Действующее значение тока однополупериодного выпрямителя. Выпрямители. Назначение, классификация, основные схемы и расчет. Принцип действия двухполупериодной схемы

Два упомянутых выше схемы используются для преобразования переменного тока в постоянный ток с его преимуществами и недостатками, причем наибольшая волна является самой любимой практиков электроники. Во время разработки практики будут наблюдаться различные типы волн и поведения, которые будут иметь эту схему, путем изменения некоторых ее элементов для других, имеющих большую ценность, и следовать спецификациям, обозначающим эту работу.

Затем цепь ведет себя как полуволновой выпрямитель, а выход в течение положительных полупериодов будет идентичен выходному сигналу полуволнового выпрямителя. Полноволновый выпрямитель, очевидно, производит более сильную волну, чем полуволновый выпрямитель.

В мостовом выпрямителе требуется четыре диода по сравнению с предыдущей схемой. Для определения пикового обратного напряжения используется следующая формула. Другим преимуществом этой схемы является то, что для вторичной обмотки трансформатора требуется всего около половины числа оборотов. Можно видеть, что каждая половина вторичной обмотки трансформатора с центральным байпасом используется только в половину времени.

В момент соединения двух материалов электроны и пустоты в области объединения объединяются, что приводит к отсутствию носителей в области, близкой к переходу. Обнаруженная область положительных и отрицательных ионов называется областью истощения из-за истощения носителей в этой области. Диод представлен следующим символом.

Электрический заряд хранится в пластинах, а пространство между ними заполняется диэлектрическим материалом. Величина емкости пропорциональна диэлектрической постоянной и площади поверхности диэлектрического материала и обратно пропорциональна ее толщине. Для получения большей емкости необходима очень тонкая структура с большой площадью. Емкость может быть установлена ​​как.

Его символика и единица измерения. Емкость: это мера свойства устройства для хранения энергии в виде отдельных зарядов или в виде электрического поля. На следующем рисунке показан входной сигнал выпрямителя. Фигура, которая наблюдалась в осциллографе, была следующей. Объясните разницу в уровнях напряжения между положительным полупериодом входного сигнала и выходным полупериодом.

Существует ли разность частот между входными и выходными сигналами? Если есть разница, потому что полный волновой выпрямитель обладает свойством удвоения входной частоты, поэтому выходная частота будет 120 Гц. Определите среднее и эффективное значение входного напряжения и выходного напряжения и сравните их соответственно.

Вход сигнала Выход сигнала. Упомяните преимущества и недостатки, которые вы наблюдаете в полноволновом выпрямителе. Преимущество этого выпрямителя заключается в том, что уровень постоянного тока, полученный из синусоидального входа, улучшается вдвое по сравнению с половинной волной, потому что используются 2 положительных полуцикла.

Какое влияние оказывает шумовое напряжение на работу электронных схем? Выдает шум на выходе приемника или передатчика. Выпрямитель с емкостным фильтром дает постоянное напряжение постоянного тока. Если на выходные клеммы подается нагрузка, каково напряжение контура при уменьшении сопротивления нагрузки? Напряжение пульсаций выше, если сопротивление нагрузки уменьшается.

Одним из наиболее распространенных способов сокращения цикла является использование конденсаторов в качестве фильтров сигналов. Использование конденсаторов в качестве фильтров в цепи. Также можно было наблюдать вариации схемы на различные значения элементов, которые были заменены.

Выпрямитель с половинной волной представляет собой схему, используемую для устранения отрицательной или положительной части сигнала переменного тока, полный вывод при обратной полярности. Также его напряжение положительное. Наиболее распространенными являются те, которые построены с диодами или тиристорами, хотя есть и другие, которые предназначены для особых случаев, и некоторые из них больше не используются.

Существует множество различных типов выпрямителей, которые используются в электронике для самых разных целей. Двумя основными разновидностями, требующими углубленного анализа, являются полуволновые выпрямители и полноволновые выпрямители. Один или другой из этих двух основных типов выпрямителей можно найти в подавляющем большинстве продуктов бытовой электроники. В обоих случаях обе формы работы выпрямителя преобразуют переменный ток в постоянный ток; только метод для продолжения отличается, и это зависит от результата, который нужно получить.

Полуволновые выпрямители работают, передавая половину переменного тока через один или несколько диодов, преобразуя эту половину переменного тока в прямой электрический ток. Полуволновые выпрямители не очень эффективны, потому что они преобразуют половину переменного тока в постоянный ток. Поэтому полуволновые выпрямители намного менее сложны, так что только для одного диода достаточно для их работы.

Полноволновые выпрямители более сложны, чем полуволновые выпрямители, но они также намного эффективнее. Полноволновые выпрямители обычно используют четыре диода для работы. Они пропускают переменный ток через систему из четырех диодов, получая положительный и отрицательный выводы, характерные для постоянного тока.

Выпрямители используются практически во всей бытовой электронике и необходимы для правильной работы большинства устройств. Поэтому выпрямители необходимы для правильной работы питания переменного тока непосредственно внутри устройства. Первая часть схемы состоит из источника переменного напряжения, за которым следует.

Электроны вращаются вокруг ядра, распределенные в нескольких слоях, в общей сложности до семи слоев. В каждом атоме самый внешний слой называется валентностью и обычно участвует в химических реакциях. Все материалы, найденные в природе, состоят из разных типов атомов, дифференцированных по количеству протонов, электронов и нейтронов. Каждый материал имеет бесконечность характеристик, но специальным в электронике является поведение при прохождении тока. Чем меньше оппозиция к прохождению тока, тем лучше проводник. То, что характеризует хорошее проводящее вещество, является тот факт, что валентные электроны слабо связаны с атомом, легко удаляя их атомы и свободно перемещаясь внутри материалов. Медь, например, только с одним электроном в валентном слое имеет возможность дать ему стабильность. Полученный электрон может стать свободным электроном. Валансные электроны жестко связаны с их атомами, и лишь немногие электроны могут отделиться от своих атомов, чтобы стать свободными электронами. Большая изоляция достигается композитными веществами. Когда атомы германия группируются вместе, они образуют кристаллическую структуру, то есть они представляют собой вещества, атомы которых расположены в пространстве, образуя упорядоченную структуру. Однако с ростом температуры некоторые ковалентные связи получают достаточно энергии для разрыва, заставляя электроны разрытых связей свободно перемещаться внутри кристалла, становясь свободными электронами. Рисунок 1-2. При разрыве ковалентных связей в месте, где был валентный электрон, существует область с положительным зарядом, так как атом был нейтральным, а электрон оставил его. Эта положительная область называется зазором и также известна как дырка. Разрывы не имеют реального существования, поскольку они представляют собой только пустые пространства, вызванные электронами, покидающими сломанные ковалентные связи. Всякий раз, когда ковалентная связь разрушается, возникают как электрон, так и щель. Однако может произойти обратное, электрон, заполняющий щель, завершая ковалентную связь. Поскольку и электроны, и промежутки всегда появляются и исчезают попарно, можно сказать, что число зазоров всегда равно числу свободных электронов. Когда кристалл кремния или германия подвергается разности потенциалов, свободные электроны движутся к большему электрическому потенциалу, и зазоры, следовательно, движутся в направлении, противоположном движению электронов. Этот процесс вставки называется допированием. Примеси, используемые при легировании полупроводникового кристалла, могут быть двух типов: донорной примеси и примесей. Пентавалентный атом входит в место атома кремния внутри кристалла, поглощающего его четыре ковалентные связи, и остается электроном, слабо связанным с пятивалентным ядром. Трехвалентный атом входит в место атома кремния внутри кристалла, поглощая три из четырех его ковалентных связей. Это означает, что на валентной орбите каждого трехвалентного атома имеется зазор. Рисунок 1-4. Полупроводник может быть легирован, чтобы иметь избыток свободных электронов или избыточные промежутки. Поскольку свободные электроны превосходят пробелы. Рисунок 1-5. Когда это происходит, разрыв исчезает, и связанный с ним атом становится отрицательно заряженным. Рисунок 1-6 Каждый раз, когда электрон проходит через соединение, он создает пару ионов. Ионы фиксируются в структуре кристалла из-за ковалентного связывания. По мере увеличения количества ионов область рядом с переходом свободна от свободных электронов и зазоров. Мы называем этот слой истощения региона. Интенсивность истощающего слоя увеличивается с каждым электроном, проходящим через соединение до достижения равновесия. Разность потенциалов на слое истощения называется потенциальным барьером. При 25º этот барьер составляет 0, 7 В для кремния и 0, 3 В для германия. В материале р-типа зазоры также отталкиваются от терминала и имеют тенденцию проникать в соединение, и это уменьшает обедненный слой. Для того чтобы иметь свободный поток электронов, напряжение батареи должно превышать эффект истощающего слоя. Аналогичный факт имеет место и при разрыве материала р-типа. Можно сказать, что батарея увеличивает слой истощения, что делает практически невозможным перемещение электронов из одного слоя в другой. Когда батарея приближается к барьерному потенциалу, свободные электроны и зазоры начинают пересекать переход в больших количествах. Производители обычно указывают максимальный или максимальный ток, поддерживаемый диодом. В общем, резистор используется последовательно с диодом для ограничения проходящего через них электрического тока. Одним из способов определения точного значения тока и напряжения на диоде является использование линии заряда. Он основан на графическом использовании диодных кривых и кривой резистора. Эта точка называется точкой насыщения, потому что это максимальное значение, которое может принять текущий ток. Эта точка называется разрезом, поскольку она представляет собой минимальный ток через резистор и диод. В формуле (1) показана линейная зависимость между током и напряжением. Минимальный ток цепи - точка насыщения! Максимальный ток цепи - рабочая точка или покоя! Он представляет ток через диод и резистор. В отличие от обычных диодов он не сделан из кремния, который является непрозрачным материалом, а скорее такими элементами, как галлий, мышьяк и фосфор. Он широко используется в оборудовании из-за его долговечности, низкого напряжения привода и хорошего отклика в коммутационных схемах. В нем увеличение интенсивности света увеличивает обратный ток. В обратном поляризованном диоде циркулируют только неосновные носители. Эти носители существуют потому, что тепловая энергия доставляет достаточную энергию, чтобы некоторые валентные электроны выходили из своих орбит, генерируя свободные электроны и промежутки, тем самым способствуя обратному току. Чем интенсивнее свет на стыке, тем больше обратный ток в диоде. Вдоль курса будет использован второй подход. Он является переменным, поскольку диод имеет нелинейное сопротивление. Если приложенное напряжение составляет 0, 75 В, соответствующий ток будет составлять 30 мА. Наконец, если напряжение составляет 0, 85 В, ток будет составлять 50 мА. При приложении напряжения -20 В ток будет составлять 25нА, а напряжение -75 В означает ток 5 мкА. Из-за высокой стоимости батареи по сравнению с электрической энергией необходимо создать схему, которая преобразует входящее напряжение в непрерывное напряжение, совместимое с батареей. Диод является важным компонентом в этом преобразовании. Более сложные сигналы могут быть представлены суммой синусоидальных сигналов. Максимальное значение, которое волна достигает пикового значения! Среднее значение синусоидальной волны определяется как постоянное напряжение, которое производит такое же количество тепла, что и синусоидальная волна. Среднее значение синусоидальной волны по циклу равно нулю. Это связано с тем, что каждое значение первой половины цикла имеет равную, но противоположную величину во второй половине цикла. Вскоре вам понадобится компонент, чтобы снизить значение этого переменного напряжения. Используемым компонентом является трансформатор. Трансформатор состоит из двух катушек. Энергия переходит от одной катушки к другой через магнитный поток. Каково напряжение во вторичном в пиковых значениях? Как насчет электрического тока в первичной? Схема полуволны показана на рисунке 1-21. Рисунок 1-21. Учитывая, что диод идеален, кривые показаны на рисунке 1. Выход вторичной обмотки имеет два цикла напряжения: положительный полупериод и отрицательный полупериод. В течение отрицательного полупериода диод имеет обратную поляризацию и ток в цепи отсутствует. Отсутствие электрического тока означает, что напряжение под резистором отсутствует, и все вторичное напряжение остается на диоде. Эта схема известна как выпрямитель с половинным циклом, поскольку в выпрямлении используется только положительный полупериод. Обратите внимание на центральную розетку вторичной обмотки. Из-за этого разъема схема эквивалентна двум полуволновым выпрямителям. Верхний выпрямитель выпрямляет положительный полупериод вторичного напряжения, а нижний выпрямитель выпрямляет отрицательный полупериод вторичного напряжения. Поэтому идеальный трансформатор можно заменить двумя идентичными источниками напряжения, как показано на рис. 1-23 справа, без изменения электрической работы сети. Учитывая два идеальных диода, мы имеем кривую напряжения на нагрузочном резисторе, показанном на рисунке 1. На рисунке 1-24 выпрямленная форма волны начинает повторение после полупериода вторичного напряжения. Предполагая, что входное напряжение имеет частоту 60 Гц, выпрямленная волна будет иметь частоту 120 Гц и период 8, 33 мс. При использовании четырех диодов вместо двух исключается использование центрального гнезда трансформатора. На рис. 1-26 показаны формы сигналов на нагрузочном резисторе и диодах с учетом идеальных диодов. В таблице 1-1 проводится сравнение между тремя типами выпрямителей. При подключении аккумулятора с разряженным конденсатором будет происходить распределение зарядов, и через определенное время напряжения в батарее и конденсаторе будут одинаковыми. И он останавливает циркулирующий электрический ток. Конденсатор может хранить электрический заряд. Конденсатор препятствует изменению напряжения. Способность конденсатора хранить заряд зависит от его емкости. ε. Во время полного цикла на выходе напряжение на резисторе увеличивается от нуля до максимального значения, а затем уменьшается до нуля. Однако напряжение батареи должно быть стабильным. Для получения этого типа напряжения, выпрямленного в нагрузке, необходимо использовать фильтр. Наиболее распространенным типом фильтра для выпрямительных цепей является конденсаторный фильтр, показанный на рисунке 1. Конденсатор расположен параллельно нагрузочному резистору. Для понимания работы фильтра предположим, что диод идеален и что перед подключением схемы конденсатор разряжается. При включении питания в течение первой четверти цикла вторичного напряжения диод непосредственно поляризован. В идеале он работает как закрытый ключ. Рисунок 1-27 Рисунок 1-28 Вскоре после положительного пика диод останавливает движение, что означает открытый ключ. При открытом диоде конденсатор разряжается через нагрузочный резистор. Идея фильтра заключается в том, что время разряда конденсатора намного больше, чем период входного сигнала. При этом конденсатор будет терять только небольшую часть своей нагрузки за время, когда диод находится в разрезе. Диод будет перезапускаться только тогда, когда напряжение в вторичной обмотке начинает повышаться и равно напряжению в конденсаторе. Диапазон проводимости диода называется углом проводимости диода. В выпрямителях без фильтра каждый диод имеет угол поворота 180 °. Напряжение при нагрузке теперь является более стабильным постоянным напряжением. Разница для чистого постоянного напряжения - небольшая пульсация, вызванная зарядом и разрядом конденсатора. Конечно, чем меньше пульсация, тем лучше. На практике необходимо увеличить значение конденсатора. Другим способом уменьшить пульсацию является выбор использования полного волнового выпрямителя, в котором частота пульсаций вдвое превышает половину волны. В этом случае он заряжается дважды в каждом цикле входного напряжения и разряжается только на половину полуволны. Но напряжение пульсации не представляется равным нулю. В качестве правила проектирования принято выбирать напряжение пульсации как 10% от пикового напряжения сигнала, подлежащего выпрямлению. В настоящий момент схема включается, конденсатор приближается к короткому. Поэтому начальный ток, циркулирующий в конденсаторе, будет очень высоким. Этот поток с высоким током называется импульсным током. В этот момент единственным элементом, ограничивающим нагрузку, является сопротивление обмоток и внутреннее сопротивление диодов. В худшем случае конденсатор полностью разряжен, а выпрямитель включен в тот момент, когда напряжение на линии достигает максимума. В типичной схеме выпрямителя импульсный ток не вызывает беспокойства. Это может привести к повреждению диодов или конденсатора. Один из способов уменьшить импульсный ток - включить резистор между диодами и конденсатором. Этот резистор ограничивает импульсный ток, поскольку он добавляется к обмотке и внутреннему сопротивлению диодов. Недостатком этого является, конечно, снижение напряжения нагрузки постоянного тока. Ниже представлена ​​характеристическая кривая стабилитрона и ее символика. Зенеровский диод ведет себя как общий диод при прямом поляризации. Но в отличие от обычного диода, он поддерживает обратные напряжения вблизи напряжения разрыва. Его основное применение - достижение стабильного напряжения. Обычно он имеет обратную смещенность и последовательно с токоограничивающим резистором. Графически можно получить электрический ток под зенером с использованием линии нагрузки. Лаборатория аналоговой электроники.