Мікроелектроніка та цифрова техніка

Рис. 10.4 - Схема заміщення однополуперіодного випрямляча

Рис. 10.5 - Вольтамперна характеристика однополуперіодного випрямляча

Кожному миттєвому значенню синусоїдальної напруги (синусоїда 4) відповідає згідно ВАХ ланцюга певне миттєве значення струму (крива 5). Виконуючи побудову для різних моментів час (t₁, t₂, t_з,…) одержуємо графік миттєвих значень струму у вигляді додатної синусоїдальної напівхвилі струму. При позитивній напівхвилі синусоїдальної напруги (u > 0) струм в опорі навантаження є, при негативної – струму в ланцюзі немає.

Схеми випрямлення, рис. 10.4, з додатковими компонентами згладжування, називаються схемами однопівпериодного випрямлення. Основною величиною, що характеризує випрямляч, є середнє значення випрямленого струму I_d (напруга U_d = I_d R_H). Для одно-піперіодного випрямлення середнє значення струму

(10.1)

З (10.1) випливає, що при одпопівперіодному випрямленні середнє значення випрямленого струму становить усього біля третини амплітудного значення.

Важливе значення при випрямленні мають пульсації випрямленого струму й зворотна напруга.

Пульсації випрямленого струму характеризуються коефіцієнтом пульсацій d_n=I_1m/I_d, де I_lm – амплітуда першої гармоніки пульсуючого струму, що визначається розкладанням функції i(t) у ряд Фур'є; I_d – постійна складова випрямленого струму (середнє значення струму). При однополуперіодному випрямленні d_n= 1,57.

Зворотна напруга U_0бр – це максимальна напруга на вентилі в ті напівперіоди, коли струм дорівнює нулю (вентиль закритий). Якщо U_0бр більше припустимого для даного вентиля, то останній може бути пробитий. При однополуперіодному випрямленні U₀_0бр=U_m, де U_m – амплітуда вхідної напруги живлення.

Двухполуперіодне випрямлення. При однополуперіодному випрямленні корисним є тільки один напівперіод синусоїдальної напруги й тому мають місце значні пульсації випрямленого струму. Ці недоліки частково усуваються в схемах двохполуперіодного випрямлення. Найбільше застосування найшли дві схеми: схема з нульовою точкою й мостовою схемою.

Схема випрямляча з нульовою точкою зображена на рис. 10.6. Вона має трансформатор Т і вентилі VI і V2, що підключені до крайніх виводів вторинної обмотки трансформатора. Опір навантаження випрямляча R_H включено між середньою точкою вторинної обмотки трансформатора й загальною точкою вентилів. У той напівперіод, коли напруга на половині вторинної обмотки u > 0, струм i₁ у верхньому на рис. 10.6 контурі (показаний штриховою лінією) є, а в нижньому i₂ = 0 (відкритий вентиль VI, закритий вентиль V2). У наступний напівперіод u < 0 і i₁ = 0, a i₂ ¹ 0. Протягом обох напівперіодів струм у навантаженні має той самий напрямок. Графік випрямленого струму представлений на рис. 10.7. Середнє значення випрямленого струму вдвічі більше, ніж при однополуперіодному випрямлені: I_d= 2 I_m /p=0,637I_m. Пульсації напруги значно менше, ніж при однополуперіодному випрямленні, коефіцієнт пульсацій d_n = 0,66, але зворотна напруга U_0бр = 2 U_m, де U_m – амплітуда напруги й між виводом і середньою точкою вторинної обмотки трансформатора при максимальній напрузі на навантажені.

Рис. 10.6 - Мостовий випрямляч Рис. 10.7 - Графік випрямленого

струму

Мостова схема (рис. 10.6) може бути зібрана без трансформатора, але в ній повинне бути чотири вентилі.

Шлях струму в один напівперіод (u > 0) показаний штриховою лінією (через вентилі VI і V3 і навантаження). В інший напівперіод (u < 0) струм протікає через вентилі V2, V4 і навантаження.

Рис.10.8 - Мостова схема випрямляча

В обидва напівперіоди струм у навантаженні має один і той же напрямок. Графік випрямленого струму такий же, (див. рис. 10.7) що й у схемі рис. 10.4, тому I_d= 2 I_m /p=0,637I_m і d_n = 0,66, але зворотна напруга на кожному з вентилів удвічі менше, ніж у схемі рис. 10.8.

Фільтри. У всіх розглянутих схемах випрямлена напруга пульсуюча, тобто має не тільки постійну складову, але й змінну, що складається з ряду гармонійних складових різних частот. Для зменшення небажаних гармонійних складових на виході випрямляча ставлять електричні низькочастотні фільтри, що згладжують. Схеми найпростіших фільтрів: ємнісного, індуктивного, Г подібного й П-подібного – представлені на рис. 10.9, а – г. Принцип роботи фільтрів заснований на різній залежності реактивних опорів від частоти. Індуктивний опір для k-й гармоніки X_Lk=k w1 L, ємнісний опір Х_Сk = = 1/(k w₁ С), тобто індуктивний опір тим більше, чим вище номер гармоніки (збільшується з ростом частоти), а ємнісне – зменшується.

г)

Рис. 10.9 - Схема найпростіших фільтрів

Котушка індуктивності, активний опір якої повинен бути по можливості мінімальним, включається послідовно в ланцюг навантаження (рис.10.9, б). Для постійної складової індуктивний опір дорівнює нулю, а для змінної тем більше, чим більше частота гармоніки. Змінна складова обмежується, – і пульсації струму зменшуються. На рис. 10.9, в та г показані схеми комбінованих L, С-фільтрів.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Cпрямляючі пристрої	\|	Основні терміни і визначення в мікроелектроніці

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.006 сек.