Чижма С.Н. - Основы схемотехники 2008, страница 12

4.8, Мостовой выпрямитель с фильтром (а) и его временные диаграммы (б) Конденсатор подбирают так, чтобы выполнялось условие Л„С» Ц, (где," -часпгга пульсаций, в нашем случае — 100 Гц), тогда будет обеспечено ослаб- ланКЕ пульсаций. Амгвтитуда пульсаций прямо пропорциональна току нагрузки и обрапго пропорциональна емкости конденсатора и частоте входного сигнала.

Бали требуется уменьшить пульсации, а сопротивление нагрузки мало, ,::,'- ттз..необходима чрезмерно большая емкость конденсатора, те. сглаживание -". ' пульсаций выполнить одним конденсатором практически нельзя. Приходится .:.'.,вкшечать дополнительный сглаживающий фильтр (рис.4 9), состоящий из дросселя с большим индуктивным сопротивлением и еще одного конденсатора (или еще более сложный фильтр) Необходимо отметить, по весьма опасно короткое замыкание нагрузки, ,.':,:,'которое, в частности, получается при пробое конденсатора сглаживающего :,;:;::фильтра, Тогда все напряжение исючника будет приложено к диоду и ток станет ! ' 'недопустимо большим. Происходит тепловое разрушение диода. Рис 4.9 Сглаживающий фильтр 1.С-типа Рис 4 10.

Удвоитель напряжения 65 На базе двухполупериодных выпрямителей можно построить схемы с умножением напряжения. Схема, показанная на рнс.4.10, называется удвоителем напряжения. Нижняя обмотка трансформатора включена к точке соединения двух конденсаторов. Верхняя обмотка в первый полупериод заряжает верхний конденсатор, во второй полупериод — нижний таким образом, что каждый из них заряжается до амплитудного значения напряжения. На выход подается сумма этих напряжений.

Эта схема является двухполупериодным выпрямителем, так как она работает в каждом полупериоде входного сигнала — частота пульсаций в два раза превышает частоту колебаний питающей сети 50 Гц. Разновидности этой схемы позволяют увеличивать напряжение в 3, 4 и более раз. В частности, аналогичные схемы используются в телевизионных умножителях напряжения, позволяющих получить анодное напряжение для кинескопов, величина которого превышает 20 кВ.

Если сигналы несинусоидальны, то для их выпрямленна используются более сложные схемы. Например, если сигнал имеет прямоугольную форму, то говорить о его выпрямлении не принято, хотя процесс выпрямления применим и к нему. Например, требуется получить последовательность импульсов, совпадающих с моментами нарастания прямоугольного снгнала. Для этого сначала дифференцируют прямоугольный сигнал„а затем выпрямляют его с помощью диода (рис. 4.11). Следует иметь в виду, что прямое напряжение диода составляет приблизительно О,б В.

На выходе этой схемы сигнал будет получен лишь с том случае, когда двойная амплит)зта прямоугольного входного сигнала будет не меньше О,б В. Еще одна область применения диодов основана на способности пропускать большее из двух напрюкений, не оказывая влияния на меньшее. Схемы, в которых используется это свойство, объединены в семейство логических схем.

Рассмотрим схему резервной батареи питания — она используется в Рис. 4.! 1. Выпрямление прямоугольных сигналов устройствах, жпорые должны работать непрерывно даже при отключениях :, :-', щтгаиия (например, электронные часы). схема, показанная на рис 4.

12, включает как раз такую батарею В отсутствие сбоев питания батарея нс рабстаег, при возникновении ..;, сбоя питания на схему начинает поступать от батареи, при этом перерыва в подаче питания не происходит. Нагдхаав от ~ПЗВ до "15В Бвтвр: 1ЗЫ Рис. 4 12. Схема резервного питания 4.Э. Рвзноввдности полупроводниковых диодов. Стабилитроны К специальным полупроводниковым диодам относятся приборы, в ко:,: "торых используются особые свойства р-п переходов: управляемая пслупро- вздииковая емкость — варикапы; лавинный пробой — стабилитроны; туннель- "иыйэффект — туннельные и обращенные диоды, фстоэффект — фотодиоды, :: -; фотоииая рекомбииация носителей зарядов — светодиоды; многослойные ди',. Оззьг — динисторы; приборы на переходе метаю — полупроводник — диоды ,", " Шоттки.

Кроме того, к диодам относят некоторые типь1 приборов с тремя -. — выводами, такие как тиристоры. Рассмотрим наиболее часто применяемые 'диоды — стабилитроны н варикапы Стабилитроны — это полупроводниковые диоды, работающие в облас::: 'зтг лавизшого пробоя. При обратном смещении полупроводникового диода . возникает электрический лавинный пробой р-л перехода При этом в широ- .

'ком диапазоне изменения тока через диод напряжение на нем меняется очень . незначительно Для ограничения тока через стабилитрон последовательно с ", иим включают сопротивление. Если в режиме пробоя мощность, рассеивае- .: мая на нем, не превышает предельно допустимую, то в таком режзьче стаби":.

ЛЗГГраи может работать неограниченно долго На рис 4 13 показано схемо: техническое обозначение стабилитрона, а на рис 4 14 приведена его вольтвмпериая характеристика Основными параметрами стабилитронов являются: — напряжение стабилизации номинальное 1У сп — напряжение стабилизации минимальное 1' ст.,» ' — напряжение стабилизации максимальное У, сг. — лиффсренциальное сопрагивлсние Я „; - температурный коэффициент напряжения стабилизации а ст' — минимальный ток стабилизации 1„„ ст .

максимальный ток стабилизации У сг — рассеиваемая мощность Р жс' Рис. 4.13. Условное графическое Рис. 4.14. ВАХ стабилитрона обозначение стабилитрона Чаще все~ о сгабилитрон используется для стабилизации постоянного напряжения. Для оценки стабильности схемы используется такой параметр, как дифференциальное сопротивление стабилитрона. Этот параметр измеряется в единицах сопротивления и во многих расчетах играет роль сопротивления.

Дифференциальное сопротивление равно отношению изменения прилоясенного напряжения к соответствующему изменению тока через схему Стабилизация тем лучше, чем круче идет кривая и соответственно тем меньше дифференциальное сопротивление стабилитрона. Простейшая схема стабилизатора напряжения 1рис.4.15) включает в себя балластный резистор Я,, стабилитрон И> и нагрузку А„, напряжение на которой требуется поддерживать постоянным. Рис.

4.15. Стабилизатор напряжения 68 .... ',. Если изменится входное напряжение 6>„„, то это приведет к изменению лоска через стабилитрои И.>, при этом изменяется сопротивление стабилитрона.и соответственно изменится падение напряжения на резисторе Я,, в речультаге чего произойдет компенсация изменения Ь' Для установления и поддержания правильного режима стабилизации сопротивление А, должно иметь определенное значение, которое обычно ',, рассчитывают для средней точки вертикального участка рабочей ветви ВАХ :, 'стабвлитрона. Также необходимо учитывать, чтобы при любом возможном -. "'изменении входного напряжения ток через стабилитрон находился на вергикальном участке ВАХ .Рассмотрим основные параметры стабилитронов Напряжение стаби- лизации может изменяться примерно от 3 до 200В, изменение тока стабилит':;:: рена от1 до 1, составляет десятки и даже сотни миллиампер Максималь'::, ная допустимая мощность, рассеиваемая на стабилитроне — от сотен милли- ввзт до единиц ватт.

Дифференциальное сопротивление Ь' в режиме стаби,—: .лизации может быть от десятых долей Ома для низковольтных мощньгх ста- бьшитроиов до 200 Ом для стабилитронов на более высокие напряжения , .Яизвовольтные стабилитроны малой мощности имеют сопротивление Л от : единиц до десятков Ом. Для получения более высоких стабильных напряжений применяется пос::.:-;ледовательное соединение стабилитронов, рассчитанных на одинаковые токи :,.:фис. 4.16).

Вследствие разброса характеристик и параметров у отдельных '-:- ввпемпларов стабилитронов данного типа их параллельное соединение с целью получения больших токов не рекомендуется ', Для повышения стабильности напряжения может применяться схема . '::адсвадиого соединения стабилитронов (рис. 4. 17), в которой стабилитрон гХ>, ':" >должен иметь более высокое напряжение стабилизации, чем стабилитрон Ю, Эффективная стабилизация харакгер>пустея коэффициентом стабилиза. ции К который показывает, во сколько раз относительное гпменение напря- Рис.

4.16, Последовательное включение стабилитронов 69 жения на выходе схемы стабилизации меньше., чем относительное изменение напряжения на входе. Для простейшей схемы на рис.4 15 можно записать: 14.3) %7 Рис. 4,17. Каскадное включение стабилитронов Практически полупроводниковый стабилитрон может обеспечить К,, равный нескольким десяткам. А при каскадном соединении (рис. 4.17) обший коэффициент стабилизации равен произведению коэффициентов стабилизации отдельных звеньев: (4.4) К =К 'К ...К.