лабораторные / лабораторная1 / лаба-схема-1
.pdf
Рисунок 12 – осциллограмма для двухполупериодового выпрямителя с фильтром
Заметим, что амплитуда пульсаций меньше чем на схеме с однополупериодным выпрямителем, а частота выше. Эффективность лучше,
среднее значение выходного напряжения выше (так как отсутствуют паузы между полуволнами). Недостатками являются большая сложность схемы и повышенные потери мощности на диодах.
11
Вывод
Во время лабораторной работы были изучены однополупериодные и двухполупериодные выпрямители на кремниевых диодах. Схемы были собраны и проверены как в программе для моделирования, так и на установке
NI Elvis.
В результате эксперимента удалось сделать следующие выводы:
Однополупериодный выпрямитель прост в сборке и требует минимум деталей, но использует только половину входного сигнала. Из-за этого у него сильные пульсации и низкое среднее выходное напряжение.
Двухполупериодный выпрямитель имеет более сложную схему, но работает эффективнее. Он использует обе полуволны сигнала, благодаря чему пульсации становятся меньше, а среднее напряжение — выше.
12
Ответы на контрольные вопросы
1. Какими параметрами характеризуется кремниевый диод в открытом и закрытом состояниях?
В открытом состоянии: |
|
|
|
напряжение нечувствительности Uн ≈ 0,4. . .0,5 В, |
|
||
напряжение |
открытого |
диода |
Uоткр ≈ 0,6. . .1 В. |
В закрытом состоянии: диод практически обесточен, ток близок к нулю.
2. В чем состоит основное назначение выпрямителей?
Выпрямители преобразовывают переменный электрический ток в постоянный.
3. Зачем нужен емкостный фильтр на выходе выпрямителей?
Для сглаживания пульсаций выходного напряжения и уменьшения его колебаний.
4. Почему для выпрямителя (см. рис. 1.3) в открытый полупериод напряжение
Uвых Uвх ?
Это происходит из-за падения напряжения на открытом диоде.
5. В какой момент в однополупериодном выпрямителе (см. рис. 1.3) диод VD1
становится открытым?
Диод открывается, когда напряжение вх > С1+ н, где С1 - напряжение на конденсаторе, н- напряжение нечувствительности диода.
6. Почему для выпрямителей (см. рис. 1.3 и 1.5) время заряда конденсатора С1
13
много меньше времени его разряда?
Это обусловлено конденсатора С1:
разр C1Rн ; зар
разными постоянными времени разряда и заряда
C R |
, R |
– дифференциальное сопротивление диода |
1 д |
д |
|
в открытом состоянии меньше чем сопротивление нагрузки.
7. Как работает двухполупериодный мостовой выпрямитель (см. рис. 1.5)?
Двухполупериодный мостовой выпрямитель преобразует переменное напряжение в пульсирующее постоянное, используя обе полуволны входного сигнала. Конструкция схемы включает четыре диода, соединённые по мостовой схеме, и нагрузку, подключённую к двум противоположным узлам моста. Источник переменного напряжения подаётся на два оставшихся узла.
Во время положительного полупериода на верхнем выводе источника присутствует положительный потенциал, а на нижнем отрицательный. В этот момент ток проходит через диод D1, нагрузку и диод D2. Диоды D3 и D4 при этомзакрыты.
В отрицательный полупериод полярность источника меняется местами:
нижний вывод становится положительным, а верхний отрицательным. Тогда ток течёт через диод D3, нагрузку и диод D4, в то время как D1 и D2 закрыты.
Главный принцип работы схемы заключается в том, что независимо от полярности входного напряжения ток через нагрузку всегда направлен в одну сторону. Благодаря этому на выходе формируется пульсирующее постоянное напряжение, частота которого в два раза выше частоты входного сигнала. Это делает мостовой выпрямитель более эффективным и позволяет легче сгладить пульсации по сравнению с однополупериодным выпрямителем.
8. Какие достоинства и недостатки имеет двухполупериод ный мостовой выпрямитель (см. рис. 1.5) по сравнению с однополупериодным выпрямителем (см. рис. 1.3)?
14
Достоинства: меньшая пульсация, удвоенная частота пульсаций, лучшие энергетические характеристики.
Недостатки: большее падение напряжения на диодах (1,2...2 В), сложность схемы.
15