4.5. Внешняя характеристика выпрямителя с ёмкостным фильтром

Главным недостатком выпрямителя с ёмкостным фильтром является сильная зависимость выходного напряжения от тока нагрузки. Внешняя характеристика выпрямителя определяется уравнениями

;,

или в относительных единицах

. (4.10)

Выражение (4.10) представляет собой обобщенную внешнюю характеристику выпрямителя, изображенную графически на рис. 4.6.

Рис. 4.6. Внешняя характеристика выпрямителя с ёмкостным фильтром в относительных единицах

Как следует из рис. 4.6, внешняя характеристика выпрямителя круто падающая, поэтому не рекомендуется использовать такой выпрямитель для питания потребителей с переменной нагрузкой, так как напряжение на выходе выпрямителя будет изменяться по величине. Однако этот недостаток можно устранить, применив стабилизатор напряжения в нагрузке. Полупроводниковый прибор, позволяющий построить схему стабилизатора напряжения, будет рассмотрен в следующей лекции.

Контрольные вопросы

1. Как определяется величина пульсаций выпрямленного напряжения?

2. Какие элементы применяют для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения? Как определяется коэффициент сглаживания фильтра?

3. В чём преимущество ёмкостного сглаживающего фильтра?

4. Нарисуйте схему мостового однофазного выпрямителя с активно-ёмкостной нагрузкой и его временную диаграмму работы.

Лекция 5. Полупроводниковые стабилитроны. Параметры, классификация, анализ работы схемы параметрического стабилизатора напряжения

5.1. Основные параметры стабилитронов

Полупроводниковым стабилитроном называют кремниевый диод, способный длительно работать в области лавинного пробоя p-nперехода при приложении обратного напряжения [13, 21].

Прямая ветвь ВАХ стабилитрона ничем не отличается от ВАХ обычного кремниевого диода, а обратная ветвь из-за специальной конструкции и малой концентрации примесей в p-nпереходе обладает «жесткой» формой в зоне электрического (лавинного) пробоя. Вид ВАХ стабилитрона представлен на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Вольтамперная характеристика стабилитрона

В зоне лавинного пробоя на рабочем участке характеристики напряжение на стабилитроне меняется весьма мало. Границы рабочего участка определяются с одной стороны минимальным током стабилизации I_ст.мин, при котором возникает устойчивый лавинный пробой, а с другой стороны максимальным током стабилизацииI_ст.мах, при которомp-nпереход нагревается до предельно допустимой температуры.

Основными параметрами стабилитронов являются:

- номинальное напряжение стабилизации U_ст.ном;

- номинальный ток стабилизации I_ст.ном;

- допустимая мощность рассеяния Р_ст;

- динамическое сопротивление r_ст;

- температурный коэффициент стабилизации напряжения (ТКСН).

Номинальное напряжение стабилизации U_ст.номзависит от температурыp-nперехода и определяется при заданных условиях охлаждения и номинальном токеI_ст.ном.

Допустимая мощность рассеяния Р_ст=U_стI_{ст.макс.}устанавливается для длительного режима работы. Она зависит от интенсивности охлаждения, и может быть увеличена установкой стабилитрона на радиатор (если это предусмотрено конструкцией корпуса стабилитрона).

Динамическое сопротивление определяет качество стабилитрона. Чем меньше динамическое сопротивление, тем меньше изменяется напряжение на рабочем участке ВАХ стабилитрона, и тем точнее поддерживается стабилизированное напряжение.

Температурный коэффициент стабилизации напряжения (ТКСН) определяется по формуле:

;, (5.1)

где t=t_макс–t_мин– разность температур окружающей среды, при которых эксплуатируется стабилитрон.

Высоковольтные стабилитроны обладают положительным ТКСН, а низковольтные – отрицательным. Это объясняется различием в механизмах лавинного пробоя «широких» высоковольтных и «узких» низковольтных p-nпереходов.