Глава 3.

ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ и СТАБИЛИЗАТОРЫ

3.1.Назначение и классификация выпрямителей.

Выпрямитель – это устройство, которое служит для преобразования переменного тока в постоянный.

Они широко используются в различных электронных аппаратах, как источники постоянного тока.

Структурная схема выпрямителя состоит из трансформатора,служащего для преобразования переменного питающего напряжения, вентильной группы или группы диодов для преобразования переменного тока в пульсирующий, сглаживающего фильтра для сглаживания пульсацийвыходного напряжения.

Современные выпрямители делятся на однофазные и трехфазные,на одно- и двухполупериодные, на управляемые и неуправляемые. Если нужно получить повышенное постоянное напряжение из небольшого постоянного, то применяют инверторы.

3.2.Однофазные выпрямители.

Наиболее характерными схемами однофазных выпрямителей являются однополупериодные выпрямители, выпрямители с выводом нулевой точки и мостовые схемы выпрямления.

3 .2.1.Однополупериодный выпрямитель.

Рис.3.1.а.Схема однополу- периодного выпрямителя без фильтра;

б. Осциллограммы входного и

выходного напряжений и токов.

Пусть сопротивление диода в прямом направлении равно нулю, в обратном - бесконечности, а активные и реактивные сопротивления обмоток трансформато­ра равны нулю.

В течение первого полупериода напряжения на вторичной обмотке трансформатора, потенциал на аноде диодаVД положи­тельный и диод открыт. Напря­жениеU₂на вторичной обмотке трансформатора приложено к нагрузке R_ни в ней возникает токi₂,повторяющий форму напряжения на вторичной обмотке трансформатора. В течение второго полупериода потенциал на аноде диодаVД отрицательный, диод закрыт и ток в нагрузке равен нулю.Постоянную составляющую U₀= U_Hвыпрямленного напряжения на нагрузке найдем из равенства U₀= I₀R_н = =0.45U₂.

Постоянную составляющую вы­прямленного тока I₀ можно подсчитать по формуле I ₀ = U₀/R_н= U_2т/πR_н=I_2m/π= 0,318I _{2 m} .

В течение тех полупериодов, когда диод закрыт, к нему приложено напря-жение, равное напряжению на вторичной об­мотке трансформатора, имеющее обратную для диода полярность. Максимальная величина этого обратного напряжения U_обр равна амплитуде напряжения на вторичной обмотке трансформатора U_2m,т.е.U_обр= U_2m=3.14U₀.Т.о., максимальное обратное напря­жение на диоде более чем в 3 раза превышает выпрямленное напряжение на нагрузке. При проектировании однополупериодных выпря­мителей важно правильно выбрать диод, работающий в такой схеме. Этот выбор проводят на основе двух соображений. Во-первых, диод должен обладать определенной электрической прочностью, т. е. допустимое обратное напряжение диода должно быть больше или равно расчетному обратному напряжению или напряжению в непроводящий период схемы:U_обртах≥U_обр≥ U_в.Известно, что диоды характеризуются допустимым обратным напряжением. Поэтому при выборе диода для работы в схеме выпрямления надо соблюдать неравенство: ≥3.14U₀.Если такой диод подобрать не удается, то нужно включить несколько последовательно соединенных диодов меньшего напряжения. Аналогично, допустимый ток диода должен превышать силу тока I ₀ в цепи, поэтому I_доп≥ I ₀ . Если не выполняется условие по току, то нужно включить несколько однотипных диодов параллельно друг другу.