1.4.4. Использование полупроводниковых диодов
Полупроводниковые диоды в практической электронике используются для реализации двух основных задач: детектирование электрических сигналов; выпрямление напряжения переменного тока.
Тезисно рассмотрим основные моменты практической реализации второй задачи. Должно быть очевидным, что при построении выпрямительных устройств используется основное свойство диода – однонапрвленность проходящего через диод тока.
На рисунке 27 показаны две базовые схемы электронного выпрямления переменного напряжения и временные диаграммы, отображающие принцип их работы.
а)
в)
г)
б)
д)
Логунова -?
Рис. 27. Схемы выпрямителей: а) выпрямитель с однополупериодным выпрямлением; б) двухполупериодная мостовая схема
На рисунках 27, в, г, д приведены временные диаграммы напряжений. Диаграмма по рисунку 27, в) соответствует сетевому переменному напряжению. Диаграмма по рисунку 27, г) отображает работу однополупериодного выпрямителя, причём имеет место и отображение работы сглаживающего фильтра. Рисунок 27, д) должен бы представить принцип работы двухполупериодного выпрямления. В практической электроники используются и иные схемы полупроводниковых выпрямителей. Блоки питания с сетевым понижающим трансформатором и диодным выпрямителем до массового использования ЭВМ (60 – е – 70 – е г.г. прошлого века) использовались повсеместно. В настоящее время их применение ограничено. Например, зарядные устройства, блоки питания небольших устройств бытовой электроники, реализуются по этим принципам. В ПК такие «сетевые адаптеры» могут обеспечивать напряжением питания вспомогательные устройства, например, звуковые колонки.
Питание компьютеров ещё с уже указанного исторического интервала обеспечивается высокочастотными импульсными блоками питания. Объяснение этого должно быть очевидным. Сетевой трансформатор низкочастотного блока питания (50 – 60 Гц) имеет большие габариты и вес, которые растут пропорционально току нагрузки, мощности отдаваемой блоком. Например, если для построения блока питания ПК (200 Вт) использовать сетевой понижающий трансформатор, он займёт треть корпуса блока питания ATX. Вес блока составит 5 -7 кг. А с учётом необходимой электронной стабилизацией напряжений может быть и больший. Размещение в заданных габаритах будет довольно затруднительно.
Приложение 4
П
Логунова -?
Для проверки целесообразно использование цифрового мультиметра, имеющего в качестве одного из режимов измерения режим проверки p-n переходов.
При подключении к точкам 1 и 2 в любой полярности проводимости быть не должно. При подключении к точкам 3 и 4 проводимость зависит от полярности. Если к точке 3 подать «+», а к 4 «-», в этом случае проводимость должна быть. Отображаемое падение напряжения равно сумме потенциальных барьеров двух последовательно включенных диодов. При смене полярности проводимости быть не должно (в случае если мост исправен). Но утверждать об абсолютной исправности моста после прозвонки все равно не следует, так как при данном эксперименте тестируются параллельно две ветви.
Об абсолютной работоспособности диодного моста можно судить лишь после снятия осциллограмм. Причем эксперимент при этом должен быть проведен при обеспечении номинальной нагрузке моста (сопротивление должно быть активным). Для БП ПК этот эксперимент невозможен.
Мостовая схема в блоке питания персонального компьютера ATX, использующаяся на входе блока питания, выпрямляет переменное напряжение 220 В. На выходе блока питания ПК для выпрямления напряжений ±3,3 В, ±5В, ±12В используются однопериодные выпрямители, фильтры LC, RC, возможны схемы стабилизации напряжений. Простейший параметрический стабилизатор напряжения представлен рисунком 28. Активных (усилительных) элементов он не имеет и, как следствие, не способен отдавать ток в нагрузку более нескольких десятков миллиампер. При большем токе нагрузки просто-напросто сгорит стабилитрон, т.к. часть тока нагрузки проходит через него и участвует в задании его рабочего тока (диапазона значений тока, при котором падение напряжения на стабилитроне практически постоянно).
Рис. 28. Схема стабилизации напряжения на стабилитроне