Решение задач

1.

Решение задач

2.

Задача 1.1. Определить значение и форму выходного
напряжения u2 в цепи (рис. 1.1, а), полагая, что диод
представляет собой идеальный вентиль. Напряжение на
входе u1 = 30sin wt В.

3.

Решение. Вольт-амперная характеристика идеального
вентиля приведена на рис. 1.1, б. При прямом включении
сопротивление диода равно нулю, а при обратном –
бесконечности. Эквивалентные схемы цепи для
положительной и отрицательной полуволн входного
напряжения изображены на рис. 1.1, в, г. При
положительном значении напряжения u1 выходное
напряжение u2 = u1; при отрицательном значении
напряжения u1 ток диода равен нулю, а следовательно, ток
и напряжение на резисторе сопротивлением Rн равны
нулю, u2 = 0. Диаграммы u1(t) и u2(t) показаны на рис. 1.1,
д.

4.

У реального диода прямое сопротивление не равно нулю и
имеется падение напряжения на диоде (0,5…1,5 В). Оно
мало, поэтому им можно пренебречь, но при малых
входных напряжениях его следует учитывать.

5.

Задача 1.2. Кремниевый диод Д210 работает в цепи (рис. 1.1, а)
при прямом токе Iпр = 100 мА. Вольт-амперная характеристика
диода приведена на рис. 1.2. Определить прямое
сопротивление диода и выходное напряжение U2 cp, если на
входе цепи u1 = 4 sinwt В.

6.

Решение. По ВАХ I(U) диода при заданном токе Iпр = 100 мА
находим Uпр = 1 В. Тогда Rпр = Uпр / Iпр = 1 / (100 * 10^–3)
= 10 Ом.

7.

8.

Задача 1.3. Рассчитать простейший однополупериодный
выпрямитель без фильтра (рис. 1.3) для выпрямления
синусоидального напряжения U = 220 В с помощью
кремниевых диодов КД202Д. Электрические параметры
диодов: Uпр = 0,9 В, Iпр = 5A, Iобр max = = 0,8 мА (при
Uобр max), Uобр max = = 140 В.

9.

Решение. Амплитудное значение входного напряжения
будет обратным напряжением в схеме выпрямления. У
диодов КД202Д Uобр max = 140 B < Um, значит, в схеме
нужно использовать последовательное включение диодов.

10.

Необходимое число диодов
n = Um /(Kн Uобр max), где Kн – коэффициент нагрузки
диодов по напряжению (0,5…0,8)
Задаемся Kн = 0,8, тогда n = 311/(0,8 * 140) = 2,76.
Принимаем n = 3.

11.

Поскольку обратные сопротивления однотипных диодов
имеют большой разброс (могут различаться в несколько
раз), то диоды необходимо шунтировать резисторами
сопротивлением Rш. Сопротивление резисторов
Здесь коэффициент 1,1 учитывает 10%-й разброс
сопротивлений резисторов.

12.

Задача 1.4. Рассчитать простейший выпрямитель на
диодах КД202Д (рис. 1.4), чтобы выпрямленный ток Iвыпр
был равен 10 А.

13.

Решение. Требуемый выпрямленный ток Iвыпр больше
максимально допустимого тока одного диода Iпр max = 5 А
(табл. 1.1). Значит, необходимо несколько диодов
соединить параллельно.

14.

Требуемое число диодов:
где Kт = (0,5…0,8) –
коэффициент
нагрузки диодов по
току. Принимаем
три диода, т.е. n = 3.

15.

Поскольку прямые сопротивления однотипных диодов могут
различаться, то для выравнивания токов в них необходимо
последовательно с диодами включить добавочные резисторы,
сопротивления которых
Принимаем Rд = 0,5 Ом.

16.

Задача 1.5. Выбрать диоды для мостового выпрямителя (рис.
1.5), если в нагрузочном резисторе сопротивлением Rн = 110
Ом выпрямленный ток Iн.ср = 1 А. Рассчитать также
коэффициент трансформации и мощность трансформатора,
подключенного к сети напряжением U1 = 220 В.

17.

Решение. Среднее значение напряжение на нагрузке
Действующее значение напряжения вторичной обмотки
трансформатора рассчитываем, воспользовавшись табл. 1.2
количественного соотношения напряжений, токов и
мощностей для различных схем выпрямления:

18.

19.

Амплитуда обратного напряжения на диодах
Поскольку ток проходит через диоды только 1/2 периода,
то ток диодов

20.

Диоды выбираем по двум параметрам: прямому току Iпр и
амплитуде максимально допустимого обратного напряжения
Uобр max, которые должны быть не меньше расчетных
значений. Току Iд = 0,5 А и напряжению Uобр max = 173 В
удовлетворяет диод Д229И (см. табл. 1.1).

21.

Коэффициент трансформации трансформатора
Для выбора по каталогу типового трансформатора
определяем расчетную мощность трансформатора:
По каталогу ближайшая стандартная мощность