Laboratorium Elektroniki cz II 4

Elementy prostownicze stosowane w układach realizujących omawiane funkcje, to diody półprzewodnikowe i tyrystory. Przedmiotem ćwiczenia są układy prostowników wykorzystujące diody półprzewodnikowe, czyli układy prostowników niesterowanych Poniżej kolejno zostaną omówione: prostownik półokresowy, mostek Graetza, po-dwajacz symetryczny i podwajacz niesymetryczny. Praca diod w tych układach, charakter przebiegów czasowych napięć i prądów zależą od rodzaju obciążenia. Omówienie rozpoczymemy od przypadku obciążenia czysto rezystancyjnego.

1.2.1. Obciążenie rezystancyjne

Najprostszy przypadek prostownika półokresowego obciążonego rezystancją przedstawiono na rys 1.1 a Na rysunku 1.1 b ukazano przebiegi czasowe napięcia na

Rys. 1.1. Prostownik okresowy z obciążeniem rezystancyjnym: a) schemat ideowy, b) przebiegi czasowe prądów i napięć w układzie idealnym, c) schemat zastępczy uwzględniający spadek napięcia Uf na przewodzącej diodzie, d) przebiegi czasowe w układzie uwzględniające spadek napięcia Uf na przewodzącej diodzie

_ Mi siol

obciążeniu u₀ (którego kształt jest identyczny z kształtem prądu i dzie) oraz napięcia na diodzie u_D w przypadku założenia, że mamy do czynienia z diodą idealną, tzn. taką, która przewodzi dla u > 0 przy pomijalme małym spadku napięcia. Dla takiej diody, oczywiście, prąd wsteczny dla u < 0 jest pomijalnie mały. Założenia takie są usprawiedliwione dla diod korzeniowych przy dużych wartościach amplitudy napięcia transformatora U_m. Przy małych U_m konieczne staje się uwzględnienie spadku napięcia na przewodzącej diodzie U_F, który dla diod krzemowych może w zależności od prądu być przyjmowany jako 0,6-0,8 V. Prowadzi to do schematu zastępczego pokazanego na rys. 1,1 c. Prąd w obwodzie płynie, gdy

U_m coswt - U_F > 0 (1.1)

Kąty „zapłonu" a_z i „gaszenia" cx_w prądu są równe i wynoszą:

(12)

a = a, = a„, = arccos-

Kąt przepływu prądu

X = 2a = 2arccos

u_m

(1.3)

Zauważmy, że X = n (połowa okresu) tylko dla U_F = 0

Prąd i płynący w obwodzie i napięcie wyjściowe mają przebiegi czasowe:

(14)

(1.5)

(1.6)

1 U

i = —-(U_mcoscot-U_F) = —^(coscot-cosa)

Ko Ro

u₀ =U_m(cosa>t-cosa)

Wartość średnia napięcia wyjściowego wynosi:

1 T y

^uośr = — Ju₀dt = —^(sina-acosa)

T n 71

dla U_F - 0 otrzymujemy U_oś, = — _ który to wynik można uzyskać w prostszy sposób

dla idealnego przebiegu z rys. 1.1 b.

^Uosr = JU_m sinwtd(cot) = ^-(-coso)t)|J= ^ (1 7)

ćn_Q 2n 7i

Prostownik pełnookresowy (dwupołówkowy) z rys. 1.2a stanowi nałożone na siebie dwa omówione powyżej prostowniki półokresowe, z których każdy pracuje ^w swojej połówce okresu napięcia sieciowego Uwzględnienie napięcia U_F powoduje ^ze Prądy i, i i₂ mają kąty przepływu nieco mniejsze od n. a więc na przebiegu prądu