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

Текст из файла (страница 3)

Простейший Г-образный-RC фильтр (Рис. 8) состоит из балластного резистора R_ф и конденсатора С₁.

Рис. 8

Коэффициент сглаживания такого фильтра вычисляется по формуле:

, где m зависит от схемы выпрямителя (m= 1 для однофазного однополупериодного выпрямителя, m = 2 для однофазного двухполупериодного и мостового выпрямителей).

Сопротивление фильтра R_ф выбирают из условия допустимого падения напряжения на фильтре или исходя из заданного КПД. Расчет П-образного резистивно-емкостного фильтра (его схема включает дополнительный конденсатор С_о, показанный на рис. 8 пунктиром) производится, как и в случае П-образного CLC фильтра, в два этапа после разделения этого фильтра на емкостной (С_о) и Г-образный LC₁ фильтр.

Комбинированные фильтры применяются при необходимости получения больших коэффициентов сглаживания на выходе выпрямителя. Они представляют собой последовательное включение нескольких фильтров. Высокий коэффициент сглаживания и хороший КПД могут также обеспечить разнообразные фильтры на транзисторах.

Особенности выбора выпрямительных диодов

При выборе диодов выпрямителя необходимо учитывать целый набор факторов, определяемых, принципиальной схемой выпрямителя, частотой и величиной входного переменного напряжения, величинами напряжения и тока нагрузки, условиями эксплуатации (температура, влажность, устойчивость входного напряжения и т.п.), характером нагрузки (емкостная, индуктивная), наличием коммутационных перегрузок в цепи нагрузки, параметрами применяемого трансформатора и т.д.

В первую очередь необходимо рассчитать значение максимального обратного напряжения, прикладываемого к силовым диодам при работе выпрямителя выбранного типа, а также оценить среднее значение протекающего через них прямого тока (это можно сделать по приближенным формулам, приводимым в табл. 1). Полученные таким образом значения необходимо откорректировать в зависимости от характера нагрузки.

Таблица 1

При наличии активно-емкостной нагрузки (а это чаще всего именно так) амплитудное и действующее значения тока силовых диодов могут существенно превышать его расчетное среднее значение. Так, например, при допустимом уровне пульсаций на выходе порядка 0,1% в однофазном мостовом выпрямителе с емкостным фильтром амплитудное значение тока выпрямительных диодов может достигать 15^. I_{пр ср max}. В целях исключения перегрузки диодов по величине действующего и амплитудного значений токов и их перегрева, необходимо ужесточить требования к максимальному прямому среднему току (I_{пр ср max}) применяемых диодов. Практически, для однополупериодного выпрямителя используется коэффициент 2,2, а для двухполупериодного 1,1 (т.е. используемые диоды должны иметь значение I_{пр ср max} как минимум в 1,1 раза большее, чем это следует из значений, полученных по формулам из табл. 1).

Величина максимально допустимого повторяющегося обратного напряжения (U_{обр max}) используемых диодов также подвержена влиянию нагрузки (характер этого влияния может быть вычислен по формулам, приводимым далее). Во избежание ее превышения в начальный момент времени после включения выпрямителя и во время его работы (в том числе и на холостом ходу), силовые диоды должны выбираться с некоторым запасом и по этому параметру.

Опираясь на найденные значения I_{пр ср max} и U_{обр max} (не забывая также о предполагаемой частоте входного переменного напряжения), по таблицам справочных данных производят предварительный выбор силовых диодов. Немаловажное значение для характеристик выпрямителя имеет тип выбранных выпрямительных диодов.

Напомним, что в качестве выпрямительных могут использоваться кремниевые, германиевые или арсенид-галлиевые диоды с p – n переходом (в т.ч. лавинные диоды), а также кремниевые или арсенид-галлиевые диоды с переходом Шоттки.

Германиевые выпрямительные диоды довольно широко использовались 10..20 лет назад. В настоящее время они практически полностью вытеснены более совершенными кремниевыми и арсенид-галиевыми приборами. И только в некоторых довольно редких случаях немногие положительные свойства германиевых диодов могут обусловить их применение в выпрямителях. Основными свойствами германиевых диодов с p – n переходом являются:

• низкое прямое падение напряжения (на германиевом диоде при максимально

допустимом прямом токе падение напряжения приблизительно в два раза

меньше, чем на аналогичном кремниевом диоде), что является существенным,

но, к сожалению, единственным преимуществом перед кремниевыми выпря-

мительными диодами;

• существование явно выраженного тока насыщения при обратном включении

диода;

• значительно большая величина обратного тока по сравнению с аналогичными

кремниевыми диодами;

• пробивное напряжение уменьшается с ростом температуры (большие обратные

токи германиевых диодов являются причиной теплового характера их пробоя),

а значение этого напряжения меньше пробивных напряжений кремниевых

диодов.

• верхний предел диапазона рабочих температур германиевых диодов составляет

приблизительно 75 °С, что значительно ниже по сравнению с тем же парамет-

ром кремниевых диодов.

Существенным недостатком германиевых диодов является то, что они плохо выдерживают даже кратковременные импульсные перегрузки по обратному напряжению. Определяется это механизмом пробоя германиевых диодов — тепловым пробоем, происходящим с выделением большой удельной мощности в месте пробоя.

Кремниевые выпрямительные диоды с p – n переходом — это наиболее распространенный в настоящее время вид диодов, применяемых во всех классах выпрямителей (однако они постепенно вытесняются более эффективными диодами с переходом Шоттки). Их основные свойства:

• максимально допустимые прямые токи кремниевых диодов различных типов

составляют 0,1... 1600 А, падение напряжения на диодах при этих токах не

превышает обычно 1,5 В;

• с увеличением температуры прямое падение напряжения уменьшается;

• обратная ветвь ВАХ кремниевых диодов не имеет ярко выраженного участка

насыщения;

• пробой кремниевых диодов имеет лавинный характер, поэтому пробивное

напряжение с увеличением температуры увеличивается (для некоторых типов

кремниевых диодов при комнатной температуре пробивное напряжение может

составлять 1500...2000 В);

• диапазон рабочих температур для кремниевых выпрямительных диодов

ограничен значениями-60...+125 °С.

Лавинный характер пробоя кремниевых диодов позволил создать такие приборы, которые безболезненно переносят многократные перегрузки по обратному напряжению — лавинные диоды. Если условия эксплуатации разрабатываемого выпрямителя очень тяжелы с точки зрения стабильности питающего напряжения или тока нагрузки (что возможно при коммутации различных емкостей и индуктивностей в цепях нагрузки), то применение лавинных диодов становится практически неизбежным. Они обеспечивают гашение кратковременных импульсов высокого напряжения, проникающих в выпрямитель из внешних цепей. Альтернативой использованию лавинных диодов может быть добавление в выпрямитель стабилитрона или ограничителя напряжения.

Выпрямительные диоды, изготовленные из материала с большой шириной запрещенной зоны, обладают существенными преимуществами в свойствах и параметрах. С этой точки зрения, относительно недавно появившиеся выпрямительные диоды с p – n переходом из арсенида галлия являются очень перспективными приборами. Параметры выпускаемых арсенид- галлиевых выпрямительных диодов пока еще далеки от теоретически возможных (например, для диодов типа АД 112 максимально допустимый прямой ток равен всего 300 мА, а максимально допустимое обратное напряжение — 50 В), поэтому очевидно, что новые приборы такого типа будут значительно превосходить своих предшественников.

К основным свойствам арсенид-галлиевых приборов следует отнести:

• значительный диапазон рабочих температур (до 250 °С);

• лучшие частотные свойства (арсенид-галлиевые диоды могут работать в

качестве выпрямителей малой мощности до частоты 1 МГц и выше);

• повышенное (более 3 В) падение напряжения при прямом смещении.

Выпрямительные диоды с барьером Шоттки — наиболее перспективный вид полу-

проводниковых выпрямительных диодов. Они могут изготавливаться из кремния или арсенида

галлия. Очевидно, что по мере совершенствования и удешевления технологии изготовления

диоды с барьером Шоттки будут все более вытеснять выпрямительные диоды с p – n переходом. Основными свойствами диодов Шоттки являются:

• малое падение напряжения при прямом смещении (около 0,6 В);

• большая максимально допустимая плотность тока, что связано как с меньшим

падением напряжения на диоде, так и с особенностями его конструкции,

обеспечивающими хороший отвод тепла от выпрямляющего перехода;

• способность выдерживать значительные перегрузки по току по сравнению с

аналогичными диодами с p – n переходом;

• кремниевые и особенно арсенид-галлиевые диоды Шоттки имеют пока

относительно маленькие значения пробивных напряжений (20...70 В), но по

мере совершенствования технологии их изготовления этот недостаток посте-

пенно устраняется.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)