Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электротехника и электроника
.pdf
101
I(A)
0
(
)
=
∆
I
U
обр max
II
Рис
. 7.3
На вольтамперной характеристике
•
область
•
область
–
наибольшее обратное напряжение, при котором диод теряет
I
проводимости
II –
запертого состояния
– «
свойство односторонней проводимости
да
).
UfI
различают две области
прямая» ветвь
– «
обратная» ветвь, где
(«
Диоды выбираются по следующим параметрам
•
наибольший прямой ток
•
наибольшее прямое падение напряжения
I ;
max.nр
+U (В)
;
U
тепловой» пробой дио
:
U
;
.
.np
:
max.обр
-
•
наибольшее обратное напряжение
•
наибольший обратный ток
•
максимальная мощность
,
I (
P (Вт),
max
разования переменного тока в постоянный
,
U ;
ток утечки
.обр
max.обр
);
наибольшая мощность преоб
.
7.4. Выпрямители
Выпрямитель –
преобразования переменного напряжения в постоянное
Структурная схема выпрямителя показана на рис
~ U
C
это статическое устройство, предназначенное для
. 7.4
~ U
1
T
p
ВГ
Рис
- U
. 7.4
2
С
ф
u
вых
.
нагрузка
-
102
(
)
⋅⋅=
π
T
η
∆
−=∆
(
)
η
Выпрямитель состоит из
•
согласующего трансформатора
сования переменного напряжения сети
ем выпрямителя
•
вентильной группы
ременного напряжения в постоянное
•
фильтра
Сф,
предназначенного для повышения качества выпрям
ленного напряжения
U1;
:
Тр,
предназначенного для согла
Uс с
ВГ,
предназначенной для преобразования пе
входным напряжени
-U2;
.
Выпрямитель характеризуется следующими параметрами
•
среднее значение выпрямленного напряжения
T
где
где
Т –
период
u –
вых
I –
cp
i –
вых
f –
n
1
2 ,
UU
cfT
∫
T
0
мгновенное значение переменного напряжения
среднее значение выпрямленного тока
T
1
II
∫
T
0
мгновенное значение выходного тока
частота пульсации выпрямленного напряжения (тока
⋅==
dtu
выхdcp
⋅==
dti
выхdcp
, (А) (7.2)
, (В) (7.1)
:
:
.
1
f
=
n
(Гц) (7.3)
-
-
-
-
:
;
)
–
коэффициент пульсации
=
η
U
где
n
UUU
,
minmax
значение выпрямленного напряжения
–
коэффициент пульсации по первой гармонике
1
U
=
η
1
U
где
1mU –
максимальное значение первой гармоники
:
U
n
, (7.4)
cp
UU –
minmax
максимальное
(
минимальное
;
:
m
1
, (7.5)
cp
.
Под внешней характеристикой выпрямителя понимается зависимость
напряжения на выходе
cpU от
тока
cpI (
рис
. 7.5)
)
103
(
)
⋅⋅+−=
n
I
Из рис
где
U –
R и BR –
Ucp, B
U
cpxx
Рис
. 7.5
. 7.5
следует, что выходное напряжение
cpxx
T
–
напряжение холостого хода выпрямителя
сопротивления обмотки трансформатора и диода
количество диодов в вентильной группе
cpU
равно
IRnRUU
, (7.6)
cpBTcpxxcp
:
;
.
cp
, A
;
7.5. Схемы выпрямления
При выпрямлении переменного тока в зависимости от числа фаз сети
питающей выпрямитель, и характера нагрузки, а также требований, предъ
являемых к выпрямленному току и напряжению, диоды могут быть соеди
нены по различным схемам
При выпрямлении однофазного переменного тока используются как
одно и двухполупериодные однотактные схемы, так и двухполупериодные
двухтактные схемы
Однотактными
.
выпрямителями являются такие, в которых ток во
вторичной обмотке трансформатора в процессе выпрямления протекает
только в одном направлении, в
правлениях
.
Аналогичным образом подразделяются схемы выпрямления трехфаз
ного тока
.
.
двухтактных
выпрямителях
– в
обоих на
,
-
-
-
-
0
U
(B)
2π
π
I
I
II
0
2π
π
I
I
б)
7.5.1. Схема однотактного однофазного однополупериодного
выпрямления
Схема выпрямителя представлена на рис
(-) +
T
104
. 7.6.
VD
- (+)
+
UC ~
U1
Uвых
RH
-
Рис
. 7.6
Схема состоит из согласующего трансформатора
вого диода
Работа схемы. При положительной полуволне
жения (рис
диод находится в открытом (проводящем) состоянии и пропускает полу
волну
При отрицательной полуволне
катоде, диод находится в непроводящем состоянии и срезает отрицатель
ную полуволну (рис
На выходе схемы получаем пульсирующее однополупериодное посто
янное напряжение
VD и
. 7.7, а),
I
без искажений (рис
сопротивления нагрузки
когда к аноду приложен «плюс
. 7.7, б), и
.
RН.
. 7.7, б).
II,
когда «минус» на аноде, а «плюс» на
этот процесс повторяется
Т,
полупроводнико
I
переменного напря
», а к
катоду «минус
.
-
-
»,
-
-
-
a)
U
вых
(B)
U1m
U1m
Рис
ωt
UСР
ωt
. 7.7
=
=⋅=
π
η
=
2
π
=
С учетом выражений
параметрами
1.
2.
3.
4.
5.
6.
:
U
=
cp
η
=
1
обратное напряжение
U
m
1
;
π
II
;
вcpcp
.
1002
ff Гц;
cn
;
;
105
(7.1 ÷ 7.5)
схема характеризуется следующими
UU
.
mобр
1
Схема обладает следующими недостатками
•
повышенные пульсации выпрямленного напряжения
•
неполное использование мощности трансформатора
:
;
.
Используется в источниках питания, где не предъявляются повышен
ные требования к выходному напряжению
.
7.5.2. Схема двухтактного однофазного двухполупериодного
выпрямления (мостовая схема)
Схема состоит из согласующего трансформатора
VD1÷VD4,
(
рис
. 7.8).
включенных по мостовой схеме, и сопротивления нагрузки
Т,
четырех диодов
(+) a -
Т
VD4
VD1
UC ~
U1
-
RН
(-) b +
Рис
. 7.8
Работа схемы. При положительной полуволне
«
плюс
ка через диоды будет следующим
» (
точка
«а») и «
минус
» (
точка
:
«b»),
VD3
_
VD2
+
Uвых
RH
I (
рис
положительное направление то
. 7.9, а),
когда
-
106
⋅
2
=⋅=
2
π
3
=
0
U
(B)
2π
π
I
I
II
a)
0
2π
π
I
I
II’
•
клемма
клемма «минус
При отрицательной полуволне
клемме
«а» – «
дет следующим
•
клемма
ма «минус
«а»,
минус
:
«b»,
»,
диод
VD1,
»,
диод
»,
положительное направление тока через диоды бу
диод
VD2,
диод
VD4,
клемма
VD3,
«+»,
клемма
II,
когда на клемме
клемма «плюс
клемма
«а» (
сопротивление нагрузки
«b» (
рис
. 7.9, б).
«b» – «+», а на
»,
сопротивление
рис
. 7.9, б).
При этом происходит изменение фазы отрицательной полуволны
она преобразуется в положительную полуволну
«
мостового» включения диодов
С учетом выражений
параметрами
1.
2.
:
U
=
cp
I
=
cp
U
2
1
π
I
.вcp
;
(7.1 ÷ 7.5)
m
;
.
схема характеризуется следующими
II’.
Это происходит за счет
RН,
RН,
клем
II и
-
-
3.
4.
5.
6.
η
=
;
1002
ff Гц;
cn
2
=
η
1
;
UU
.
mобр
1
U1m
ωt
U
б)
вых
(B)
U1m
UСР
ωt
Рис
. 7.9
107
R
H
0
UСР
Схема обладает достаточно качественными выходными параметрами
и широко используется для питания различных устройств
.
7.5.3. Схема однотактного трёхфазного однополупериодного
выпрямления
Схема представлена на рис
A (L1)
B (L2)
C (L3)
W1
. 7.10.
Т
W2
_
Uвых
VD1
VD2
VD3
+
Рис
. 7.10
Схема состоит из согласующего трансформатора
ка которого соединена в «звезду» с выведенным «нулем
лей
VD1÷VD3,
включенных в каждую фазу, и сопротивления нагрузки
Работа схемы аналогична работе однофазной
(
Т,
вторичная обмот
» ,
рис
. 7.6), т.е.
трех венти
RН.
каждый
диод находится в проводящем состоянии только при положительной полу
волне в данной фазе. А так как фазы три и угол между ними равен
1200, то
выпрямленное напряжение будет складываться из положительных полу
волн всех трех фаз (рис
. 7.11).
-
-
-
-
С учетом выражений
параметрами
1.
U
cp
:
=
U
(B)
вых
2π
Рис
. 7.11
(7.1 ÷ 7.5)
U
33
⋅
m
1
;
схема характеризуется следующими
ωt
π
108
3
=⋅=
π
4
б
р
n
I
2.
3.
4.
5.
6.
I
cp
η
=
=
η
1
.вcp
=
1
;
ff Гц;
cn
;
33
;
3
⋅=
1503
UU
.
mобр
1
Схема находит широкое применение для питания электродвигателей
постоянного тока, в гальванотехнике и при дуговой сварке
.
7.6. Транзистор (полупроводниковый триод)
Триод –
устройство и обозначения на электрических схемах показаны на рис
а)
эмиттер
Рассмотрим устройство триода
эмиттера,
большие размеры. Средняя часть триода
проводимостью (электронной) и предназначена для регулирования потока
(
тока) инжектированных зарядов
толщину (рис
Инжектированные эмиттером заряды через базу поступают в третий
слой
– коллектор, т.е.
ется существенно большего размера по сравнению с эмиттером
Между эмиттером и базой находится
7.12, б),
и коллектором
правлении
током в цепи коллектора. Обе цепи должны иметь соответствующие ис
точники электроэнергии (рис
эмиттера и источник со значительно большей ЭДС
включенный в прямом (проводящем) направлении, а между базой
С помощью тока в цепи эмиттера в триоде осуществляется управление
это трехслойная структура
б)
П1
р
э
коллектор
база
Рис
предназначенного для инжекции зарядов (дырок) и имеет не
(
. 7.12, а).
собирателя носителей зарядов, который изготовля
– коллекторный переход П2,
.
. 7.13),
р-n-р-
П2
p
n
или
в)
к
n-p-n-
э
VT
проводимости
к
б
р
p
n
б
. 7.12
р-n-р
дырок
источник с меньшей ЭДС
проводимости. Он состоит из
– база –
).
База имеет незначительную
эмиттерный переход П1 (
включенный в обратном на
ЕК в
цепи коллектора
. 7.12.
э
VT
n
обладает
.
ЕЭ в
к
n-
рис
цепи
.
,
-
-
.
-
-
109
IэI
≈
>>
а)
K
RЭ
Eэ
Iб
Рис
.7.13
Для создания тока в цепи эмиттера достаточно небольшой ЭДС
так как эмиттерный переход П1 включен в проводящем направлении, но
появление тока в цепи эмиттера вызывает изменение коллекторного пере
хода, вследствие этого в цепи коллектора возникает ток
вие тока эмиттера на ток коллектора можно пояснить следующим образом
Ток эмиттера вводит в базу дырки, часть которых рекомбинирует с элек
тронами базы, но основная часть достигает коллектора и вызывает коллек
торный ток. ЭДС коллектора
тера мы управляем большой мощностью коллектора, т.е. триод работает в
режиме усилителя эмиттерного тока
Существуют следующие схемы включения триода в режиме усиления
(
рис
. 7.14).
EE
,
поэтому малой мощностью эмит
ЭK
.
EK
RK
II
.
Воздейст
ЭK
ЕЭ,
-
.
-
-
-
Iэ
VT
IK
б)
VT
IK
Iб
Uвх
Iб
На рис
гда база входит как во входную, так и в выходную цепи. Входной величи
ной является ток эмиттера
теризуется дифференциальным коэффициентом передачи эмиттерного то
ка
– α.
Наибольшее распространение получила схема с общим эмиттером
(
рис
. 7.14, б),
Входной величиной является ток базы
схема характеризуется дифференциальным коэффициентом базового тока
. 7.14, а,
где эмиттер входит как во входную, так и в выходную цепь
приведена схема включения триода с общей базой, ко
IЭ,
выходной ток коллектора
dI
dI
K
Э
α
Рис
Uвых
. 7.14
98,09,0
÷≈=
Iб,
Uвых
Uвх
(7.7)
выходной
–
Iэ
IК,
эта схема харак
ток коллектора
IК,
эта
-
-
-
-
.
110
α
1
≈
dI
dI
K
б
где
β
β
=
.
α
−
Усилители подразделяются по частотному сигналу
•
усилители постоянного тока
•
полосовые усилители
а) низкой
;
:
б) высокой частоты
•
резонансные усилители
.
По своему назначению усилители делятся на
•
усилители напряжения
•
усилители тока
•
усилители мощности
;
;
.
10020
÷≈=
, (7.8)
:
;
;
:
Кроме работы в усилительном режиме, триод может работать в клю
чевом режиме
.
-
7.7. Ключевой режим работы триода
Ключ –
сигнала коммутацию в электрической цепи. В статическом режиме (устой
чивый режим) ключ может находиться в двух устойчивых положениях
•
•
Рассмотрим работу «ключа» на триоде (рис
Схема состоит из источника коллекторного напряжения
го напряжения
цепи коллектора
Работа
это элемент, осуществляющий под действием
разомкнутом
замкнутом
;
.
. 7.15).
+EK
RK
VT
Rб
Iб
Uвых
UВХ,
Uвх
Рис
базового сопротивления
. 7.15
Iэ
Rб и
сопротивления нагрузки в
RК.
IU ,
бBX
U
BX
R
схемы
0,0
≈=≈
б
.
Рассмотрим
ток коллектора
0
I ,
K
первый
триод находится в непрово
:
+ ЕК,
режим
,
входно
когда
-
-
-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]