Лекция 5. Диодные схемы (Занятие 1.1.6).

 

Вопросы лекции:

1.Фильтрация в источниках питания. Двухполупериодные выпрямители с фильтром. Определение напряжения пульсации.

2.Расщепление напряжения питания. Примеры схем. Назначение, принципы построени я и работы.

3.Выпрямители с умножением напряжения.

4.Индуктивные нагрузки и диодная защита. Назначение, принципы построения и работы.

 

Вопрос 1. Фильтрация в источниках питания. Двухполупериодные выпрямители с фильтром. Определение напряжения пульсации.

Выпрямленные сигналы, полученные в предыдущем разделе, еще не могут быть использованы как сигналы постоянного тока. Дело в том, что их можно считать сигналами постоянного тока только в том отношении, что они не изменяют свою полярность. На самом деле в них при­сутствует большое количество «пульса­ций» (периодических колебаний напряже­ния относительно постоянного значения), которые необходимо сгладить для того, чтобы получить настоящее напряжение постоянного тока Для этого схему выпрямителя нужно дополнить фильтром низких частот (рис. 1.1).

Рисунок 1.1- Выпрямитель с фильтром.

 

Вообще говоря, последовательный резистор здесь не ну­жен, и его, как правило, не включают в схему (если же резистор присутствует, то он имеет очень маленькое сопротивле­ние и служит для ограничения пикового тока выпрямителя).

Дело в том, что диоды предотвращают протекание тока разряда конденсаторов, и последние слу­жат скорее как накопители энергии, а не как элементы классического фильтра низ­ких частот. Энергия, накопленная конден­сатором. определяется выражением . Если емкость С измеряется в фарадах, а напряжение U - в вольтах, то энергия  будет измеряться в джоулях (в ваттах в 1 с). Конденсатор подбирают так чтобы выполнялось условие  (где f- частота пульсации, в нашем случае 120 Гц). При этом происходит ослабление пульсаций за счет того, что постоянная времени для разрядки конденсатора су­щественно превышает время между пере­загрузками.

Определение напряжения пульсации. Приблизительно определить напряжение пульсаций нетрудно, особенно если оно невелико по сравнению с напряжением постоянного тока (рис. 1.2).

 

Рисунок 1.2 - Определение напряжения пульсации.

 

Нагрузка вызывает разряд конденсатора, который происходит в промежутке между циклами (или половинами циклов для двухполу- периодного выпрямления) выходного сигнала. Если предположить, что ток через нагрузку остается постоянным (это справедливо для небольших пульсаций), то (напомним, что I = C(dU/dt). Подставим значение 1/f (или 1/2f) для двухполупериодного выпрямле­ния) вместо  (такая замена допустима, так как конденсатор начинает снова заря­жаться меньше, чем через половину цикла). Получим

(однополупериодное выпрямление),

(двухполупериодное выпрямление).

 

Вопрос 2. Расщепление напряжения питания. Примеры схем. Назначение, принципы построения и работы.

   Широко распространена мостовая одно­фазная двухполупериодная схема выпря­мителя, показанная на рис. 2.1. Она позволяет расщеплять напряжение питания (получать на выходе одинаковые напря­жения положительной и отрицательной полярности). Эта схема эффективна, так как в каждом полупериоде входного сигнала используются обе половины вторич­ной обмотки.

Рисунок 2.1 -  Схема расщепление напряжения питания