Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Допустимый выпрямленный ток / а определяется нагревом вентилей. Для уменьшения потерь мощности прямое падение напряжения на диоде при пропускании прямого тока должно быть минимальным. Обычно оно имеет величину порядка 0 3 — 7 — 0 6 В в германиевых диодах и 0 8 — т — 1 2 В в кремниевых. [1]
Допустимый выпрямленный ток / авьшрДоП — В схемах выпрямления переменного тока постоянная составляющая выпрямленного тока имеет значительную величину. КДОп и, во-вторых, допустимой мощностью РЛДОП — Параметры / аВыпРдоп и / а макс доп связаны друг с другом. [2]
Обычно, чем больше допустимый выпрямленный ток плоскостного диода , тем меньше допустимое обратное напряжение он имеет, и наоборот. Поэтому в большинстве выпрямителей высоких напряжений ( больше 300 в) приходится включать диоды по несколько усложненным схемам. Однако достоинства полупроводников окупают усложнение схем. [3]
Наибольший допустимый тик в нагрузке определяется наибольшим допустимым выпрямленным током . [4]
Наибольший допустимый ток в нагрузке определяется наибольшим допустимым выпрямленным током . [5]
Наибольший допустимый ток в нагрузке определяется наибольшим допустимым выпрямленным током . Нижним пределом тока является работа выпрямителя вхолостую при отключенном сопротивлении нагрузки. Если нагрузка включена через фильтры типа LC ( рис. 38, б), то выходное напряжение выпрямителя повышается и достигает амплитуды переменного напряжения на анодах кенотрона. [6]
Отечественная промышленность выпускает много типов точечных диодов разного назначения, отличающихся величинами допустимого выпрямленного тока и допустимой амплитудой обратного напряжения. Емкость точечного яиода не превышает 1 пф. [8]
Ср — среднее за период прямое падение напряжения на диоде при протекании через него допустимого выпрямленного тока . [9]
Диодный мост VD1 — любой из серии КЦ405, диод VD2 — любой с допустимым выпрямленным током не менее 0 3 А. Резисторы могут быть МЛТ-025 или МЛТ-0125, конденсаторы — К50 — 6, К50 — 35 или другие малогабаритные. [10]
Они характеризуются следующими параметрами: обратным пробивным напряжением, наибольшим обратным рабочим напряжением, наибольшим допустимым выпрямленным током , внутренним сопротивлением. [11]
Если устройство автоматики работает при повышенных температурах, следует употреблять кремниевые диоды Д202 — Д205, нормальный рабочий диапазон температур которых находится в пределах от — 60 до 125 С, допустимый выпрямленный ток равен 400 ма, обратное напряжение — от 100 до 400 в, обратный ток-не более 0 4 ма. Габариты диодов невелики: длина 35 мм, диаметр 18 мм, вес 7 2 г. Максимальная частота источника питания, при которой выпрямленный ток не снижается, равна 20 кгц. [12]
Практически для параллельного соединения нескольких диодов Д7А — Д7Ж можно рекомендовать последовательно с каждым из них включать резистор сопротивлением не менее 3 ом. Допустимый выпрямленный ток при этом будет равен сумме токов отдельных диодов. [13]
Выпрямленный ток имеет форму импульсов, которые можно-разложить на ряд гармоник. Поэтому величина допустимого выпрямленного тока уменьшается с ростом частоты. [14]
Для германиевых диодов предельная рабочая температура обычно не превышает 70 С, у кремниевых диодов она может достигать 150 С. При увеличении рабочей температуры необходимо снижать величины подводимого напряжения и допустимого выпрямленного тока по сравнению с номинальными значениями. [15]
Допустимый выпрямленный ток
Так как при протекании тока возрастает температура перехода, то величина допустимого тока ограничивается допустимой температурой перехода. Для того, чтобы получить выпрямленный ток больше допустимой величины, можно включить несколько диодов параллельно. Так как диоды обладают разным прямым сопротивлением, то токи распределяются равномерно и может оказаться, что ток, протекающий через диод с наименьшим сопротивлением, превысит допустимое значение. Во избежание этого последовательно с каждым из диодов включается сопротивление.
Предельно допустимая мощность рассеивания
Предельно допустимая мощность рассеивания зависит от конструкции диода, так и от температуры окружающей среды, т.е. от условий охлаждения.
Очевидно, что рабочие режимы в схемах надо выбирать так, чтобы:
где I — ток, протекающий через диод,
U — напряжение, приложенное к диоду.
ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЕ ДИОДЫ
Выпрямительные ПД применяются для преобразования переменного тока низкой частоты (до 50кГц) в ток одного направления (выпрямление переменного тока). Обычно рабочие частоты выпрямительных ПД малой и средней мощности не превышают 20 кГц, а диодов большой мощности — 50 Гц. Возможность применения p-n перехода для целей выпрямления обусловлено его свойством проводить ток в одном направлении (ток насыщения очень мал).
В связи с применением выпрямительных диодов к их характеристикам и параметрам предъявляются следующие требования:
— малый обратный ток;
— большое обратное напряжение;
— большой прямой ток;
— малое падение напряжения при протекании прямого тока.
Для того, чтобы обеспечить эти требования, выпрямительные диоды выполняются из полупроводниковых материалов с большой шириной запрещенной зоны, что уменьшает обратный ток, и большим удельным сопротивлением, что увеличивает допустимое обратное напряжение. Для получения в прямом направлении больших токов и малых падений напряжения следует увеличивать площадь p-n перехода и уменьшать толщину базы. Выпрямительные диоды изготавливаются из германия (Ge) и кремния (Si) с большим удельным сопротивлением, причем Si является наиболее перспективным материалом. Кремниевые диоды, в результате того, что Si имеет большую ширину запрещенной зоны, имеют во много раз меньшие обратные токи, но большее прямое падение напряжения, т.е. при равной мощности отдаваемой в нагрузку, потеря энергии у кремниевых диодов будет больше. Кремниевые диоды имеют большие обратные напряжения и большие плотности тока в прямом направлении.
Зависимость вольтамперной характеристики кремниевого диода от температуры показана на рис.2.. Из рисунка 2. следует, что ход прямой ветви вольтамперных характеристик при изменении температуры изменяется незначительно. Это объясняется тем, что концентрация основных носителей заряда при изменении температуры практически почти не изменяется, т.к. примесные атомы ионизированы уже при комнатной температуре.Количество неосновных носителей заряда определяется температурой и поэтому ход обратной ветви вольтамперной характеристики сильно зависит от температуры, причем эта зависимость резко выражена для гермениевых диодов. Величина напряжения пробоя тоже зависит от температуры. Эта зависимость определяется видом пробоя p-n перехода. При электрическом пробое за счет ударной ионизации возрастает при повышении температуры. Это объясняется тем, что при повышении температуры увеличиваются тепловые колебания решетки, уменьшается длина свободного пробега носителей заряда и для того, чтобы носитель заряда приобрел энергию достаточную для ионизации валентных связей, надо повысить напряженность поля, т.е. увеличить приложенное к p-n переходу обратное напряжение. При тепловом пробое при повышении температуры уменьшается.
От чего зависит допустимый выпрямленный ток
Не поверите, от тепловых сопротивлений «кристалл-корпус» для диода и «корпус-охладитель-среда» для системы охлаждения. Т. е. все от охлаждения самого кристалла. Лучше охлаждение (меньше сопротивления) — больше допустимый средний (выпрямленный) ток.
от характеристик всех элементов
Вопрос доступно не изложен, ни одного конкретного параметра ни цели, к какому результату стремимся. Выпрямитель и фильтр как собственно и толщину вторичной обмотки подбирают в зависимости от ожидаемой нагрузки. Если же есть готовый образец, конечно, некоторым образом улучшат ситуацию установка теплоотводов на мостик, и мощный конденсатор, на 500 и более МКФ.
Упрощенно — в контексте вопроса — от способности ПН-переходов проводить ток и от рассеивающей способности системы теплопередачи.
Пульсации выпрямленного напряжения
Рассмотренные схемы выпрямителей давали возможность получить на нагрузке выпрямленное, но пульсирующее напряжение. Недопустимо большие пульсации напряжения нарушают нормальный режим работы электронной аппаратуры создают фон на ее выходе, вызывают искажения сигналов, приводят к неустойчивости работы электронного устройства в целом. Поэтому для устранения пульсации выпрямленного напряжения в схему выпрямителя на его выходе включают сглаживающие фильтры .
Прежде чем познакомиться с практическими схемами фильтрации, рассмотрим физические процессы в схеме двухполупериодного выпрямителя для случая, когда последовательно с сопротивлением нагрузки включен дроссель L ( рис. 117, а ), т. е. когда выпрямитель нагружен на индуктивное и активное сопротивления.
Напряжение U R н L , приложенное к цепи R н — L, имеет форму положительных синусоидальных полуволн; форма же тока, протекающего через нагрузку, отличается от формы выпрямленного напряжения. При увеличении напряжения U R н L в индуктивности L возникает э. д. с. самоиндукции e L , которая противодействует увеличению тока.
Она направлена навстречу возрастающему напряжению U R н L и поэтому на графике показана с обратной полярностью.
Рис. 117. Работа двухполупериодного выпрямителя: а —на индуктивность и активное сопротивление; б — на емкость и активное сопротивление.
Как только ток первого вентиля В 1 перестанет возрастать (достигает максимума), э. д. с. самоиндукции становится равной нулю. В следующую часть периода, когда полярность ее изменится, она будет препятствовать уменьшению тока в цепи R н — L, поэтому ток прекращается не в момент а позже, в момент времени t’. В момент времени t’ открывается также вентиль В 2 и ток в нагрузке складывается из возрастающего тока вентиля В 2 и уменьшающегося тока вентиля В 1 , поддерживаемого э. д. с. самоиндукции (последний замыкается теперь через вентиль В 2 , так как вентиль В 1 заперт).
Среднее значение выпрямленного тока уже незначительно отличается от максимального тока через вентиль, причем это отличие будет тем меньше, чем больше индуктивность L. Одновременно уменьшаются и пульсации выпрямленного напряжения . Так, при ωL, — (5÷8) R н пульсации напряжения на нагрузке не превышают 20%.
Обратное напряжение на вентиле равно сумме э. д. с. е II и напряжения на входе цепи R н —L:
U обр.макс 2Е mII ≈πU cр .
В общем случае среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке равно
U ср = U ср.х.х — I ср (R i + r II + r др ),
где U ср.х.х — напряжение на выходе выпрямителя при отключенной нагрузке в режиме холостого хода; I ср (R i + r II + r др ) — напряжение потерь на актив-пых сопротивлениях элементов схемы.
Из последнего равенства следует, что с увеличением тока через нагрузку (при уменьшении R н ) увеличивается наклон внешней характеристики. Однако этот наклон не зависит от индуктивности дросселя, поэтому в выпрямителе с индуктивной нагрузкой целесообразно применять вентили с малым внутренним сопротивлением R i (селеновые или ионные вентили).
На рис. 117, б приведены двухполупериодная схема выпрямителя, нагруженного на параллельно подключенные конденсатор С и сопротивление R н , а также графики, поясняющие работу этой схемы.
Конденсатор дважды за каждый период подзаряжается до напряжения U C.макс поочередно через вентиль В 1 и вентиль В 2 . Когда напряжение на соответствующей половине вторичной обмотки трансформатора становится выше напряжения U С на конденсаторе, он. подзаряжается в промежутки времени t 1 — t 2 , t 3 — t 4 и разряжается на нагрузку в промежутки времени t 2 —t 3 , t 4 — t 5 . При этом ток в нагрузке поддерживается за счет энергии, накопленной в конденсаторе. Вентили в это время заперты. Чем больше сопротивление нагрузки, тем медленнее разряжается конденсатор, тем меньше изменяется (меньше пульсирует) напряжение на нагрузке.
Среднее значение выпрямленного напряжения примерно равно амплитуде напряжения на половине вторичной обмотки трансформатора: обратное напряжение в 2 раза больше (≈2Е mII ), коэффициент пульсации не превышает 15% при С≈8÷10 мкф.
Следует заметить, что ток в нагрузке протекает в течение всего полупериода, в то время как ток через вентиль проходит только лишь часть полупериода, причем максимальное значение этого тока в 3—4 раза больше среднего значения выпрямленного. Поэтому если необходимо получить от выпрямителя ток в 100 ма, то допустимый максимальный ток вентиля должен быть не менее 300 ма.
Наклон внешней характеристики зависит не только от величины внутреннего сопротивления вентиля и вторичной обмотки трансформатора, но и от постоянных времени заряда и разряда конденсатора:
t зар ≈ С(R i +r’ II ); t разр = CR н
Величина выпрямленного напряжения резко зависит от величины тока нагрузки. При R н = ∞, т. е., когда I ср = 0, напряжение на емкости максимально; при уменьшении R н напряжение U ср падает.
Выпрямитель, работающий на емкость, можно рассматривать как источник с большим внутренним сопротивлением. В момент включения схемы имеет место бросок тока, происходит первоначальный заряд конденсатора С, ток в цепи ограничивается только внутренним сопротивлением вентилей, поэтому возникает опасность выхода одного из них из строя.