МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра САПР
ОТЧЁТ
по лабораторной работе № 1
по дисциплине «Схемотехника»
Тема: ВЫПРЯМИТЕЛИ И СТАБИЛИЗАТОРЫ НА КРЕМНИЕВЫХ ДИОДАХ И СТАБИЛИТРОНАХ
Студенты |
|
|
Преподаватель |
|
|
Санкт-Петербург
2025
1. Цель работы.
Ознакомление с принципами построения выпрямителей и параметрических стабилизаторов, реализуемых на кремниевых диодах и стабилитронах, и экспериментальное исследование их основных технических характеристик с использованием учебной лабораторной станции виртуальных приборов NI ELVIS.
2. Основные теоретические положения.
2.1. Выпрямители на полупроводниковых диодах с ёмкостным фильтром.
Выпрямители
преобразуют переменное напряжение в
постоянное. Схема однополупериодного
выпрямителя с ёмкостным фильтром на
выходе представлена на рис. 1, где
–
сопротивление нагрузки, ФГ –
функциональный генератор, ОСЦ –
осциллограф. На рис. 2 для этого
выпрямителя приведены временные
характеристики входного переменного
напряжения
(кривая 1)
и его выходного постоянного, т. е.
незнакопеременного, напряжения
(кривая 2 –
без фильтра С1;
пунктирная кривая 3 –
с фильтром).
Рис. 1
Выпрямитель
без фильтра С1
отдает мощность в нагрузку в течение
только одного полупериода (
> 0,
диод открыт); в другой полупериод он
практически обесточен (
< 0,
диод закрыт – рис. 2,
кривая 2).
Почему для этого выпрямителя в открытый
полупериод напряжение
<
(рис. 2,
кривые 1
и 2)?
Это обусловлено падением напряжения
0,6…1 В
на открытом диоде: 
. (1.3)
Рассмотрим работу однополупериодного выпрямителя (см. рис. 1) с емкостным фильтром С1. На конденсаторе С1 все время поддерживается постоянное положительное напряжение с некоторой пульсацией. Поэтому в открытый полупериод ( > 0) диод откроется только в тот момент времени, когда напряжение достигнет значения
, (1.4)
где
–
напряжение нечувствительности диода.
Рис. 2
Таким
образом, в этом случае выпрямитель
потребляет мощность от источника
входного сигнала в течение только части
открытого полупериода, что соответствует
характеристике 3
на рис. 2
(
–
время заряда конденсатора С1,
диод открыт;
–
время его разряда, диод закрыт). Почему
на этой характеристике
<<
?
Это обусловлено разными постоянными
времени разряда и заряда конденсатора
С1:
;
, (1.5)
где
–
дифференциальное сопротивление диода
в открытом состоянии (оно изменяется с
изменением тока через диод).
2.2. Выпрямители с мостовой схемой на полупроводниковых диодах с ёмкостным фильтром.
В
источниках вторичного электропитания
(ИВЭП) широкое применение нашла схема
двухполупериодного мостового выпрямителя
с ёмкостным фильтром, представленная
на рис. 3.
Работа этого выпрямителя во многом
аналогична работе однополупериодного
выпрямителя (см. рис. 1 и 2),
только в этом случае выпрямление входного
напряжения происходит в каждый полупериод.
В первый полупериод (
> 0) или в его части открыты диоды
VD3
и VD2
и ток нагрузки
течет по цепи: Вх –
VD3 –
–
VD2 –
общая шина; во второй полупериод (
< 0)
или в его части открыты диоды VD4
и VD1
и ток нагрузки
течет по цепи: общая шина – VD4 –
–
VD1 –
Вх.
При этом в каждый полупериод на выходе
имеем форму напряжения, аналогичную
представленной на рис. 2
(характеристики 2
и 3),
с частотой пульсации в 2 раза большей
по сравнению с частотой пульсации в
однополупериодном выпрямителе.
Рис. 3
К
достоинствам двухполупериодной мостовой
схемы по сравнению с однополупериодной
следует отнести значительно меньшую
пульсацию выходного напряжения и меньшие
по амплитуде импульсы тока, потребляемые
выпрямителем от источника входного
напряжения (при одинаковых параметрах
и
).
К недостаткам следует отнести более
низкие энергетические характеристики,
поскольку в двухполупериодном выпрямителе
всегда два открытых диода подключены
последовательно с цепью нагрузки
и источником входного напряжения; на
этих диодах суммарное падение напряжения
составляет
1,2…2
В.