Исследование выпрямителя для питания радиоэлектронной аппаратуры

Цель работы:

1. Изучение маломощного выпрямителя для питания радиоэлектронной и измерительной аппаратуры.

2. Исследование работы сглаживающих фильтров C, RC, LC, CRC, CLC.

3. Рассмотрение влияния величины нагрузки выпрямителя на уровень выходного напряжения и качество фильтрации.

Сущность «выпрямления» переменного тока состоит в том, что току позволяют течь только в одном направлении и затрудняют его прохождение в противоположном направлении. Выпрямление, как правило, осуществляется с помощью вентилей.

I. Вентили

Электрическим вентилем называется прибор, сопротивление которого для тока в одном направлении во много раз больше, чем для тока обратного направления. Идеальным вентилем считается такой, в котором для тока одного направления – условно-положительного – сопротивление равно нулю, а для тока обратного направления – отрицательного – бесконечно велико.

В качестве вентилей используются электронные и полупроводниковые приборы. К электронным вентилям относятся ламповые диоды (кенотроны), используемые для малых и средних мощностей (до 100-200 Вт), газотроны и тиратроны используются в выпрямителях средней мощности порядка 100-1000 Вт, и ртутные выпрямители (для выпрямления больших мощностей более 1 кВт). В настоящее время весьма широко используются полупроводниковые вентили, которые в силу ряда существенных преимуществ (высокая надежность, отсутствие подогревного катода, малые габариты и вес) во всех случаях, где возможно их применение, быстро вытесняют электронные.

В качестве полупроводниковых вентилей ранее использовались селеновые и меднозакисные (купроксные) приборы. В настоящее время преимущественное применение находят германиевые и кремниевые полупроводниковые выпрямители.

На рис.1 изображена вольтамперная характеристика идеального вентиля, а на рис.2 – характеристика реального вентиля, которая значительно отличается от идеальной.

Каждый вентиль можно охарактеризовать следующими основными данными:

Допустимая амплитуда тока в прямом (положительном) направлении. Например, в электронных приборах с подогревным катодом. Это значение тока определяется током эмисси катода.

Сопротивление вентиля в прямом направлении или падение напряжения на нем для большинства вентилей зависит от величины проходящего тока. Чем меньше это сопротивление, тем меньше потери в вентиле и тем выше КПД выпрямительного устройства.

Допустимое обратное напряжение. Если прикладывать напряжение к вентилю в обратном направлении, то через вентиль может протекать обратный ток. В большинстве вентилей этот обратный ток практически настолько мал, что с ним можно не считаться. Допустимым обратным напряжением называется напряжение, приложенное к зажимам вентиля в обратном направлении, которое вентиль данного типа может выдержать, не подвергаясь опасности пробоя. При возникновении пробоя вентиль превращается в малое сопротивление для обоих направлений тока и, таким образом, нарушается эффект выпрямления. Кроме того, наличие пробитого вентиля для большинства схем выпрямителей резко увеличивают нагрузку на трансформатор. Приближая его работу к режиму короткого замыкания со всеми его последствиями.

Выбор типа вентиля при проектировании выпрямительных приборов в первую очередь определяется указанными выше параметрами.