Elektronika_i_skhemotekhnika

Основные параметры двухполупериодного выпрямителя:

Uобр. доп. 2UН , Iср. доп.>IН/2, Iимп. макс. Iн *Q.

В однофазном мостовом выпрямителе (рис. 3.6) наблюдаются аналогичные процессы. Ток сначала проходит через первый и второй диоды, а потом через третий и четвертый. Причем к паре диодов, находящихся в закрытом состоянии, прикладывается напряжение, в два раза меньшее, чем в предыдущем случае, т. е.

Uобр= 2U 2 U Н

Преимуществом мостовой схемы по сравнению с предыдущей является более простой трансформатор и меньшее обратное напряжение диодов, что иногда компенсирует увеличение числа диодов.

Сф Rн

Д2 Д4

Рис. 3.6

Для упрощения сборки и уменьшения габаритов выпрямителей в настоящее время промышленностью выпускаются блоки из четырех диодов, соединенных по мостовой схеме. Указанные обстоятельства являются причиной более широкого применения мостовой схемы на практике. Основные характеристики мостового двухполупериодного выпрямителя:

Uобр. доп. 1.1*UН, Icр.диод.>IН/2, Iимп. макс. IН*Q.

4.7.Стабилитроны и их применение в параметрических стабилизаторах

Стабилитрон – специальный прибор, предназначенный для стабилизации напряжения между узлами подключения. В стабилитронах используется лавинный и туннельный пробой.

Rбал

Рис. 3.10

При напряжении Uпит меньшем, чем напряжение стабилизации стабилитрона Uст ток через стабилитрон практически не идѐт и напряжение на нагрузке Uн линейно зависит от напряжения питания. После того как напряжение Uн станет равным напряжению Uст начнѐтся рабочий режим стабилизатора. Через балластный резистор протекает ток IRб=Iст+Iн. Для того чтобы при изменении тока нагрузки напряжение на ней оставалось постоянным, необходимо обеспечить постоянство тока через балластное сопротивление. Таким образом, все изменения тока нагрузки компенсируются противоположным изменением тока, протекающего через стабилитрон. Само балластное сопротивление находится из уравнения:

R= U пит U н .

бIн Iст

Если изменение тока нагрузки Iн неизвестно, то можно принять:

Обычно выполняется неравенство rст<< Rн, поэтому всѐ изменение тока через балластный резистор, вызванное изменением напряжения питания будет, в основном, проходить через стабилитрон, т.е.

Uпит Iст .

Rб

Качество стабилизаторов характеризуют с помощью коэффициента стабилизации (Кст). Он показывает насколько изменится напряжение на нагрузке Uн при изменении напряжения питания Uпит. Эта зависимость представлена на рис. 3.10.

Kст U пит , при Iн const

U н

(3.8)

Чтобы рассчитать коэффициент стабилизации, включим в схему замещения параметрического стабилизатора резистор, отражающий сопротивление стабилитрона для приращений тока rст = rдиф (от 10 Ом до 50 Ом), последовательно со стабилитроном (рис. 3.11).

Рис. 3.11. (Ошибка на рисунке: надо Uпит и Uн)

Тогда, считая Uпит> Uст и rдиф<<Rн, можно не учитывать сопротивление нагрузки, включѐнное параллельно rдиф, и определить приращение напряжения на нагрузке при изменении напряжения питания

при этом коэффициент стабилизации будет равен

Kст rRб 1.

дифф

(3.10)

Для увеличения коэффициента стабилизации увеличивают Rб, но этот путь применим только для маломощных стабилизаторов из-за ухудшающегося их КПД. Для получения высокого качества стабилизаторов при достаточно большой выходной мощности прибегают к электронным стабилизаторам.

4.8. СХЕМЫ ДИОДНЫХ ОГРАНИЧИТЕЛЕЙ

Ограничители — это электронные устройства, обладающие хотя бы одним из следующих свойств: 1) в те моменты времени, когда входное напряжение становится ниже некоторого уровня U огр , ток через нагрузку

прекращается; 2) в те моменты времени, когда входное напряжение становится выше некоторого уровня U+огр, через нагрузку идет только тот ток, который соответствует заданному уровню. Ограничители изменяют форму сигнала, срезая либо верхнюю, либо нижнюю часть. При промежуточных значениях входного напряжения (меньших U+огр или больших Uогр ток через нагрузку

должен следовать за изменениями входного сигнала с минимальным искажением формы. Возможно и одновременное ограничение напряжения сверху и снизу.

Реализуют ограничители в зависимости от необходимой точности на диодах или диодах с операционными усилителями (ОУ). Применение диодов объясняется их нелинейной, с пороговыми свойствами вольтамперной характеристикой.

Последовательное включение диода снагрузкой (рис. 3.7, а), осуществляет ограничение первого рода. При напряжении uД>Uотп и Uсм через диод идет ток, который создает напряжение на нагрузке

близкое к uc, если rдин<<Rни uc>>Uотп (рис. 4.7, б, в). Когда амплитуда входного напряжения меньше напряжения отпирания, т. е. uд<Uопт, имеем

т. е. ток через диод не идет. Следовательно, напряжение Uотп является уровнем ограничения. Возможность его регулировки связана со схемным способом изменять Uотп. Включив последовательно с диодом дополнительный источник Uсм, можно уменьшать или увеличивать напряжение отпирания диода, соответственно смещая уровень ограничения в область отрицательных (рис. 4.7, г) или положительных (рис. 4.7, д) полуволн напряжения сигнала.

Включение диода параллельно нагрузке (рис. 4.8, а) реализует ограничение второго рода (рис. 4.8, б, в). Диод открывается только при uн>Uотп (Uсм=0) и ограничивает выходное

напряжение, но из-за конечного дифференциального сопротивления открытого диода напряжение

Также выпускаются и двуцветные светодиоды (рис 3.14). Они применяются, например, в различных пультах управления (один светодиод красный, а другой - зеленый).

Рис. 3.14

Фотодиоды – это полупроводниковые диоды, в которых используется возникновение тока в полупроводнике при воздействии на него светового излучения. Фотодиод имеет структуру обычного p-n-перехода с окном для прохождения светового потока. Условное обозначение фотодиода в электрических схемах приведено на рис. 3.15.

Рис. 3.15

Фотодиоды могут работать в двух режимах: фотодиодном, когда к его

электродам через резистор нагрузки подключается источник постоянного напряжения, смещающий р-n-переход в обратном направлении (диод закрыт), и вентильном, когда источник напряжения отсутствует. Фототок меньше обратного тока диода, поэтому для маломощных схем он составляет доли микроампер.

В фотодиодном режиме используется неравновесная концентрация носителей заряда, возникающих в р-n-переходе вследствие светового облучения. Под действием электрического поля объемного заряда р-n-перехода часть носителей заряда (электроны) устремляется в область n, а часть (дырки)

— в область р. Возникает фототок, имеющий противоположное направление по сравнению с прямым током диода. Он пропорционален интенсивности