Полупроводниковые выпрямители напряжения для источников питания

June 11, 2015 by admin Комментировать »

Электронное устройство для преобразования напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока называется выпрямителем.

Рис. 3.4. Эквивалентная схема однополупериодного выпрямителя {а) и временные диаграммы его работы (б)

Выпрямители могут быть однополупериодными и двухполупериодными.

На рис. 3.4 представлена эквивалентная электрическая схема (а) и временная диаграмма работы (б) однополупериодного полупроводникового выпрямителя. Кратко опишем его работу.

В первый полупериод диод D выпрямителя находится в открытом состоянии и проводит ток, во втором полупериоде — не проводит. Конденсатор емкостью Сн сглаживает пульсации выходного напряжения.

Пульсации выходного напряжения однополупериодного выпрямителя определяются следующим выражением:

где AQ — изменение заряда выходной емкости; Сн — значение выходной емкости; /н — ток нагрузки; / — частота напряжения сети переменного тока; Т — период напряжения сети.

На рис. 3.5 представлена эквивалентная электрическая схема (я) и временная диаграмма работы (б) однополупериодного управляемого выпрямителя. В момент времени равный tx тиристор включается и остается проводящим до времени л (время полупериода работы выпрямителя).

В течение второго полупериода тиристор смещен в обратном направлении и не проводит ток. При увеличении угла включения (времени включения) среднее выходное напряжение 1/ъых уменьшается, так как тиристор находится во включенном состоянии меньшее время. Моментом включения тиристора можно управлять посредством регулировки времени включения, что на практике осуществляется схемой управления (рис. 3.5а).

На рис. 3.6 представлены эквивалентная электрическая схема (а) и временная диаграмма работы (б) двухполупериодного выпрямителя, который работает следующим образом.

В течение положительного полупериода напряжения диод D1 (рис. 3.6а) смещен в прямом направлении и проводит ток. Ток при этом протекает от вывода обмотки А трансформатора, помеченного точкой, через диод Dp нагрузку Rhh вывод обмотки А, не помеченный точкой.

Рис. 3.5. Однополупериодный управляемый выпрямитель [17]

Рис. 3.6. Эквивалентная электрическая схема (а) и временная диаграмма работы (б) двухполупериодного выпрямителя

В течение положительного полупериода напряжения диод D1 (рис. 3.6а) смещен в прямом направлении и проводит ток. Ток при этом протекает от вывода обмотки А трансформатора, помеченного точкой, через диод Dp нагрузку RH и вывод обмотки А, не помеченный точкой.

В течение отрицательного полупериода напряжения диод D2 смещен в прямом направлении и также проводит ток. При этом ток протекает от вывода обмотки трансформатора, не помеченного точкой, через диод D2, нагрузку RH и вывод обмотки В, помеченный точкой.

Направление тока в нагрузке и полярность выходного напряжения остаются теми же, что и при положительном полупериоде.

Недостаток такого выпрямителя — необходимость использования двух вторичных обмоток трансформатора, рассчитанных на одно напряжение.

Численное значение величины пульсации выходного напряжения AUдвухполупериодного выпрямителя определяется простым выражением:

На рис. 3.7 представлены эквивалентная электрическая схема (а) и временная диаграмма работы (б) мостового двухполупериодного выпрямителя.

Рис. 3.7. Эквивалентная электрическая схема (а) и временная диаграмма работы (б) мостового двухполупериодного выпрямителя

В течение положительного полупериода диоды D1 и D2 смещены в прямом направлении.

В течение отрицательного полупериода диоды D3 и D4 смещены в прямом направлении.

Численные значения величин пульсаций выходного напряжения такого мостового двухполупериодного выпрямителя определяются следующим выражением:

Если вместо диодов D1 и D4 использовать тиристоры, то получается управляемый двухполупериодный выпрямитель. Различные типы управляемых выпрямителей детально описаны в книге [17].

Упрощенная классификация микросхем для источников питания по выполняемым функциям, по используемой технологии изготовления, по потребляемой мощности и используемой величине напряжения питания представлена в табл. 3.2.

Таблица 3.2. Классификация микросхем для источников питания

ИМС для источников питания

По выполняемым функциям

–   ИМС линейных стабилизаторов;

–   ИМС управления импульсными источниками питания;

–   ИМС импульсных стабилизаторов

По технологии изготовления кристаллов

–   ИМС, изготовленные по биполярным технологиям;

–   КМОП и БиКМОП технологиям;

–   БиКДМОП технологиям

Таблица 3.2 (окончание)

ИМС для источников питания

По напряжению питания

–   Низковольтные ИМС (до 20 В);

–   ИМС с напряжением питания до 100 В;

–   ИМС, работающие с сетевым переменным напряжением 110В, 220 В или выпрямленным напряжением сети (рабочие напряжения до 450-800 В)

По потребляемой мощности

–   Требующие специальных мер охлаждения;

–   не требующие специальных мер охлаждения

Источник: Белоус А.И., Ефименко С.А., Турцевич А.С., Полупроводниковая силовая электроника, Москва: Техносфера, 2013. – 216 с. + 12 с. цв. вкл.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты