналов возникает, когда требуется получить визуальную оценку сигнала в виде осциллограмм или показаний измерительных приборов,
Подробнее ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ
ФИЗИКА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ Лектор:. преподаватель Баевич Г.А. Лекция 5 ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ 1. Последовательное и параллельное соединение диодов. 2. Выпрямитель переменного тока на одном диоде.
Подробнее RU (11) (51) МПК H02M 7/06 ( )
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ (19) RU (11) (51) МПК H02M 7/06 (2006.01) 170 594 (13) U1 R U 1 7 0 5 9 4 U 1 ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ (12) ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ (21)(22)
Подробнее RU (11) (51) МПК H03K 17/00 ( )
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ (19) RU (11) (51) МПК H03K 17/00 (2006.01) 167 664 (13) U1 R U 1 6 7 6 6 4 U 1 ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ (12) ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ (21)(22)
Подробнее Рисунок 1 Частотная характеристика УПТ
Лекция 8 Тема 8 Специальные усилители Усилители постоянного тока Усилителями постоянного тока (УПТ) или усилителями медленно изменяющихся сигналов называются усилители, которые способны усиливать электрические
Подробнее ИМПУЛЬСНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ
95 Лекция 0 ИМПУЛЬСНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ План. Введение. Понижающие импульсные регуляторы 3. Повышающие импульсные регуляторы 4. Инвертирующий импульсный регулятор 5. Потери и КПД импульсных регуляторов
Подробнее 1 Цель работы. 2 Ключевые положения
Лабораторная работа 1.1а Исследование работы выпрямительного устройства 1 Цель работы 1. Изучение принципов структурного, функционального, схемотехнического построения и функционирования выпрямительных
Подробнее ПЭР УЛ ПЗ
Государственное бюджетное образовательное учреждение начального профессионального образования Профессиональное училище 1 30.4 Помощник машиниста электровоза Слесарь по ремонту подвижного состава К защите
Подробнее Электрические машины
Согласно учебному плану направления 241000.62 (18.03.02) «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии», профиль «Охрана окружающей среды и рациональное использование
Подробнее С.А. Иванская ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ ГОУ СПО «Минераловодский колледж железнодорожного транспорта» С.А. Иванская ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Методические рекомендации по освоению теоретического материала и
Подробнее Рис Классификация выпрямителей тока 97
Глава 4. ВЫПРЯМИТЕЛИ ТОКА 4.1. Классификация и структурные схемы выпрямителей Выпрямители делятся на выпрямители тока и выпрямители напряжения. В выпрямителях тока ток на выходе протекает в одном направлении,
Подробнее Основи промислової електроніки
Завдання до контрольної роботи з дисципліни Основи промислової електроніки для спеціальності 5.969 «Монтаж і експлуатація електроустаткування підприємств і цивільних споруд» 1. Задание по курсовой работе
Подробнее Лабораторная работа 2
Лабораторная работа 2 Исследование преобразовательных устройств : инвертора,конвертора в программной среде моделирования электронных схем Electronics Workbench 5.12. Цель работы: Ознакомиться с работой
Подробнее ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 12
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1 Изучение процесса детектирования Детектирование — процесс восстановления модулирующего сигнала, являющийся процессом, обратным модуляции. Уравнение модулированных по амплитуде колебаний
Подробнее ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ. 1.Основные параметры полупроводниковых диодов: напряжение, ток, мощность.
1 1.Основные параметры полупроводниковых диодов: напряжение, ток, мощность. 2.Цифровые сигнальные процессоры, применение..(ок 2,ОК4,ОК5,ОК6,ПК 1.1-1.3,ПК2.3, ПК 3.1, ПК3.2). 3. Х1 Ֆ Y Написать таблицу
Подробнее Лекция 13. ТРЕХФАЗНЫЕ ЦЕПИ
138 Лекция 13. ТРЕХФАЗНЫЕ ЦЕПИ План 1. Технико-экономические преимущества трехфазных цепей. 2. Соединение звездой и треугольником. 3. Симметричный и несимметричный режимы работы трехфазной цепи. 4. Заключение.
Подробнее УСТРОЙСТВА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ
Федеральное агентство железнодорожного транспорта Уральский государственный университет путей сообщения Кафедра «Электрические машины» В. А. Сисин М. А. Оськина УСТРОЙСТВА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ Методические указания
Подробнее Лекция 9 СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ
84 Лекция 9 СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ План 1. Введение 2. Параметрические стабилизаторы 3. Компенсационные стабилизаторы 4. Интегральные стабилизаторы напряжения 5. Выводы 1. Введение Для работы электронных
Подробнее 1.1 Усилители мощности (выходные каскады)
Лекция 7 Тема: Специальные усилители 1.1 Усилители мощности (выходные каскады) Каскады усиления мощности обычно являются выходными (оконечными) каскадами, к которым подключается внешняя нагрузка, и предназначены
Подробнее 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.

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
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.
Двухполупериодные схемы выпрямления. Проверка исправности диодов.
Самая простая двух-полупериодная схема выпрямления переменного тока получается из двух однополупериодных схем.
Вторичная обмотка трансформатора состоит из двух одинаковых обмоток II и III, каждая из которых выдает нужное переменное напряжение Uвых.
Через диоды проходит только положительная полуволна синусоидального переменного тока.
Работает поочередно или обмотка II и диод VD1, или обмотка III и диод VD2. Средняя величина тока проходящего через каждую обмотку и диод, в двухполупериодном выпрямителе, равна половине выходного тока выпрямителя. В этом случае обмотки можно мотать проводом с вдвое меньшим сечением и применять диоды с меньшим допустимым током.
Такие схемы двухполупериодного выпрямления предпочтительны тогда, когда на выходе выпрямителя нужно получить большой ток (5 — 10 ампер и более) при небольших напряжениях (5 – 20 вольт).
Желательно применять германиевые диоды (на них меньше падение напряжения, чем на кремниевых диодах) они меньше греются. Мощные диоды, при больших токах нагрузки, нужно обязательно ставить на радиатор.
При таком способе включения, оба диода можно ставить на один радиатор, так как аноды (плюсы) их имеют вывод на корпус, под гайку. Конструктивно это очень удобно. Два диода и радиатор составляют одну конструкцию и ее ставят на одну изолирующую подставку.
Форма выходного напряжения двухполупериодного выпрямителя представляет собой пульсирующее напряжение: полусинусоиды положительной и, перевернутой вверх, полусинусоиды отрицательной.
На рисунках приведены варианты таких схем получения, на выходе выпрямителя, выходного напряжения положительной (рис. 1) или отрицательной (рис. 2) полярности относительно корпуса.
Достоинства такой схемы двухполупериодного выпрямления против одно полупериодной схемы:
— трансформатор работает без токов подмагничивания;
— частота пульсаций на выходе выпрямителя f = 100 герц;
— коэффициент пульсаций существенно меньше.
Недостатки такой схемы:
— обратное напряжение на каждом диоде превышает выходное напряжение выпрямителя Uвых. в два раза (напряжение обоих обмоток складывается).
В случае, если нет возможности достать диоды на рассчитываемый ток, можно включать их параллельно по два, а то и по три в каждом плече, как на рисунке 3.
В этой схеме все диоды можно ставить на один радиатор, без изоляционных прокладок. Резисторы ставятся для того, чтобы уравнять внутренние «тепловые» сопротивления диодов.
Резисторы должны быть равны между собой и иметь величину соответствующую динамическому сопротивлению диода — от 0,2 до 1 Ом, и мощность 1 ватт и более.
Недостаток схемы: – большая потеря мощности на резисторах.
Разберем на примере применение данных схем.
Пусть нам нужно построить выпрямитель на напряжение 12 вольт и номинальный ток до 15 ампер.
Рассмотрим сначала схему на рис. 1. Каждая вторичная обмотка трансформатора (обмотки II и III) должна быть рассчитана на переменное напряжение 13 – 14 вольт, с учетом падения напряжения на самой обмотке и самом сопротивлении диода.
Эти обмотки включаются последовательно – конец обмотки II с началом обмотки III. Средняя точка – общий, минусовой вывод. Два диода соединенные анодами вместе – это плюсовой вывод.
Выходной ток двухполупериодного выпрямителя состоит из двух полуволн. Каждая из полуволн, за один период проходит сначала по одной половинке и диоду, затем по второй и диоду и имеет величину по 15 ампер. После диодов они сливаются вместе и имеют во времени форму пульсирующего напряжения.
В каждой паре (обмотка и диод) ток, в течении одного периода, половину периода идет, половину периода не идет. Электрическая мощность, проходящая по каждой паре (обмотка — диод) в течение периода, равна половине общей мощности за это время. А следовательно, средний ток через каждую пару (обмотка — диод) равен, как бы, половине общего тока.
Сечение провода вторичных обмоток и максимально допустимый ток диодов так же подбирается из этого расчета.
Из этого следует, что в нашем примере сечение провода вторичных обмоток может быть рассчитано на ток в 7,5 ампер, то есть в два раза меньше. Диоды подбираются на ток до 10 ампер (всегда берутся с запасом), а не 7,5 ампер.
Те же самые рекомендации по сечению провода относятся к схеме на рис. 2 и рис.3.
Пример на схеме рис.3 относится к случаю, когда у нас нет в наличии диодов рассчитанных на ток 10 ампер, а есть диоды на 5 ампер. В этом случае ставим 4 диода: в «плечо» по два диода в параллель.Через каждый диод будет протекать ток 15 : 4 = 3,75 ампера.
Определим величину омического сопротивления резисторов R1 – R4. Падение напряжения на диоде, при протекании через него максимального тока, равно около Uд = 1,0 вольта. Его динамическое сопротивление при токе I = 3,75 ампер будет примерно равно:
R = Uд : I = 1,0 : 3,75 = 0,266 Ом.
Сопротивление каждого из резисторов R1 – R4 должно быть 1 – 2 Uд = 0,26 – 0,5 Ома.R1 – R4 д
При резисторе R = (0,26 — 0,5) Ома падение напряжения на нем будет:
U = R х I = (0,26 — 0,5) х 3,75 = от 0,975 до 1,875 вольта.
Электрическая мощность выделяемая на каждом резисторе равна:
P = I х U = 3,75 (0,95 – 1,875) = от 3,56 до 7,03 ватта.
Такие резисторы изготавливают из толстого высокоомного провода, рассчитанного на ток 3,75 ампер и сильное выделение тепла.
Это довольно существенная потеря мощности на резисторах.
Такова расплата за использование не соответствующих току диодов.
Если же не ставить эти уравнительные резисторы, одни диоды будут работать с перегрузкой и сильно греться (тепловой пробой), другие будут работать с малыми токами.
Основным свойством диода является односторонняя проводимость тока. Ток через диод возникает только при положительном потенциале на аноде относительно катода. При обратной полярности ток через диод практически равен нулю.
Приборы, имеющие одностороннюю проводимость, называются электрическими вентилями. Сопротивление вентиля зависит от величины и знака приложенного напряжения. У идеального вентиля при одном (прямом) знаке напряжения сопротивление равно нулю, а при другом (обратном) — бесконечности.
Проверка исправности полупроводникового диода
Для проверки исправности полупроводникового диода включаем цифровой мультиметр в режим измерения сопротивления на предел, отмеченный значком (). Данный режим предназначен для тестирования P-N переходов. Его особенностью является то, что индицируемое значение сопротивления на этом пределе численно равно прямому напряжению на переходе в милливольтах.
Далее подключать щупы к выводам диода.
Рис.1
При этом у исправного диода сопротивление в прямом смещении, когда плюсовой щуп омметра подключен к аноду диода (как на Рис.1), должно быть значительно меньше сопротивления в обратном смещении, когда плюсовой щуп омметра подключен к катоду диода.
Если сопротивления диода в прямом и обратном смещениях близки к нулю, диод неис-правен , неисправность — пробой.
Если сопротивления диода в прямом и обратном смещениях бесконечно большие, диод неисправен , неисправность — обрыв .
Если при замере обратного сопротивления стрелка прибора не устанавливается твердо, а все время «плавает», диод неисправен, неисправность — увеличение тока утечки .
Полярность щупов мультиметра, подключенного при измерениях в прямом направлении укажет положение анода и катода. Красный щуп («+») в этом случае будет подключен к аноду диода, чёрный («—») — к катоду. Численные значения прямого напряжения на переходе равны:
• 200 – 400 мВ для германиевых диодов.
• 500 – 800 мВ для кремниевых диодов;
Во избежание прогрева при измерениях не следует держать диод за корпус.

Если вы пытаетесь определить исправность диода не вапаивая его из схемы, следует учитывать, что результаты измерений будут искажены из-за шунтирующего действия других элементов схемы, включённых между анодом и катодом диода. Поэтому, для однозначного определения исправности диода (кстати, это справедливо и для других элементов), необходимо одну ножку диода от схемы таки отсоединить (отпаять).
Если вы обнаружили неисправный диод в схеме, его нужо заменить. На корпусе неисправного диода необходимо считать его марку, и подобрать точно такой же. Если вы не смогли найти для замены вышедшего из строя такой же марки, можно подобрать его аналог — другой диод, по своим параметрам не хуже вышедшего из строя.
Для принятия технически грамотного решения при подборе аналога необходимо воспользоваться справочной информацией (даташитом), который легко найти, вбив в любой поисковик марку диода. По каким же параметрам следует подбирать аналог? А вот по таким:
Основные параметры диодов
Для выпрямительных диодов наибольшее значение имеют следующие параметры:
Максимально допустимый прямой ток IПР.МАКС — определяет максимальный ток нагрузки, который диоды смогут выдержать. Превышение IПР.МАКС. приводит к тепловому пробою и повреждению диода;
Максимально допустимое обратное напряжение UОБР.МАКС. – это наибольшее обратное напряжение, которое в течение длительного времени может быть приложено к диоду, не вызывая изменение его параметров. Оно должно быть как минимум в два раза больше рабочего напряжения.
Для диодов, работающих на высоких частотах важен такой параметр как ёмкость PN перехода, так как с увеличением частоты сопротивление этой ёмкости уменьшается и диод теряет своё основное свойство — одностороннюю проводимость.
Для стабилитронов помимо перечисленных важны: напряжение стабилизации UСТ. и максимально допустимый постоянный ток стабилизации IСТ. МАКС..
Для варикапов важен диапазон изменения ёмкости и соответствующий ему диапазон изменения обратного напряжения.
Цепи выпрямителя переменного тока
»Электроника
— обзор основ выпрямительных схем переменного тока, используемых в схемах электропитания электроники, с подробным описанием диодных выпрямителей, включая полуволновые и двухполупериодные схемы выпрямителей, включая мостовой выпрямитель.
Пособие по схемам источника питания и руководство Включает:
Обзор электроники источника питания Линейный источник питания Импульсный источник питания Защита от перенапряжения Характеристики блока питания Цифровая мощность Шина управления питанием: PMbus Бесперебойный источник питания
Первый элемент блока питания электроники, которому будет соответствовать любая входящая мощность, — это цепи трансформатора и выпрямителя переменного тока.Этот элемент любого источника питания электроники преобразует входящую мощность в форму, которая может быть принята схемами сглаживания и регулятора.
При работе от источника переменного тока используется трансформатор для преобразования входящего сетевого напряжения до правильного значения, необходимого для электронной схемы источника питания. Результирующая форма волны напряжения представляет собой переменный ток. Это необходимо исправить, чтобы можно было сглаживать и регулировать мощность для использования электронными схемами. Для этого используется выпрямительная схема переменного тока.Хотя схема выпрямителя на первый взгляд может показаться очень простой, существует несколько различных форм схемы выпрямителя переменного тока, которые можно использовать. Выбор фактической выбранной схемы выпрямителя переменного тока будет зависеть от ряда факторов, а также от типа используемого трансформатора.
Цепи однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей
В схемах выпрямителя переменного тока
могут использоваться диоды в различных схемах конфигурации. Используя диоды по-разному, можно достичь разных уровней производительности.Существует два основных типа схем выпрямителя переменного тока:
Цепи однополупериодного выпрямителя
Цепи двухполупериодного выпрямителя
Из двух форм выпрямительной схемы переменного тока чаще используется двухполупериодная выпрямительная схема, особенно в приложениях, где требуется высокая производительность. Полупериодный выпрямитель обычно используется в приложениях, где требуется мощность для небольшой вспомогательной цепи и где потребляется меньший ток.
Цепи однополупериодного выпрямителя
Как следует из названия, в цепях однополупериодного выпрямителя переменного тока в процессе выпрямления используется только половина формы волны переменного тока.Другими словами, они пропускают одну половину цикла и блокируют другую половину. Это означает, что питание подается на выход схемы выпрямителя — часто схема сглаживания только в течение половины цикла, и это оставляет половину цикла, когда питание не подается. Соответственно, напряжение на любом сглаживающем конденсаторе падает в течение этого периода по мере снятия заряда со сглаживающего конденсатора цепью нагрузки. Соответственно, уровни пульсации выше, чем при полноволновом выпрямлении, как будет показано ниже.
Схемы однополупериодных выпрямителей относительно просты. Процесс выпрямления может быть осуществлен с помощью одного диода. Простота схемы делает схему однополупериодного выпрямителя привлекательной для многих приложений. В нем используется минимум компонентов, и он способен обеспечивать достаточное напряжение для многих применений.
При выборе диодов для использования в схемах выпрямителя переменного тока важным параметром является номинальное обратное напряжение. Это называется пиковым обратным напряжением, PIV.Для полуволнового выпрямителя PIV диода должно быть как минимум в два раза больше пикового напряжения формы волны переменного тока. Причина этого в том, что следует предположить, что сглаживающий конденсатор будет удерживать пиковое напряжение формы волны переменного тока. Затем, когда диод находится в непроводящей части формы волны, форма волны переменного тока достигает своего пика, диодный выпрямитель будет видеть этот пик поверх пикового напряжения, удерживаемого конденсатором, то есть удвоенного пикового значения формы волны. Стоит отметить, что пиковое значение синусоиды равно 1.В 414 раз больше среднеквадратичного значения. Таким образом, рейтинг PIV для диода должен быть в 2 x 1,414 раза больше среднеквадратичного значения сигнала переменного тока. Вдобавок к этому стоит оставить хороший запас, чтобы учесть любые всплески, которые могут появиться на линии поставок.
Цепи двухполупериодного выпрямителя
Цепи двухполупериодного выпрямителя
могут использовать обе половины входящего сигнала, и таким образом они более эффективны, чем полуволновые варианты. Однако для этого в выпрямительных схемах требуется больше диодов.
Схема двухполупериодного выпрямителя переменного тока обеспечивает два разных пути, по одному на каждую половину цикла. Таким образом, один диод из набора диодов проводит одну половину цикла, тогда как другой диод из набора диодов проводит в другой половине цикла.
Мостовые выпрямители
Схема мостового выпрямителя используется во многих схемах двухполупериодного выпрямителя. Он состоит из четырех диодов и представляет собой эффективную форму выпрямления. В связи с этим многие производители выпускают блоки мостовых выпрямителей с четырьмя диодами.Часто, когда эти мостовые выпрямители пропускают значительный ток, они рассеивают некоторую мощность и нагреваются. Чтобы предотвратить их перегрев, эти мостовые выпрямители часто изготавливаются в формате, который позволяет их прикреплять болтами к радиатору той или иной формы.
Сводка
Цепи выпрямителя переменного тока
широко используются во всех видах электронного оборудования. Везде, где используется источник питания переменного тока, будет включена схема выпрямителя, поскольку электронные схемы используют постоянный ток для питания своей работы.Хотя источники питания могут не являться непосредственной частью функции оборудования, они важны, потому что без какого-либо источника питания вся схема не будет работать. Поскольку в источниках питания используется переменный ток из-за характеристик передачи, а также необходимо использовать переменный ток для использования трансформаторов, всегда будут найдены выпрямительные схемы переменного тока. В этих схемах мостовые выпрямители также очень распространены, потому что они образуют дешевую и эффективную форму компонента, которая будет использоваться в этих схемах.
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
Возврат в меню проектирования схем. . .
Базовое руководство по устранению неисправностей источника питания

Рис. 1
Льюис Лофлин
Многие устройства, в частности твердотельная электроника, должны использовать постоянный или постоянный ток.Диод — это твердотельное устройство, проводящее только в одном направлении. Когда анод (A) положительный, а катод (K) отрицательный, ток от положительного к отрицательному будет течь через диод, через нагрузку и обратно к источнику питания.
Таким образом, ток будет течь только в положительном полупериоде (от 0 до 180 градусов), а диод отключится во время отрицательного полупериода от 180 градусов до 360 градусов. Период синусоидальной волны от 0 до 360 градусов равен 1 / F.В случае 60 Гц это 1/60 = 16,7 мс.
Похожие видео:
Базовые электронные блоки питания, часть 1
Базовые электронные блоки питания, часть 2
Создайте источник питания постоянного тока низкого напряжения, часть 3
Лаборатория питания переменного тока по последовательным цепям, часть 1
Лаборатория питания переменного тока по последовательным цепям, часть 2
Что такое мощность? Напряжение (в вольтах) — это «толчок», а ток (в амперах) — это то, что толкают. (Электрические заряды) Мощность равна напряжению, умноженному на ток. Мощность измеряется в ваттах.Таким образом, один ампер на один вольт равен одному ватту. (Я не буду вдаваться в подробности закона Ома. См. Ваш текст.) Чтобы получить питание, мы должны иметь напряжение и ток вместе, поэтому открытый переключатель, обрыв провода или отключающий диод не дает питания.
В приведенном выше случае мы получаем очень плохую передачу мощности с выключенным диодом в течение отрицательного полупериода и положительного полупериода, постоянно меняющегося между нулем вольт и пиком. Обратите внимание, что Vmax является пиковым.

Рисунок 2
Допустим, AC на входе 12.6 вольт RMS. Чтобы получить пик, мы умножаем 12,6 на 1,414, что равно примерно 17,8 вольт. Но среднее (или измеренное) напряжение постоянного тока составляет пиковое время .3185 равно примерно 5,67 вольт. Это то, что называется пульсирующим постоянным током . Чистый постоянный ток, например, от автомобильного аккумулятора на 12 вольт, не имеет «пульсации» и будет настоящим 12 вольт.
Подключите вольтметр постоянного тока к нагрузке, показанной выше на рис. 1, и вы получите показание около 5,66 вольт. Переключите счетчик на переменный ток, все равно будет отображаться какое-то значение напряжения. Это нормально, поскольку вы читаете «рябь» на нефильтрованном необработанном D.C. Подключите тот же вольтметр переменного тока к чистому источнику постоянного тока, например, к автомобильному аккумулятору, он покажет нулевое напряжение переменного тока.
На рисунке 2 мы подключили конденсатор к нагрузке. Конденсатор заряжается в течение положительного полупериода, а затем разряжается через нагрузку в течение отрицательного полупериода, когда у нас нет выхода. Количество пульсаций зависит от сопротивления нагрузки и размера конденсатора.
Конденсатор большего размера создает меньшую пульсацию или более высокое сопротивление нагрузки (потребляя меньший ток, следовательно, меньше времени для разряда конденсатора) снижает уровень пульсаций, поскольку у конденсатора меньше времени для разряда.Без нагрузки, только конденсатор и выпрямитель, конденсатор будет заряжаться до пика.
Предупреждение. При построении этих схем соблюдайте полярность конденсатора и диода. Номинальное напряжение конденсаторов должно превышать ожидаемое пиковое напряжение на 50%. Также обратите внимание на номинальные токи трансформаторов и диодов.

Рисунок 3
Двухполупериодное выпрямление
Двухполупериодное выпрямление преобразует обе полярности входного сигнала в постоянный ток (постоянный ток) и является более эффективным.Однако в схеме с трансформатором с нецентральным ответвлением требуется четыре диода вместо одного, необходимого для полуволнового выпрямления. Это связано с тем, что для каждой выходной полярности требуется по два выпрямителя. Расположенные таким образом четыре выпрямителя называются диодным мостом или мостовым выпрямителем.
Обратите внимание, что в этом примере стрелки показывают обычный ток, а не поток электронов, который я использую со своими учениками. Это вызывает бесконечную путаницу для студентов, поскольку военные и т. Д. Используют поток электронов в своих учебных материалах, в то время как классы полупроводников используют обычный ток.Просто помните об этом, следя за этим материалом. Электронный поток изменяется от отрицательного к положительному, обычный (или зарядовый) поток — от положительного к отрицательному.
На рисунке 3 D1 и D2 проводят в течение положительного полупериода, а D3 и D4 проводят в течение отрицательного полупериода. Мощность в два раза больше, чем при полуволновом выпрямлении, потому что мы используем оба полупериода. Используя снова 12 вольт переменного тока, мы получаем пиковое значение 12,6 X 1,414 или 17 вольт. (17,8 вольт) Но теперь, чтобы получить среднее значение, мы умножаем его на пик (17.8 вольт) на 0,637, что равняется 10,83 вольт, что вдвое больше, чем полуволна.
Кроме того, мы можем использовать конденсатор фильтра меньшего размера для очистки от пульсаций, чем мы использовали для полуволнового выпрямления. Мы также удвоили частоту с 60 Гц до 120 Гц. Следует отметить, что при построении этой схемы напряжение на измерителе будет ниже одного вольт. Это связано с падением напряжения на диодах на 0,6 В, калибровкой измерителя из-за изменения частоты (с 60 Гц до 120 Гц) и ошибками расчетов.

Рисунок 4 типичных мостовых выпрямителей.

Рисунок 5
Рисунок 5 выше иллюстрирует другой метод получения двухполупериодного выпрямления. В этом случае мы используем трансформатор с центральным отводом и два диода. При использовании центрального ответвителя (C) как общего, напряжение A и B сдвинуто по фазе на 180 градусов. Когда A положительный, D1 будет смещен в прямом направлении и проводить, в то время как B будет отрицательным, таким образом, смещая D2 в обратном направлении, в то время как он будет непроводящим. В отрицательном полупериоде по отношению к A, когда D1 не проводит, D2 будет проводить.
Следует отметить, что выходное напряжение будет уменьшено вдвое. Если мы используем трансформатор на 25,2 вольт, три ампер, выходное напряжение будет 12,6 вольт. Есть некоторые разногласия по поводу выходного тока. Мы имеем дело с усилителями RMS и должны учитывать импеданс трансформатора. (Z) В течение каждого полупериода в этой конфигурации ток проходит через половину всех обмоток. В зависимости от сопротивления провода, Z и т. Д. Ток может превышать номинальный ток в 1,2–1,8 раза. Я бы посоветовал с осторожностью относиться к этим утверждениям и не превышал бы 1.4. Все предыдущие правила для пикового напряжения, выходного напряжения и т. Д. Остаются в силе.
Связанные материалы: Основные силовые трансформаторы.
Что такое схема выпрямителя?
Что такое схема выпрямителя?
Далее: Задачи Up: lab8b Предыдущая: Что такое трансформатор?
Теперь, когда мы на понизили напряжение переменного тока на до уровень, который больше соответствует требованиям напряжения Stamp11, остаётся проблема преобразование 12-вольтового сигнала переменного тока в желаемый 5-вольтный постоянный ток. источник питания.Мы подойдем к этому в два этапа. Первый преобразуем переменное напряжение в постоянное через процесс, известный как ректификации . Тогда мы уйдем это 12-вольтное постоянное напряжение до 5 вольт с помощью регулятор напряжения . В этом разделе кратко рассказывается о процесс исправления.
Простейшая возможная схема преобразования переменного тока в постоянный — это однополупериодный выпрямитель . Эта схема состоит из один диод, который пропускает ток только через один направление.Возможная схема показана ниже на рисунке 4. На этом рисунке вы найдете мощность переменного тока. источник подключен к первичной обмотке трансформатора. Примечание символ, который мы используем для трансформатора. Вторичный клеммы этого трансформатора затем подключаются к диоду и резистор последовательно.
Рисунок 4: Однополупериодный выпрямитель
Работа этой схемы проста. Когда находится в положительной части своего цикла, положительный напряжение создается на вторичной стороне трансформатор.Это напряжение смещает диод в прямом направлении и диод начинает пропускать ток. В результате большая часть падение напряжения на нагрузке. Когда отрицательно, тогда вторичная сторона также имеет отрицательное напряжение. В Затем диод смещается в обратном направлении и перестает пропускать ток. В качестве в результате падение напряжения на нагрузке равно нулю. В осциллограмма напряжения на нагрузочном резисторе выглядит как показано на рисунке 4. Только положительная сторона синусоидального цикла присутствует и отрицательная сторона был зажат диодом.
Глядя на выходное напряжение, вы должны отметить что это похоже на выход батареи в том, что это всегда позитивный. К сожалению, этот положительный сигнал довольно «ухабистая», и нам нужно найти способ сгладить ее. RC схема, показанная на рисунке 5, используется для сгладьте эти неровности. В этой схеме мы добавили большой конденсатор параллельно с сопротивлением нагрузки. В конденсатор может накапливать энергию в то время, когда напряжение на нагрузке положительное.Когда напряжение нагрузки зажимается до нуля, наш конденсатор может медленно высвобождаться накопленная энергия, тем самым сглаживая напряжение Загрузка.
Рисунок 5: Однополупериодный выпрямитель с конденсатором
Что происходит в этой схеме, так это то, что диод включается при напряжении на крышке около 0,7 вольт ( пороговое напряжение для диода) ниже выходящего из трансформатор. Между тем загрузка разгружает колпачок с нашей стандартной постоянной времени RC.Схема должна быть тщательно спроектирован так, чтобы постоянная времени была намного больше чем время цикла переменного тока. Даже в этом случае шапка, вероятно, будет теряют некоторое напряжение во время простоя между импульсами и эта потеря приведет к пульсации напряжения . В результирующие формы сигналов показаны ниже на рисунке. 5.
В этой схеме есть еще кое-что новое. Обратите внимание, как нижняя пластина конденсатора показана кривой и верхняя пластина отмечена знаком плюс.Это потому что для получения большой емкости требуются специальные конденсаторы в небольшом пространстве. В частности, вы будете использовать конденсаторы электролитические . Такие конденсаторы построены с помощью бумаги, смоченной электролитом. Эта фабрикация метод дает огромные емкости в очень маленьком объеме. Но это также приводит к тому, что конденсатор имеет поляризацию . Другими словами, конденсатор работает только с одной полярностью. напряжения. Если поменять полярность, водород может отсоединяется от внутреннего анода конденсатора и этот водород может взорваться.Электролитические конденсаторы всегда имеют четко обозначенную полярность, часто с множеством отрицательные знаки указывали на отрицательную клемму. Ты должны иметь конденсатор 1000 Ф в ваших наборах деталей, которые вы можете использовать в своей цепи питания.
Хотя однополупериодный выпрямитель обладает достоинством простоты, ему не хватает эффективности, потому что мы выбрасываем отрицательная сторона формы волны. Лучшим решением было бы использовать мощность на обеих сторонах сигнала.Схемы которые делают это, называются двухполупериодными выпрямителями . В в частности, вы можете использовать следующую схему, показанную на рисунок 6 для построения двухполупериодного выпрямителя. Левая часть этой схемы — это двухполупериодный мост. Эта часть схемы состоит из четырех специально устроил диоды. Выход двухполупериодного выпрямителя По сути, это источник постоянного тока на 12 В. Будет небольшой рябь на этом источнике, но вы действительно не сможете заметьте это, даже если вы посмотрите на форму волны с помощью осциллограф.
Рисунок 6: Двухполупериодный выпрямитель
Схема, показанная на рисунке 6, генерирует постоянный ток. напряжение 12 В и заземление на двух клеммах отмечены и. Однако ваш MicroStamp11 требуется питание 5 вольт. Мы можем понизить это напряжение 12 напряжение до напряжения 5 вольт несколькими способами. Один метод заключается в использовании стабилитрона для ограничения напряжения на уровне 5 вольт. А стабилитрон — это диод, пробивное напряжение которого было рассчитан на определенный уровень напряжения.Схема показанный на рисунке 7 выполняет это функция. Резистор, включенный последовательно с диодом, используется для ограничить выходной ток, типовые значения указаны в заказе 100-500 Ом.
стабилизатора напряжения
Рисунок 7: Стабилитрон
Другой способ понизить напряжение питания 12 — использовать специальное трехконтактное устройство под названием регулятор напряжения . Стабилизатор напряжения — это особый полупроводниковое устройство, специально разработанное для действовать как идеальный аккумулятор.Подключения регулятора напряжения показаны в правой части рисунка 8. Как видите, регулятор напряжения имеет 3 контакта. Пин 3 (VIN) подключен к положительной клемме аккумуляторной батареи. Пин 2 (GND) подключен к земле (отрицательный вывод вашего аккумулятор), а контакт 1 — регулируемый выход 5 В. В вашей В лабораторном комплекте вы найдете регулятор напряжения LM7805. Вы можете используйте это для создания источника питания с регулируемым приводом для ваша система.
При подключении регулятора напряжения обязательно ставьте 0.1 Конденсатор F на выходе вашего источника питания. Этот конденсатор помогает устранить скачки напряжения в вашей сети. питания, так как если у вас есть ступенчатое изменение напряжения, конденсатор действует как короткое замыкание на землю.
Рисунок 8: LM7805 Цепь регулирования Votlage

Далее: Задачи Up: lab8b Предыдущая: Что такое трансформатор?
Майкл Леммон 2009-02-01
Полупериодный выпрямитель
— обзор
В этом подразделе характеристики упомянутых выше выпрямителей будут оцениваться по следующим параметрам.
10.2.3.1 Взаимосвязь напряжений
Среднее значение напряжения нагрузки В _L, составляет В _{постоянного тока} и определяется как
(10,1) В постоянного тока = 1T∫0TvL (т) dt
В случае однополупериодного выпрямителя на рис. 10.2 показано, что напряжение нагрузки v _L ( t ) = 0 для отрицательного полупериода. Обратите внимание, что угловая частота источника ω = 2 π = T , и уравнение.(10.1) можно переписать как
(10.2) Vdc = 12π∫0Tvmsin ω t d (ωt)
Следовательно,
(10.3) Полуволна Vdc = Vmπ = 0,318 Вм
В случае двухполупериодный выпрямитель, рис. 10.4 и 10.6 показывают, что v _L ( t ) = V _m | sin ωt | как для положительного, так и для отрицательного полупериода. Следовательно, уравнение. (10.1) можно переписать как
(10.4) Vdc = 1π∫0πVmsinωt d (ω t)
Следовательно,
(10.5) Двухполупериодный Vdc = 2Vmπ = 0,636Vm
Среднеквадратичное значение напряжения нагрузки В _L составляет В _L , что определяется как
( 10.6) VL = [1T∫0πvL2 (t) dt] 1/2
В случае полуволнового выпрямителя v _L ( t ) = 0 для отрицательного полупериода, поэтому уравнение. (10.6) можно переписать как
(10.7) VL = 12π∫0π (Vmsin ω t) 2d (ωt)
или
(10.8) Полуволна VL = Vm2 = 0.5 Вм
В случае двухполупериодного выпрямителя В _L ( t ) = V _m | sin ω t | как для положительного, так и для отрицательного полупериода. Следовательно, уравнение. (10.6) можно переписать как
(10.9) VL = 1π∫0π (Vmsin ω t) 2d (ωt)
или
(10.10) Двухполупериодная VL = Vm2 = 0,707 Vm
Результат Уравнение (10.10) соответствует ожидаемому, потому что действующее значение двухполупериодного выпрямленного напряжения должно быть равно значению исходного переменного напряжения.
10.2.3.2 Токовые отношения
Среднее значение тока нагрузки i _L составляет I _dc , а поскольку нагрузка R является чисто резистивной, его можно найти как
(10.11) Idc = VdcR
Действующее значение тока нагрузки i _L составляет I _L , и его можно найти как
(10,12) IL = VLR
В случае полуволнового выпрямителя из уравнения. (10,3)
(10.13) Полуволна Idc = 0,318 VmR
и из уравнения. (10,8)
(10,14) Полупериодный IL = 0,5 ВмР
В случае двухполупериодного выпрямителя из уравнения. (10,5)
(10,15) Двухполупериодный Idc = 0,636 VmR
и из уравнения. (10.10)
(10.16) Двухполупериодный IL = 0,707 VmR
10.2.3.3 Коэффициент выпрямления
Коэффициент выпрямления, который является показателем качества для сравнения эффективности исправления, определяется как
(10,17) σ = PdcPL = VdcTdcVLIL
В случае полуволнового диодного выпрямителя коэффициент выпрямления можно определить, подставив уравнения(10.3), (10.13), (10.8) и (10.14) в уравнение. (10.17).
(10,18) Полуволна σ = (0,318 Вм) 2 (0,5 Вм) 2 = 40,5%
В случае двухполупериодного выпрямителя коэффициент выпрямления получается заменой уравнений. (10.5), (10.15), (10.10) и (10.16) в уравнение. (10.17).
(10,19) Двухполупериодный σ = (0,318 Вм) 2 (0,707 Вм) 2 = 81%
10.2.3.4 Форм-фактор
Форм-фактор (FF) определяется как отношение среднеквадратичного значение (нагревательная составляющая) напряжения или тока до его среднего значения,
(10.20) FF = VLVdc или ILIdc
В случае полуволнового выпрямителя FF можно найти, подставив уравнения (10.8) и (10.3) в уравнение. (10.20).
(10.21) Полупериодный FF = 0,5 Vm0,318 Vm = 1,57
В случае двухполупериодного выпрямителя FF можно найти, подставив уравнения (10.16) и (10.15) в уравнение. (10.20).
(10,22) Полноволновой FF = 0,707 Вм 0,636 Вм = 1,11
10.2.3.5 Коэффициент пульсаций
Коэффициент пульсаций (RF), который является мерой содержания пульсаций, определяется как
(10.23) RF = VacVdc
, где V _ac — эффективное (среднеквадратичное) значение переменной составляющей напряжения нагрузки v _L.
Подставляя уравнение. (10.24) в уравнение. (10.23) RF может быть выражен как
(10.25) RF = (VLVdc) 2-1 = FF2-1
В случае полуволнового выпрямителя
(10.26) Полупериодный RF = 1.572- 1 = 1,21
В случае двухполупериодного выпрямителя
(10,27) Двухполупериодный RF = 1,112-1 = 0,482
10.2.3.6 Коэффициент использования трансформатора
Коэффициент использования трансформатора (TUF), который является мерой качества выпрямительной схемы, определяется как отношение выходной мощности постоянного тока к номинальной мощности трансформатора, требуемой в соответствии с требованиями вторичная обмотка,
(10,28) TUF = PdcVsIs = VdcIdcVsIs
, где В _с и I _с — это номинальные значения действующего напряжения и действующего тока вторичного трансформатора.
Действующее значение вторичного тока трансформатора I _с такое же, как у тока нагрузки I _L .Для однополупериодного выпрямителя I _s можно найти из уравнения. (10.14).
(10.30) Полуволна Is = 0,5 ВмР
Для двухполупериодного выпрямителя I _с находится из уравнения. (10.16).
(10,31) Двухполупериодный Is = 0,707 ВмР
Следовательно, TUF однополупериодного выпрямителя можно получить, подставив уравнения (10.3), (10.13), (10.29) и (10.30) в уравнение. (10.28).
(10,32) Полуволновый TUF = 0,31820,707 × 0,5 = 0,286
Плохой TUF полуволнового выпрямителя означает, что используемый трансформатор должен иметь коэффициент 3.Номинальная мощность 496 (1 / 0,286) ВА для обеспечения выходной мощности 1 Вт постоянного тока на нагрузку. Кроме того, вторичная обмотка трансформатора должна пропускать постоянный ток, который может вызвать насыщение магнитопровода. В результате однополупериодные выпрямители используются только тогда, когда потребность в токе невелика.
В случае двухполупериодного выпрямителя с трансформатором с центральным отводом, схему можно рассматривать как два полуволновых выпрямителя, работающих вместе. Следовательно, номинальная мощность вторичной обмотки трансформатора, В _с I _с , вдвое больше, чем у полуволнового выпрямителя, но выходная мощность постоянного тока увеличивается в четыре раза из-за более высокого коэффициента выпрямления, как показано Уравнения.(10.5) и (10.15). Следовательно, TUF двухполупериодного выпрямителя с трансформатором с центральным отводом можно найти из уравнения. (10,32)
(10,33) Full-wavw TUF = 4 × 0,31822 × 0,707 × 0,5 = 0,572
В случае мостового выпрямителя он имеет самый высокий TUF в схемах однофазного выпрямителя, потому что токи, протекающие в обоих первичная и вторичная обмотки представляют собой сплошные синусоиды. Подставляя уравнения. (10.5), (10.15), (10.29) и (10.31) в уравнение. (10.28) можно найти TUF мостового выпрямителя.
(10,34) Мостовой TUF = 0,6362 (0,707) 2 = 0,81
Номинальная мощность двухполупериодного выпрямителя в первичной обмотке трансформатора равна номинальной мощности мостового выпрямителя, поскольку ток, протекающий в первичной обмотке, также является непрерывным синусоидальным колебанием. Схема полуволнового выпрямителя
со схемой
Принципиальная схема полуволнового выпрямителя
Простой полуволновой выпрямитель — это не что иное, как диод с одинарным pn-переходом, подключенный последовательно к нагрузочному резистору. Как вы знаете, диод относится к электрическому току, как односторонний клапан — к воде, он позволяет электрическому току течь только в одном направлении.Это свойство диода очень полезно при создании простых выпрямителей, которые используются для преобразования переменного тока в постоянный.
Если вы посмотрите на диаграмму выше, мы подаем переменный ток в качестве входа. Входное напряжение подается на понижающий трансформатор, а результирующее уменьшенное выходное напряжение трансформатора передается на диод «D» и нагрузочный резистор RL. Выходное напряжение измеряется на нагрузочном резисторе RL.
В рамках серии «Учебное пособие по базовой электронике» мы увидели, что выпрямление является наиболее важным применением диода с PN переходом.Процесс выпрямления — это преобразование переменного тока (AC) в постоянный (DC).
Работа полуволнового выпрямителя
Проще говоря, полуволновой выпрямитель удаляет отрицательный полупериод переменного тока на входе и позволяет проходить только положительным циклам, создавая поток постоянного тока.
Чтобы полностью понять принцип работы полуволнового выпрямителя, вы должны хорошо знать теоретическую часть . Если вы плохо знакомы с концепцией PN-перехода и его характеристиками, я рекомендую вам сначала прочитать часть теории полуволнового выпрямителя.
Работа полуволнового выпрямителя довольно проста. С теоретической части вы должны знать, что диод с pn переходом проводит ток только в одном направлении. Другими словами, диод с pn переходом проводит ток только тогда, когда он смещен в прямом направлении. Тот же принцип используется в полуволновом выпрямителе для преобразования переменного тока в постоянный. Здесь вводится переменный ток. Это входное напряжение понижается с помощью трансформатора. Пониженное напряжение подается на диод «D» и сопротивление нагрузки RL.Во время положительных полупериодов входной волны диод «D» будет смещен в прямом направлении, а во время отрицательных полупериодов входной волны диод «D» будет смещен в обратном направлении. Возьмем выход через резистор нагрузки RL. Поскольку диод пропускает ток только в течение половины периода входной волны, мы получаем выходной сигнал, как показано на диаграмме. Выход является положительным и значительным во время положительных полупериодов входной волны. При этом выход равен нулю или незначителен во время отрицательных полупериодов входной волны.Это называется полуволновым выпрямлением .
Объяснение полуволнового выпрямления академическими словами!
Когда одиночный выпрямительный диодный блок включен последовательно с нагрузкой на источник переменного тока, он преобразует переменное напряжение в однонаправленное пульсирующее напряжение, используя половину цикла приложенного напряжения, а другой полупериод подавляется, потому что он проводит только в одном направлении. Следовательно, если в цепи нет индуктивности или батареи, ток будет нулевым в течение половины времени.Это называется полуволновым выпрямлением . Как уже говорилось, диод — это электронное устройство, состоящее из двух элементов, известных как катод и анод. Поскольку в диоде электроны могут течь только в одном направлении , то есть от катода к аноду, диод обеспечивает одностороннюю проводимость, необходимую для выпрямления. Это справедливо для диодов всех типов — вакуумных, газонаполненных, кристаллических или полупроводниковых, металлических (типа оксида меди и селена) диодов. Полупроводниковые диоды, из-за присущих им преимуществ обычно используются в качестве выпрямительного устройства.Однако для очень высоких напряжений можно использовать вакуумные диоды.
Работа однополупериодного выпрямителя
Схема однополупериодного выпрямителя с полупроводниковым диодом (D) с сопротивлением нагрузки R _L, но без сглаживающего фильтра, не представлена на рисунке. Диод включен последовательно с вторичной обмоткой трансформатора и сопротивлением нагрузки R _L. Первичная обмотка трансформатора подключается к сети переменного тока.
Переменное напряжение на вторичной обмотке меняет полярность после каждого полупериода входной волны.Во время положительных полупериодов входного переменного напряжения , т.е. , когда верхний конец вторичной обмотки положительный относительно нижний конец диода смещен в прямом направлении и, следовательно, проводит ток. Если прямое сопротивление диода предполагается равным нулю (на практике, однако, существует небольшое сопротивление), входное напряжение во время положительных полупериодов прикладывается непосредственно к сопротивлению нагрузки R _L, делая его верхний конец положительным. по его нижний конец. Формы сигналов выходного тока и выходного напряжения имеют ту же форму, что и входное переменное напряжение.
Во время отрицательных полупериодов входного переменного напряжения , т.е. , когда нижний конец вторичной обмотки положителен по отношению к его верхний конец диод имеет обратное смещение и поэтому не проводит. Таким образом, во время отрицательных полупериодов входного переменного напряжения ток и напряжение на нагрузке остаются равными нулю. Обратный ток, будучи очень малым по величине, не учитывается. Таким образом, в течение отрицательных полупериодов питание на нагрузку не подается.
Таким образом, выходное напряжение (VL), возникающее на сопротивлении нагрузки R _L, представляет собой серию положительных полупериодов переменного напряжения с промежуточными очень небольшими постоянными уровнями отрицательного напряжения. Из рисунка очевидно, что выход не является постоянным постоянным током. , но только пульсирующая волна постоянного тока.Чтобы сделать выходную волну гладкой и полезной в источнике питания постоянного тока, мы должны использовать фильтр поперек нагрузки. Поскольку используются только полупериоды входной волны, он называется полупериодным выпрямителем .
Теория полуволнового выпрямителя
Выпрямление — это применение диода с pn переходом. Полуволновой выпрямитель — это устройство, в котором используются основные свойства диода с pn переходом. Итак, чтобы понять основную теорию, лежащую в основе полуволнового выпрямителя, вам необходимо понять pn-переход и характеристики диода pn-перехода.Мы разработали две статьи, чтобы помочь вам понять их обе.
1) Понимание PN-перехода — Эта статья поможет вам понять pn-переход и основную теорию, лежащую в основе использования PN-перехода в качестве выпрямителя.
2) Характеристики диода с pn переходом — Эта статья поможет вам разобраться в характеристиках диода с pn переходом с помощью графиков. Вы можете понять поведение диода при различных уровнях напряжения и его проводимость.
Примечание: — За изобретением диода с PN переходом стоит интересная история . История вращается вокруг настойчивости молодого ученого из Bell Laboratories в США, г-на Рассела Ола. Из этой истории вы узнаете, как происходят великие изобретения и как некоторые яркие умы 1930-х годов, такие как Уолтер Браттейн (один из трех изобретателей транзисторов), работали вместе, чтобы принести великие изобретения в нашу жизнь
Характеристики блока питания выпрямителя
Наиболее важными характеристиками, которые необходимо указать для источника питания, являются требуемое выходное постоянное напряжение, средний и пиковый токи в диоде, пиковое обратное напряжение (PIV) диода, регулирование и коэффициент пульсации.
Преимущества и недостатки однополупериодного выпрямителя:
Однополупериодный выпрямитель на практике используется редко. Его никогда не используют в качестве источника питания аудиосхемы из-за очень высокого коэффициента пульсаций. Высокий коэффициент пульсации приведет к появлению шумов во входном аудиосигнале, что, в свою очередь, повлияет на качество звука.
Преимущество полуволнового выпрямителя только в том, что он дешев, прост и прост в изготовлении. Это дешево из-за небольшого количества задействованных компонентов.Просто благодаря прямолинейности схемотехники. Кроме того, у однополупериодного выпрямителя больше недостатков, чем достоинств!
Недостатки однополупериодного выпрямителя
1. Выходной ток в нагрузке содержит, помимо постоянной составляющей, составляющие переменного тока основной частоты, равной частоте входного напряжения. Коэффициент пульсаций высок, поэтому для обеспечения стабильного выхода постоянного тока требуется сложная фильтрация.
2.Выходная мощность и, следовательно, эффективность выпрямления довольно низкие. Это связано с тем, что мощность подается только в течение половины цикла входного переменного напряжения.
3. Низкий коэффициент использования трансформатора.
4. Насыщение сердечника трансформатора постоянным током, приводящее к току намагничивания, гистерезисным потерям и генерации гармоник.
Выход постоянного тока от однополупериодного выпрямителя не подходит для обычного источника питания. Однако его можно использовать для некоторых приложений, например для зарядки аккумулятора.
Полуволновой выпрямитель с конденсаторным фильтром
Выход полуволнового выпрямителя не является постоянным напряжением постоянного тока. Из выходной диаграммы видно, что это пульсирующее постоянное напряжение с пульсациями переменного тока. В реальных приложениях нам нужен источник питания с плавной формой волны. Другими словами, нам нужен источник питания постоянного тока с постоянным выходным напряжением. Постоянное выходное напряжение от источника постоянного тока очень важно, поскольку оно напрямую влияет на надежность электронного устройства, которое мы подключаем к источнику питания.
Мы можем сделать выход полуволнового выпрямителя плавным, используя фильтр (конденсаторный фильтр или индуктивный фильтр) на диоде. В некоторых случаях также используется резистивно-конденсаторный фильтр (RC). На схеме ниже показан полуволновой выпрямитель с конденсаторным фильтром.
Полуволновой выпрямитель с конденсаторным фильтром — принципиальная схема и форма выходного сигнала
Анализ полуволнового выпрямителя
Следующие параметры будут объяснены для анализа полуволнового выпрямителя: —
1. Пиковое обратное напряжение (PIV)
Пиковое обратное напряжение (PIV) диода важно на этапах его проектирования. Это максимальное напряжение, которое выпрямительный диод должен выдерживать в течение периода обратного смещения.
Когда диод смещен в обратном направлении, в течение отрицательного полупериода ток через нагрузочный резистор RL не протекает. Следовательно, на сопротивлении нагрузки RL не будет падения напряжения, которое приведет к появлению всего входного напряжения на диоде.Таким образом, V _SMAX , пиковое вторичное напряжение, появляется на диоде. Следовательно,
Пиковое обратное напряжение (PIV) однополупериодного выпрямителя = В _SMAX
2. Средние и пиковые токи в диоде
Если предположить, что напряжение на вторичной обмотке трансформатора синусоидально пиковых значений V _SMAX , мгновенное значение напряжения, подаваемого на выпрямитель, можно записать как
Мгновенное значение напряжения, приложенного к полуволновому выпрямителю
Предполагая, что диод имеет прямое сопротивление ВЧ Ом и бесконечное значение обратного сопротивления, ток, протекающий через выходное сопротивление нагрузки RL, равен
. Ток, протекающий через диод
I _MAX = V _SMAX / (R _F + R _L )
3. Выходной постоянный ток
Выходной постоянный ток равен
. Выходной постоянный ток полуволнового выпрямителя
Подставив значение I _MAX в уравнение I _MAX = V _SMAX / (R _F + R ), имеем
I _пост.
4. Выходное напряжение постоянного тока
Значение постоянного напряжения на нагрузке равно
.
В _{постоянного тока} = I _{постоянного тока} R _L = В _SMAX / pi (R _F + R _F + R _L) XR V _SMAX/ {1 + R _{F /} _R _{_L} }
Если R _L >> R _F, V _dc = V _SMAX / pi
5. Среднеквадратичное значение тока
Действующее значение тока, протекающего через диод, равно
. Среднеквадратичное значение тока, протекающего через диод в полуволновом выпрямителе
6. Среднеквадратичное значение выходного напряжения
Действующее значение напряжения на нагрузке равно
.
V _Lrms = I _rms R _L = V _SMAX R _L /2 (R _F /2 (R _F) = V _SMAX/2 {1 + R _{F /} _R _{_L} }
Если R _L >> R _F, V _Lrms = V _SMAX/2
7. Эффективность выпрямления
Эффективность выпрямления определяется как отношение выходной мощности к входной мощности переменного тока.
КПД, Ƞ = мощность постоянного тока, подаваемая на нагрузку / мощность переменного тока на входе от трансформатора = P _dc / P _ac
Мощность постоянного тока, подаваемая на нагрузку, P _dc = I ² _dc R _L = (I _{макс. _л}
Входная мощность переменного тока на трансформатор, P _ac = мощность, рассеиваемая на диодном переходе + мощность, рассеиваемая на сопротивлении нагрузки R _L
= I ² _{среднеквадратичное значение} R _F + I ² _{среднеквадратичное значение} R _L = {I ² МАКС. R _F + R _L ]
Итак, эффективность выпрямления, Ƞ = P _dc / P _ac = {4/ ² } [ R _L/ (R _F + _L ) ] = 0.406/ {1+ R _{F /} _R _{_L} }
Максимальный КПД, который может быть получен с помощью полуволнового выпрямителя, составляет 40,6%. Это получается, если пренебречь R _F .
8. Коэффициент пульсации
Фактически, коэффициент пульсации является мерой оставшихся переменных компонентов на выходе выпрямителя с фильтром. Это отношение действующего значения составляющих переменного тока напряжения (или тока), присутствующих на выходе выпрямителя, к составляющей постоянного тока в выходном напряжении (или токе).
Действующее значение тока нагрузки равно
.
I ² = I ² _{постоянный ток} + I ² ₁ + I ² ₂ + I ^{905 902 902 902 I ² _dc + I ² _ac}
Где, I ₁, I ₂, I ₄ и т. Д. — среднеквадратичные значения основной, второй, четвертой и т. Д. Гармоник, а I ² _ac — это сумма квадратов среднеквадратичных значений компонентов переменного тока.
Итак, коэффициент пульсации, γ = I _ac/ I _dc = I ² — I ² _dc) / I _dc = = _rms/ I _dc ² ) -1} = K _f ² — 1)
Где K _f — коэффициент формы входного напряжения. Для однополупериодного выпрямителя форм-фактор равен
.
K _f = I _rms / I _avg = (I _max/₂) / (I _max / pi) = pi / 2 = 1.57
Итак, коэффициент пульсации, γ = (1,57 ² — 1) = 1,21
9. Постановление
Изменение выходного напряжения в зависимости от постоянного тока нагрузки называется регулированием. Регулирование в процентах составляет
.
% Регулировка = {(Vno-load — Vfull-load) / Vfull-load} * 100
В случае идеального источника питания выходное напряжение не должно зависеть от тока нагрузки, а процентное регулирование должно быть равно нулю.
Применение однополупериодного выпрямителя
Для построения источников постоянного тока используется любой выпрямитель.Практическое применение любого выпрямителя (будь то полуволновой или двухполупериодный) должно использоваться в качестве компонента в источниках питания постоянного тока. Полупериодный выпрямитель ничем не отличается от двухполупериодного выпрямителя. Для создания эффективного и бесперебойного источника питания постоянного тока всегда предпочтительнее двухполупериодный выпрямитель. Однако для приложений, в которых постоянное напряжение постоянного тока не очень важно, вы можете использовать блоки питания с полуволновым выпрямителем.
Как мостовой выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный? Объяснение уравнений
1 Для чего нужен мостовой выпрямитель?
Мостовой выпрямитель преобразует переменный ток, генерируемый генератором переменного тока, в постоянный ток для подачи питания на электрическое оборудование и компоненты.
Схема мостового выпрямителя использует однонаправленную проводимость диодов, делит четыре диода на две группы и проводит соответственно полярность вторичного напряжения трансформатора и соединяет положительный вывод вторичного напряжения трансформатора с верхним выводом. Отрицательный вывод сопротивления нагрузки подключается к нижнему концу сопротивления нагрузки, так что на нагрузке всегда можно получить однонаправленное пульсирующее напряжение.
Мостовой выпрямительный контур мощный. Например, зарядите аккумуляторную батарею. Ограничьте ток батареи, чтобы течь обратно к генератору, чтобы защитить генератор от сгорания обратным током.
2 Из чего состоит мостовой выпрямитель?
2.1 Как работает мостовой выпрямитель?
Рис. 1. Типовая схема мостового выпрямителя
В положительном полупериоде D1 и D3 включены, D2 и D4 выключены.
В отрицательном полупериоде u2, D1 и D3 выключены, а D2 и D4 включены.
Из рисунка 1 нетрудно увидеть, что обратное напряжение каждого диода в этой мостовой схеме равно максимальному значению вторичного напряжения трансформатора, которое вдвое меньше, чем в двухполупериодной схеме выпрямителя. Таким образом, мостовой выпрямитель является усовершенствованием диодного однополупериодного выпрямителя.
2.2 Как рассчитать мостовой выпрямитель
Основные параметры расчета мостовой выпрямительной схемы.
3 Почему мостовой выпрямитель мощный?
Схема мостового выпрямителя преодолевает недостатки , заключающиеся в том, что для схемы двухполупериодного выпрямителя требуется, чтобы вторичная обмотка трансформатора имела центральный отвод, а диод должен выдерживать большое противодавление, но используются еще два диода.В связи с быстрым развитием полупроводниковых устройств и низкой стоимостью сегодня мостовые выпрямительные схемы широко используются на практике.
Следует отметить, что диод в качестве компонента выпрямителя следует выбирать в соответствии с различными методами выпрямления и требованиями к нагрузке. Если вы сделаете неправильный выбор, вы не сможете безопасно работать или даже сжечь диоды.
4 Как мостовой выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный?
Для упрощения диод рассматривается как идеальная модель, то есть сопротивление прямой проводимости равно нулю, а сопротивление обратной связи бесконечно.Схема мостового выпрямителя также может рассматриваться как разновидность двухполупериодной выпрямительной схемы. Обмотки трансформатора подключены к четырем диодам описанным выше способом. D1 ~ D4 — это четыре идентичных выпрямительных диода, соединенных в виде моста, поэтому они называются мостовыми выпрямительными схемами. Используя направляющую функцию диода, вторичный выход может быть направлен на нагрузку даже в отрицательном полупериоде. Конкретный способ подключения показан на рисунке. Из рисунка видно, что в положительном полупериоде ток направляется D1 и D3, чтобы проходить через RL сверху вниз, а в отрицательном полупериоде ток течет через D2 и D4, чтобы проходить через RL из сверху вниз.Для достижения двухполупериодного выпрямления в этой структуре, если на выходе получается такое же постоянное напряжение, вторичной обмотке трансформатора требуется только половина обмотки по сравнению с двухполупериодным выпрямлением. Однако, если должен выводиться такой же ток, диаметр проволоки обмотки должен быть соответственно увеличен. Что касается пульсации, то она точно такая же, как и в схеме двухполупериодного выпрямителя.
Рис. 2. Упрощенная схема мостового выпрямителя
Преимущества схемы мостового выпрямителя заключаются в том, что выходное напряжение высокое, пульсации напряжения небольшие, а максимальное обратное напряжение, которое может выдержать лампа, низкое.В то же время, поскольку силовой трансформатор подает ток на нагрузку в положительном и отрицательном полупериодах, силовой трансформатор используется полностью.
Поскольку выходное напряжение схемы выпрямителя содержит более крупные пульсирующие компоненты, для того, чтобы уменьшить его в максимально возможной степени, необходимо сохранить как можно большую составляющую постоянного тока, чтобы сделать выходное напряжение близким к идеальному постоянному току. Это фильтрующая мера. Фильтрация обычно достигается за счет использования эффекта накопления энергии конденсаторов или катушек индуктивности.
5 частей мостовых выпрямителей
5.1 Фильтрация индуктивности
Схема фильтрации катушки индуктивности использует такую характеристику, что ток на обоих концах катушки индуктивности не может внезапно измениться. Подключите индуктивность и нагрузку последовательно, чтобы добиться сглаживания выходного тока. С точки зрения энергии, когда ток, обеспечиваемый источником питания, увеличивается (вызванный увеличением напряжения источника питания), индуктор L накапливает энергию; когда ток уменьшается, энергия высвобождается для сглаживания тока нагрузки, поэтому индуктор L оказывает сглаживающий эффект.
Рис. 3. Схема фильтрации индуктора
Преимущества: большой угол проводимости выпрямительного диода, небольшой пиковый ток и относительно плоские выходные характеристики.
Недостатки: имеется тяжелый и громоздкий железный сердечник, вызывающий электромагнитные помехи. Однако он подходит только для случаев низкого напряжения и высокого тока.
5.2 Фильтрация конденсатора
Схема фильтрации конденсатора предназначена для подключения конденсатора большой емкости параллельно нагрузке в цепи выпрямителя.Из-за эффекта зарядки и разрядки конденсатора и наличия напряжения на конденсаторе степень пульсации выходного напряжения UL схемы выпрямителя значительно снижается, а форма волны почти гладкая, что играет роль фильтрации.
Форма волны выходного напряжения фильтра конденсатора мостового выпрямителя показана на рисунке 4 (фактически, форма волны выходного сигнала после фильтрации). В этой схеме конденсаторного фильтра, чем больше емкость конденсатора или больше сопротивление нагрузки, тем медленнее разряжается конденсатор и тем плавнее выходное напряжение.Кроме того, уменьшается составляющая пульсации и увеличивается среднее значение выходного напряжения.
Рисунок 4. Схема фильтрации конденсатора
Важно отметить, что из-за влияния напряжения конденсатора фильтра диодная проводимость цепи фильтра однофазного емкостного входного выпрямителя больше не является полным полупериодом проводимости, а представляет собой узкий импульс, что делает выбор параметра выпрямительного диода и выпрямительной схемы индуктивного входа сильно различаются.
5.3 Фильтрация соединений
Составной фильтр — это фильтрующая схема, которая представляет собой комбинацию индуктивности-конденсатора или резистора-конденсатора. Принцип работы такой же, как у фильтра с одним конденсатором и фильтра индуктивности, за исключением того, что форма выходного сигнала более плавная, а нагрузка почти равна напряжению источника питания от сухой батареи.
Рис. 5. Схема комплексной фильтрации
Расчет 6 мостового выпрямителя
6.1) Пиковый ток
Пиковый ток через нагрузку, если диод имеет прямое сопротивление, то
Здесь мы получаем удвоенное прямое сопротивление. Предполагая, что все диоды имеют одинаковое прямое сопротивление, тогда два диода используются для полупериода, и два прямого сопротивления могут быть выражены в формуле.
6.2) Выходной ток
Где Idc — это ток, протекающий через нагрузку, а Im — пик переменного тока.
6.3) Выходное напряжение постоянного тока
Где Vdc — выходное постоянное напряжение, Idc — постоянный ток, протекающий по цепи, а R — нагрузка, подключенная к цепи.
6.4) Выходной ток RMS
6.5) Форм-фактор
Где Vavg — среднее или постоянное напряжение
6.6) Выходная частота
Где fout — выходная частота, а fin — входная частота или частота источника питания.
6.7) Частота выпрямления
6,8) Коэффициент пульсации
6.9) Коэффициент использования трансформатора
7 Анализ отказов цепей мостового выпрямителя положительного полупериода
Обрыв цепи Отказ Анализ
Заземляющий провод обрыв. Нет на выходе постоянного напряжения Ток диода мостового выпрямителя в цепи не может образовывать петлю, и схема не может работать.
Один диод открыт. Однонаправленное пульсирующее падение напряжения постоянного тока Положительный или отрицательный полупериод входного переменного напряжения не преобразуется в однонаправленное пульсирующее постоянное напряжение.
Два диода с разных сторон открываются одновременно. Нет выходного напряжения Ни положительный полупериод, ни отрицательный полупериод входного напряжения переменного тока не выпрямляются в однонаправленное пульсирующее напряжение постоянного тока, а выходное напряжение равно 0 В.
Shahram Marivani — ПОЛНОВОЛНОВЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ И ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ
ПОЛНОВОЛНОВЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ И ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ
Цель:
Целью этого эксперимента является изучение рабочих характеристик и характеристик двухполупериодных выпрямителей и источников питания постоянного тока, использующих стабилитрон в качестве устройства стабилизации напряжения. Будут изучены и измерены характеристики двухполупериодного выпрямителя, а также стабилитрона.
Введение:
Одно из важных применений диодов с P-N переходом — преобразование переменного тока (AC) в постоянный (DC). Можно использовать полуволновые выпрямители, но они крайне неэффективны при преобразовании мощности переменного тока в мощность постоянного тока. Кроме того, они имеют высокое содержание гармоник, которые трудно отфильтровать и сгладить пульсации выпрямленного переменного тока. С другой стороны, двухполупериодный выпрямитель повышает эффективность преобразования мощности переменного тока в мощность постоянного тока.Это также уменьшит содержание гармоник в выпрямленном сигнале и снизит требования к сглаживающему фильтру, необходимому для уменьшения пульсаций выпрямленного сигнала. Типичная форма сигнала двухполупериодного выпрямителя показана на рисунке 1.

Рисунок 1 — Формы выходных сигналов двухполупериодного выпрямителя; темная линия — это отфильтрованный вывод, а более тонкая линия — нефильтрованный вывод. Стабилитроны
— это специальные диоды, предназначенные для поддержания фиксированного напряжения на нагрузке. Они предназначены для «пробоя» надежным и неразрушающим образом, когда они смещены в обратном направлении напряжением, превышающим напряжение пробоя.Типичная характеристика постоянного тока стабилитрона показана на рисунке 2. Перегиб в области обратного смещения на рисунке 2 — это «напряжение пробоя» стабилитрона. Однако это напряжение также известно как напряжение Зенера.

Рисунок 2 — Вольт-амперная характеристика кремниевого стабилитрона. Стабилитроны
имеют номинальное напряжение пробоя и максимальную мощность. Минимальное доступное напряжение стабилитрона составляет 2,7 В, тогда как номинальная мощность составляет 400 мВт и 1,3 Вт. Схема подключения стабилитрона в качестве базовой цепи стабилизации напряжения показана на рисунке 3.

Рисунок 3 — Подключение стабилитрона в качестве регулятора напряжения
Полный и стабилизированный источник питания может быть получен путем использования выпрямительных диодов для изменения мощности переменного тока на мощность постоянного тока. Выпрямленное напряжение фильтруется, чтобы уменьшить пульсации выпрямленного сигнала. Затем используется стабилитрон для регулирования напряжения до желаемого конечного значения. Простая блок-схема источника питания показана на рисунке 4.
На блок-схеме Рисунка 4 каждый отдельный блок описан более подробно ниже:
Трансформатор: понижает напряжение сети переменного тока высокого напряжения до переменного тока низкого напряжения.
Диодный выпрямитель: преобразует переменный ток в постоянный, но на выходе постоянного тока присутствует большая составляющая пульсаций.
Фильтр: сглаживает постоянный ток от сильных колебаний и снижает составляющую пульсации.
Регулятор напряжения: устраняет пульсации, устанавливая на выходе постоянного тока фиксированное напряжение.
Нагрузка: это часть цепи, в которую подается питание постоянного тока для выполнения полезной работы.

Рисунок 4 — Простая блок-схема стабилизированного источника постоянного тока.
Лабораторные работы:
Измерение постоянной характеристики стабилитрона:
Установите напряжение постоянного тока источника питания на 0 В.
Подключите схему стабилитрона, как показано на рисунке 5.
Изменяйте напряжение питания постоянного тока небольшими шагами. Используйте цифровой вольтметр, измерьте V _в, V _R и V _D, как показано на рисунке 5. Сведите данные измерений в таблицу.
Для каждого шага вычислите постоянный ток через диод, который равен (V _R/2000).
Поменяйте полярность источника постоянного тока на рис. 5. Повторите шаги измерения, начиная с 1.от a до 1.d.

Рисунок 5 — Схема подключения для измерения характеристики постоянного тока стабилитрона
Характеристика мостового выпрямителя:
Подключите двухполупериодную схему выпрямителя, как показано на рисунке 6, на котором R _L = 1 кОм. Не подключайте конденсатор к нагрузке.
Monitor V _o (см. Рисунок 6) на осциллографе. ЗАПРЕЩАЕТСЯ контролировать V _s и V _o на осциллографе одновременно.Измерьте пиковое входное и пиковое выходное напряжения. Захватите отображаемую форму волны. С помощью цифрового вольтметра измерьте напряжение постоянного тока на R _L.
Подключите 47 мкФ к R _L. Наблюдайте за V _или на осциллографе и фиксируйте осциллограмму. Повторите измерение с конденсатором 10 мкФ. Сравните две формы выпрямленного сигнала, полученные с разными конденсаторами.
Измените нагрузочный резистор на 10 кОм и 100 кОм и контролируйте выпрямленное напряжение на выходе.Прокомментируйте влияние сопротивления нагрузки на пульсации на выходе.

Рисунок 6 — Нефильтрованный двухполупериодный выпрямитель с мостовым соединением диодов
Характеристика двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом:
Выполните необходимые измерения на трансформаторе с центральным ответвлением, чтобы определить, какой вывод является центральным ответвлением.
Подключите двухполупериодную схему выпрямителя, как показано на рисунке 7, на котором R _L = 1 кОм.Не подключайте конденсатор к нагрузке.
Мониторинг V _s и V _o (см. Рисунок 7) на осциллографе одновременно. Измерьте пиковое входное и пиковое выходное напряжения. Захватите отображаемые формы сигналов. С помощью цифрового вольтметра измерьте напряжение постоянного тока на R _L.
Подключите 47 мкФ к R _L. Наблюдайте за V _s и V _o на осциллографе и фиксируйте обе формы сигнала.

Рисунок 7 — Нефильтрованная двухполупериодная схема выпрямителя, использованная в эксперименте.
Регулируемый источник питания постоянного тока:
Рассмотрим схему источника питания постоянного тока, показанную на рисунке 8.Используя ранее измеренные выпрямленные напряжения постоянного тока и стабилитроны, вычислите минимальное значение R _s, необходимое для защиты стабилитрона в условиях, когда нагрузка представляет собой разомкнутую цепь (это наихудший случай). Стабилитрон рассчитан на 400 мВт, а минимальный ток стабилитрона составляет 5 мА. Обсудите результат с инструктором лаборатории, прежде чем использовать его в эксперименте.

Рисунок 8 — Регулируемый источник питания постоянного тока
Подключите схему, показанную на рисунке 8, и используйте значение R _s, вычисленное в 4.а. Следите за напряжением на нагрузке с помощью осциллографа. Измерьте напряжение на R _L и напряжение на R _s. Рассчитайте ток, проходящий через стабилитрон.
Отсоедините R _{от L} и измерьте напряжение и ток на стабилитроне.
Результаты и обсуждения:
В дополнение к вопросам, указанным в лабораторной процедуре, выполните следующие действия и ответьте на них:
Постройте график ВАХ стабилитрона.
Какое значение прямого сопротивления стабилитрона?
Что такое напряжение стабилитрона?
.
No related posts.

Обрыв цепи	Отказ	Анализ
Заземляющий провод обрыв.	Нет на выходе постоянного напряжения	Ток диода мостового выпрямителя в цепи не может образовывать петлю, и схема не может работать.
Один диод открыт.	Однонаправленное пульсирующее падение напряжения постоянного тока	Положительный или отрицательный полупериод входного переменного напряжения не преобразуется в однонаправленное пульсирующее постоянное напряжение.
Два диода с разных сторон открываются одновременно.	Нет выходного напряжения	Ни положительный полупериод, ни отрицательный полупериод входного напряжения переменного тока не выпрямляются в однонаправленное пульсирующее напряжение постоянного тока, а выходное напряжение равно 0 В.

Схем