Применение полупроводниковых диодов в выпрямителях.




а) Работа однополупериодного выпрямителя на емкостную нагрузку.

Одним из важных требований к источнику постоянного напряжения в целом ряде применений является малая величина пульсаций, которая количественно оценивается коэффициентом пульсаций:

, где - амплитуда первой гармоники переменной составляющей на выходе, - постоянная составляющая выходного напряжения.

Если усилительные схемы питать от источника с большим , то пульсирующее напряжение будет смешиваться с полезным сигналом и усиливаться наравне с ним, искажая полезный сигнал. Так в радиоприемнике это выразиться в появлении неприятного звукового фона с частотой сети. В рассмотренном однополупериодном выпрямителе без фильтра:

Подобное значение в подавляющем большинстве случаев намного превышает допустимые значения. Поэтому применяют фильтры. Степень уменьшения пульсаций определяется коэффициентом сглаживания:

Простейшим сглаживающим фильтром является конденсатор, включенный параллельно выходным клеммам выпрямителя.

Наличие емкости существенно меняет картину процессов в схеме. Очевидно, что в положительный полупериод емкость заряжается большим током, а в отрицательный – разряжается через , причем ток разряда много меньше тока заряда. Это ясно из сопоставления постоянных времени заряда и разряда :

- омическое сопротивление обмоток трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке.

Следовательно, после включения в конденсаторе C накапливается заряд и создается падение напряжения с полярностью, указанной на рисунке. В установившемся режиме заряд емкости протекает в течение малой части периода колебаний. Эту часть принято характеризовать углом отсечки тока . - это половина той части периода, когда диод открыт и емкость заряжается, выраженная в электрических градусах. Как видно из рисунка, пульсации значительно уменьшились. Наличие емкости приводит к изменению , которое приближается к амплитудному значению напряжения во вторичной обмотке трансформатора .

Контрольный вопрос: . Если коэффициент трансформации n = 1, можно ли получить ?

Ответ: Да, поскольку амплитудное значение

Ясно, что уменьшение требует увеличения С. Однако, С можно увеличивать лишь до определенных пределов:

а) Увеличение С связано с увеличением габаритов.

б) Увеличение С увеличивает прямые токи через диод, что может привести к превышению предельно допустимой амплитуды тока через диод .

Чтобы получить высокое сглаживание пульсаций, используют более сложные фильтры. В источниках питания радиоэлектронной аппаратуры чаще других используется П-образный фильтр.

На конденсаторе имеется выпрямленное напряжение с коэффициентом пульсаций . Это напряжение прикладывается к цепи . Для постоянной составляющей и почти все постоянное напряжение со входа фильтра передается на выход. Для переменного напряжения сопротивление дросселя много больше сопротивления емкости на выход это напряжение передается значительно ослабленным. значительно больше 1. Следует отметить, что чем выше частота сети, тем выше ,т.к. при этом повышается и уменьшается . По этой же причине, если на пульсации имеют несинусоидальную форму (состоят из ряда гармоник), то на пульсации уже практически синусоидальные, т.к. высокие гармоники отфильтровываются намного эффективнее.

Итак, наиболее типичным случаем работы выпрямителя является работа на емкостную нагрузку (С-фильтр, П-образный LC-фильтр).

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-01-11 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: