4. Выводы.
Ёмкостный фильтр в схемах выпрямителей пропускает только положительную полуволну переменного напряжения — на р-области — положительный заряд, на n-области - отрицательный, при этом течёт прямой ток; когда диод закрыт, на выходе отрицательная полуволна не пропускается, течёт только слабый обратный ток, так как на р-области — отрицательный заряд, а на n-области — положительный.
При подключении мостовой схемы за счёт протекания тока через два диода увеличивается амплитуда напряжения и уменьшается частота пульсации. Выходное напряжение становится постоянным, и усиливается сигнал.
5. Контрольные вопросы.
1. Какими параметрами характеризуется кремниевый диод в открытом и закрытом состояниях?
Кремниевый диод
в открытом состоянии имеет напряжение
нечувствительности
0,4…0,5 В,
а напряжение открытого диода
,
как правило, составляет 0,6…1 В; в
закрытом состоянии диод практически
обесточен.
- 1.1. Максимальное обратное напряжение, Vr
- Maximum Recurrent Peak Reverse Voltage. Максимальное напряжение в вольтах, которое может сдерживать диод в обратном направлении без пробоя перехода.
- 1.2. Максимальный средний прямой ток, Ifa
- Maximum Average Forward Current или Average Rectified Output Current. Максимальный долговременный постоянный выпрямленный ток в амперах, протекающий через открытый диод, при котором не наступит его тепловой пробой.
- 1.3. Пиковый прямой ток, Ifsm
- Peak Forward Surge Current. Максимальный кратковременный не повторяющийся переменный ток в амперах длительностью, как правило, 8,3 мкс.
- 1.4. Прямое падение напряжения, Vf
- Forward Voltage. Напряжение в вольтах, падающее на открытом диоде из-за сопротивления перехода, при прохождении через него максимального прямого тока Ifa.
- 1.5. Обратный ток утечки, Ir
- Leakage Current или Maximum Reverse Current. Ток в микроамперах, протекающий через диод в обратном направлении, от приложенного к нему максимального обратного напряжения Vr.
- 1.6. Емкость перехода, Cj
- Junction Capacitance. Емкость p-n-перехода диода в пикофарадах. При увеличении частоты сигнала реактивное сопротивление этой емкости падает и, таким образом, шунтирует переход, нарушая работу диода. Поэтому, чем выше частота, тем меньше должна быть емкость перехода.
2. В чем состоит отличие стабилитрона от диода?
Стабилитрон работает в режиме обратимого пробоя.
3. Что представляет собой стабилитрон в прямом включении?
Открытый диод.
4. В чем состоит основное назначение выпрямителей?
Преобразовывать переменное напряжение в постоянное.
5. Зачем нужен емкостный фильтр на выходе выпрямителей?
Для интеграции выходного напряжения.
6. Почему для
выпрямителя (см. рис. 1) в открытый
полупериод напряжение
?
Потому что . Это обусловлено падением напряжения 0,6…1 В на открытом диоде.
7. В какой момент в однополупериодном выпрямителе (см. рис. 1) диод VD1 становится открытым?
Во второй полупериод ( < 0) или в его части.
8. Почему для выпрямителей (см. рис. 1 и 8) время заряда конденсатора С1 много меньше времени его разряда?
Это обусловлено разными постоянными времени разряда и заряда конденсатора С1:
; ,
где – дифференциальное сопротивление диода в открытом состоянии (оно изменяется с изменением тока через диод). Во время заряда ток течёт через открытый диод, а во время разряда — через сопротивление нагрузки.
9. Как работает двухполупериодный мостовой выпрямитель (см. рис. 8)?
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. 4, с частотой пульсации в 2 раза большей по сравнению с частотой пульсации в однополупериодном выпрямителе.
10. Какие достоинства и недостатки имеет двухполупериодный мостовой выпрямитель (см. рис. 3) по сравнению с однополупериодным выпрямителем (см. рис. 1)?
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.