Care este tensiunea directă a unei diode. CVC al diodei. Curent direct și invers. Tensiune directă și inversă. Tensiunea de avarie. Caracteristici I-V și diodă redresoare

U arr. m ax = 1,045U mediu

Într-o serie de aplicații practice, convertoarele tiristoare sunt utilizate pentru a rectifica curentul alternativ și pentru a controla fără probleme puterea transmisă la sarcină. În același timp, curenții mici de control fac posibilă controlul curenților mari de sarcină.

Un exemplu de cel mai simplu redresor cu tiristoare controlat de putere este prezentat în Fig. 7.10.

Orez. 7.10. Circuit redresor cu tiristoare

În fig. Figura 7.11 prezintă diagrame de timp care explică principiul reglării valorii medii a tensiunii redresate.

Orez. 7.11. Diagrame de timp ale funcționării redresorului cu tiristoare

În acest circuit, se presupune că tensiunea de intrare Uin pentru un tiristor reglabil este generată, de exemplu, de un redresor cu undă completă. Dacă la începutul fiecărui semiciclu sunt furnizate impulsuri de control U y de amplitudine suficientă (secțiunea o-a din diagrama U out), tensiunea de ieșire va repeta tensiunea redresorului cu undă completă. Dacă mutați impulsurile de control la mijlocul fiecărui semiciclu, atunci impulsurile de ieșire vor avea o durată egală cu un sfert din semiciclu (secțiunea b-c). Deplasarea în continuare a impulsurilor de control va duce la o scădere suplimentară a amplitudinii medii a impulsurilor de ieșire (secțiunea d – e).

Astfel, prin aplicarea unor impulsuri de control la tiristor care sunt defazate în raport cu tensiunea de intrare, puteți transforma o tensiune sinusoidală (curent) într-o secvență de impulsuri de orice durată, amplitudine și polaritate, adică puteți modifica valoarea efectivă. valoarea tensiunii (curentului) într-un interval larg.

7.3 Filtre anti-aliasing

Circuitele de redresare luate în considerare fac posibilă obținerea unei tensiuni de pulsare unipolară, care nu este întotdeauna aplicabilă pentru alimentarea dispozitivelor electronice complexe, deoarece, datorită pulsațiilor mari, duc la instabilitatea funcționării acestora.

Pentru a reduce semnificativ ondulația, se folosesc filtre de netezire. Cel mai important parametru al filtrului de netezire este coeficientul de netezire S, determinat de formula S= 1 / 2, unde  1 și  2 sunt coeficienții de ondulare la intrarea și, respectiv, la ieșirea filtrului. Factorul de ondulare arată de câte ori filtrul reduce ondulația. În circuitele practice, factorul de ondulare la ieșirea filtrului poate atinge valori de 0,00003.

Elementele principale ale filtrelor sunt elementele reactive - capacitatea și inductanța (chokes). Să luăm mai întâi în considerare principiul de funcționare al celui mai simplu filtru anti-aliasing, a cărui diagramă este prezentată în Fig. 7.12.

Orez. 7.12. Circuit al celui mai simplu filtru de netezire cu un redresor cu jumătate de undă

În acest circuit, netezirea tensiunii pe sarcină după un redresor cu diodă cu jumătate de undă VD este efectuată folosind un condensator C conectat în paralel cu sarcina R n.

Diagramele de timp care explică funcționarea unui astfel de filtru sunt prezentate în Fig. 7.13. În secțiunea t1 – t2, tensiunea de intrare deschide dioda și încarcă condensatorul. Când tensiunea de intrare începe să scadă, dioda se închide cu tensiunea acumulată pe condensatorul U c (secțiunea t1 - t2). În acest interval, sursa de tensiune de intrare este deconectată de la condensator și sarcină, iar condensatorul este descărcat prin rezistența de sarcină R n.

Orez. 7.13. Diagrame de timp ale funcționării filtrului cu un redresor cu jumătate de undă

Dacă capacitatea este suficient de mare, descărcarea capacității prin R n va avea loc cu o constantă de timp mare  = R n C și, prin urmare, scăderea tensiunii la condensator va fi mică, iar efectul de netezire va fi semnificativ. Pe de altă parte, cu cât capacitatea este mai mare, cu atât segmentul t1 - t2 este mai scurt în timpul căruia dioda este deschisă și curentul i curge prin ea, crescând (pentru un curent mediu de sarcină dat) pe măsură ce diferența t2 - t1 scade. Acest mod de funcționare poate duce la defectarea diodei redresoare și, în plus, este destul de greu pentru transformator.

Când se utilizează redresoare cu undă completă, cantitatea de ondulație la ieșirea filtrului capacitiv scade, deoarece condensatorul este mai mic în timpul intervalului dintre apariția impulsurilor, ceea ce este bine ilustrat în Fig. 7.14.

Orez. 7.14. Redresor cu undă completă Netezirea ondulațiilor

Pentru a calcula mărimea ondulației la ieșirea unui filtru capacitiv, vom aproxima ondulația tensiunii de ieșire folosind o curbă de curent cu dinte de ferăstrău, așa cum se arată în Fig. 7.15.

Orez. 7.15. Aproximarea tensiunii ondulate

Modificarea sarcinii pe condensator este dată de expresia

∆Q=∆UC=I n T 1,

unde T 1 este perioada de pulsație, I n este valoarea medie a curentului de sarcină. Ținând cont de faptul că I n = I av / R n, obținem

Din fig. 7.15 rezultă că

în acest caz, amplitudinea dublă a pulsaţiilor este determinată de expresie

Filtrele inductive au, de asemenea, proprietăți de netezire, iar cele mai bune proprietăți de netezire se găsesc în filtrele care conțin inductanță și capacitate conectate așa cum se arată în Fig. 7.16.

Orez. 7.16. Filtru anti-aliasing cu inductanță și capacitate

În acest circuit, capacitatea condensatorului este selectată astfel încât reactanța sa să fie semnificativ mai mică decât rezistența de sarcină. Avantajul unui astfel de filtru este că reduce ondulația de intrare ∆U la valoarea
, unde ω este frecvența pulsației.

În practică, s-au răspândit diferite tipuri de filtre în formă de F și U, ale căror opțiuni de construcție sunt prezentate în Fig. 7.17.

La curenți de sarcină mici, redresorul în formă de F prezentat în fig. funcționează bine. 7.16.

Orez. 7.17. Opțiuni de construcție a filtrelor

În cele mai critice scheme se folosesc circuite de filtrare multi-link (Fig. 7.17 d).

Adesea, inductorul este înlocuit cu rezistențe, ceea ce reduce oarecum calitatea filtrării, dar reduce semnificativ costul filtrelor (Fig. 7.17 b, c).

Principala caracteristică externă a redresoarelor cu filtru este dependența valorii medii a tensiunii de ieșire U cf (tensiune de sarcină) de valoarea medie a curentului de ieșire.

În circuitele luate în considerare, o creștere a curentului de ieșire duce la o scădere a U av datorită creșterii căderii de tensiune pe înfășurările transformatorului, diodele, firele de plumb și elementele de filtrare.

Panta caracteristicii externe la un curent mediu dat este determinată prin rezistența de ieșire Rout, determinată de formula:

I cf – precizat. Cu cât valoarea lui Rout este mai mică, cu atât tensiunea de ieșire depinde mai puțin de curentul de ieșire, cu atât circuitul redresorului cu filtru este mai bun. În fig. Figura 7.18 prezintă dependențele tipice ale Uav-ului față de Iav pentru diferite opțiuni de filtrare.

Orez. 7.18. Dependențe tipice ale Uav-ului de Iav pentru diferite scheme de filtrare

Data Publicare: 23.12.2017

Știți ce este tensiunea inversă?

Tensiune inversă

Tensiunea inversă este un tip de semnal de energie creat atunci când polaritatea unui curent electric este inversată. Această tensiune apare adesea atunci când polaritatea inversă este aplicată unei diode, determinând dioda să reacționeze prin funcționarea în direcția opusă. Această funcție inversă poate crea, de asemenea, o tensiune de întrerupere în interiorul diodei, deoarece aceasta întrerupe adesea circuitul la care este aplicată tensiunea.

Tensiunea inversă apare atunci când sursa de conectare a semnalului de putere la un circuit este aplicată într-o manieră inversată. Aceasta înseamnă că sursa de cablu pozitiv este conectată la pământ sau conductorul negativ al circuitului și invers. Acest transfer de tensiune nu este adesea intenționat, deoarece majoritatea circuitelor electrice nu sunt capabile să gestioneze tensiunile.

Când se aplică o tensiune minimă unui circuit sau diodă, aceasta poate cauza funcționarea inversă a circuitului sau diodei. Acest lucru poate provoca o reacție, cum ar fi rotirea incorectă a motorului ventilatorului cutiei. Elementul va continua să funcționeze în astfel de cazuri.

Când cantitatea de tensiune aplicată unui circuit este prea mare, semnalul pentru circuitul de recepție, totuși, se numește tensiune de întrerupere. Dacă semnalul de intrare care a fost inversat depășește tensiunea permisă pentru menținerea circuitului, circuitul poate fi deteriorat dincolo de restul valorii utilizabile. Punctul în care circuitul este deteriorat se referă la valoarea tensiunii de avarie. Această tensiune de întrerupere are câteva alte denumiri, tensiune de vârf inversă sau tensiune de defalcare inversă.

Tensiunea inversă poate provoca o tensiune de întrerupere, care afectează și funcționarea altor componente ale circuitului. Dincolo de diodele dăunătoare și de funcțiile circuitului de tensiune inversă, poate deveni și un vârf de tensiune inversă. În astfel de cazuri, circuitul nu poate conține cantitatea de putere de intrare a semnalului care a fost inversat și poate crea o tensiune de întrerupere între izolatori.

Această tensiune de defectare, care poate apărea între componentele circuitului, poate provoca defectarea componentelor sau a izolatorilor firelor. Acest lucru îi poate transforma în conductori de semnal și poate deteriora circuitul prin conducerea tensiunii către diferite părți ale circuitului care nu ar trebui să o primească, provocând instabilitate în întregul circuit. Acest lucru poate provoca arcuri de tensiune de la componentă la componentă, care pot fi, de asemenea, suficient de puternice pentru a aprinde diverse componente ale circuitului și a provoca un incendiu.

Post navigare

Sănătos

Renovare constructii interioare

Pe parcursul ciclului de viață al unei clădiri, lucrările de renovare sunt necesare în anumite perioade pentru a actualiza interiorul. Modernizarea este, de asemenea, necesară atunci când designul interior sau funcționalitatea rămâne în urmă timpurilor moderne.

Construcție cu mai multe etaje

Există mai mult de 100 de milioane de unități de locuințe în Rusia, iar cele mai multe dintre ele sunt „case unifamiliale” sau cabane. În orașe, suburbii și zonele rurale, locuințele proprii sunt un tip foarte comun de locuințe.
Practica proiectării, construirii și exploatării clădirilor este cel mai adesea un efort colectiv între diferite grupuri de profesioniști și profesii. În funcție de dimensiunea, complexitatea și scopul unui anumit proiect de construcție, echipa de proiect poate include:
1. Dezvoltatorul imobiliar care asigură finanțarea proiectului;
Una sau mai multe instituții financiare sau alți investitori care asigură finanțare;
2. Organisme locale de planificare și management;
3. Serviciu care efectuează ALTA/ACSM și sondaje în construcție pe toată durata proiectului;
4. Manageri de clădiri care coordonează eforturile diferitelor grupuri de participanți la proiect;
5. Arhitecți și ingineri autorizați care proiectează clădiri și întocmesc documente de construcție;

Data Publicare: 23.12.2017

Știți ce este tensiunea inversă?

Tensiune inversă

Post navigare

Sănătos

Renovare constructii interioare

Construcție cu mai multe etaje

iod- cel mai simplu în design din familia glorioasă a dispozitivelor semiconductoare. Dacă luați o placă semiconductoare, de exemplu germaniu, și introduceți o impuritate acceptor în jumătatea sa stângă și o impuritate donor în jumătatea dreaptă, atunci pe o parte veți obține un semiconductor de tip P, respectiv, pe de altă parte, tip N În mijlocul cristalului veți obține așa-numitul Joncţiunea P-N, așa cum se arată în Figura 1.

Aceeași figură arată denumirea grafică convențională a unei diode în diagrame: terminalul catodului (electrodul negativ) este foarte asemănător cu semnul „-”. Este mai ușor să-ți amintești așa.

În total, într-un astfel de cristal există două zone cu conductivități diferite, din care ies două ieșiri, așa că dispozitivul rezultat a fost numit diodă, deoarece prefixul „di” înseamnă doi.

În acest caz, dioda s-a dovedit a fi un semiconductor, dar dispozitive similare erau cunoscute înainte: de exemplu, în epoca tuburilor electronice exista o diodă cu tub numită kenotron. Acum, astfel de diode sunt un lucru de istorie, deși adepții sunetului „tub” cred că într-un amplificator cu tub, chiar și redresorul de tensiune anod ar trebui să fie bazat pe tub!

Figura 1. Structura diodei și desemnarea diodei pe diagramă

La joncțiunea semiconductorilor cu conductivitate P și N, se dovedește Joncţiunea P-N, care stă la baza tuturor dispozitivelor semiconductoare. Dar, spre deosebire de o diodă, care are o singură tranziție, acestea au două joncțiuni P-N și, de exemplu, constau din patru joncțiuni simultan.

Joncțiunea P-N în repaus

Chiar dacă joncțiunea P-N, în acest caz dioda, nu este conectată nicăieri, în interiorul ei mai apar procese fizice interesante, care sunt prezentate în Figura 2.

Figura 2. Dioda în repaus

În regiunea N există un exces de electroni, poartă o sarcină negativă, iar în regiunea P sarcina este pozitivă. Împreună, aceste sarcini formează un câmp electric. Deoarece, spre deosebire de sarcinile tind să se atragă reciproc, electronii din zona N pătrund în zona P încărcată pozitiv, umplând unele găuri. Ca urmare a unei astfel de mișcări, în interiorul semiconductorului apare un curent, deși foarte mic (mai mulți nanoamperi).

Ca urmare a acestei mișcări, densitatea substanței pe partea P crește, dar până la o anumită limită. Particulele tind de obicei să se răspândească uniform în întregul volum al unei substanțe, la fel cum mirosul de parfum se răspândește în întreaga cameră (difuzie), așa că mai devreme sau mai târziu electronii revin înapoi în zona N.

Dacă pentru majoritatea consumatorilor de energie electrică direcția curentului nu contează - becul se aprinde, țigla se încălzește, atunci pentru o diodă direcția curentului joacă un rol imens. Funcția principală a unei diode este de a conduce curentul într-o singură direcție. Această proprietate este furnizată de joncțiunea P-N.

Rotirea diodei în sens invers

Dacă o sursă de alimentare este conectată la o diodă semiconductoare, așa cum se arată în Figura 3, atunci nici un curent nu va trece prin joncțiunea P-N.

Figura 3. Conexiunea inversă a diodei

După cum se poate vedea în figură, polul pozitiv al sursei de alimentare este conectat la zona N, iar polul negativ este conectat la zona P. Ca rezultat, electronii din regiunea N se repezi spre polul pozitiv al sursei. La rândul lor, sarcinile pozitive (găuri) din regiunea P sunt atrase de polul negativ al sursei de energie. Prin urmare, în regiunea joncțiunii P-N, așa cum se poate vedea în figură, se formează un gol, pur și simplu nu există nimic care să conducă curentul, nu există purtători de sarcină.

Pe măsură ce tensiunea sursei de alimentare crește, electronii și golurile sunt din ce în ce mai atrași de câmpul electric al bateriei, în timp ce în regiunea joncțiunii P-N există din ce în ce mai puțini purtători de sarcină. Prin urmare, în comutarea inversă, nici un curent nu trece prin diodă. În astfel de cazuri se obișnuiește să se spună că Dioda semiconductoare este blocată la tensiune inversă.

O creștere a densității materiei în apropierea polilor bateriei duce la apariția difuziei, - dorinta unei distributii uniforme a materiei pe intreg volumul. Acesta este ceea ce se întâmplă când bateria este deconectată.

Diode semiconductoare curent invers

Aici a venit momentul să ne amintim de mass-media non-mainstream care au fost uitate în mod convențional. Cert este că, chiar și în stare închisă, un curent mic trece prin diodă, numit invers. Acest curent invers si este creat de transportatori minori, care se pot deplasa exact in acelasi mod ca si cei principali, doar in sens invers. Desigur, o astfel de mișcare are loc sub tensiune inversă. Curentul invers este de obicei mic, ceea ce se datorează numărului mic de purtători minoritari.

Pe măsură ce temperatura cristalului crește, numărul purtătorilor minoritari crește, ceea ce duce la o creștere a curentului invers, ceea ce poate duce la distrugerea joncțiunii P-N. Prin urmare, temperaturile de funcționare pentru dispozitivele semiconductoare - diode, tranzistoare, microcircuite sunt limitate. Pentru a preveni supraîncălzirea, pe radiatoarele sunt instalate diode și tranzistoare puternice - calorifere.

Pornirea diodei în direcția înainte

Prezentat în figura 4.

Figura 4. Conectarea directă a diodei

Acum să schimbăm polaritatea sursei: conectați minus la zona N (catod) și plus la zona P (anod). Cu această includere în regiunea N, electronii vor fi respinși de la negativul bateriei și se vor deplasa către joncțiunea P-N. În regiunea P, găurile încărcate pozitiv vor fi respinse de la borna pozitivă a bateriei. Electronii și găurile se repezi unul spre celălalt.

Particulele încărcate cu polarități diferite se adună în apropierea joncțiunii P-N și un câmp electric apare între ele. Prin urmare, electronii depășesc joncțiunea P-N și continuă să se deplaseze prin zona P. În acest caz, unii dintre ei se recombină cu găuri, dar cei mai mulți dintre ei se grăbesc spre plusul bateriei, curentul Id curge prin diodă.

Acest curent se numește curent continuu. Este limitat de datele tehnice ale diodei, o anumită valoare maximă. Dacă această valoare este depășită, există riscul defecțiunii diodei. Trebuie remarcat însă că direcția curentului direct din figură coincide cu direcția general acceptată, opusă mișcării electronilor.

Se mai poate spune că, odată cu direcția înainte de pornire, rezistența electrică a diodei este relativ mică. Când este pornită în sens invers, această rezistență va fi de multe ori mai mare; nici un curent nu trece prin dioda semiconductoare (curent invers nesemnificativ nu este luat în considerare aici). Din toate cele de mai sus, putem concluziona că dioda se comportă ca o supapă mecanică obișnuită: rotită într-o direcție - apa curge, întoarsă în cealaltă - curgerea se oprește. Pentru această proprietate dioda a primit numele poarta semiconductoare.

Pentru a înțelege în detaliu toate abilitățile și proprietățile unei diode semiconductoare, ar trebui să vă familiarizați cu ea caracteristica volt-amper. De asemenea, este o idee bună să aflați despre diferitele modele de diode și proprietățile frecvenței, avantaje și dezavantaje. Acest lucru va fi discutat în următorul articol.

Parametrii de bază ai diodelor- acesta este curentul direct al diodei (I pr) și tensiunea inversă maximă a diodei (U rev). Acestea sunt cele pe care trebuie să le știți dacă sarcina este să dezvoltați un nou redresor pentru o sursă de alimentare.

Curent direct al diodei

Curent direct al diodei poate fi calculat cu ușurință dacă se cunoaște curentul total pe care îl va consuma sarcina noii surse de alimentare. Apoi, pentru a asigura fiabilitatea, este necesar să creșteți ușor această valoare și veți obține un curent pentru care trebuie să selectați o diodă pentru redresor. De exemplu, sursa de alimentare trebuie să reziste la un curent de 800 mA. Prin urmare, alegem o diodă al cărei curent direct al diodei este 1A.

Tensiune inversă a diodei

Maxim tensiune inversă a diodei- acesta este un parametru care depinde nu numai de valoarea tensiunii alternative la intrare, ci și de tipul redresorului. Pentru a explica această afirmație, luați în considerare următoarele cifre. Acestea arată toate circuitele redresoare de bază.

Orez. 1

Orez. 2

Figura 2 prezintă un redresor cu undă completă cu o ieșire la mijloc. În ea, ca și în cea precedentă, diodele trebuie selectate cu o tensiune inversă de 3 ori mai mare decât valoarea efectivă de intrare.