Основные параметры выпрямителей

К ним относятся:

• среднее значение напряжения на нагрузке U₀ ;

• максимальное обратное напряжение на закрытом диоде U_обр.max;

• максимальные выпрямленные ток I_н.max и напряжение U_н.max;

• коэффициент пульсаций ;

• условия эксплуатации (диапазон рабочих температур, влажность, вибрации и т.д.);

• КПД выпрямителя;

• габариты и масса выпрямителя.

Необходимые параметры выпрямителя обеспечиваются правильным выбором параметров диодов, которые подразделяются на электрические и предельные эксплуатационные. К электрическим параметрам относятся:

• средний ток при прямом включении диода I_пр.ср;

• среднее значение падения напряжения на диоде при прямом включении U_пр.ср.;

• средний обратный ток диода I_обр.ср;

Предельные эксплуатационные парамеиры определяют предельный режим работы диода:

• допустимое обратное напряжение U_{обр.доп};

• допустимый (максимальный) прямой (выпрямленный) ток I_пр.доп.(или I_выпр.max).

Диоды для выпрямителя выбираются в первую очередь по предельным эксплуатационным параметрам. Максимальный ток нагрузки не должен превышать допустимый прямой ток диода(I_н.max< I_пр.доп), максимальное обратное напряжение на закрытом диоде должно быть меньше допустимого обратного напряжения (U_обр.max <U_{обр.доп}).

В однополупериодном однофазном выпрямителе U_обр.max=U_2m, в двухполупериодном со средней точкой U_обр.max=2U_2m, в мостовом U_обр.max=U_2m. (U_2m- амплитудное значение входного напряжения выпрямителя). В трехфазных выпрямителях со вторичной звездой U_обр.max=U_mф, а в схеме Ларионова U_обр.max=U_mл.

Для питания радиоэлектронной аппаратуры наиболее широко применяются однофазные выпрямители, из которых лучшим по всем параметрам является мостовой выпрямитель.

В настоящее время широко применяются выпрямительные блоки КЦ-401 – КЦ-412 (от А до Н), содержащие диоды, соединенные по мостовой схеме, и рассчитанные на токи I_пр.ср от 0,6 до 1А и напряжения U_{обр.доп} от 100 до 600 В.

Внешние характеристики выпрямителей

В рабочем режиме выпрямителя часть напряжения падает на активном сопротивлении вторичной обмотки трансформатора и на прямом сопротивлении открытого диода . Поэтому

, (7)

где напряжение холостого хода выпрямителя ( ).

Из (7) следует, что с ростом напряжение на нагрузке будет уменьшаться. Зависимость называется внешней характеристикой – одна из важнейших характеристик выпрямителя. Так как сопротивление открытого диода зависит от тока, то зависимость не линейна (рис.5 кривая 1). Если выпрямитель работает с фильтром, например электронным, то зависимость спадает быстрее (кривая2), т.к. добавляется падение напряжения на транзисторе.

Рис. 5

В режиме холостого хода ( ) напряжение на зажимах выпрямителя с емкостным или RC – фильтром больше, чем без фильтра, т.к. конденсатор заряжается до амплитудного значения выпрямленного напряжения. При изменении тока нагрузки спад выходного напряжения происходит быстрее (кривая 3 – С - фильтр, кривая 4 – RC - фильтр). Это обусловлено дополнительной причиной при наличии фильтров: уменьшением постоянной времени разряда конденсатора при уменьшении сопротивления нагрузки . В RC – фильтре добавляется еще и падение напряжения на сопротивлении фильтра R_Б , поэтому напряжение U_н с ростом тока снижается еще быстрее (кривая 4).