Лекция №1
2. Неуправляемые выпрямители
§2.1. Однополупериодный выпрямитель
§2.1. Однополупериодный выпрямитель
§2.1. Однополупериодный выпрямитель
§2.1. Однополупериодный выпрямитель
§2.1. Однополупериодный выпрямитель
§2.1. Однополупериодный выпрямитель
§2.1. Однополупериодный выпрямитель
§2.1. Однополупериодный выпрямитель
§2.1. Однополупериодный выпрямитель
§2.2. Мостовой выпрямитель
§2.2. Мостовой выпрямитель
§2.2. Мостовой выпрямитель
§2.2. Мостовой выпрямитель
§2.2. Мостовой выпрямитель
§2.2. Мостовой выпрямитель
§2.2. Мостовой выпрямитель
§2.2. Мостовой выпрямитель
§2.2. Мостовой выпрямитель
§2.2. Мостовой выпрямитель
§2.2. Мостовой выпрямитель
§2.2. Мостовой выпрямитель
§2.2. Мостовой выпрямитель
§2.2. Мостовой выпрямитель
§2.2. Мостовой выпрямитель
1.23M
Категория: ЭлектроникаЭлектроника

Неуправляемые выпрямители

1. Лекция №1

02.09.20

2. 2. Неуправляемые выпрямители

2.1. Однополупериодный выпрямитель
2.2. Мостовой выпрямитель
2.3. Применение фильтров

3. §2.1. Однополупериодный выпрямитель

Однополупериодный
и
мостовой
выпрямители
используют для преобразования синусоидального
напряжения
в
постоянное
(его
называют
выпрямленным).
Существуют однофазные и трехфазные выпрямители.
Однополупериодный
выпрямитель
состоит
из
трансформатора, диода и сопротивления нагрузки.
a
Диод
будем
считать
идеальным:
прямое


сопротивление диода равно
u2
нулю,
а
обратное

сопротивление
диода
бесконечно велико.
b

4. §2.1. Однополупериодный выпрямитель

Анализ работы выпрямителя
удобно
проводить
с
помощью
осциллограмм
(временных диаграмм).
Напряжение на вторичной
обмотке трансформатора:
u2 t U2m sin t
По осциллограмме видно, что
напряжение меняет знак в
течение периода. Удобнее
проводить
анализ
двух
промежутков
времени
отдельно.
u2
U2m
t
T/2
T
3T/2

5. §2.1. Однополупериодный выпрямитель

u2
U2m
0 < t < T/2
В этом промежутке времени
напряжение u2 > 0, то есть ja >
jb.
Диод будет смещен в прямом
направлении, то есть открыт.
В цепи будет протекать ток.
Сопротивление
идеального
диода равно нулю, rд.пр = 0.
Напряжение на диоде по uд
закону Ома также равно нулю:
uд.пр iпр rд.пр 0
t
T/2
T
3T/2
t

6. §2.1. Однополупериодный выпрямитель

Тогда по второму закону
Кирхгофа можно записать:
u2
U2m
u2 uн uд uн u2
Напряжение
на
нагрузке
повторяет u2.
Ток в нагрузке по закону Ома:

iн iд

T
3T/2
t


t

a

u2

b
T/2



t

7. §2.1. Однополупериодный выпрямитель

T/2 < t < T
В этом промежутке времени
напряжение u2 < 0, то есть ja <
jb.
Диод
будет
смещен
в
обратном направлении, то
есть закрыт.
Сопротивление
идеального
диода
возрастает
до
бесконечности, rд.обр = ∞.
Диод будет представлять
собой разрыв цепи, ток в ней
протекать не будет.
iд iн 0
u2
U2m
T/2
T
3T/2
t


t

t

8. §2.1. Однополупериодный выпрямитель

По закону Ома напряжение в
нагрузке также равно нулю:
u2
U2m
uн iн Rн 0
По второму закону Кирхгофа
определяем напряжение на
диоде.
u2 uн uд uд u2
В следующем полупериоде
работа
выпрямителя
повторяет
работу
в
промежутке 0 < t < T/2
T/2
T
3T/2
t


t

t

9. §2.1. Однополупериодный выпрямитель

Для оценки качества выпрямления рассчитаем основные
параметры однополупериодного выпрямителя.
1) Среднее выпрямленное напряжение (в нагрузке) Uн.ср
1
Uн.ср
T
T 2
2) Средний выпрямленный ток (в нагрузке) Iн.ср
Iн.ср.
U 2m
2 U2
0 u2dt 0,45 U2
Uн.ср.

U2 2
U2
0,45


3) Среднее значение тока диода Iд.ср
Iд.ср. Iн.ср.

10. §2.1. Однополупериодный выпрямитель

Основные параметры однополупериодного выпрямителя.
4) Максимальное обратное напряжение (в диоде) Uобр.max
Uобр.max U2m 2 U2
5) Коэффициент пульсаций напряжения на нагрузке p
p
Um 1
Um 0
U
нmax
Uнmin
Uн.ср.
2 U
2m
2
Uн.ср.
1,57
2

11. §2.1. Однополупериодный выпрямитель

Недостатки однополупериодного выпрямителя по
сравнению с другими выпрямителями – большой
коэффициент пульсаций, малые значения выпрямленных
тока и напряжения.
Основным преимуществом такого выпрямителя является
его простота.
При выборе диода для применения в однополупериодном
выпрямителе необходимо знать среднее значение тока
диода Iд.ср и максимальное обратное напряжение Uобр.max.
Для надежной работы необходимо, чтобы диод обладал
по паспорту параметрами, на 30% превышающими
требуемые для работы в выпрямителе.
Iд пасп 1,3 Iд.ср.
Uобр пасп 1,3 Uобр.max

12. §2.2. Мостовой выпрямитель

Мостовой выпрямитель является одним из вариантов
схемы двухполупериодного выпрямителя.
Схема
мостового
выпрямителя
состоит
из
трансформатора, к вторичной обмотке которого
подключены 4 диода и сопротивление нагрузки. Диоды
включены по мостовой схеме.
a
Все диоды будем считать
VD1
VD4
идеальными:
прямое
u2
сопротивление
каждого
d VD3 VD2
c
диода
равно
нулю,
а
обратное
сопротивление

b
диода бесконечно велико.
rд.пр 0
rд.обр

13. §2.2. Мостовой выпрямитель

Анализ работы выпрямителя
проводим
с
помощью
временных диаграмм.
Напряжение на вторичной
обмотке трансформатора:
u2 t U2m sin t
Анализ двух полупериодов
проводим отдельно.
U2m
u2
t
T/2
T
3T/2

14. §2.2. Мостовой выпрямитель

0 < t < T/2
В этом промежутке времени
напряжение u2 > 0, то есть ja >
jb.
a (+)
VD1
VD4
u2
d
VD3
c
VD2

b (-)


U2m
u2
t
T/2
T
3T/2

15. §2.2. Мостовой выпрямитель

U2m
0 < t < T/2
Ток протекает через диод VD1,
нагрузку и диод VD3.
Значит, диоды VD1 и VD3
открыты (смещены в прямом
направлении),
их
сопротивления равны нулю.
rд1 rд3 0
Напряжения на открытых
диодах также будут равны
нулю (по закону Ома).

uд1 iпр rд1 0
uд3 iпр rд3 0
u2
t
T/2
1,3
T
3T/2
t

16. §2.2. Мостовой выпрямитель

0 < t < T/2
Диоды VD2 и VD4 смещены в
обратном направлении, т.е.
закрыты, их сопротивления
бесконечно велики.
rд2 rд 4
В закрытых
отсутствует.
диодах
iд2 iд 4 0
U2m
t
T/2
T
3T/2
ток

Значит,
элементы,
через
которые
протекает
ток, uд
соединены
между
собой
последовательно.
iд1 iн iд3
u2
2,4
t
1,3
t

17. §2.2. Мостовой выпрямитель

0 < t < T/2
По второму закону Кирхгофа
можно записать:
U2m
u2
t
T/2
T
3T/2
u2 uд1 uн uд3 uн u2
a
VD1
VD4
u2
d

VD3
VD2

c

b


Ток в нагрузке по закону Ома:




t
1,3
2,4
t
1,3
t

18. §2.2. Мостовой выпрямитель

U2m
0 < t < T/2
u2
a
t
VD1
VD4
u2
d
VD3
VD2
T/2
Напряжения
диодах:


на

закрытых
uд2 jb jc jb ja u2
uд 4 jd ja jb ja u2


t
1,3
2,4
t
1,3
t
При этом учитываем:
jc ja
3T/2
c
b
T
jd jb
2,4

19. §2.2. Мостовой выпрямитель

T/2 < t < T
В этом промежутке времени
напряжение u2 < 0, то есть ja <
jb.
a (-)
VD1
VD4
u2
d
VD3
VD2
U2m
t
T/2
T
3T/2


c

b (+)

u2

t
1,3
2,4
t
1,3
t
2,4

20. §2.2. Мостовой выпрямитель

U2m
T/2 < t < T
Ток протекает через диод VD2,
нагрузку и диод VD4.
Значит, диоды VD2 и VD4
открыты (смещены в прямом u
н
направлении),
их
сопротивления равны нулю.
rд2 rд 4 0

Напряжения на открытых
диодах также будут равны
нулю (по закону Ома).

u2
t
T/2
3T/2

t
1,3
2,4
1,3
uд2 iпр rд2 0
uд4 iпр rд4 0
T
2,4
t
2,4
t

21. §2.2. Мостовой выпрямитель

T/2 < t < T
Диоды VD2 и VD4 смещены в
обратном направлении, т.е.
закрыты, их сопротивления
бесконечно велики.
rд1 rд3
В закрытых диодах ток
отсутствует.
iд 1 iд 3 0
Значит,
элементы,
которые
протекает
соединены
между
последовательно.
iд 2 i н i д 4
U2m
u2
t
T/2
T
3T/2



через
ток, uд
собой
t
1,3
2,4
1,3
t
1,3
2,4
t
2,4

22. §2.2. Мостовой выпрямитель

T/2 < t < T
По второму закону Кирхгофа
можно записать:
U2m
u2
t
T/2
T
3T/2
u2 uд2 uн uд 4 =0 uн u2
a
VD1
VD4
u2
d

VD3
VD2
c



b


t
1,3
2,4
2,4
1,3
t
1,3
2,4
t
Ток в нагрузке по закону Ома:



2,4

23. §2.2. Мостовой выпрямитель

U2m
T/2 < t < T
u2
a
t
VD1
VD4
u2
d
VD3
VD2
T/2
Напряжения
диодах:


на

закрытых
uд1 ja jc ja jb u2
uд3 jd jb ja jb u2


t
1,3
2,4
2,4
1,3
t
1,3
2,4
t
2,4
1,3
При этом учитываем:
jc jb
3T/2
c
b
T
jd ja

24. §2.2. Мостовой выпрямитель

Основные параметры мостового выпрямителя:
1) Среднее выпрямленное напряжение (в нагрузке) Uн.ср
Uн.ср
1
T 2
T 2
0
2 U 2m 2 2 U 2
0,9 U2
2) Средний выпрямленный ток (в нагрузке) Iн.ср
Iн.ср.
u2dt
Uн.ср.

2 2 U2
U2
0,9


3) Среднее значение тока диода Iд.ср
1
Iд.ср. Iн.ср.
2

25. §2.2. Мостовой выпрямитель

Основные параметры мостового выпрямителя:
4) Максимальное обратное напряжение (в диоде) Uобр.max
Uобр.max U2m 2 U2
5) Коэффициент пульсаций напряжения на нагрузке p
p
Um 1
Um 0
2
0,67
3

26. §2.2. Мостовой выпрямитель

К достоинствам данного выпрямителя можно отнести
более высокие средние значения выпрямленных тока и
напряжения, чем в однополупериодном выпрямителе, и
меньший коэффициент пульсаций.
Недостаток – увеличение числа диодов в четыре раза.
Для работы в мостовом выпрямителе выбирают диоды с
идентичными паспортными данными. Выбор диода также
осуществляется по среднему значению тока диода Iд.ср и
максимальному обратному напряжению Uобр.max.
Паспортные параметры диодов должны на 30%
превышать требуемые для работы в выпрямителе.
Iд пасп 1,3 Iд.ср.
Uобр пасп 1,3 Uобр.max
English     Русский Правила