1 Однофазні та багатофазні випрямлячі

1.1 Функціональна схема пристрою випрямлення

Радіотехнічні пристрої у більшості випадків живлять постійним струмом. Первинні промислові джерела живлення виробляють змінну напругу стандартного значення та частоти. Перетворення змінної напруги у постійну виконують за допомогою пристроїв вторинного живлення – випрямлячів. Випрямляч – це електротехнічний пристрій, призначений для перетворення одно- або багатофазної змінної напруги у постійну напругу з потрібними значеннями струму та коефіцієнта пульсацій.

Структурна схема випрямляча наведена на рисунку 1.1. До його складу входять трансформатор Тр, діодна група (безпосередньо випрямляч В) та фільтр для згладжування пульсацій (згладжуючий фільтр) Ф [4]. Випрямляч може бути керованим, для цього до його складу уводять пристрій керування ПК.

Рисунок 1.1 – Схема випрямляча

Призначення окремих елементів випрямляча.

Трансформатор необхідний для зміни величини напруги вхідного джерела та для гальванічної розв’язки мережі з навантаженням.

Випрямляюча діодна група являє собою пристрій, який перетворює змінний струм у пульсуючий. Він може виконувати також функції регулятора напруги.

Згладжуючий фільтр – це пристрій, який призначений для зменшення амплітуди змінної складової у випрямленій напрузі, іншими словами – пристрій для згладжування пульсацій випрямленої напруги.

Випрямлячі класифікують: за типом вентилів (керовані, некеровані), вентилі можуть бути напівпровідниковими, електронними, іонними; за величиною напруги та потужності; за схемою випрямлення – однофазні та багатофазні, однотактні та двотактні, з множенням напруги.

1.2 Діоди випрямлення та їх характеристики

1.2.1 Статична характеристика діода

В джерелах живлення радіотехнічних пристроїв частіше використовують германієві та кремнієві напівпровідникові діоди.

Основні їх параметри: постійний прямий та зворотній струми; імпульсне значення прямого струму; постійне падіння напруги на діоді при протіканні струму в прямому напрямі; зворотна напруга; порогова напруга – значення постійної напруги в точці перетину прямої, що апроксимує вольт-амперну характеристику діода (ВАХ) при великих струмах, з віссю напруги (рисунок 1.2) [6].

Діоди характеризують динамічним та диференційним опорами, які визначаються виразами:

, (1.1)

, (1.2)

де та– малі прирости напруги та струму.

Рисунок 1.2 – Вольт-амперна характеристика діода

Для спрощення аналізів процесів випрямлення реальну вольт-амперну характеристику 1 діода (рисунок 1.3), подають лінійною ломаною ідеального вентиля (2, пунктир), ідеального вентиля з втратами (3), чи ідеального вентиля з втратами та порогом (4) [3].

Рисунок 1.3 – Можливі апроксимації вольт-амперної характеристики діода

Порогова напруга для германієвих і кремнієвих діодів складає відповідно 0,15-0,2 та 0,4-0,8 В.

1.2.2 Інерційність діодів

Крім статичних характеристик діод характеризується параметрами, які визначають його інерційні властивості при перемиканні діода з режиму прямого струму на зворотну напругу (рисунок 1.4) [6].

Рисунок 1.4 – Часова характеристика переключення діода

Після моменту часу , коли відбувається зміна полярності вхідної напруги, діод через інерційність носіїв заряду залишається відкритим до моментуt2, і через нього в зворотному напрямі протікає струм.