14-04-2020-ЭЛЕКТРОНИКА-1.1-ГЛАЗАЧЕВ (1171923), страница 12

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

2.20. Термокомпенсация стабилитронаОсновные параметры стабилитронов:1. Напряжение стабилизации U ст – напряжение на стабилитроне при протекании через неготока стабилизации;2. Ток стабилизации I ст – значение постоянного тока, протекающего через стабидитронв режиме стабилизации;3. Дифференциальное сопротивление стабилитрона rст – дифференциальное сопротивле U стние при заданном значении тока стабилизации, т.е.; I ст4.

Температурный коэффициент напряжения стабилизации  ст – отношение относительного изменения напряжения стабилизации стабилитрона к абсолютному изменению температуры1 U ст 100 % ;окружающей среды при постоянном значении тока стабилизации:  ст U ст ТПредельные параметры стабилитронов:1. Минимально допустимый ток стабилизации I ст min – наименьший ток через стабилитрон,при котором напряжение стабилизации U ст находится в заданных пределах;2.

Максимально допустимый ток стабилизации I ст max – наибольший ток через стабилитрон, при котором напряжение стабилизации U ст находится в заданных пределах, а температура перехода не выше допустимой;3. Максимально допустимая рассеиваемая мощность Pmax – мощность, при которой невозникает теплового пробоя перехода.Выводы:1. Полупроводниковый стабилитрон  кремниевый диод, работающий при обратном напряжении в режиме электрического пробоя.2. Необходимое напряжение стабилизации получают выбором соответствующей концентрации примеси в базе диода.2.9.

СтабисторыСтабистор – это полупроводниковый диод, напряжение на котором в области прямого смещения слабо зависит от тока в заданном его диапазоне и который предназначен для стабилизациинапряжения.38А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекцийСтабилизацию постоянного напряжения можно также получить при использовании диода, включенного в прямом направлении, используя для этойцепи крутой участок прямой ветви вольт-ампернойI прхарактеристики (рис.

2.21).I ст maxПри изменении прямого тока в диапазоне отI ст min до I ст max падение напряжения будет измеIняться в относительно небольшом диапазоне U .Кремниевые диоды, предназначенные дляI ст minэтой цели, называют стабисторами. Для изготовлеU обрния стабисторов используется кремний с большойU прU обрконцентрацией примесей, что необходимо для поUлучения меньшего сопротивления и меньшей темI обрпературной зависимости прямой ветви вольтРис.

2.21. Вольт-амперная характеристика стабистораамперной характеристики.По сравнению со стабилитронами стабисторыимеют меньшее напряжение стабилизации, определяемое прямым падением напряжения на диоде, икоторое составляет примерно 0,7 В . Последовательное соединение двух или трёх стабисторов позволяет получить удвоенное или утроенное значение напряжение стабилизации. Некоторые типы стабисторов представляют собой единый прибор с последовательным соединением отдельных элементов.Основные параметры стабисторов такие же, как у стабилитронов.2.10. Применение полупроводниковых диодовПри рассмотрении вопросов применения полупроводниковых диодов ограничимся применением стабилитронов и выпрямительных диодов.Выпрямителями называются устройства, преобразующие электрическую энергию переменноготока в энергию постоянного тока.

Структурная схема выпрямителя представлена на рис. 2.22.СиловойтрансформаторСглаживающийфильтрВентильНагрузкаРис. 2.22. Структурная схема выпрямителяСиловой трансформатор – преобразует переменное питающее напряжение (необходимоенапряжение, гальваническая развязка).Вентиль – обладает односторонней проводимостью и обеспечивает преобразование переменного тока в выпрямленный (ток одного направления).Сглаживающий фильтр – преобразует выпрямленный ток в ток близкий по форме к постоянному току.Нагрузка – активная, активно-индуктивная, активно-емкостная, противоЭДС.Выпрямительные устройства характеризуются: выходными параметрами, параметрами, характеризующими режим работы вентилей, и параметрами трансформатора.

Наиболее распространенныйвентиль в маломощных устройствах – полупроводниковый диод. Если в качестве вентилей используются тиристоры и транзисторы, то возможна реализация так называемого управляемого режима выпрямления (на диодах строят неуправляемые выпрямители).Выпрямители называются неуправляемыми, если величина напряжения на выходе выпрямителяEd определяется только переменным напряжением E2 на его входе:(2.5)Ed  kсх Е2 ,где k сх – коэффициент пропорциональности, характерный для данной схемы выпрямления,называемый коэффициентом схемы выпрямления.К выходным параметрам выпрямителя относятся: номинальное среднее выпрямленноенапряжение U н ср ; номинальный средний выпрямленный ток I н ср ; коэффициент пульсаций выпрям-39А.В.

Глазачев, В.П. Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекцийленого напряжения k п ; частота пульсаций выпрямленного напряжения; внутреннее сопротивлениевыпрямителя.Коэффициентом пульсаций называется отношение амплитуды первой гармоники колебаний выпрямленного напряжения к среднему значению выпрямленного напряжения.Для классификации выпрямителей используют различные признаки и особенности их конструкции: количество выпрямленных полуволн (полупериодов) напряжения, число фаз силовой сети, типсглаживающего фильтра и т.п.По количеству выпрямленных полуволн различают однополупериодные и двухполупериодные выпрямители.

По числу фаз – однофазные, двухфазные, трехфазные и шестифазные выпрямители.По схеме включения вентилей различают выпрямители с параллельным, последовательным имостовым включением вентилей.2.10.1. Однофазная однополупериодная схема выпрямленияПростейшей схемой выпрямителя является однофазная однополупериодная схема (рис. 2.23, а).Трансформатор Т играет двойную роль: он служит для подачи на вход выпрямителя ЭДС e2 ,соответствующей заданной величине выпрямленного напряжения Ed , и обеспечиваетгальваническую развязку цепи нагрузки и питающей сети.

Параметры, относящиеся к цепи постоянного тока, то есть к выходной цепи выпрямителя, принято обозначать с индексом d (от английского словаdirect – прямой): Rd – сопротивление нагрузки; ud – мгновенное значение выпрямленного напряжения; id – мгновенное значение выпрямленного тока.e2бi1u1а3udT i2 VDe22idRн udUdвi2  idIdгi2  I dдеi1Рис. 2.23. Однофазный однополупериодный выпрямительБлагодаря односторонней проводимости вентиля ток в цепи нагрузки будет протекать только втечение одной половины периода напряжения на вторичной обмотке трансформатора, чтоопределяет и название этой схемы.Соотношения между основными параметрами найдем при следующих допущениях: Активным и индуктивным сопротивлением обмоток трансформатора пренебрегаем. Нагрузка имеет чисто активный характер. Вентиль VD идеальный. Током намагничивания трансформатора пренебрегаем. ЭДС обмотки трансформатора синусоидальна: e2  2 E2 sin θ , где E2 – действующее значение ЭДС;   t ;   2 f .40А.В.

Глазачев, В.П. Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекцийНа интервале 0  ЭДС e2 будет иметь полярность, прямую по отношению к вентилю VD ,вентиль открыт и в цепи нагрузки протекает ток.На интервале  2 ЭДС e2 имеет противоположную полярность, вентиль VD закрыт и токнагрузки равен нулю.Тогда мгновенное значение выпрямленного напряжения (рис. 2.23, в):ud 2 E 2 sin θ,ud0.0 π 2πПостоянная составляющая выпрямленного напряжения:1Ud 2π20π1u d dθ 2 E2 sin θdθ 2π 02 E2 0, 45 E2 .πМгновенное значение выпрямленного тока id  i2 id(рис. 2.23, г).RdПостоянная составляющая выпрямленного тока I d Ud.Rd(2.6)Для данной схемы выпрямления среднее значение анодного тока вентиля I а ср  I d .2 E2 I d π .

(2.7)R2Максимальное значение обратного напряжения на вентилеU обр max  2 E2  U d π .Максимальное значение анодного тока iа max (2.8)Спектр выпрямленного напряжения имеет вид (разложение в ряд Фурье):2 E22 E22 2 E22 2 E2ud   sin   cos2  cos4    .(2.9)2315 Коэффициент пульсаций, равный отношению амплитуды низшей (основной) гармоникипульсаций к среднему значению выпрямленного напряжения равен:U пульс max 012 E22 E2 kп   1,57 .(2.10)Ud22Как видно, однополупериодная схема выпрямления имеет низкую эффективность из-завысокой пульсации выпрямленного напряжения.Расчетная мощность трансформатора Т:P P(2.11)Pрасч  1 2 ,2где P1 и P2 – расчетная мощность первичной и вторичной обмотки.Действующее значение тока вторичной обмотки1 2π 2(2.12)I2  i2 dθ  I d .2π 02Тогда P2  E2 I 2 может быть получена подстановкой I 2 из выражения (2.12), а E2 извыражения (2.6):U  I dP2  d 3, 49 Pd ,(2.13)2 2где Pd  U d I d – мощность нагрузки.Мощность первичной обмотки трансформатора P1  E1I1 , где E1 и I1 – действующиезначения ЭДС и тока первичной обмотки трансформатора; E1 находится как E1  E 2 k тр , гдеk тр w1– коэффициент трансформации; w1 и w2 – число витков первичной и вторичной обмотокw2трансформатора.41А.В.

Глазачев, В.П. Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекцийI1 1 2π 2 i1 d ,2π 0(2.14)где i1 – мгновенное значение первичного тока.Из условия равенства намагничивающих сил первичной и вторичной обмоток трансформатора(2.15)i1w1  i2  I d w2  0 .Находим i1 :w1i2  I d .(2.16)i1   2 i2  I d   w1k трПоскольку i2 протекает во вторичной обмотке трансформатора только на интервале от 0 до  ,а на интервале  2 он равен 0, тоI d 1  πsin  ,i1 0 π k тр(2.17)Idi 1 π 2π  k .трГрафическое изображение этой функции представлено на рис.

2.23, е. Оно являетсязеркальным отображением функции ( i2  I d ) (рис. 2.23, д), но масштабы их отличаются в k тр раз.Подставляя значения (2.17) в выражение (2.14), получаем действующее значение первичного тока:I(2.18)I1  1,21 d .k трМощность первичной обмотки трансформатора(2.19).P1  E1I1 2,69Pd .Подставляя (2.19) и (2.13) в (2.11), получаем расчетную мощность трансформатора:P P(2.20)Pрасч  1 2  3,06 Pd .22.10.2.

Двухполупериодная схема выпрямления со средней точкойЭта схема представляет собой два однополупериодных выпрямителя, работающих на общуюнагрузку Rd и питающихся от находящихся в противофазе ЭДС (рис. 2.24, а) e2 a и e2b .Для создания этих ЭДС в схеме является обязательным наличие трансформатора T с двумя полуобмотками на вторичной стороне, имеющими среднюю точку.На рис. 2.24, б, в, г, д представлены временные диаграммы для двухполупериодной схемы выпрямителя со средней точкой.В случае чисто активной нагрузки и с учетом допущений (п. 2.10.1) для рассматриваемой схемыимеют место следующие основные соотношения:1Ud ππ02 E2 sin θdθ 2 2 E2;πII пр ср  d ;2Id kфk трiпр max U обр max  2 2 E2 ; kп  0,66 .Поскольку мгновенное значение первичного тока i1 собой синусоиду, и следовательно, I1 Ud;Rd2 E2;Rd(2.21)1ia 2  ia1  , то очевидно, что он представляетk трI d , где kф  1,11 – коэффициент формы для синусоиды.42А.В.

Характеристики

Список файлов учебной работы