два диода параллельно что получится

Параллельное соединение диодов

В электротехнике нередко возникает необходимость в получении выпрямленного тока, который превышает предельную величину, соответствующую одному диоду. В таких случаях, применяется параллельное соединение диодов одного типа. Это позволяет равномерно распределить проходящий через них ток. Однако, не всегда удается добиться такой равномерности, поэтому приходится прибегать к искусственному выравниванию прямых сопротивлений диодов. Для этого используются добавочные сопротивления с небольшой величиной, включаемые в последовательную цепь с каждым диодом. В результате, получается работающая схема со всеми необходимыми параметрами.

Для чего диоды соединяются параллельно

Основной целью параллельного соединения диода является увеличение их прямого тока. Это основной параметр каждого диода. Однако, существует большое количество диодов, рассчитанных на различные значения токов в самом широком диапазоне. Поэтому, обычное параллельное соединение полностью не решает вопроса по увеличению общего прямого тока.

Если каждый из диодов, включенных параллельно, будет обладать прямым током в 1 ампер и максимальным обратным напряжением 100 вольт, то вся цепочка будет иметь параметры в 3 ампера и 100 вольт. То есть, параллельное включение предполагает возрастание прямого тока, пропорционально количеству включенных диодов. При этом, максимальное значение обратного напряжения остается неизменным.

Когда производится параллельное соединение диодов с разными характеристиками, то и распределение прямого тока будет неравномерным. Диод, имеющий наименьшее сопротивление, будет брать на себя в прямом направлении большее количество тока. При наступлении определенных обстоятельств, такое превышение может стать критическим и привести к пробою диода. Для того, чтобы избежать подобной ситуации, с каждым светодиодом последовательно подключается резистор. Их сопротивление выбирается из расчета, что напряжение будет падать не более чем на 1 вольт.

Кроме параллельного, в электрических цепях нередко используется последовательное соединение диодов, что при определенных обстоятельствах имеет решающее значение.

Последовательное соединение

В электротехнике используется не только параллельное соединение диодов. Для высоковольтных цепей нередко применяется их последовательное соединение. При таком варианте соединения происходит равномерное распределение напряжения между всеми подключенными диодами.

Тем не менее, здесь также необходимо учитывать различные значения обратных токов. Таким образом, в случае последовательного включения, будет наблюдаться падение большей части приложенного напряжения на диоде, имеющем минимальный обратный ток. В случае превышения допустимого значения обратного напряжения, может произойти пробой диода. Поэтому, здесь также падение напряжения искусственно выравнивается, для чего используются специальные шунтирующие сопротивления.

Ошибки при пайке транзисторов и диодов

Параллельное соединение резисторов

Последовательное и параллельное соединение резисторов

Напряжение при последовательном и параллельном соединении резисторов

Сопротивление при последовательном и параллельном соединении резисторов

Последовательное и параллельное соединение проводников

Источник

Соединение диодов параллельно и последовательно

Поскольку ВАХ полупроводниковых диодов даже одного типа заметно отличаются друг от друга, для того, чтобы объединить свойства нескольких диодов, например, соединить их так, чтобы увеличить максимальный прямой ток либо повысить максимальное обратное напряжение, используют специальные приемы (см. таблицу).

Для увеличения рабочего тока совершенно неверно будет просто объединить группу диодов параллельно. Непременно окажется, что по одному из диодов потечет больший ток в силу различии ВАХ. Это вызовет разогрев его перехода, что, в свою очередь, сделает ВАХ диода еще более крутой, ток через диод возрастет еще больше. В итоге полупроводниковый переход разрушится, после чего процесс выхода из строя последовательно повторится на остальных диодах. Чтобы избежать этого, при параллельном включении диодов последовательно c каждым диодом включают сопротивление (для выравнивания токов через них) — в зависимости от тока от долей до десятков Ом.

Аналогичная ситуация складывается и при последовательном соединении полупроводниковых диодов (для увеличения обратного напряжения). K диодам последовательной цепочки будет приложена разная часть общего напряжения (из-за различий ВАХ). B итоге по крайней мере одно самое слабое звено этой цепочки будет повреждено, a схема перестанет работать. Для выравнивания падений напряжения на цепочке из диодов параллельно им включают резисторы равного сопротивления (обычно от 100 до 1000 кОм). Чем ниже величина сопротивления, тем равномернее будет распределение напряжений, однако, как и в предыдущем случае, включение дополнительных резисторов в определенной мере ухудшает выпрямительные свойства сборки диодов.

Рис. 1

Диоды, включенные параллельно, можно видеть на рис. 1. Если каждый из них имеет прямой ток 1 А и максимальное обратное напряжение 100 В, то параметры всей цепочки будут соответственно 3 А и 100 В. Т.е. при параллельном включении пропорционально количеству возрастает прямой ток, а максимальное обратное напряжение не меняется.

В силу того, что характеристики отдельно взятых диодов всегда будут разниться, соединяя диоды параллельно необходимо всегда учитывать этот факт. При параллельном включении прямой ток будет неравномерно распределяться между диодами. Диод, обладающий наименьшим сопротивлением, будет брать на себя больший ток в прямом направлении. И в определённых обстоятельствах это превышение может оказаться критичным и произойдёт пробой диода. Чтобы этого не случилось, соединяя диоды параллельно, последовательно с каждым из них ставятрезистор. См. рис. 2. Сопротивление этих резисторов выбирают из расчёта падения напряженияна них не более 1 В. Т.е. при токе в 1 А они должны быть около 1 Ома.

Зачем соединяют диоды последовательно? Последовательное соединение диодов можно рассматривать как один диод, у которого увеличивается такой важный параметр, как обратное напряжение диода U_обр. И увеличивается он пропорционально количеству соединённых диодов. Такое включение можно увидеть на рисунке 1.

Рис. 1

Если каждый из диодов имеет максимальное обратное напряжение 100 В, то для всего соединения этот параметр возрастает троекратно и равняется 300 В. Постоянный прямой ток при этом не меняется. Если каждый из диодов имеет ток в 500 мА, то полученный в результате диод будет иметь прямой ток 0.5 А и максимальное обратное напряжение 300 В.

Соединение диодов последовательно используется довольно часто. К примеру, диоды с U_обр=1000 В довольно распространены и достаточно дёшевы. Но если понадобится большеенапряжение, то поиски покажут, что диоды на такие напряжения достаточно дороги. Т.е. получается так, что выгоднее соединить несколько дешёвых диодов последовательно, чем ставить один дорогой.

Характеристики любых, даже однотипных диодов всегда будут несколько отличаться. При последовательном соединении диодов этот факт необходимо обязательно учитывать. Каждый диод в обязательном порядке имеет некое внутреннее сопротивление, которое очень сильно отличается для проводящего и непроводящего состояния. К примеру, падение напряжения на внутреннем сопротивлении диода при его прямом смещении составляет всего около 0.3 В. Но при соединении диодов последовательно важную роль играет не прямое, а обратное сопротивление. При этом обратное напряжение распределяется по диодам неравномерно. Оно будет максимально на том диоде, у которого окажется максимальное обратное сопротивление. Это может привести к пробою диода с большой вероятностью. Чтобы избежать такой аварийной ситуации проводят шунтирование диодов. Каждый из последовательно соединённых диодов шунтируется своим резистором. Резисторы ставят высокоомные и маломощные. Пример такого соединения диодов показан на рис. 2.

Рис. 2

Как правило, такие резисторы имеют сопротивление в районе 510 КОм. Это шунтирование обеспечивает выравнивание напряжения на соединённых диодах.

17-сұрақ. Түзеткіштер. Бір жартылай периодты түзеткіш. Нөльдік нүктесі бар екі жартылай периодты түзеткіш. Бірфазалы көпірлік түзеткіш.

Электрондык құрылгыларды, аппараттарды қоректендіруге арналған қажетті туракты ток көзін алу үшін түзеткіштік құрылғылар колданылады. Осындай айнымалы ток энергиясын турақты ток энергиясына түрлендіретін курылғылар қоректену көздері деп аталады. Осы коректену көзінің структуралық схемасы 1- суретте көрсетілген.

Күштік төмендеткіш трансформатор түзеткіштің 1 кіріс және шығыс кернеулерін бірімен бірін үйлестіруге түзеткіштің кірісінде керекті шамадағы кернеуді алуға арналған.Түзеткіш 2 айнымалы токты түзетуге керек.Түзетілген токтың пульсациясын азайту үшін тегістегіш сүзгілер 3Қолданылады.Тегістегіш сүзгі мен жүктеменің арасына 5 электрондық стабилизатор 4 қосылады, ол тораб кернеуі мен жүктеме тоғының өзгеруіне тәуелсіз түрде шығыс кернеуді тұрақты ұстап тұрады.Қоректену көзінің негізгі міндеті айнымалы тоқты немесе кернеуді тұрақты шамаға түрлендіретін түзеткіш есептелінеді.Түзеткіштік схемалар бір периодты. Екі периодты және кернеулерді екі еселеп көбейту схемалары болып бөлінеді \.

Бір жартылай периодты түзеткіш

Түзеткіш құралға қойылатын шарттарды ескеріп, көптеген факторлар бойынша түзеткіш схеманы таңдауы жүргізіледі. Бұл факторларға: түзетілген кернеу мен қуат, түзелген кернеудің пульсация жиілігі, диодтардың саны, диодтағы кері кернеу, трансформатор қуатын қолдану коэффициенті, екінші орамдағы кернеу жатады.

б)

в)

Сурет 1 – Біржартылай периодты түзеткіш схемасы (а), активті жүктемедегі сыйымдылықты сүзгі қосылмаған сигналдардың осциллограммасы (б), активті жүктемедегі сыйымдылықты сүзгі қосылған сигналдардың осциллограммасы (в)

Біржартылай периодты түзеткіш схемасын (1.а суреті) бірнеше ондық милиамперге тең жүктеме токтарында және түзетілген кернеудің тегістеу деңгейі жоғары болуы қажет емес кезінде қолданады.

Бұл схема трансформатор қуатын қолдану коэффициентінің төмеңгі шамасымен сипатталады, себебі түзетілген кернеудің бір ғана жартылай периоды қолданылады. Осы схеманың екінші кемшілігі: түзету диодының кері кернеуі U1 көзінің амплитудасының 2 еселенген шамасына тең. Себебі оның жабық режимі кезінде оған С1 кондесаторының кернеуі және U1 көзіндегі кері жартылай толқынның кернеуі қосылады.

Сурет 2 – Трансформатордың екінші орамдағы ортақ шығысы бар екіжартылай периодты түзеткіш (а), активті жүктемедегі сыйымдылықты сүзгі қосылмаған сигналдардың осциллограммасы(б)

Трансформатордың екінші орамдағы ортақ шығысы бар екіжартылай периодты түзеткіш (2, а суреті) төмеңгівольтты құралдарда қолданылады. Олар бірфазалы көпірлік түзеткішпен (3, а суреті) салыстырғанда диодтардың саның екі есе азайтып, шығындарды төмендетеді, бірақ диодтағы кері кернеуі мен трансформатор қуатын қолдану коэффициенті бойынша ол біржартылай периодты түзеткіш схемасымен бірдей болады.

Активті жүктеме кезіндегі түзелген кернеу – пульсацияланатын кернеу болып саналады (1-б, 2-б суреттері). Пульсация коэффициенті – негізгі жиіліктегі түзетілген кернеу импульсінің амплитудасының (U_в) түзетілген кернеудің орташа шамасының (U) қатынасына тең. Тегістеуіш сүзгісі жоқ біржартылай периодты түзеткіштің пульсация коэффициенті . Тегістеуіш сүзгісі жоқ екіжартылай периодты түзеткіштің пульсация коэффициенті .

Бірфазалы көпірлік түзеткіш.

Бірфазалық көпірлік схема трансформатор қуатын қолдану коэффициентінің жоғары шамасымен сипатталады; ол шығыс кернеулері 10-100В-ке тең жоғары қуатты құраладарда қолданылады. Көпірлік схеманың пульсация жиілігі желінің екі еселенген жиілігіне тең.

Сурет 3 – Бірфазалық көпірлік схемасы

Басқарылатын түзеткіштер. Сұлбалары, жұмыс істеу принциптері.

Басқарылатын түзеткіштердің негізгі функциясы айнымалы кернеуді реттелетін тұрақты кернеуге түрлендіру болып табылады. Түрлендіргіштің күш беретін бөлігінің параметрлеріне байланысты өнеркәсіпте шығарылатын басқарылатын түзеткіштер бірфазалық және үшфазалық болып бөлінеді.

Үш фазалық басқарылатын түзеткіштер

Күшейткіштегі кері байланыстар (Обратная связь в усилителе) — күшейткіш тізбектері (каскадтары) арасында күшейтілген кернеу (ток) бөлігінің күшейтілу бағытынан кері бағытта, яғни бір каскадының шығысынан сол каскадтың өзінің немесе оның алдындағы каскадтың кірісіне қайта берілуін қамтамасыз ететін байланыс.

Қайта берілетін кернеудің полярлығына қарай кері байланыс оң және теріс болуы мүмкін. Оң-кері байланыс күшейткіште автотербеліс қоздырып, оны автогенераторға айналдырады. Ал теріс кері байланыс күшейту коэффициентінің орнықтылығын арттырады, бұрмаланудың барлық түрінің шамасын төмендетеді. Орындалу түріне қарай параллель кері байланыс, тізбектік (токтық) кері байланыс және осы екі түрі бірдей қолданылатын — күрделі немесе аралас кері байланыс схемалары болады. Тізбектегі элементтердің сипаттарына қарай теріс кері байланыс жиілікке төуелі және жиілікке төуелсіз кері теріс байланыс болып бөлінеді. Схемаға арнайы енгізілетін кері байланыстан басқа күшейткіш элементтердің табиғи қасиетіне, монтаж сапасына қарай күшейткіш сапасына кері ықпал ететін ішкі кері байланыстар жөне паразиттік кері байланыстар болады

.Өрістік транзисторлар әдетте кремний немесе галий арсениді негізінде жасалады. Олардың тұрақты ток бойынша кірістік және шығыстық кедергілері жоғары, инерциялығы төмен, жиіліктік шегі жоғары болып келеді. Өрістік транзисторлар байланыс, есептеуіш техникаларында, теледидарда шусыз, қуатты және ауыстырып-қосқыш (кілттік) ретінде қолданылады. Металл-диэлектрик-шалаөткізгіш (МДШ) құрылымды өрістік транзисторлар интегралдық сұлбаларда кеңінен қолданылады.

Биполярлы транзисторлар үш кезектелген электрондық (п) немесе кемтіктік (р) өткізгіштік облыстардан тұрады. Олар р-п-р және п-р-п типті болып ажыратылады. Биполярлы транзистордың ортаңғы облысы база, қалған екеуі эмиттер және коллектор деп аталады. База эмиттер мен коллектордан тиісінше эмиттерлік және коллекторлық р-п ауысуларымен бөлінген. Биполярлық транзистордың жұмыс істеу принципі база арқылы өтетін негізгі емес заряд тасушылардың ағынын бақылауға негізделген. Эмиттерлік ауысу тура бағытта ығысқан және ол негізгі емес заряд тасушылардың инжексиясын (итерілуін, ендірілуін) қамтамасыз етеді, ал коллекторлық ауысу кері бағытта ығысқан, ол эмиттер итерген негізгі емес заряд тасушыларды жинап алуды қамтамасыз етеді. Биполярлық транзисторлар негізінен электр сигналдарын өндіруге, күшейтуге арналған. Транзисторлар физикалық және басқа да параметрлеріне байланысты төмен (3 МГц-ке дейін), жоғары (300 МГц-ке дейін), аса жоғары жиілікті (300 МГц-тен жоғары), аз қуатты (шектік сейілу қуаты 1 Вт-қа дейін), үлкен қуатты (шектік сейілу қуаты 1 Вт-тан жоғары), жоғары және төмен кернеулі, дрейфтік, т.б. түрлерге бөлінеді. Транзистор қазіргі кездегі микроэлектроника құ-рылғыларының негізгі элементі болып табылады.

Операционды күшейткіш. Шартты графикалық белгіленуі. Беріліс сипаттамасы. Операционды күшейткіштердің параметрлері және классификациясы.

.Электр сигналдарының генераторлары. Тікбұрышты импультардың генераторлары.

Функционалды генератор – гармоникалық сигналды және үшбұрышты, төртбұрышты формадағы сигналдарды тудырады.

Стохастикалық сигнал генераторы – стохастикалық сигнал тудырады. Гармоникалық тербеліс пен АМ, ЧМ-нің өзара әректтесуі модельденетін полиномиальді сигналда негізделген.

Басқарушы сигнал генераторы – тізбектелген тікбұрышты импульсті тудырады.

Берілген импульстің периоды, ∆t дискретизация периоды болады, ал оның ұзақтығы Ти δ қателігіне қатысты анықталады.

27-сұрақ. 1. Мультивибраторлар. Жұмыс істеу режимдері: автотербелмелі, синхронды, күтуші

Сонымен, электрондық күшейткіш деп электрлік сигналдарды, олардың формасын өзгертпей, қоректену көзінің энергиясының арқасында, қуатын ұлғайтып, күшейтетін құрылғыны айтады. Транзисторлық күшейткіштің электорондық деп аталу себебі, транзисторлардың жұмыс істеу принципі жартылай өткізгіштегі жүріп жататын электрондық процесстермен анықталады. Күшейткіштің кірісіне электр қозғаушы күшінің (ЭҚК) әрекеттестік мәні er, ішкі кедергісі Rr, кіру сигналының көзі қосылған. Кішкене қуатты кіру сигналы жоғары дәрежедегі қуаты бар қоректену көзін пайдалана отырып, кіріс сигналдың қуатын күшейтуге мүмкіндік бар.

Мультивибраторлар жұмыс істеу режиміне байланысты і-ке бөлінеді:

Автотербелмелі, күтуші, синхронды

1) Автотербелмелі мультивибратор— схема автоматты түрде бір күден екінші күйге ауысатын мультивибраторлар (Шмид мультивибраторы)

2) Күтуші мультивибратор— күйлердің бірі тұрақты, ал екіншісі тұрақсыз болып келетін мультивибраторлар.

Импульс берген уақытта мультивибратор тұрақсыз күйге түседі. Келесі импульс берілгенге дейін тұрақты жағдайға түседі.

3) Синхронды мультивибратор— R₁ =R₄ және R₂ =R₃ кедергілері және С₁=C₂ сыйымдылығы және Q₁=Q₂ транзисторлардың параметрлері болатын мультивибраторлар.

Синхронды мультивибраторлардаимпульс беру уақыты мен тыныштық күйінің уақыты тең болады

28-сұрақ. 2. SIT-транзисторлар. Жұмыс істеу принціпі

Өрістік (арналық) транзистор – жұмыстық токтың өзгеруі кіріс сигналы тудыратын, оған перпендикуляр бағытталған электр өрісі әрекетінен болатын транзистор. Өрістік транзисторларда кристалл арқылы өтетін токты тек бір таңбалы заряд тасушы – электрон немесе кемтік тудырады. Заряд тасушыларды басқаруға негізделетін физикалық эффектілерге қарай өрістік транзисторлар шартты түрде 2 топқа: басқаратын р-п электрон-кемтіктік ауысуы бар немесе металл-шалаөткізгіш түйіспелі

SIT (Static induction transistor) транзистор- p-n өткелі арқылы басқарылатын өрістік транзистордың түрі. Көбіне 1200 В кернеумен 200-400 А ток күші кезінде жиілігі 100кГц-ден аспайтын болып келеді. Негізгі пайдалану ортасы: аудио, акустика және Hi-Fi

2. SIT-транзисторлар. Жұмыс істеу принціпі

Өрістік (арналық) транзистор – жұмыстық токтың өзгеруі кіріс сигналы тудыратын, оған перпендикуляр бағытталған электр өрісі әрекетінен болатын транзистор. Өрістік транзисторларда кристалл арқылы өтетін токты тек бір таңбалы заряд тасушы – электрон немесе кемтік тудырады. Заряд тасушыларды басқаруға негізделетін физикалық эффектілерге қарай өрістік транзисторлар шартты түрде 2 топқа: басқаратын р-п электрон-кемтіктік ауысуы бар немесе металл-шалаөткізгіш түйіспелі

SIT (Static induction transistor) транзистор- p-n өткелі арқылы басқарылатын өрістік транзистордың түрі. Көбіне 1200 В кернеумен 200-400 А ток күші кезінде жиілігі 100кГц-ден аспайтын болып келеді. Негізгі пайдалану ортасы: аудио, акустика және Hi-Fi

Источник

ElectronicsBlog

Обучающие статьи по электронике

Выпрямители. Часть 1. Силовые элементы.

Сегодняшний мой пост о выпрямителях. Что это такое и с чем их едят? Ну во-первых начнём с того что большинство электронных устройств потребляет для своей работы электрическую энергию постоянного тока. Источниками постоянного тока могут быть различные гальванические элементы (батарейки), аккумуляторы, термоэлектрогенераторы, электромашины постоянного тока и выпрямители. Наиболее распространённым источником постоянного тока является выпрямитель – устройство, преобразующее переменный ток в постоянный ток.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Как правило, выпрямители состоят из силовых элементов (чаще всего диодов), трансформатора (для преобразования переменного напряжения и электрической изоляции между входными и выходными цепями выпрямителя) и сглаживающего фильтра (уменьшает пульсации напряжения на нагрузке). В зависимости от числа фаз системы электроснабжения различают однофазные и трёхфазные выпрямители.

В качестве силовых элементов выпрямителей используются германиевые и кремневые диоды. Кремниевые диоды практически полностью вытеснили германиевые. Единственный недостаток кремниевых диодов по сравнению с германиевыми – высокое прямое падение напряжение порядка 0,6…0,8 В вместо 0,1…0,3 В.

Общие недостатки большинства мощных выпрямительных диодов – длительный процесс рассасывания неосновных носителей заряда и большое время восстановления обратного сопротивления. Это становится особенно заметным при выпрямлении напряжения прямоугольной формы с частотой переменного тока выше 1 кГц и проявляется в уменьшении среднего значения выпрямленного напряжения, увеличении пульсаций, снижении КПД выпрямителя.

В настоящее время всё более широкое распространение получают диоды Шотки (диоды на основе контакта между металлом и полупроводником). У этих диодов отсутствуют явления накопления и рассасывания неосновных носителей заряда, что позволяет им работать на частотах в сотни килогерц. Кроме того, прямое падение напряжения у них примерно в два раза меньше, чем у обычных кремниевых диодов.

Последовательное и параллельное соединения диодов.

Если для выпрямительной схемы нельзя выбрать нужный тип диода в соответствии с заданным значением обратного напряжения или прямого тока, то используют два или более однотипных диодов с меньшими значениями параметров, включая эти диоды последовательно или параллельно.

Параллельное соединение диодов

Параллельное соединение диодов

При параллельном соединении диодов из-за возможного разброса параметров их токи будут неодинаковыми. Один из этих токов может превысить максимально допустимое значение, что приведёт к выходу из строя сначала одного, а затем и другого диода. Более равномерное распределения тока между параллельно соединёнными диодами достигается включением последовательно с каждым из них одинаковых по номиналу резисторов R_д. Сопротивление резисторов R_д должно быть в 5…10 раз больше, чем сопротивление диода в прямом направлении. В мощных выпрямительных устройствах для этой же цели используются индуктивные выравниватели токов.

Расчёт параллельного соединения диодов

Для начала расчёта необходимо определить требуемое количество параллельно соединённых диодов, исходя из того, что ток, проходящий через один диод не должен превышать значения максимально допустимого значения тока для данного типа диода, тогда количество параллельно соединённых диодов будет равно

, где I_m — максимальное значение тока проходящее через диоды,
k_T – коэффициент нагрузки по току (может принимать значения от 0,5 до 0,8),
I_np — средний прямой ток для данного типа диода.

При дробных значениях расчётного количества диодов округление ведётся в большую сторону.

Значение сопротивления добавочных резисторов определяется по формуле

, где n — количество выпрямительных диодов,
U_np.cp — постоянное прямое напряжение для данного типа диодов

Расчитаное сопротивление добавочных резисторов округляют до ближайшего стандартного сопротивления.

Пример расчёта параллельного соединения диодов

Рассчитать выпрямительную цепь, позволяющую получить выпрямленный ток I_выпр = 550 мА, если используются диоды Д226Б.

Так как средний прямой ток диода Д226Б I_{пр. ср} = 300 мА, то необходимо применить несколько параллельно соединённых диодов с добавочными резисторами. Рассчитаем количество параллельно соединённых диодов, примем k_T = 0,8

Найдём значение сопротивлений добавочных резисторов

Выберем резистор из стандартного ряда сопротивлений Е24 (± 5%) R_доб = 6,2 Ом

Последовательное соединение диодов

Последовательное соединение диодов

Для обеспечения возможности работы выбранного типа диода в схеме выпрямителя с обратным напряжением, превышающим его максимально допустимое значение, следует соединять однотипные диоды последовательно. Если параметры не совпадают, то один из диодов оказывается под значительно большим напряжением, чем другой. Это может привести к пробою одного, а затем и другого диода. Выравнивание обратного напряжения на последовательно соединенных диодах достигается шунтированием каждого из диодов резистором R_ш. Ток, протекающий через эти резисторы, должен быть в 5…10 раз больше максимально возможного обратного тока диодов. В мощных высоковольтных выпрямительных устройствах для этой же цели диоды шунтируют конденсаторами С_ш или RC-цепью.

Расчёт последовательного соединения диодов

Для начала расчёта необходимо определить количество последовательно соединенных диодов, исходя из того что падение напряжения на каждом отдельно взятом диоде не должно превышать амплитудного значения напряжения, тогда количество последовательно включённых диодов будет равно

, где

U_m — амплитудное значение напряжения проходящее через диод,
k_H – коэффициент нагрузки по напряжению (может принимать значения от 0,5 до 0,8),
U_{obp max} — максимально допустимое обратное напряжение диода.

При дробных значениях расчётного количества диодов округление ведётся в большую сторону.

Значение сопротивлений шунтирующих резисторов определяется по формуле

, где

I_{обp max} — максимально допустимый обратный ток диода при максимальной температуре.

Пример расчёта последовательного соединения диодов

Рассчитать выпрямительную цепь для напряжения с амплитудным значением 700В, используя диоды Д226Б.

Так как максимально допустимое обратное напряжение диода U_обр.max = 300В, то для выпрямления необходимо применить цепочку из последовательно соединённых диодов с шунтирующими резисторами. Рассчитаем количество последовательных диодов, примем k_H = 0,7

Найдём значение сопротивлений шунтирующих резисторов

Выберем резистор из стандартного ряда сопротивлений Е24 (± 5%) R_ш = 1 MОм

Включение дополнительных и шунтирующих резисторов неизбежно связано с увеличением потерь мощности и уменьшением КПД выпрямительной схемы.

Основные схемы выпрямления и их сравнительная характеристика.

Радиолюбительская и бытовая радиоэлектронная аппаратура питается только от однофазной сети переменного тока. Поэтому ниже рассматриваются однофазные схемы выпрямления.

Основные схемы выпрямления однофазного напряжения: однополупериодная, двухполупериодная со средней точкой, двухполупериодная мостовая, схема умножения напряжения. В практике применяются и сложные схемы выпрямления, образованные из двух или более простых схем путём их комбинирования. Комбинированные схемы выпрямления целесообразно применять только при постоянной нагрузке по всем выходным цепям; в противном случае будет наблюдаться взаимное влияние выходных каналов источника питания.

Однополупериодная схема выпрямления

Однофазная однополупериодная схема выпрямления может работать как без входного трансформатора, так и с трансформатором. Ток через диод VD протекает только тогда, когда полярность соответствующего полупериода напряжения сети будет способствовать открыванию диода. Ток диода в любой момент времени одновременно является током вторичной обмотки трансформатора и током нагрузки. При активной нагрузке он имеет форму однополярных импульсов с длительностью, равной половине периода сети. В течении другого полупериода питающего напряжения U_c диод VD находится в закрытом состоянии. При проектировании трансформатора для однополупериодных схем выпрямления следует учитывать подмагничивание магнитопровода, поэтому габаритную расчётную мощность трансформатора следует увеличить до значения Р_г = (3,36…3,5) Р_о.

Однофазная однополупериодная схема выпрямления

Достоинство схемы – простота, минимальное количество вентилей.

Недостатки однополупериодной схемы выпрямления – большое значение пульсаций выпрямленного напряжения и низкая частота пульсаций, равная частоте сети; плохое использование трансформатора; высокое обратное напряжение на диоде (3,14 раз больше выпрямленного напряжения); большой импульс тока через диод.

Однополупериодная схема выпрямления применяется при малой выходной мощности (1…3 Вт) и низких требованиях к пульсациям выпрямленного напряжения. Чаще всего подобная схема выпрямления используется в сочетании с однотактным преобразователем напряжения и емкостным фильтром для преобразования низковольтного напряжения питания постоянного тока в высоковольтное.

Двухполупериодная схема выпрямления со средней точкой

Однофазная двухполупериодная схема выпрямления со средней точкой представляет собой сочетание двух параллельно включённых однополупериодных схем, работающих поочерёдно на одно общее сопротивление нагрузки. Схема может работать от сети переменного тока только при наличии входного трансформатора, имеющего во вторичной обмотке отвод от средней точки. Подводимое к первичной обмотке напряжение U_c трансформируется во вторичные таким образом, что одно из них (например, U’_в) является открывающим для диода VD1, а другое (U’’_в) – закрывающим для диода VD2. Через диод VD1 и сопротивление нагрузки R_н в течении половины периода напряжения сети протекает импульс тока, аналогичный импульсу однополупериодной схемы выпрямления. В следующий полупериод полярность напряжения на полуобмотках меняется на обратную, диод VD1 закрывается, а VD2 открывается. В этом случае импульс тока будет протекать через диод VD2 и сопротивление нагрузки R_н, то есть ток через нагрузку протекает в течении каждого полупериода в одном направлении.

Однофазная двухполупериодная схема выпрямления со средней точкой

Поскольку токи во вторичных полуобмотках трансформатора протекают поочерёдно в противоположных направлениях, подмагничивание магнитопровода осутствует.

Частота пульсаций выпрямленного напряжения равна удвоенной частоте сети.

Двухполупериодная схема выпрямления со средней точкой имеет ряд преимуществ перед однополупериодной: при одинаковой выходной мощности меньше габариты и масса трансформатора (из-за отсутствия подмагничивания); вдвое меньше амплитуда тока через выпрямительные диоды; вдвое выше частота пульсаций выпрямленного напряжения. По сравнению с мостовой в двухполупериодной схеме выпрямления со средней точкой меньше число диодов в плече и соответственно больше КПД. Оба диода могут быть установлены на общем радиаторе без электроизоляции.

Недостатки схемы – наличие на входе трансформатора; худшее по сравнению с другими двухполупериодными схемами выпрямления использование обмоток трансформатора (ток через каждую полуобмотку протекает только в течении половины периода); высокое обратное напряжение на диодах; возможность появления на выходе схемы пульсаций с частотой сети из-за несимметрии плеч.

Схема универсальна в применении, однако из-за большого обратного напряжения на диодах для выпрямления высоковольтного напряжения применяется редко.

Мостовая схема выпрямителя

Однофазная мостовая двухполупериодная схема выпрямления представляет собой выпрямитель, выполненный на четырёх диодах, включённых по мостовой схеме. В одну диагональ моста включена вторичная обмотка трансформатора, а в другую диагональ – сопротивление нагрузки. Напряжение электросети может быть подключено к мостовому выпрямителю непосредственно.

мостовая двухполупериодная схема выпрямления

В течении одного из полупериодов напряжение сети ток нагрузки протекает через два последовательно соединённых диода, например VD1 и VD4, в течении следующего полупериода через два других диода (VD2 и VD3). При наличии трансформатора ток через вторичную обмотку протекает в течении каждого полупериода, но в противоположных направлениях, поэтому подмагничивание магнитопровода исключается.

Преимущества мостовой схемы выпрямления перед схемой со средней точкой – меньшая габаритная мощность трансформатора; вдвое меньшее обратное напряжение на закрытом диоде; схема может работать без входного трансформатора; при наличии отвода от части вторичной обмотки возможно получение двух выходных напряжений.

Недостатки схемы – большое число диодов, что снижает её КПД; невозможность установки всех четырёх диодов на общем радиаторе без электроизоляции.

Мостовая схема выпрямления универсальна в применении. Однако для выпрямления сравнительно низких напряжений она применяется редко, так как при выходных напряжениях, соизмеримых с падением напряжения на диодах, КПД выпрямителя резко снижается.

Сравнительная характеристика параметров выпрямительных схем

Сравнительная характеристика параметров выпрямительных схем представлена в таблице, которая содержит некоторые сведения о параметрах токов и напряжений в выпрямительных схемах. В таблице в качестве базового напряжения считается постоянное напряжение U₀ на выходе выпрямителя

Пример расчёта параметров выпрямителя

Имеется силовой трансформатор, на вторичной обмотке которого действующее напряжений U_B = 10 В. Требуется определить напряжение на выходе мостового выпрямителя и значение обратного напряжения, которое приложено к одному диоду схемы выпрямления.

Определим напряжение на выходе выпрямительного моста

Амплитудное значение обратного напряжения приложенное к одному диоду

Параметры токов и напряжений, которые обозначены в таблице соответствуют выпрямительным схемам без фильтров на выходе. Значение токов и напряжений с применением различных фильтров на выходе выпрямителя будут обозначены в статье про сглаживающие фильтры.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

Источник