Виды выпрямителей: разновидности, схемы, формулы и функции расчета

Содержание

Схемы выпрямителей

Добавлено 4 марта 2017 в 15:10

Сохранить или поделиться

Теперь мы подошли к наиболее популярному применению диода: выпрямлению. Упрощенно, выпрямление – это преобразование переменного напряжения в постоянное. Оно включает в себя устройство, которое позволяет протекать электронам только в одном направлении. Как мы уже видели, это именно то, что и делает полупроводниковый диод. Простейшим выпрямителем является однополупериодный выпрямитель. Он пропускает через себя на нагрузку только половину синусоиды сигнала переменного напряжения.

Схема однополупериодного выпрямителя

Однополупериодный выпрямитель не удовлетворяет требований большинства источников питания. Содержание гармоник в выходном сигнале выпрямителя слишком велико, и, следовательно, их трудно отфильтровать. Кроме того питающий источник переменного напряжения подает питание на нагрузку во время только одной половины каждого полного периода, а это означает, что половина его возможностей не используется. Тем не менее, однополупериодный выпрямитель является очень простым способом уменьшения мощности, подводимой к активной нагрузке. Переключатели некоторых двухпозиционных ламповых диммеров подают напрямую полное переменное напряжение на лампу накаливания для «полной» яркости или через однополупериодный выпрямитель для уменьшения яркости (рисунок ниже).

Использование однополупериодного выпрямителя: двухпозиционный ламповый диммер

В положении переключателя «Тускло» лампа накаливания получает примерно половину мощности, которую она бы получала при работе с полным периодом переменного напряжения. Поскольку питание после однополупериодного выпрямителя пульсирует гораздо быстрее, чем нить накала успевает нагреться и охладиться, лампа не мигает. Вместо этого, нить накала просто работает на меньшей, чем обычно, температуре, обеспечивая менее яркий свет. Эта идея быстроты «пульсирования» питания по сравнению с медленно реагирующей нагрузкой широко используется в мире промышленной электроники для управления электроэнергией, подаваемой на нагрузку. Так как управляющее устройство (в данном случае, диод) в любой момент времени либо полностью проводит, либо полностью не проводит ток, то оно рассеивает мало тепловой энергии, контролируя при этом мощность нагрузки, что делает этот метод управления питанием очень энергоэффективным. Эта схема, возможно, является самым грубым способом подачи пульсирующего питания на нагрузку, но она достаточна в качестве применения, доказывающего правильность идеи.

Если нам нужно выпрямить питание переменным напряжением, чтобы получить полное использование обоих полупериодов синусоидального сигнала, то необходимо использовать другие схемы выпрямителей. Такие схемы называются двухполупериодными выпрямителями. Один из типов двухполупериодных выпрямителей, называемый выпрямителем со средней точкой, использует трансформатор со средней точкой во вторичной обмотке и два диода, как показано на рисунке ниже.

Двухполупериодный выпрямитель, схема со средней точкой

Понять работу данной схемы довольно легко, рассмотрев ее в разные половины периода синусоидального сигнала. Рассмотрим первую половину периода, когда полярность напряжения источника положительна (+) наверху и отрицательна внизу. В это время ток проводит только верхний диод, нижний диод блокирует протекание тока, а нагрузка «видит» первую половину синусоиды, положительную наверху и отрицательную внизу. Во время первой половины периода ток протекает только через верхнюю половину вторичной обмотки трансформатора (рисунок ниже).

Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой: Верхняя половина вторичной обмотки проводит ток во время положительной полуволны на входе, доставляя положительную полуволну на нагрузку (стрелками показано направление движения потока электронов)

В течение следующего полупериода полярность переменного напряжения меняется на противоположную. Теперь другой диод и другая половина вторичной обмотки трансформатора проводят ток, а часть схемы, проводившая ток во время предыдущего полупериода, находится в ожидании. Нагрузка по-прежнему «видит» половину синусоиды, той же полярности, что и раньше: положнительная сверху и отрицательная снизу (рисунок ниже).

Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой: Во время отрицательной полуволны на входе ток проводит нижняя половина вторичной обмотки, доставляя положительную полуволну на нагрузку (стрелками показано направление движения потока электронов)

Одним из недостатков этой схемы двухполупериодного выпрямителя является необходимость трансформатора со средней точкой во вторичной обмотке. Особенно сильно этот недостаток проявляется, если для схемы имеют значение высокая выходная мощность; размер и стоимость подходящего трансформатора становятся одними из определяющих факторов. Следовательно, схема выпрямителя со средней точкой используется только в приложениях с низким энергопотреблением.

Полярность на нагрузке двухполупериодного выпрямителя со средней точкой может быть изменена путем изменения направления диодов. Кроме того, перевернутые диоды могут подключены параллельно с существующим выпрямителем с положительным выходом. В результате получится двуполярный двухполупериодный выпрямитель со средней точкой, показанный на рисунке ниже. Обратите внимание, что соединение диодов между собой аналогично схеме моста.

Двуполярный двухполупериодный выпрямитель со средней точкой

Существует еще одна популярная схема двухполупериодного выпрямителя, она построена на базе схемы четырехдиодного моста. По очевыдным причинам эта схема называется двухполупериодным мостовым выпрямителем.

Двухполупериодный мостовой выпрямитель

Направления потоков электронов в двухполупериодном мостовом выпрямителе показано на рисунках ниже для положительной и отрицательной полуволн синусоиды переменного напряжения источника. Обратите внимание, что независимо от полярности на входе, ток через нагрузку протекает в одном и том же направлении. То есть, отрицательная полуволна на источнике соответствует положительной полуволне на нагрузке. Ток протекает через два диода, соединенных последовательно для обеих полярностей. Таким образом, из-за падения напряжения на двух диодах теряется (0.7 x 2 = 1.4В для кремниевых диодов). Это является недостатком по сравнению с двухполупериодным выпрямителем со средней точкой. Этот недостаток является проблемой только для очень низковольтных источников питания.

Двухполупериодный мостовой выпрямитель. Поток электронов для положительных полупериодовДвухполупериодный мостовой выпрямитель. Поток электронов для отрицательных полупериодов

Запоминание правильного соединения диодов схемы мостового выпрямителя иногда может вызвать проблемы у новичка. Альтернативное представление этой схемы может облегчить запоминание и понимание. Это точно такая же схема, за исключением того, что все диоды нарисованы в горизонтальном положении и указывают в одном направлении (рисунок ниже).

Альтернативное представление схемы двухполупериодного мостового выпрямителя

Одним из преимуществ такого представления схемы мостового выпрямителя является то, что она легко расширяется до многофазной версии (рисунок ниже).

Схема трехфазного мостового выпрямителя

Линия каждой из фаз подключается между парой диодов: один ведет к положительному (+) выводу нагрузки, а второй – к отрицательному. Многофазные системы с количеством фаз, более трех, так же могут быть легко использованы в схеме мостового выпрямителя. Возьмем, например, схему шестифазного мостового выпрямителя (рисунок ниже).

Схема шестифазного мостового выпрямителя

При выпрямлении многофазного переменного напряжения сдвинутые по фазе импульсы накладываются друг на друга создавая выходное постоянное напряжение, которое более «гладкое» (имеет меньше переменных составляющих), чем при выпрямлении однофазного переменного напряжения. Это преимущество является решающим в схемах выпрямителей высокой мощности, где физический размер фильтрующих компонентов будет чрезмерно большим, но при этом необходимо получить постоянное напряжение с низким уровнем шумов. Диаграмма на рисунке ниже показывает двухполупериодное выпрямление трехфазного напряжения.

Трехфазное переменное напряжение и выходное напряжение трехфазного двухполупериодного выпрямителя

В любом случае выпрямления (однофазном или многофазном) количество переменного напряжения, смешанного с выходным постоянным напряжением выпрямителя, называется напряжением пульсаций. В большинстве случаев напряжение пульсаций нежелательно, так как целью выпрямления является «чистое» постоянное напряжение. Если уровни мощности не слишком велики, для уменьшения пульсаций в выходном напряжении могут быть использованы схемы фильтрации.

Иногда метод выпрямления классифицируется путем подсчета количества «импульсов» постоянного напряжения на выходе каждые 360° синусоиды входного напряжения. Однофазная однополупериодная схема выпрямителя тогда будет называться

1-импульсным выпрямителем, поскольку он дает один импульс во время полного периода (360°) сигнала переменного напряжения. Однофазный двухполупериодный выпрямитель (независимо от схемы, со средней точкой или мостовой) будет называться 2-импульсным выпрямителем, поскольку он выдает 2 импульса постоянного напряжения за один период переменного напряжения. Трехфазный двухполупериодный выпрямитель будет называться 6-импульсным.

Современное соглашение в электротехнике описывает работу схемы выпрямителя с помощью трехпозиционной записи фаз, путей и количества импульсов. Схема однофазного однополупериодного выпрямителя в данном зашифрованном обозначении будет следующей 1Ph2W1P (1 фаза, 1 путь, 1 импульс), а это означает, что питающее переменное напряжение однофазно, ток каждой фазы источника переменного напряжения протекает только в одном направлении (пути), и, что в постоянном напряжении создается один импульс каждые 360° входной синусоиды. Однофазный двухполупериодный выпрямитель со средней точкой в этой системе записи будет обозначаться, как 1Ph2W2P: 1 фаза, 1 путь или направление протекания тока в каждой половине обмотки, и 2 импульса в выходном напряжении за период. Однофазный двухполупериодный мостовой выпрямитель будет обозначаться, как 1Ph3W2P: так же, как и схема со средней точкой, за исключением того, что ток может протекать двумя путями через линии переменного напряжения, вместо только одного пути. Трехфазный мостовой выпрямитель, показанный ранее, будет называться выпрямителем 3Ph3W6P.

Вожможно ли получить количество импульсов больше, чем удвоенное количество фаз в схеме выпрямителя? Ответ на этот вопрос, да: особенно в многофазных цепях. При помощи творческого использования трансформаторов наборы двухполупериодных выпрямителей могут быть соединены параллельно таким образом, что на выходе для трехфазного переменного напряжения может быть получено более шести импульсов постоянного напряжения. Когда схемы соединения обмоток трансформатора не одинаковы, из первичной во вторичную цепь трехфазного трансформатора вводится 30° фазовый сдвиг. Другими словами, трансформатор подключенный по схеме либо Y-Δ, либо Δ-Y будет давать сдвиг фазы на 30°; в то время, как подкючение трансформатора по схеме Y-Y или Δ-Δ такого эффекта не даст. Это явление может быть использовано при наличии одного трансформатора, подключенного по схеме Y-Y к одному мостовому выпрямителю, и другого трансформатора, подключенного по схеме Y-Δ к другому мостовому выпрямителю, а затем параллельном соединению выходов постоянного напряжения обоих выпрямителей (рисунок ниже). Поскольку формы напряжений пульсаций на выходах двух выпрямителей смещены по фазе на 30° относительно друг друга, в результате сложения они дадут меньшие пульсации, чем каждый выпрямитель по отдельности: 12 импульсов каждые 360° вместо шести:

Схема многофазного выпрямителя: 3 фазы, 2 пути, 12 импульсов (3Ph3W12P)

Подведем итоги

Выпрямление – это преобразование переменного напряжения в постоянное.
Однополупериодный выпрямитель – это схема, которая позволяет только одной половине синусоиды переменного напряжения достичь нагрузки, давая на ней в результате неизменяющуюся полярность. Полученное постоянное напряжение, приложенное к нагрузке, значительно «пульсирует».
Двухполупериодный выпрямитель – это схема, которая преобразует обе половины периода синусоиды переменного напряжения в непрерывную последовательность импульсов одной полярности. Полученное постоянное напряжение, приложенное к нагрузке, «пульсирует» не так сильно.
Многофазное переменное напряжении при выпрямлении дает более «гладкую» форму постоянного напряжения (меньшее напряжение пульсаций) по сравнению с выпрямленным однофазным напряжением.

Оригинал статьи:

Электронные выпрямители их виды и характеристика — Студопедия.Нет

Одним из основных источников энергии в быту и в промышленноти является электрический ток. Электрический ток бывает двух видов: постоянный и переменный. Переменный ток имеет следующие преимущества перед постоянным:

1.Переменный ток в промышленном масштабе легче получить, так как генераторы переменного тока имеют более простое техничекое устройство, чем генераторы постоянного тока ( динамомашины ).

2. Переменный ток легко транспортировать на любые расстояния без значительных потерь энергии.

При необходимости переменный ток может быть преобразован в постоянный ток с помощью электронного устройства, который называется выпрямителем.

Электронный выпрямитель — это электротехническое устройство для преобразования переменного тока в постоянный.

Структурная схема выпрямителя:

1 2 4 5

1.Трансформатор — необходим для повышения или понижения входного перенменного напряжения до необходимого уровня и изоляции аппарата от входной электрической сети.

2.Выпрямляющие элементы ( вентили )- это ламповые или полупроводниковые диоды, которые подключаются ко вторичной обмотке трансформатора и служат для преобразования переменного тока в пульсирующий.. Все выпрямляющие элементы обладают односторонней проводимостью.

3.Сглаживающий фильтр — применяется для понижения пульсации выпрямленного напряжения и тока. Это совокупность резисторов ,катушек индуктивности и конденсаторов.

4.Стабилизатор — поддерживает постоянным амплитуду выпрямленного напряжения и тока на выходе выпрямителя. Стабилизатор делает эти характеристики независимыми от колебания напряжения в электрической сети на входе выпрямителя. Иногда стабилизатор ставят сразу перед трансформатором — стабилизатор входного напряжения.

Технические характеристики выпрямителей.

Если в качестве выпрямляющего элемента используется двухэлектродная лампа (кенотрон), выпрямитель называется ламповым. Если полупроводниковый диод – полупроводниковым.

Если выпрямляется один полупериод входного напряжения, выпрямитель называется однополупериодным. Если оба полупериода – двухполупериодным.

При выпрямленном напряжении на выходе меньше 500 вольт выпрямитель называется низковольтным. Если напряжение на выходе больше 500 вольт, выпрямитель высоковольтный.

Электрические характеристики выпрямителей.

1. Входное переменное напряжение и ток.

1. Выходное напряжение и ток.

2. Коэффициент пульсации Kp = Uп / Ucp.

Uп – амплитуда переменной составляющей выпрямленного напряжения.

Uср – среднее значение выпрямленного напряжения.

Кр – коэффициент пульсации выпрямленного напряжения.

Пусть график выходного напряжения на выходе выпрямителя имеет следующий вид. Рассчитаем коэффициент пульсации для данного случая.

Umax

Uср

Umin

0 t

По определению:

Uп = ( Umax – Umin ) / 2

Uср = ( Umax + Umin ) / 2

Kp = Uп / Ucp = ( Umax – Umin ) / ( Umax + Umin )

Вопрос 11

Выпрямителем называется статическое устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии переменного тока в постоянный 1. Необходимость в таком преобразовании возникает, когда питание потребителя осуществляется постоянным током, а источником электрической энергии является источник переменного тока, например промышленная сеть частотой 50 Гц.
Процесс выпрямления осуществляется непосредственно вентильными элементами схемы выпрямления и заключается в том, что нагрузка циклически переключается с одной фазы источника переменного напряжения на другую. В настоящее время разработано и применяется на практике много схем выпрямителей однофазного и трехфазного тока. Выбор той или иной схемы определяется свойствами применяемых вентилей и условиями работы выпрямителя. Например, в выпрямительных агрегатах для зарядки аккумуляторных батарей, где требуются небольшие значения выпрямленного напряжения (24—48 В), наиболее приемлемыми оказались схемы однофазного выпрямления с вентилями на небольшие значения L/0gp. При выпрямлении высоких напряжений (до 1000— 1500 В) часто приходится прибегать к последовательному соединению вентилей или применять диоды на большие значения L/0gp. Следовательно, применение в таком выпрямителе трехфазной нулевой схемы выпрямления на кремниевых диодах позволит затратить меньшее число вентилей (три вместо четырех), получить более высокий КПД и снизить габариты выпрямителя (см. § 6).
Учитывая вышесказанное, рассмотрим работу основных схем выпрямления однофазного и трехфазного тока, предполагая вначале для простоты расчетов параметров и облегчения понимания физической сущности процессов в элементах схем, что выпрямитель работает на активную нагрузку и состоит из идеальных вентилей и трансформаторов, в которых можно пренебречь падениями напряжения, а также обратными токами вентилей, индуктивностями и намагничивающим током трансформатора.
Основными элементами, параметры которых подлежат расчету в схемах выпрямления, являются вентильные элементы и трансформатор. Исходными данными при расчете служат выпрямленные напряжения Ud и ток ld, а также действующее значение напряжения питающей сети Ux.
1 По ГОСТ 23414-79 для названия таких устройств допускается также применять термин «преобразователь». 34
Устройство и основные элементы выпрямителей. Выпрямитель представляет собой электрический агрегат, который состоит в общем случае из следующих основных элементов (рис. 15): силового трансформатора 1. служащего для получения заданного напряжения на выходе выпрямителя, а также для электрического разделения цепи выпрямленного тока с питающей сетью, что необходимо при заземленной нагрузке; блока вентилей 2, соединенных по определенной схеме и обеспечивающих протекание тока в цепи нагрузки в одном направлении, в результате чего переменное напряжение преобразуется в пульсирующее; сглаживающего фильтра 3, который ослабляет пульсации выпрямленного напряжения в цепи нагрузки 4. Если выпрямитель управляемый, то в него входит еще узел 6, содержащий систему управления вентилями. Для защиты выпрямителя от повреждений при аварийных режимах в его схему может входить блок защиты и сигнализации 5, а для поддержания с определенной точностью значения Uвых при изменениях напряжения питающей сети Uc и сопротивления нагрузки RH — стабилизатор напряжения или тока.
В некоторых случаях в схеме выпрямителя могут отсутствовать отдельные элементы, например фильтр 3 при работе выпрямителя на нагрузку индуктивного характера или силовой трансформатор 1 в случае бестрансформаторного включения выпрямителя, что может иметь место в мостовых схемах выпрямления.
В зависимости от количества выпрямленных полупериодов питающего напряжения схемы выпрямления подразделяются на одно полупериодные и двухпопупериодные. По числу фаз первичной обмотки трансформатора выпрямители делятся на однофазные и трехфазные.
Выпрямители однофазного тока. При небольшой мощности нагрузки (до нескольких сотен ватт) преобразование переменного тока в постоянный осуществляют с помощью однофазных выпрямителей, питающихся от однофазной сети переменного тока. Такие выпрямители предназначены для питания постоянным током различных устройств промышленной электроники, обмоток возбуждения двигателей постоянного тока небольшой и средней мощности и т.д.

Рис. 15. Структурная схема (а) и кривые напряжений (б) выпрямителя

Сущность процесса выпрямления рассмотрим на примере простейшей однофазной однотактной схемы выпрямления. В этой схеме (рис. 16 ,з) трансформатор имеет одну вторичную обмотку, напряжение и2 которой изменяется по синусоидальному закону и2 = Umax2 sincor. Ток в цепи нагрузки проходит только в положительные полупериоды, когда точка а вторичной обмотки, к которой присоединен анод вентиля VI, имеет положительный потенциал относительно точки Ь, к которой через нагрузку присоединен катод. В результате напряжение и2 оказывается приложенным к резистору R^. через который начинает протекать ток нагрузки.
Индекс d используется для обозначения элементов, токов и других величин на стороне постоянного тока.

Рис. 16. Однофазные выпрямители
а — однополупериодная схема; б — двухполупериодная схема; виг—, диаграммы напряжений и токов на элементах схем выпрямления
Недостатки этой схемы выпрямления следующие: плохое использование трансформатора, большое обратное напряжение на вентилях, большой коэффициент пульсации выпрямленного напряжения. Достоинства выпрямителя: простота схемы и питающего трансформатора; применяется только один вентиль или одна группа последовательно соединенных вентилей.
Данная схема широко применяется для снятия квалификационных параметров силовых диодов и тиристоров, когда в испытуемом вентиле обеспечиваются однополупериодный синусоидальный прямой ток и синусоидальное обратное напряжение.
Двухполупериодная однофазная схема со средней точкой представлена на рис. 16,6. Схема состоит из трансформатора Т, имеющего одну первичную и две последовательно соединенные вторичные обмотки с выводом общей (нулевой) точки у этих обмоток. Коэффициент трансформации п определяется отношением Ui/U2, где иг — напряжение каждой из вторичных обмоток (фазные напряжения), сдвинутые относительно друг друга на 180°.
Свободные концы вторичных обмоток а и b присоединяются к анодам вентилей VI и V2, катоды которых соединяются вместе. Нагрузка Rвключается между катодами вентилей, которые являются положительным полюсом выпрямителя, и нулевым выводом О трансформатора, который служит отрицательным полюсом.
Вентили в этой схеме, как и вторичные обмотки трансформатора, работают поочередно, пропуская в нагрузку ток при положительных значениях анодных напряжений и2а и и2Ь (рис. 16,г), в качестве которых обычно принимают направления, совпадающие с проводимостями вентилей.
Действительно, при изменении напряжения в точках а и b по закону и2 = Uzmsin ш в тот полупериод, когда напряжение в обмотке Оа положительно, ток проводит вентиль VI, анод которого положителен по отношению к катоду, связанному через резистор Rd с точкой О вторичных обмоток. Анод вентиля V2, так же как вывод b обмотки Ob, в этот полупериод отрицателен по отношению к нулевому выводу О и, следовательно, тока не пропускает. Вентиль V1 будет находиться во включенном (проводящем) состоянии до тех пор, пока ток /в1, протекающий через него, не станет равным нулю (момент времени Г]).
В следующий полупериод (интервал времени f,_ t2 на рис. 16,г) когда напряжения на первичной и вторичной обмотках трансформатора изменяют свою полярность на обратную, ток будет пропускать вентиль V2. В результате к нагрузке Rd будет теперь приложено напряжение и2Ь, а ток id будет равен току /в2 вентиля V2. Вентиль V1 выключится, так как к нему будет приложено обратное напряжение ^обр. Спустя полупериод, начиная с момента времени t2, процесс повторяется: ток будет проводить вентиль VI, а вентиль V2 выключится и т.д.
Ток id в нагрузке все время течет в одном направлении — от катодов вентилей к нулевой точке О вторичных обмоток трансформатора, и на резисторе Rd появляется выпрямленное пульсирующее напряжение ud, содержащее постоянную и переменную составляющие.
Для однофазной нулевой схемы справедливы следующие соотношения между напряжениями, токами и мощностями в отдельных элементах выпрямителя.
Среднее значение выпрямленного напряжения
Ud = 0,91/2. (11)
где U2 — действующее значение напряжения на вторичной полуобмотке, U2 = 1,11 Ud. (12)
Для рассматриваемой схемы частота первой гармоники пульсаций fn(1) =2fc при частоте питающей сети fc = 50 Гц составляет 100 Гц. Подставляя в (19) т = 2. определяем коэффициент пульсации: q = 0.67, т.е. амплитуда первой гармоники ud для данной схемы составляет 67% Ud.
Однофазная мостовая схема состоит из трансформатора Тс двумя обмотками и четырех диодов VI — V4, соединенных по схеме моста (рис. 17,з). К одной диагонали моста (точки 1,3) присоединяется вторичная обмотка, а в другую (точки 2, 4) включается нагрузка Rd. Общая точка катодов вентилей VI и V2 является положительным полюсом выпрямителя, а отрицательным—точка связи анодов вентилей V3 и V4.
Вентили в этой схеме работают парами поочередно. В положительный полупериод напряжения иг, соответствующая полярность которого обозначена без скобок, проводят ток вентили VI и V3, а к вентилям V2 и V4 прикладывается обратное напряжение, и они закрыты. В отрицательный полупериод напряжения иг будут проводить ток вентили V2 и V4, а вентили VI и V3 закрыты и выдерживают обратное напряжение ио6р = = иг.
Далее указанные процессы периодически повторяются. Диаграммы токов и напряжений на элементах схемы (рис. 17,в) будут такими же, как для однофазного двух полу периодного выпрямителя со средней точкой.

Рис. 17. Однофазный мостовой выпрямитель
в — схема включения; б и в — временные диаграммы напряжений и токов на элементах схемы
Ток id в нагрузке проходит все время в одном направлении — от соединенных катодов диодов V1 и V2 к анодам диодов V3 и V4. Ток /2 во вторичной обмотке трансформатора (рис. 17,6) меняет свое направление каждые полпериода и будет синусоидальным. Постоянной составляющей тока во вторичной обмотке нет. Следовательно, не будет подмагничивания сердечника трансформатора постоянным магнитным потоком. Ток ii в первичной обмотке трансформатора также синусоидальный.

Однофазная мостовая схема:
Амплитуда обратного значения на вентилях в 2 раза меньше, чем в нулевой схеме.
Вдвое меньше напряжение (число витков) вторичной обмотки трансформатора при одинаковых значениях напряжения Ud.
Трансформатор имеет обычное исполнение, так как нет вывода средней точки на вторичной обмотке.
Расчетная мощность трансформатора на 25% меньше, чем в нулевой схеме, следовательно, меньше расходуется меди и железа, меньше будут размеры и масса.
Данная схема выпрямителя может работать и без трансформатора, если напряжение сети (Д подходит по значению для по лучения необходимого напряжения Ud и не требуется изоляции цепи выпрямленного тока от питающей сети.
Выпрямители трехфазного тока. Питание постоянным током потребителей средней и большой мощности производится от трехфазных выпрямителей, применение которых снижает загрузку вентилей по току, уменьшает коэффициент пульсации и повышает частоту пульсации выпрямленного напряжения, что облегчает задачу его сглаживания. Для лучшего уяснения принципа выпрямления трехфазного тока и режимов работы элементов выпрямителей вначале рассмотрим трехфазную схему с нулевым выводом.

Рис. 18. Трехфазный выпрямитель с нулевой точкой: в — схема соединения обмоток трансформатора и вентилей; б — г — диаграммы напряжений и токов на элементах
Из временной диаграммы на рис. 18,6 видно, что напряжения игд, и2Ь и и2с сдвинуты по фазе на одну треть периода (773, или 120°) и в течение этого интервала напряжение одной фазы выше напряжения двух других фаз относительно нулевой точки трансформатора. Ток через вентиль /в, связанную с ним вторичную обмотку и нагрузку будет протекать в течение той трети периода, когда напряжения в данной фазе больше, чем в двух других. Работающий вентиль прекращает проводить ток тогда, когда потенциал его анода становится ниже общего потенциала катодов, и к нему прикладывается обратное напряжение.
Переход тока от одного вентиля к другому (коммутация тока) происходит в момент пересечения кривых фазных напряжений (точки а, б, в и г на рис. 18,6). Выпрямленный ток id проходит через нагрузку /?£/ непрерывно (рис. 18,в).
Напряжение ud на выходе выпрямителя в любой момент времени равно мгновенному значению напряжения той вторичной обмотки, в которой вентиль открыт, и выпрямленное напряжение представляет собой огибающую верхушек синусоид фазных напряжений игф трансформатора Т.
При изменении вторичного напряжения иг по синусоидальному закону ток /2 каждой из фаз на участке проводимости вентилей будет также синусоидальным
(21)
Следовательно, анодный ток /в будет иметь форму прямоугольника с основанием Т/3, ограниченного сверху отрезком синусоиды. На рис. 18,г изображен ток фазы а. токи фаз b и сизображаются подобными кривыми, сдвинутыми на 120 относительно друг друга.
Для трехфазной нулевой схемы выпрямления характерны следующие соотношения между напряжениями, токами и мощностями в отдельных элементах выпрямителя.
Среднее значение выпрямленного напряжения при холостом ходе (когда на выходе выпрямителя включен только вольтметр)
(22)
где Сзф — действующее значение фазного напряжения на вторичной обмотке трансформатора.
Выпрямленное напряжение ud содержит постоянную составляющую U(j и наложенную на нее переменную составляющую U^.—, имеющую трехкратную частоту по отношению к частоте сети. Коэффициент пульсаций напряжения на выходе выпрямителя

Трехфазная мостовая схема выпрямления. Выпрямитель в данной схеме состоит их трансформатора, первичные и вторичные обмотки которого соединяются в звезду или треугольник, и шести диодов, которые разделены на две группы (рис. 19,з):
катодную, или нечетную (диоды VI, V3 и V5), в которой электрически связаны катоды вентилей и общий вывод их является положительным полюсом для внешней цепи, а аноды присоединены к выводам вторичных обмоток трансформатора;
анодную, или четную (диоды V2, V4 и V6), в ко торой электрически связаны между собой аноды вентилей, а катоды соединяются с анодами первой группы. Общая точка связи анодов является отрицательным полюсом для внешней цепи. Нагрузка подключается между точками соединения катодов и анодов вентилей, т.е. к диагонали выпрямленного моста.
Катодная группа вентилей повторяет режим работы трехфазной нулевой схемы. В этой группе вентилей в течение каждой трети периода работает вентиль с наиболее высоким потенциалом анода (рис. 19,6). В анодной группе в данную часть периода работает тот вентиль, у которого катод имеет наиболее отрицательный потенциал по отношению к общей точке анодов.
Вентили катодной группы открываются в момент пересечения положительных участков синусоид (точки а, б, в и г на рис. 19,6), а вентили анодной группы — в момент пересечения отрицательных участков синусоид (точки к, л, м и н). Каждый из вентилей работает в течение одной трети периода (Т/3, или 2 я/3).
При мгновенной коммутации тока в трехфазной мостовой схеме в любой момент времени проводят ток два вентиля — один из катодной, другой из анодной группы, при этом любой вентиль одной группы работает поочередно с двумя вентилями другой группы, соединенными с разными фазами вторичной обмотки (рис. 19,г и д). Иными словами, проводить ток будут те два накрест лежащих вентиля выпрямительного моста, между которыми действует в проводящем направлении наибольшее линейное напряжение и2п.

Рис. 19. Трехфазная мостовая схема выпрямителя:
а — схемр соединения элементов; 6 — е — временные диаграммы напряжений и токов

Таблица 1. Основные электрические параметры схем выпрямителей при активно-индуктивной нагрузке

Например, на интервале времени t\—t2 ток проводят вентили V1, V6. на интервале t2—t3 — вентили VI, V2, на интервале f3—Г„ — вентили V3, V2 и т.д. Таким образом, интервал проводимости каждого вентиля составляет 4> = 27г/3, или 120° (рис. 19,е), а интервал совместной работы двух вентилей равен я/3, или 60°. За период напряжения питания Г = 2ir происходит шесть переключений вентилей (шесть тактов), в связи с чем такую схему выпрямления часто называют шестипульсной.
Следует отметить, что нумерация вентилей в данной схеме не носит случайный характер, а соответствует порядку их вступления в работу при условии соблюдения фазировки трансформатора, указанной на рис. 19,з. Через каждую фазу трансформатора ток /2 будет проходить в течение 2/3 периода: 1/3 периода- положительный и 1/3 — отрицательный. Ток id в нагрузке все время проходит в одном направлении. Контур тока нагрузки при открытых вентилях VI и V6 показан на схеме рис. 19,з тонкой черной линией.
В течение рабочего интервала времени одновременно протекают токи во вторичных обмотках, расположенных на разных стержнях магнитной системы (см. токи /2а и i2b на рис. 19,з), при этом через две первичные обмотки, расположенные на тех же стержнях, также протекают токи. Намагничивающие силы от токов /»i и /2 на каждом из стержней в этом случае уравновешиваются, и однонаправленный поток Ф0 не возникает, что является одним из существенных достоинств данной схемы.
Выпрямленное напряжение ud в этой схеме описывается верхней частью кривых междуфазных (линейных) напряжений (рис. 19,в). Частота пульсаций кривой иj равна 6/,, коэффициент пульсаций напряжения на выходе выпрямителя
(30)
Обратное напряжение на закрытом вентиле определяется разностью потенциалов его катода и анода. Ординаты кривой «обр Для вентиля VI показаны на рис. 19,6 штриховкой, на рис. 19,е кривая иобр изображена полностью. Максимальное значение обратного напряжения на вентиле в трехфазной мостовой схеме равно амплитуде линейного напряжения вторичной обмотки трансформатора, т.е. Цэбрmax = v2* U2 л. При открытом состоянии двух вентилей выпрямительного моста другие четыре вентиля закрыты приложенным к ним обратным напряжением. Выпрямленный ток id при работе на чисто активную нагрузку полностью повторяет кривую напряжения ud (см. черную кривую на рис. 19,в).

Соотношения между напряжениями и токами в трехфазной мостовой схеме приведены на табл. 1.
Шестифазная схема со средней точкой представлена на рис. 20.а. Питание схемы осуществляется через трехобмоточный трансформатор Т, на каждом стержне которого расположены три обмотки: по одной первичной, которые соединены в треугольник и подключены на ~ Uc. и две одинаковые вторичные обмотки, соединенные в шестифазную звезду с нулем. Начала обмоток обозначены точками. При этом вторичные обмотки / подключены к анодам диодов V1, V3 и I/5 началами, а обмотки // подключены к анодам диодов V4, \/6 и V2 концами. В результате такого соединения звезды фазных напряжений иа1, иь.. ис1 и иа2.иЬ2, ис2 смещены относительно друг друга на 180 (рис. 20,6), а векторы напряжений соседних фаз — на 60°.
Как и в трехфазной нулевой схеме (см. рис. 18,а), в любой момент времени в шестифазной схеме будет открыт тот вентиль, потенциал анода которого в данный момент выше, чем у других вентилей. Как видно изрис. 20,в, на котором изображены синусоиды вторичных фазных напряжений Цгф, в интервале f,—12 открыт вентиль VI, в интервалах t2—t3 и t^—t^ — вентили V2 и V3 и далее — в соответствии с порядковыми номерами вентилей. Коммутация тока с вентиля на вентиль происходит в моменты пересечения синусоид фазных напряжений вторичных обмоток трансформатора Т.
Кривая выпрямленного напряжения ud в этой схеме описывается верхней частью синусоид фазных напряжений и2 ф. Частота пульсаций кривой ud по отношению к частоте сети (]) = = 6/с, коэффициент пульсаций напряжения на выходе выпрямителя

Обратное напряжение на закрытом вентиле определяется разностью потенциалов его катода и анода. Из рис. 20,в видно, что для вентиля VI потенциал катода по отношению к нулевой точке изменяется по огибающей синусоид фазных напряжений, а потенциал анода — по кривой фазного напряжения uaJ (на рис. 20,в кривые этих напряжений показаны соответственно черной и синей линиями). Ординаты кривой ообр для вентиля VI показаны штриховкой.
Рис. 20. Шестифазный выпрямитель со средней точкой: а — схема соединения элементов; б — векторная диаграмма напряжений обмоток трансформатора; в — е — временные диаграммы напряжений и токов

Трехфазная схема с нулевой точкой:
Схема простая. Число вентилей в 2 раза меньше, чем в мостовой или шестифазной нулевых схемах.
Меньше потери в вентилях, так как в данной схеме ток id протекает через один диод, а в мостовой — последовательно через два диода.

Трехфазная мостовая схема:
Обратное напряжение, прикладываемое к вентилям, в 2 раза меньше, чем в трехфазной и шестифазной нулевых схемах, и вентили следует выбирать на напряжение, близкое к Ud
Напряжение (число витков) вторичной обмотки вдвое меньше, чем в трехфазной, и в 1,73 раза, чем в шестифазной нулевых схемах, но сечение провода соответственно в 1,41 и в 2 раза больше.
Нет вынужденного намагничивания сердечника трансформатора и нормальное исполнение обмоток.
Габаритная мощность трансформатора на 30% меньше, чем в трехфазной, и на 48% меньше, чем в шестифазной нулевых схемах, ток первичной обмотки имеет форму синусоиды.
Схема допускает соединение первичных и вторичных обмоток трансформатора звездой и треугольником. Она может быть применена и без трансформатора.
Шестифазная нулевая схема:
При соединении первичной обмотки трансформатора в треугольник поток вынужденного намагничивания практически не возникает.
Частота основной гармоники переменной составляющей выпрямленного напряжения, как и в мостовой схеме, в 2 раза выше, а коэффициент пульсации напряжения ud почти в 4,5 раза меньше, чем в трехфазной нулевой схеме.

Преимущества трехфазной схемы с нулевой точкой проявляются в случае, если главным требованием является простота выпрямителя или используется блок трех вентилей с общим катодом.
При применении полупроводниковых вентилей преимущества имеет мостовая схема, которая может работать непосредственно от сети, если напряжение Ut подходит по значению для получения нужного Ud и не требуется изоляция от питающей сети цепи выпрямленного тока.
Шестифазная схема с нулевой точкой в связи с наличием трансформатора с двумя вторичными обмотками уступает мостовой схеме. Однако для выпрямителей на низкое напряжение (около 100 В) и большой ток (500—1000 А) целесообразно применять шестифазную схему, так как нагрузочный ток в этой схеме

проходит через вентиль в течение 1/6 периода, а в трехфазны.схемах — в течение 2/3 периода, следовательно, среднее значение тока вентиля для шестифазной схемы будет в 2 раза меньше, чем для трехфазных схем выпрямления.
Это обстоятельство позволяет уменьшить число установленных вентилей и получить более высокий КПД выпрямителя (см. § 6) на значительный ток ом, когда /в,ср> ‘п и в трехфазных схемах приходится использовать более мощные вентили либо применять параллельное соединение вентилей в плече выпрямителя. Например, при токе нагрузки ном = 210 А, имеющем прямоугольную форму, в трехфазной схеме предельный ток вентилей будет равен /п = 1,1-210/3 = 77 А, а в шестифазной /п = = 1,41-210/6=49,4 А. Следовательно, для первой схемы выпрямления нужно применить вентили на 100, а для второй — на 50 А.

Вопрос 12

Russian HamRadio — Выпрямители, достоинства и недостатки.

Выпрямители используются в блоках питания радиоэлектронных устройств для преобразования переменного напряжения в постоянное. Схема любого выпрямителя содержит 3 основных элемента:

Силовой трансформатор – устройство для понижения или повышения напряжения питающей сети и гальванической развязки сети с аппаратурой.

Выпрямительный элемент (вентиль), имеющий одностороннюю проводимость – для преобразования переменного напряжения в пульсирующее.

Фильтр – для сглаживания пульсирующего напряжения.

Выпрямители могут быть классифицированы по ряду признаков: по схеме выпрямления – однополупериодные, двухполупериодные, мостовые, с удвоением (умножением) напряжения, многофазные и др.

По типу выпрямительного элемента – ламповые (кенотронные), полупроводниковые, газотронные и др.

По величине выпрямленного напряжения – низкого напряжения и высокого.

По назначению –для питания анодных цепей, цепей экранирующих сеток, цепей управляющих сеток, коллекторных цепей транзисторов, для зарядки аккумуляторов и др.

Основные характеристики выпрямителей:
Основными характеристиками выпрямителей являются:
Номинальное напряжение постоянного тока – среднее значение выпрямленного напряжения, заданное техническими требованиями. Обычно указывается напряжение до фильтра U0 и напряжение после фильтра (или отдельных его звеньев – U. Определяется значением напряжения, необходимым для питаемых выпрямителем

устройств.
Номинальный выпрямленный ток I0 – среднее значение выпрямленного тока, т.е. его постоянная составляющая, заданная техническими требованиями. Определяется результирующим током всех цепей питаемых выпрямителем.
Напряжение сети Uсети – напряжение сети переменного тока, питающей выпрямитель. Стандартное значение этого напряжения для бытовой сети –220 вольт с допускаемыми отклонениями не более 10 %.
Пульсация – переменная составляющая напряжения или тока на выходе выпрямителя. Это качественный показатель выпрямителя.
Частота пульсаций – частота наиболее резко выраженной гармонической составляющей напряжения или тока на выходе выпрямителя. Для самой простой однополупериодной схемы выпрямителя частота пульсаций равна частоте питающей сети. Двухполупериодные, мостовые схемы и схемы удвоения напряжения дают пульсации, частота которых равна удвоенной частоте питающей сети. Многофазные схемы выпрямления имеют частоту пульсаций, зависящую от схемы выпрямителя и числа фаз.
Коэффициент пульсаций – отношение амплитуды наиболее резко выраженной гармонической составляющей напряжения или тока на выходе выпрямителя к среднему значению напряжения или тока. Различают коэффициент пульсаций на входе фильтра (p0 %) и коэффициент пульсаций на выходе фильтра (p %). Допускаемые значения коэффициента пульсаций на выходе фильтра определяются характером нагрузки.
Коэффициент фильтрации (коэффициент сглаживания) – отношение коэффициента пульсаций на входе фильтра к коэффициенту пульсаций на выходе фильтра k с = p0 / p. Для многозвенных фильтров коэффициент фильтрации равен произведению коэффициентов фильтрации отдельных звеньев.
Колебания (нестабильность) напряжения на выходе выпрямителя –изменение напряжения постоянного тока относительно номинального. При отсутствии стабилизаторов напряжения определяются отклонениями напряжения сети.
Схемы выпрямителей.
Выпрямители, применяемые для однофазной бытовой сети выполняются по 4 основным схемам: однополупериодной, двухполупериодной с нулевой точкой (или просто- двухполупериодной), двухполупериодной мостовой(или просто –мостовой, реже называется как “схема Герца”), и схема удвоения(умножения) напряжения(схема Латура). Для многофазных промышленных сетей применяются две разновидности схем: Однополупериодная многофазная и схема Ларионова.
Чаще всего используются трехфазные схемы выпрямителей. Основные показатели, характеризующие схемы выпрямителей могут быть разбиты на 3 группы:
Относящиеся ко всему выпрямителю в целом: U0 -напряжение постоянного тока до фильтра, I0 – среднее значение выпрямленного тока, p0 – коэффициент пульсаций на входе фильтра.
Определяющие выбор выпрямительного элемента (вентиля): Uобр – обратное напряжение (напряжение на выпрямительном элементе (вентиле) в непроводящую часть периода), Iмакс – максимальный ток проходящий через выпрямительный элемент (вентиль) в проводящую часть периода.
Определяющие выбор трансформатора: U2 – действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора, I2 – действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора, Pтр – расчетная мощность трансформатора.
Основные характеристики различных схем выпрямления.
Сравнение схем выпрямления и ориентировочный расчет выпрямителя можно сделать, используя данные из таблицы.
Тип схемы
Uобр
I макс
I ₂
U ₂
C ₀*
P₀%
U _C0
Однополупериодная
3 U₀
7 I₀
2 I₀
0,75U₀
60 I₀/U₀
600 I
_{0
——}U_{0 *}C₀ 1,2U₀
Двухполупериодная
3 U₀
3,5 I₀
I₀
0,75U₀
30 I₀/U₀
300 I
₀_——U_{0 *}C₀ 1,2U₀
Мостовая
1,5 U₀
3,5 I₀
1,41 I₀
0,75U₀
30 I₀/U₀
300 I
₀_——U_{0 *}C₀ 1.2U₀
Удвоения напряжения
1,5 U₀
7 I₀
2,8 I₀
0,38U₀
125 I₀/U₀
1250 I
₀_——U_{0 *}C₀ 0,6U₀
* Значение емкости конденсатора рассчитано для P0 % = 10 %
Задавшись значением напряжения на выходе выпрямителя U0 и значением номинального тока в нагрузке (среднего значения выпрямленного тока) I 0, можно без труда определить напряжение вторичной обмотки трансформатора, ток во вторичной обмотке, максимально допустимый ток вентилей, обратное напряжение на вентилях, а также рабочее напряжение конденсатора фильтра. Задавшись необходимым коэффициентом пульсаций, можно рассчитать значение емкости на выходе выпрямителя.
Однополупериодный выпрямитель.
Принципиальная схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя приведены на рисунке.
U2 — Напряжение на вторичной обмотке трансформатора
Uн – Напряжение на нагрузке.
Uн0 – Напряжение на нагрузке при отсутствии конденсатора.
Как видно на осциллограммах напряжение со вторичной обмотки трансформатора проходит через вентиль на нагрузку только в положительные полупериоды переменного напряжения. В отрицательные полупериоды вентиль закрыт и напряжение в нагрузку подается только с заряженного в предыдущий полупериод конденсатора. При отсутствии конденсатора пульсации выпрямленного напряжения довольно значительны.

Недостатками такой схемы выпрямления являются: Высокий уровень пульсации выпрямленного напряжения, низкий КПД, значительно больший, чем в других схемах, вес трансформатора и нерациональное использование в трансформаторе меди и стали.
Данная схема выпрямителя применяется крайне редко и только в тех случаях, когда выпрямитель используется для питания цепей с низким током потребления.
Двухполупериодный выпрямитель с нулевой точкой.
Принципиальная схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя приведены на рисунке.
U2 — Напряжение на одной половине вторичной обмотки трансформатора
Uн – Напряжение на нагрузке
.
Uн0 – Напряжение на нагрузке при отсутствии конденсатора.
В этом выпрямителе используются два вентиля, имеющие общую нагрузку и две одинаковые вторичные обмотки трансформатора (или одну со средней точкой). Практически схема представляет собой два однополупериодных выпрямителя, имеющих два разных источника и общую нагрузку. В одном полупериоде переменного напряжения ток в нагрузку проходит с одной половины вторичной обмотки через один вентиль, в другом полупериоде — с другой половины обмотки, через другой вентиль.

Преимущество: Эта схема выпрямителя имеет в 2 раза меньше пульсации по сравнению с однополупериодной схемой выпрямления. Емкость конденсатора при одинаковом с однополупериодной схемой коэффициенте пульсаций может быть в 2 раза меньше.

Недостатки: Более сложная конструкция трансформатора и нерациональное использование в трансформаторе меди и стали.
Мостовая схема выпрямителя.
Принципиальная схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя приведены на рисунке.
U2 — Напряжение вторичной обмотки трансформатора
Uн – Напряжение на нагрузке.
Uн0 – Напряжение на нагрузке при отсутствии конденсатора.
Основная особенность данной схемы – использование одной обмотки трансформатора при выпрямлении обоих полупериодов переменного напряжения.
При выпрямлении положительного полупериода переменного напряжения ток проходит по следующей цепи: Верхний вывод вторичной обмотки – вентиль V2 – верхний вывод нагрузки – нагрузка — нижний вывод нагрузки — вентиль V3 – нижний вывод вторичной обмотки – обмотка.
При выпрямлении отрицательного полупериода переменного напряжения ток проходит по следующей цепи: Нижний вывод вторичной обмотки – вентиль V4 – верхний вывод нагрузки — нагрузка – нижний вывод нагрузки – вентиль V1 – верхний вывод вторичной обмотки – обмотка. Как мы видим, в обоих случаях направление тока через нагрузку (выделено курсивом) одинаково.

Преимущества: По сравнению с однополупериодной схемой мостовая схема имеет в 2 раза меньший уровень пульсаций, более высокий КПД, более рациональное использование трансформатора и уменьшение его расчетной мощности. По сравнению с двухполупериодной схемой мостовая имеет более простую конструкцию трансформатора при таком же уровне
пульсаций. Обратное напряжение вентилей может быть значительно ниже, чем в первых двух схемах.
Недостатки: Увеличение числа вентилей и необходимость шунтирования вентилей для выравнивания обратного напряжения на каждом из них.
Эта схема выпрямителя наиболее часто применяется в самых различных устройствах. На основе этой схемы, при наличии среднего вывода с вторичной обмотки трансформатора можно получить еще два варианта схем выпрямления:
На левой схеме отвод от средины вторичной обмотки позволяет получить еще одно напряжение, меньше основного в 2 раза. Таким образом основное напряжение получается с мостовой схемы выпрямления, дополнительное – с двухполупериодной.
На правой схеме получается двуполярное напряжение амплитудой в 2 раза меньше чем получаемое в основной схеме. Оба напряжения получаются с помощью двуполупериодных схем выпрямления.
Схема удвоения напряжения.
Принципиальная схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя приведены на рисунке.
U2 — Напряжение вторичной обмотки трансформатора
Uн – Напряжение на нагрузке.
Отличительной особенностью данной схемы является то, что в одном полупериоде переменного напряжения от вторичной обмотки трансформатора “заряжается” один конденсатор, а во втором полупериоде от той же обмотки– другой. Поскольку конденсаторы включены последовательно, то результирующее напряжение на обоих конденсаторах (на нагрузке) в два раза выше, чем можно получить от той же вторичной обмотки в схеме с однополупериодным выпрямителем.

Преимущества: Вторичную обмотку трансформатора можно рассчитывать на значительно меньшее напряжение.

Недостатки: Значительные токи через вентили выпрямителя, Уровень пульсаций значительно выше, чем в схемах двуполупериодных выпрямителей.
Эта же схема может использоваться еще в двух вариантах:
Левая схема предназначена для получения двух напряжений питания одной полярности, правая – для получения двуполярного напряжения с общей точкой.
Во втором варианте схемы характеристики выпрямителя соответствуют характеристикам однополупериодного выпрямителя.
Многофазные выпрямители.

Многофазные выпрямители применяются, как правило только в промышленной и специальной аппаратуре. Обычно в промышленной аппаратуре применяются трехфазные выпрямители двух типов – трехфазный выпрямитель и выпрямитель Ларионова.
Трехфазный выпрямитель.
Принципиальная схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя приведены на рисунке.
ФА, ФС, ФВ – напряжения на вторичных обмотках трехфазного трансформатора.
U va, Uvb, Uvc напряжение на нагрузке получаемое с соответствующего вентиля.
Uн – Суммарное напряжение на нагрузке.
Выпрямитель представляет собой однополупериодный выпрямитель для каждой из трех фазных вторичных обмоток. Все три вентиля имеют общую нагрузку. Если рассмотреть осциллограммы напряжения на нагрузке при отключенном конденсаторе для каждой из трех фаз, то можно заметить, что напряжение на нагрузке имеет такой же уровень пульсаций, как и в схеме однополупериодного выпрямления. Сдвиг фаз (т.е. сдвиг по времени) напряжений выпрямителей между собой в результате даст в 3 раза меньший уровень пульсаций, чем в однофазной однополупериодной схеме выпрямления.

Достоинства: Низкий уровень пульсаций выпрямленного напряжения.

Недостатки: Так же как и в однофазной однополупериодной схеме выпрямления, низкий КПД, нерациональное использование трансформатора. Данный выпрямитель неприменим для обычной однофазной сети.
Схема Ларионова.
Принципиальная схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя приведены на рисунке.
Этот выпрямитель представляет собой мостовые выпрямители для каждой пары трехфазных обмоток, работающие на общую нагрузку.
Соединяя в себе достоинства мостового выпрямителя и трехфазного питания, он имеет настолько низкий уровень пульсаций, что позволяет работать почти без сглаживающего конденсатора или с небольшой его емкостью.

Недостатки: Увеличенное количество вентилей. Выпрямитель также не может быть применен для работы в однофазной бытовой сети.
Выпрямители для бестрансформаторного питания аппаратуры.

Бестрансформаторные выпрямители являются простейшими неавтономными источниками постоянного тока. Они применяются при напряжениях близких к напряжению сети или превышающих его в 1,5 – 2,5 раза и токах до нескольких десятков миллиампер.
Ограниченное применение бестрансформаторных выпрямителей объясняется в первую очередь требованиями техники безопасности, так как оба полюса выпрямленного напряжения гальванически связаны с сетью.

Второй недостаток таких выпрямителей – отсутствие гибкости при выборе выпрямленного напряжения. Для радиоаппаратуры можно использовать в качестве безтрансформаторных выпрямители: Однополупериодный, мостовой, удвоения напряжения. Основные характеристики такие же как и в случае с трансформаторным питанием. Сетевое напряжение подключают к точкам подключения вторичных обмоток трансформаторов (вместо трансформатора).
Безтрансформаторные схемы опасны для использования!
Для питания малогабаритной портативной аппаратуры с токами до 15-20 миллиампер можно применять однополупериодные или мостовые схемы с гасящими конденсаторами. В этой схеме конденсатор Сгас выполняет роль “безваттного” реактивного сопротивления, образующий с активным сопротивлением нагрузки своеобразный делитель напряжения.

Реактивное сопротивление гасящего конденсатора указано в формуле.
Данная схема может найти применение для заряда малогабаритных аккумуляторов радиоприемников, радиостанций и радиотелефонов.
При конструировании и эксплуатации выпрямителя также необходимо соблюдать осторожность!
Некоторые рекомендации по работе с выпрямителями.
Вторичные обмотки трансформаторов необходимо всегда защищать плавкими предохранителями. В этом случае короткое замыкание в цепи нагрузки не приведет к таким последствиям как выход из строя трансформатора и тем более не приведет к возгоранию аппаратуры.
Часто при конструировании выпрямителей оказывается, что нет нужных вентилей (диодов) или конденсаторов. с нужными характеристиками. В таком случае можно применить параллельное или последовательное соединение вентилей или конденсаторов.
Что при этом нужно помнить?
Если имеющиеся вентили (диоды) по допустимому току меньше расчетного максимального тока, можно применить параллельное соединение таких диодов, умножив их допустимый ток на количество диодов в “связке”.
В случае если допустимое обратное напряжение вентилей (диодов) меньше рассчитанного значения, можно применить их последовательное соединение, включив параллельно каждому диоду шунтирующие резисторы, которые выровняют обратное напряжение между диодами. Величину сопротивления шунта рассчитывают по формуле:
Rш = 700 * Uобр / N для диодов с Uобр меньше 200 В и Iмакс = 1 – 10 Ампер
Или
Rш = 150 * Uобр / N для диодов с Uобр более 200 В и Iмакс менее 0,3 Ампер
В случае если емкость конденсатора меньше расчетной, можно применить параллельное включение нескольких конденсаторов, имеющих рабочее напряжение не меньше расчетного.
В случае если рабочее напряжение конденсаторов меньше допустимого для конкретной схемы, можно применить последовательное включение конденсаторов, не забывая, что общая емкость в этом случае уменьшится во столько раз, сколько конденсаторов будет включено в последовательную цепь.
Такую схему применять можно только в крайнем случае, поскольку в такой схеме пробой (короткое замыкание) одного конденсатора вызовет “цепную реакцию”, так как на оставшиеся в работе конденсаторы будет приложено большее напряжение, чем было до замыкания одного из них. Шунтирование конденсаторов резисторами в этом случае не спасает аппаратуру от последовательного выхода из строя конденсаторов во всей цепочке. Лучше применить последовательное соединение нескольких выпрямителей, рассчитанных на более низкое напряжение. Тогда при пробое одного из конденсаторов выходное напряжение просто снизится.
В этой статье приведена только краткая информация по схемам выпрямителей. Более подробно о расчете выпрямителей можно прочесть в самой различной литературе.
При подготовке статьи использована литература:
В.Я. Брускин “Номограммы для радиолюбителей” МРБ 1972 год.
Б.Богданович, Э.Ваксер “Краткий радиотехнический справочник” Беларусь 1968 год.
Всего вам доброго!
для чего применяются, принцип действия, ВАХ
Выпрямительный диод особая разновидность диодов, созданные для трансформации переменного тока, если необходимо получить постоянный на входе или выходе. Это не единственная работа, которую выполняют данные диоды. Они нашли свое применение во всех сферах и направлениях радиоэлектроники. Они применяются для создания цепей управления, для коммутации, контроля напряжения, в цепях, где протекает сильный ток. От номинального значения тока, производится классификация выпрямительных диодов. Они бывают следующих видов:
малой;
средней;
высокой.
По сфере применения на диоды из элементов германия (Gr) или кремния (Si). В статье будут описаны все особенности, технические характеристики устройства этих радиодеталей. Также читатель найдет познавательные видеоролики и интересный материал из научной статьи по данной теме.

Выпрямительные диоды.
Технология изготовления и конструкция
Конструкция выпрямительных диодов представляет собой одну пластину кристалла полупроводника, в объеме которой созданы две области разной проводимости, поэтому такие диоды называют плоскостными. Технология изготовления таких диодов заключается в следующем. На поверхность кристалла полупроводника с электропроводностью n-типа расплавляют алюминий, индий или бор, а на поверхность кристалла с электропроводностью p-типа расплавляют фосфор.
Под действием высокой температуры эти вещества крепко сплавляются с кристаллом полупроводника. При этом атомы этих веществ проникают (диффундируют) в толщу кристалла, образуя в нем область с преобладанием электронной или дырочной электропроводностью. Таким образом получается полупроводниковый прибор с двумя областями различного типа электропроводности — а между ними p-n переход. Большинство распространенных плоскостных кремниевых и германиевых диодов изготавливают именно таким способом.
Для защиты от внешних воздействий и обеспечения надежного теплоотвода кристалл с p-n переходом монтируют в корпусе.
Диоды малой мощности изготавливают в пластмассовом корпусе с гибкими внешними выводами, диоды средней мощности – в металлостеклянном корпусе с жесткими внешними выводами, а диоды большой мощности – в металлостеклянном или металлокерамическом корпусе, т.е. со стеклянным или керамическим изолятором.

Германиевые диоды.
Электрические параметры
У каждого типа диодов есть свои рабочие и предельно допустимые параметры, согласно которым их выбирают для работы в той или иной схеме:
Iобр – постоянный обратный ток, мкА;
Uпр – постоянное прямое напряжение, В;
Iпр max – максимально допустимый прямой ток, А;
Uобр max – максимально допустимое обратное напряжение, В;
Р max – максимально допустимая мощность, рассеиваемая на диоде;
Рабочая частота, кГц;
Рабочая температура, С.
Здесь приведены далеко не все параметры диодов, но, как правило, если надо найти замену, то этих параметров хватает.
Материал в тему: Что такое кондесатор
Схема простого выпрямителя переменного тока на одном диоде
На вход выпрямителя подадим сетевое переменное напряжение, в котором положительные полупериоды выделены красным цветом, а отрицательные – синим. К выходу выпрямителя подключим нагрузку (Rн), а функцию выпрямляющего элемента будет выполнять диод (VD). При положительных полупериодах напряжения, поступающих на анод диода диод открывается. В эти моменты времени через диод, а значит, и через нагрузку (Rн), питающуюся от выпрямителя, течет прямой ток диода Iпр (на правом графике волна полупериода показана красным цветом).
При отрицательных полупериодах напряжения, поступающих на анод диода диод закрывается, и во всей цепи будет протекать незначительный обратный ток диода (Iобр). Здесь, диод как бы отсекает отрицательную полуволну переменного тока (на правом графике такая полуволна показана синей пунктирной линией).
В итоге получается, что через нагрузку (Rн), подключенную к сети через диод (VD), течет уже не переменный, поскольку этот ток протекает только в положительные полупериоды, а пульсирующий ток – ток одного направления. Это и есть выпрямление переменного тока. Но таким напряжением можно питать лишь маломощную нагрузку, питающуюся от сети переменного тока и не предъявляющую к питанию особых требований, например, лампу накаливания.
Напряжение через лампу будет проходить только во время положительных полуволн (импульсов), поэтому лампа будет слабо мерцать с частотой 50 Гц. Однако, за счет тепловой инертности нить не будет успевать остывать в промежутках между импульсами, и поэтому мерцание будет слабо заметным. Если же запитать таким напряжением приемник или усилитель мощности, то в громкоговорителе или колонках мы будем слышать гул низкого тона с частотой 50 Гц, называемый фоном переменного тока. Это будет происходить потому, что пульсирующий ток, проходя через нагрузку, создает в ней пульсирующее напряжение, которое и является источником фона.
Этот недостаток можно частично устранить, если параллельно нагрузке подключить фильтрующий электролитический конденсатор (Cф) большой емкости. Заряжаясь импульсами тока во время положительных полупериодов, конденсатор (Cф) во время отрицательных полупериодов разряжается через нагрузку (Rн). Если конденсатор будет достаточно большой емкости, то за время между импульсами тока он не будет успевать полностью разряжаться, а значит, на нагрузке (Rн) будет непрерывно поддерживаться ток как во время положительных, так и во время отрицательных полупериодов. Ток, поддерживаемый за счет зарядки конденсатора, показан на правом графике сплошной волнистой красной линией.

Силовой выпрямительный диод.
Но и таким, несколько сглаженным током тоже нельзя питать приемник или усилитель потому, что они будут «фонить», так как уровень пульсаций (Uпульс) пока еще очень ощутим. В выпрямителе, с работой которого мы познакомились, полезно используется энергия только половины волн переменного тока, поэтому на нем теряется больше половины входного напряжения и потому такое выпрямление переменного тока называют однополупериодным, а выпрямители – однополупериодными выпрямителями. Эти недостатки устранены в выпрямителях с использованием диодного моста.
Диодный мост
Диодный мост – это небольшая схема, составленная из 4-х диодов и предназначенная для преобразования переменного тока в постоянный. В отличие от однополупериодного выпрямителя, состоящего из одного диода и пропускающего ток только во время положительного полупериода, мостовая схема позволяет пропускать ток в течение каждого полупериода. Диодные мосты изготавливают в виде небольших сборок заключенных в пластмассовый корпус. Из корпуса сборки выходят четыре вывода напротив которых расположены знаки «+», «—» или «~», указывающие, где у моста вход, а где выход. Но не обязательно диодные мосты можно встретить в виде такой сборки, их также собирают включением четырех диодов прямо на печатной плате, что очень удобно.
Интересный материал для ознакомления: что нужно знать об устройстве силового трансформатора.
Например. Вышел из строя один из диодов моста, если будет стоять сборка, то ее смело выкидываем, а если мост будет собран из четырех диодов прямо на плате — меняем неисправный диод и все готово. На принципиальных схемах диодный мост обозначают включением четырех диодов в мостовую схему, как показано в левой части нижнего рисунка: здесь, диоды являются как бы плечами выпрямительного моста. Такое графическое обозначение моста можно встретить еще в старых журналах по радиотехнике. Однако, на сегодняшний день, в основном, диодный мост обозначают в виде ромба, внутри которого расположен значок диода, указывающий только на полярность выходного напряжения. Теперь рассмотрим работу диодного моста на примере низковольтного выпрямителя. В таком выпрямителе, с использованием четырех диодов, во время каждой полуволны работают поочередно два диода противоположных плеч моста, включенных между собой последовательно, но встречно по отношению ко второй паре диодов.

Диодный мост.
Применение диодов
Не следует думать, что диоды применяются лишь как выпрямительные и детекторные приборы. Кроме этого можно выделить еще множество их профессий. ВАХ диодов позволяет использовать их там, где требуется нелинейная обработка аналоговых сигналов. Это преобразователи частоты, логарифмические усилители, детекторы и другие устройства. Диоды в таких устройствах используются либо непосредственно как преобразователь, либо формируют характеристики устройства, будучи включенными в цепь обратной связи. Широкое применение диоды находят в стабилизированных источниках питания, как источники опорного напряжения (стабилитроны), либо как коммутирующие элементы накопительной катушки индуктивности (импульсные стабилизаторы напряжения).

Выпрямительные диоды.
С помощью диодов очень просто создать ограничители сигнала: два диода включенные встречно – параллельно служат прекрасной защитой входа усилителя, например, микрофонного, от подачи повышенного уровня сигнала. Кроме перечисленных устройств диоды очень часто используются в коммутаторах сигналов, а также в логических устройствах. Достаточно вспомнить логические операции И, ИЛИ и их сочетания. Одной из разновидностей диодов являются светодиоды. Когда-то они применялись лишь как индикаторы в различных устройствах. Теперь они везде и повсюду от простейших фонариков до телевизоров с LED – подсветкой, не заметить их просто невозможно.
Параметры диодов
Параметров у диодов достаточно много и они определяются функцией, которую те выполняют в конкретном устройстве. Например, в диодах, генерирующих СВЧ колебания, очень важным параметром является рабочая частота, а также та граничная частота, на которой происходит срыв генерации. А вот для выпрямительных диодов этот параметр совершенно не важен. Основные параметры выпрямительных диодов приведены в таблице ниже.

Таблица основных параметров выпрямительных диодов.
В импульсных и переключающих диодах важна скорость переключения и время восстановления, то есть скорость полного открытия и полного закрытия. В мощных силовых диодах важна рассеиваемая мощность. Для этого их монтируют на специальные радиаторы. А вот диоды, работающие в слаботочных устройствах, ни в каких радиаторах не нуждаются. Но есть параметры, которые считаются важными для всех типов диодов, перечислим их:
U пр.– допустимое напряжение на диоде при протекании через него тока в прямом направлении. Превышать это напряжение не стоит, так как это приведёт к его порче.
U обр.– допустимое напряжение на диоде в закрытом состоянии. Его ещё называют напряжением пробоя. В закрытом состоянии, когда через p-n переход не протекает ток, на выводах образуется обратное напряжение. Если оно превысит допустимое значение, то это приведёт к физическому «пробою» p-n перехода. В результате диод превратиться в обычный проводник (сгорит).
Очень чувствительны к превышению обратного напряжения диоды Шоттки, которые очень часто выходят из строя по этой причине.
Обычные диоды, например, выпрямительные кремниевые более устойчивы к превышению обратного напряжения. При незначительном его превышении они переходят в режим обратимого пробоя. Если кристалл диода не успевает перегреться из-за чрезмерного выделения тепла, то изделие может работать ещё долгое время.
I пр.– прямой ток диода. Это очень важный параметр, который стоит учитывать при замене диодов аналогами или при конструировании самодельных устройств. Величина прямого тока для разных модификаций может достигать величин десятков и сотен ампер. Особо мощные диоды устанавливают на радиатор для отвода тепла, который образуется из-за теплового действия тока. P-N переход в прямом включении также обладает небольшим сопротивлением. На небольших рабочих токах его действие не заметно, но вот при токах в единицы-десятки ампер кристалл диода ощутимо нагревается. Так, например, выпрямительный диодный мост в сварочном инверторном аппарате обязательно устанавливают на радиатор.
I обр.– обратный ток диода. Обратный ток – это так называемый ток неосновных носителей. Он образуется, когда диод закрыт. Величина обратного тока очень мала и его в подавляющем числе случаев не учитывают.
U стаб.– напряжение стабилизации (для стабилитронов). Подробнее об этом параметре читайте в статье про стабилитрон.
Кроме того следует иметь в виду, что все эти параметры в технической литературе печатаются и со значком “max”. Здесь указывается предельно допустимое значение данного параметра. Поэтому подбирая тип диода для вашей конструкции необходимо рассчитывать именно на максимально допустимые величины.

Диоды высокого тока.
Заключение
В статье описаны все тонкости и нюансы работы и устройства выпрямительных диодов и схема их устройства. Более подробно о них можно узнать из стать Что такое диоды.
В нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессиональных электронщиков. Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vk.com/electroinfonet. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:
www.go-radio.ru
www.electrik.info
www.gaw.ru
www.sesaga.ru
Предыдущая
ПолупроводникиКак устроен туннельный диод?
Следующая
ПолупроводникиМаркировка различных видов диодов
Какой утюжок для волос лучше выбрать для щадящего выпрямления?
Девушки часто недовольны своей природной красотой. Прямые волосы хотят завить, а кудри, наоборот, сделать прямыми. Этот обзор будет именно для обладательниц роскошных локонов, которые всегда хочется распрямить. Какой утюжок для волос лучше выбрать, чтобы не повредить кудри? Ведь пользоваться прибором придется чуть ли не каждый день.
Какой утюжок для волос лучше выбрать?
Утюжки, которые не стоит рассматривать к покупке!
В самом начале разберемся, какие выпрямители противопоказаны для приобретения. Если вы не хотите повредить свои локоны.
Плойки с металлическими пластинами даже не рассматривайте к покупке. Они не дают скользить по пряди, что приводит к вырыванию волосков. Также такие насадки нисколько не защищают волос, сжигая его. Конечно, такой прибор стоит гораздо дешевле, но ориентироваться на низкую цену при выборе лучше не стоит.
Также не стоит покупать утюжки с тефлоновым покрытием. Они имеют высокую цену, но при этом прослужат недолго. Тефлон со временем сотрется, что невозможно будет заметить даже если вы обладатель зоркого глаза . Пластины без тефлона могут серьезно навредить волосам.
Утюжки без функции регуляции температуры также противопоказаны к покупке. Структура волос у всех разная и температурный режим должен подбираться индивидуально. Если такая функция отсутствует, то выпрямление будет происходить на самой максимальной не щадящей температуре.
Не стоит выбирать модели, у которых край пластины по размерам совпадает с корпусом (или даже выпирает). Это чревато случайными ожогами при выпрямлении. Но, если утюжок используется для завивки локонов (с закругленными краями пластины), то это даже будет большим плюсом.
Принцип работы и основные характеристики
Утюжок-выпрямитель работает так: разогретые пластины, двигаясь по пряди волос, удаляют лишнюю влагу из локонов, что позволяет их распрямить. Ведь именно из-за большого содержания воды в структуре волоса, появляются ненавистные кудри.
Свойства, на которые стоит обратить внимание при покупке
Ионизация
Чем полезна ионизированное покрытие утюжка? Во-первых, заряд отрицательных ионов обволакивает каждый волосок, не давая ему терять большое количество влаги. Во-вторых, ионизация не дает волосам электризоваться. В-третьих, волосы после такого утюжка выглядят гладкими, шелковистыми и яркими. Если выбирать между моделями с ионизацией или без, отдайте предпочтение последим.
Температурный режим
Обязательно выбирайте модель с терморегулятором. Он позволит выставлять нужную температуру для разных типов волос, а не выпрямлять локоны при максимально высокой температуре.
Также важен параметр максимальной температуры и времени разогрева до максимума. Чем профессиональнее модель, тем быстрее, прибор разогревается до максимальной температуры. Буквально за считанные секунды.
Мощность
От мощности зависит только время разогрева прибора до максимума. Обычно приборы оснащены мощностью от 20 Вт до 110 Вт. Самым оптимальным вариантом будет утюжок с мощностью 50 Вт.
Ширина пластин
Ширина пластин также является важным параметром при выборе. Все дело в том, что от нее зависит результат выпрямления. Существуют две классификации пластин по ширине:
узкие (от 1,5 до 3 см)
широкие (более 3 см)
Форма и тип крепления пластин
Форма пластин бывает прямая или закругленная по краям. Последняя подходит не только для выпрямления волос, но также для завивки романтичных локонов. О таких приборах мы поговорим чуть позже.
Крепление в утюжках бывают:
Статичные — крепятся на основание и не двигаются
Плавающие — закрепляются не специальных пружинах. Позволяют опускаться или подниматься при движении
Плавающее крепление намного удобнее при использовании. Оно не позволяет защемлять и вырывать волоски при движении.
Зазор между пластинами
Возьмите утюжок в руки, сомкните две его части и посмотрите образовавшийся зазор между пластинами. Если щель более 2 мм, то такой утюжок брать не стоит. Насадки не будут плотно прилегать к волосам, что значительно увеличит время выпрямления.
Дополнительные возможности
Дополнительные насадки в наборе («гофре», «волны», расчески, щетки)
Обработка волос ионами серебра
Подача кондиционера через пластины
Холодный обдув
Горячее увлажнение
Вращающийся шнур: для более удобного использования
Запоминание температуры: при включении всегда нагревается до выставленного пользователем температурного режима
Виды выпрямителей
Обычные утюжки-выпрямители
Это самые простые модели выпрямителей, которые вы можете встретить на полках магазинов. Такие устройства часто отличаются между собой набором функций и размерами. Также этот тип можно разделить на два подтипа:
Бытовые утюжки — стоят недорого, имеют небольшой функционал, скорее это выпрямители для домашнего использования
Профессиональные — стоят гораздо дороже, имеют широкий функционал, служат дольше, меньше портят волосы за счет изготовления из высококачественных материалов
Выбор такой модели подходит для любого типа и длины волос. Она отлично справляется с разглаживанием даже самых вредных кудрей. Результат может держаться до нескольких дней.
МИНУСЫ:
При злоупотреблении укладкой волосы начинают сечься
Нельзя использовать на мокрых волосах
Выпрямители с защитным покрытием дорогостоящие
Мультистайлеры
Подходят для тех, кто часто любит менять образы. Сегодня ты кудряшка Сью, а завтра превратишься в красивую длинноволосую русалку с распущенными прямыми волосами. Также модели мультистайлеров идеально подойдут для прически каре.
Здесь в наборе есть практически всё, что может понадобится:
утюжок
круглые плойки разных диаметров
насадки «гофре» и «волны»
различные брашинги для укладок
МИНУСЫ:
Высокий ценник
Отсутствие терморегулятора
Большой функционал — не значит хорошее качество
Паровые утюжки
По форме и принципу не отличаются от обычных, но имеют очень и очень полезную функцию — подачу пара. Насадки в таких моделях имеют небольшие отверстия, через которые на прядь волос попадает пар. Вода подается из специального резервуара у основания. Такой утюжок является более щадящим по сравнению с обычным.
МИНУСЫ:
Расчески-выпрямители
Не сказать, что такой вид выпрямителя является супер действенным. Скорее расческа подойдет для не сильно вьющихся, послушных волос. Устройство поможет сделать укладку и не сильно навредит волосам. Также вас порадует небольшая цена прибора.
МИНУСЫ:
Виды покрытия пластин
Не будем рассматривать металлическое и тефлоновое покрытия, так они смогут только навредить вашим волосам. Совсем другое дело это керамические, турмалиновые или титановые пластины. Они равномерно прогреваются, имеют свойство антистатика и не сильно вредят волосам. Поговорим о каждом отдельно.
Керамическое
Керамическое покрытие является самым бюджетным из всех представленных, но при этом оно не сильно уступает другим. Такие пластины равномерно прогреваются, легко скользят по волосам и не пересушивают их. Негативное воздействие пластин минимальное.
Минус данного покрытия в том, что оно цепляет на себя все средства для укладки. Но это легко устранить, протерев пластины после остывания влажной мягкой салфеткой.
Турмалиновое
Этот вид покрытия является самым антистатическим и придающим естественный блеск волосам. К тому же на турмалин не прилипают никакие косметические средства. Такие пластины очень комфортно скользят по прядям, не пересушивая их. Эффект от укладки великолепный и держится намного дольше.
Титановое
Самые дорогие это титановые пластины. Они прослужат очень и очень долго. Эффект от такой укладки является самым долгосрочным. Титановое покрытие равномерно прогревается и нисколько не пережигает волосы.
Такой вид утюжков обычно используют для профессионального ухода. Из-за высокой стоимости нецелесообразно покупать утюжок для домашнего использования. В бытовом применении лучше остановится на керамике или турмалине.
Комбинированное
Часто такой вид покрытий используется в салонах. Как правило это выпрямители с комбинированными пластинами:
керамо-турмалиновыми
керамо-тефлоновыми
керамо-титановыми
Существуют также керамо-мраморные пластины. Нагретая керамическая насадка выпрямляет волосы, а за счет мрамора прядь охлаждается, что способствует еще меньшему повреждению. Хотя такие утюжки имеют много споров среди профессионалов.
Кому какой выпрямитель подойдет?
1. Для сильно вьющихся жестких волос подойдут утюжки-выпрямители с широкими пластинами. Не менее чем с керамическим покрытием. Такие плойки позволят захватывать большие пряди, что значительно уменьшит время укладки.
2. Для ослабленных, тонких или сухих волос выберите паровой утюжок с функцией ионизации и обязательным выбором низкотемпературного режима.
3. Для короткой стрижки лучше выбрать узкие щипцы желательно с закругленными краями. Так вы сможете не только выпрямить волосы, но и немного завить кончики внутрь для красивой укладки.
4. Для тех кто часто любит менять образы подойдет многофункциональный стайлер с разнообразными насадками.
5. Для не сильно вьющихся и послушных волос подойдет недорогая расческа-выпрямитель. Она поможет сделать красивую укладку и при этом поможет значительно сэкономить.
Какой утюжок подойдет для завивки локонов?
С помощью щипцов можно научиться делать очень красивые локоны, ничуть не хуже, чем на круглую плойку. Самый главный фактор при выборе утюжка для завивки — это закругленные края насадок.
ТОП 10 утюжков-выпрямителей для волос 2019 года
Я постаралась выделить самые интересные модели утюжков, с самым необходимым набором функций хорошего выпрямителя для волос. Здесь вы не встретите товары с металлическими пластинами, без ионизации или без температурных режимов. В этой подборке специально подобраны только те утюжки, которые не повредят волосы. А также, которыми довольны другие покупатели.
Лучший бюджетный выпрямитель VITEK VT-8417
Если у вас не много денег, а утюжок хочется приобрести хороший, то эта модель идеально подойдет. В ней есть все необходимые функции для бережной и эффективной укладки. Единственный минус — выпрямитель не подойдет для завивки.
ХАРАКТЕРИСТИКИ:
Материал: пластик
Покрытие: керамика
Крепление пластин: плавающие
Программы температуры: 5
Разброс температур: 110-220 градусов
Время нагрева: 30 секунд
Ионизация: есть
Автоотключение: 45 минут
Дисплей: нет
Длина шнура: 1,8 м
Дополнительно: вращающийся шнур, петля для подвешивания, замок для блокировки щипцов, термоизолированный наконечник, отключение при перегреве
Вес: 320 грамм
Щипцы Babyliss ST450E для выпрямления и завивки
Отличный утюжок от бренда, выпускающего профессиональную продукцию для парикмахеров и стилистов. В модели собраны все необходимые функции для полноценного выпрямления или завивки мягких естественных локонов. Функция ионизации поможет справится с лишней электризацией и подарит волосам блеск и мягкость.
ХАРАКТЕРИСТИКИ:
Материал: пластик
Покрытие: керамика
Крепление пластин: плавающие
Количество программ температуры: 6
Разброс температур: 140-235 градусов
Время нагрева: до 30 секунд
Ионизация: есть
Автоотключение: 60 минут
Длина шнура: 1,8 м
Дисплей: цифровой
Вес: 340 грамм
Дополнительно: вращающийся шнур, термостойкий чехол-подстилка, замок для блокировки щипцов, термоизолированный наконечник, отключение при перегреве
Утюжок Philips BHS675/00 с защитой от секущихся кончиков
Специальная технология SplitStop не позволяет пережигать волосы, а супер гладкие пластины утюжка идеально скользят по прядям, снижая трение. За счет этих параметров значительно снижается негативное воздействие от выпрямителя, которое рано или поздно приводит к секущимся концам.
К тому же пластины щипцов покрыты кератином, что дополнительно оказывает уход ломким концам.
ХАРАКТЕРИСТИКИ:
Материал: металл
Покрытие: керамика/кератин
Крепление пластин: статическое
Количество программ температуры: 11
Разброс температур: 130-235 градусов
Время нагрева: до 30 секунд
Ионизация: есть
Автоотключение: через 30 минут
Длина шнура: 1,8 м
Дисплей: LCD
Вес: 400 грамм
Дополнительно: петля для подвешивания, вращающийся шнур, замок для блокировки щипцов, термоизолированный наконечник
Valera Swiss’X Agility Ionic выпрямитель с комбинированным покрытием
Благодаря турмалиновому покрытию, щипцы бережно выпрямляют волосы и поддерживают их естественный блеск. Плойка выполнена из металла, что является большим преимуществом перед износостойкостью. С другой стороны, многим она может показаться тяжеловатой.
ХАРАКТЕРИСТИКИ:
Материал: металл
Покрытие: керамика/турмалин
Крепление пластин: плавающие
Количество программ температуры: 13
Разброс температур: 120-230 градусов
Время нагрева: до 20 секунд
Ионизация: есть
Автоотключение: 60 минут
Длина шнура: 3 м
Дисплей: цифровой
Вес: 540 грамм
Дополнительно: вращающийся шнур, термостойкий чехол, автоматический регулятор нагрева, термоизолированный наконечник, отключение при перегреве
Babyliss ST500E со встроенным сенсором
Встроенный сенсор этого утюжка автоматически определяет тип волоса и выставляет нужную температуру. Также вы можете сами отрегулировать температурный режим, выбрав одну из 12 программ. Утюжок очень быстро разогревается, буквально за 15 секунд!
ХАРАКТЕРИСТИКИ:
Материал: пластик
Покрытие: керамика
Крепление пластин: плавающие
Количество программ температуры: 12
Разброс температур: 180-235 градусов
Время нагрева: до 15 секунд
Ионизация: есть
Автоотключение: 60 минут
Длина шнура: 1,8 м
Дисплей: цифровой
Вес: 690 грамм
Дополнительно: вращающийся шнур, термостойкий чехол-подстилка, замок для блокировки щипцов, термоизолированный наконечник, отключение при перегреве
Rowenta Liss&Curl — щипцы для выпрямления и красивых локонов
Хороший утюжок, который справляется с двумя задачами — выпрямляет вьющиеся волосы и делает потрясающую завивку. Функция ионизации не позволяет волосам пушиться после укладки. А щадящая минимальная температура в 95 градусов, подойдет даже для сильно поврежденных волос.
ХАРАКТЕРИСТИКИ:
Материал: пластик/металл
Покрытие: керамика
Крепление пластин: плавающие
Количество программ температуры: 6
Разброс температур: 95-230 градусов
Время нагрева: до 30 секунд
Ионизация: есть
Автоотключение: через 72 минуты
Длина шнура: 1,8 м
Дисплей: цифровой
Вес: 433 грамма
Дополнительно: вращающийся шнур, петля для подвешивания, замок для блокировки щипцов, термоизолированный наконечник, отключение при перегреве
Недорогой выпрямитель Philips BHS674
Совсем недорогой вариант щипцов с узкими пластинами подойдет как для длинных, так и для коротких причесок. Если вы опытный пользователь, то сможете создать красивые локоны или мягкие волны.
ХАРАКТЕРИСТИКИ:
Материал: металл
Покрытие: керамика
Крепление пластин: статическое
Количество программ температуры: 10
Разброс температур: 130-220 градусов
Время нагрева: до 30 секунд
Ионизация: есть
Автоотключение: через 60 минут
Длина шнура: 1,8 м
Дисплей: LCD
Вес: 400 грамм
Дополнительно: вращающийся шнур, петля для подвешивания, замок для блокировки щипцов, термоизолированный наконечник, отключение при перегреве
Щипцы для выпрямления Babyliss LE PRO IONIC
Выпрямитель с удобным регулятором выбора температурного режима и керамическим пластинами. В комплекте идет чехол, который при необходимости превращается в термостойкую подкладку. Она предохраняет поверхности от раскаленного утюжка.
ХАРАКТЕРИСТИКИ:
Материал: металл
Покрытие: керамика
Крепление пластин: плавающие
Количество программ температуры: 6
Разброс температур: 140-235 градусов
Время нагрева: до 30 секунд
Ионизация: есть
Автоотключение: через 30 минут
Длина шнура: 1,8 м
Дисплей: графический
Вес: 500 грамм
Дополнительно: вращающийся шнур, термостойкий чехол-подстилка, замок для блокировки щипцов, термоизолированный наконечник, отключение при перегреве
Мультистайлер Rowenta 3в1 Fashion Stylist
Мультистайлер три в одном для выпрямления, завивки и создания классических волн. Плойка снабжена качественными керамическими пластинами и функцией ионизации, что позволяет бережно укладывать волосы, на повреждая их.
Сбоку устройства предусмотрены зубчики для расчесывания волос при укладке. Так что утюжок подойдет даже самым непослушным и постоянно путающимся локонам.
ХАРАКТЕРИСТИКИ:
Металлический корпус
Керамические пластины
3 вида насадок: «волны», выпрямитель, круглая
2 температурных режима 170 и 200 градусов
Нагревается за 45 секунд
Есть ионизация
Вращающийся 1,8 м шнур
Встроенная подставка, замок для блокировки щипцов, петля для подвешивания, термоизолированный наконечник
Недорогие щипцы для выпрямления и завивки Polaris PHS 3490KT
Завершают подборку совсем недорогой выпрямитель для укладки и завивки волос от Поларис. Щипцы вполне подойдут для создания красивых причесок в домашних условиях. Плойка обладает всеми необходимыми функциями. Если у вас совсем небольшой бюджет, советую остановиться именно на этой модели.
ХАРАКТЕРИСТИКИ:
Материал: металл
Покрытие: керамика
Крепление пластин: статическое
Количество программ температуры: 5 (120/140/160/180/200)
Время нагрева: до 2 минут
Ионизация: нет
Автоотключение: через 60 минут
Длина шнура: 1,85 м
Дисплей: LED
Вес: 550 грамм
Дополнительно: вращающийся шнур, замок для блокировки щипцов, петля для подвешивания
Обзор получился очень емким и информативным. Так какой выпрямитель для волос выбрать?
Подведем итог:
Подбирайте щипцы с качественным покрытием пластин — они не дадут рвать и ломать волоски
Покупайте прибор со всем необходимым функционалом для защиты волос от негативного воздействия плойки (ионизация, выбор температурного режима, автоотключение при перегреве, подача пара и т.д)
Учитывайте индивидуальные особенности при покупке. Например, если у вас очень сухие и ломкие волосы, то стоит присмотреться к моделям с выбором низкотемпературного режима
И главное, не стоит забывать, что любая плойка рано или поздно наносит вред. Поэтому пользоваться утюжками нужно максимально разумно и в комплексе с заботой о волосах. Вот мы и узнали какой утюжок для волос лучше выбрать, чтобы наносить минимальный вред своим локонам.
Типы выпрямителей
— Принципы работы, схемы и подробная сравнительная таблица
Базовый диод с p-n переходом, который используется для преобразования переменного тока в постоянный, можно назвать выпрямителем. Этот процесс известен как исправление. В зависимости от эффективности преобразования переменного тока в постоянный, эти выпрямители выбраны таким образом, чтобы они могли удовлетворить основные требования блока питания в электронных системах. Для создания выпрямителей предпочтительны различные основные электрические или электронные компоненты, например диоды, полевые МОП-транзисторы и т. Д.С учетом подходящего применения используются основные компоненты и проектируются выпрямители. Выпрямитель состоит из одного или нескольких диодов, что является основной необходимостью электронных компонентов.
В данной статье исходные типы выпрямителей классифицируются на однофазные и трехфазные. Эти выпрямители подразделяются на управляемые и неуправляемые выпрямители. Дальнейшая классификация однополупериодных и двухполупериодных выпрямителей представлена на диаграмме.Двухполупериодные выпрямители на основе используемых диодов, подключенных к центральному трансформатору отвода, где для выпрямления предпочтительнее использовать два диода. Другой тип двухполупериодного выпрямителя — это то, где четыре диода предпочтительнее для выпрямления, подключенного по мостовой топологии.
Обзор этих классификаций приведен в статье ниже. Выпрямители имеют разные свойства, на основании которых сравниваются эти типы. Это также четко указано в таблице ниже. После описания выпрямителей можно легко описать их коэффициент и выполнить его сравнение.Сравнение выполняется вкратце, чтобы можно было выбрать подходящий выпрямитель в зависимости от его требований.
Различные типы выпрямителей
Существуют определенные факторы, такие как поставка, которая может иметь положительное или отрицательное значение, наличие основных компонентов и тип используемой конфигурации, на основе которой классифицируются типы выпрямителей. Следовательно, они подпадают под категорию свойств выпрямителей. Исходя из количества диодов, присутствующих в цепи, исходная классификация выпрямителя:
(1) Однофазный выпрямитель
(2) Трехфазный выпрямитель
Однофазные выпрямители
Если выпрямитель состоит из Только один диод для выпрямления называется однофазным выпрямителем.Эти выпрямители подразделяются на неуправляемые, полууправляемые и полностью управляемые схемы. Неуправляемые однофазные выпрямители снова разделены на полуволновые и двухполупериодные схемы, где двухполупериодная схема классифицируется как выпрямители с центральным отводом или мостовые выпрямители.
Трехфазные выпрямители
В трехфазном режиме в цепи присутствует три диода для завершения процесса выпрямления. Точно так же однофазные цепи также классифицируются как неуправляемые, полууправляемые и полностью управляемые цепи.В то время как неуправляемые и полностью регулируемые выпрямители подразделяются на полуволновые и полнополупериодные.
Единственное различие между управляемыми и неуправляемыми выпрямителями состоит в том, что в управляемых выпрямителях выход является управляемым, тогда как в неуправляемых выпрямителях выход не управляется. В этом случае вместо использования нормального диода с p-n переходом в управляемых выпрямителях используются кремниевые управляемые выпрямители, остальная часть процесса будет аналогична таковой для неуправляемых выпрямителей.
Кремниевые управляемые выпрямители состоят из трех выводов. Как и диод, он имеет анод и катод, но наиболее важным выводом здесь является третий вывод, известный как затвор. Назначение ворот — управлять выходом.

Полупериодные выпрямители
В качестве источника питания цепи используется переменный ток. Диод включен последовательно с нагрузочным резистором. В однофазной схеме присутствует только один диод. В трехфазной цепи имеется три числа диодов.Это единственное различие между однофазными и трехфазными полуволновыми выпрямителями.

Назначение полуволнового выпрямителя — учитывать половину цикла. Таким образом, он далее делится на два типа
(1) Выпрямитель положительной полуволны
В этом процессе процесс выпрямления учитывает положительный полупериод переменного тока (AC), и эта положительная половина преобразуется только в постоянный ток. (ОКРУГ КОЛУМБИЯ).
(2) Выпрямитель отрицательной полуволны
При этом отрицательный полупериод переменного тока подвергается выпрямлению и преобразуется в постоянный ток.
В полуволне только половина входного сигнала взаимодействует со схемой, потому что другая половина здесь не учитывается на основе приоритета. Следовательно, полученный здесь вывод требует дополнительной фильтрации.
Двухполупериодный выпрямитель:
В выпрямителе этого типа оба цикла переменного тока достигают цепи, и направление потока тока в нагрузке будет в одном и том же направлении, это не повлияет на то, — отрицательная половина цикла или положительная половина цикла на входе.В схеме два диода. Назначение двух диодов состоит в том, что один проводит в течение положительной половины, а другой — во время отрицательной половины цикла.
Двухполупериодный выпрямитель подразделяется на два типа
(1) Двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением
В этой схеме двухполупериодный выпрямитель с преобразованием используется в качестве входного блока питания, где отводится центр его вторичной обмотки. Следовательно, в схеме присутствуют два диода: один диод получает входное питание из верхней половины цикла, другой — из отрицательной половины цикла.Это указывает на то, что оба цикла используются диодами. Это приводит к увеличению КПД схемы.

(2) Двухполупериодный мостовой выпрямитель
Вместо использования центрального трансформатора здесь рассматривается обычный трансформатор, но в этом выпрямителе четыре диода соединены таким образом, что он соответствует топологии моста. Следовательно, он называется двухполупериодным мостовым выпрямителем. При этом выпрямление переменного тока осуществляется по диагонали.Нагрузочный резистор подключен на разных концах диагоналей.
Как положительная часть переменного тока, питание обеспечивается диодами D1 и D2, которые действуют так, как будто они следуют за состоянием прямого смещения, а диоды D3 и D4 остаются в состоянии обратного смещения. Точно так же, когда подается отрицательная часть питания, диоды D1 и D2 будут иметь обратное смещение, а диоды D3 и D4 будут иметь прямое смещение. Таким образом, схема реагирует как на положительную, так и на отрицательную сторону источника переменного тока.
Сравнение различных типов выпрямителей
Различные типы выпрямителей включают в себя однополупериодный выпрямитель, двухполупериодный, основанный на концепции с центральным отводом и мостовой схеме. Эти выпрямители сравниваются на основе количества диодов, присутствующих в схеме. Различные факторы, такие как пульсирующий ток, среднеквадратичный ток, максимальная эффективность выпрямителя, среднее значение тока, — это свойства, на основе которых была составлена таблица сравнения выпрямителей.
9000_2

Свойства выпрямителя
Полупериодный выпрямитель
Полноволновой (с отводом от центра) Выпрямитель
) Выпрямитель
Количество диодов, присутствующих в схеме
1
2
4
Требуется ли трансформатор?
Нет
Да
Нет
Среднее значение по постоянному току
I_m / π 〖2I〗 _m / π 〖12 2 _m / π2 〖12 90 Максимальное значение тока
В_м / (r_f + R_L) В_м / (r_f + R_L) В_м / (2r_f + R_L)
Коэффициент пульсации
1.21
0,482
0,482
Максимальный КПД
40,6%
81,2%
81,2000 9009
90_ak102 〖2V〗 _m 〖2V〗 _m
Частота пульсаций
50 Гц
100 Гц
100 Гц
f 2

〗 _In 〖2f〗 _in
T.U.F
0,287
0,693
0,812
Для большинства электронных устройств требуется постоянное напряжение в качестве источника. Преобразование переменного тока в постоянный выполняется с помощью основного электронного устройства, называемого диодом с p-n переходом. При прямом смещении диод проводит, а при обратном смещении диод не проводит, указывая на уникальное течение для направления тока. По этой причине диоды с p-n переходом подходят для выпрямления.На их основе классифицируются выпрямители.
Выходной сигнал однополупериодного выпрямителя выпрямляет только положительные или отрицательные циклы. Следовательно, его выход состоит из ряби. Чтобы преодолеть эту проблему пульсации, вокруг резистора должен быть установлен конденсатор. Однако в выпрямителях этого типа половина напряжения переменного тока остается неиспользованной. По этим причинам практическая реализация этих схем практически невозможна.
Эта причина проложила путь к внедрению двухполупериодных выпрямителей.В первом случае двухполупериодного выпрямителя он имеет центральный отвод, когда рассматриваются два диода. Во второй полнополупериодной схеме выпрямитель состоит из четырех диодов по мостовой топологии. Он способен производить двойное выходное напряжение, сравнимое с полуволновым выпрямителем. Эти диодные выпрямители с p-n переходом относятся к неуправляемым выпрямителям, тогда как кремниевые выпрямители с управляемым переходом относятся к управляемым выпрямителям.
Однако рассмотрение управляемой или неуправляемой однофазной или трехфазной полностью основывается на ее требованиях.Даже полуволновые выпрямители с определенными модификациями предпочтительны в некоторых электронных модулях. Какая вещь будет наиболее часто используемой в быту, если вы предпочитаете концепцию полуволнового выпрямителя?
.
типов выпрямителей и их применение в электронике
Что такое выпрямление?
Преобразование переменного тока в постоянный называется выпрямлением. Для этой цели широко используются полупроводниковые диоды.
Сколько видов ректификации?
Существует три распространенных типа выпрямления:
Полуволновое выпрямление
Двухполупериодное выпрямление
Полноволновое мостовое выпрямление
Выпрямление множителей напряжения
Полуволновое выпрямление
Переменное напряжение с периодом времени T равно так называемое входное напряжение подается на диод D, последовательно включенный с сопротивлением нагрузки R.В этом методе только половина цикла переменного тока преобразуется в постоянный ток.
Во время положительного полупериода входного переменного напряжения в интервале времени 0 → T / 2 диод D смещен в прямом направлении, поэтому он имеет очень низкое сопротивление, и ток течет через R. Протекание тока через R вызывает падение потенциала. поперек него, который изменяется в соответствии с переменным входом.
Во время отрицательного полупериода входного переменного напряжения в течение интервала времени T / 2 → T диод D смещен в обратном направлении, поэтому он имеет очень высокое сопротивление и практически не протекает ток через R, а падение потенциала на R почти равно нулю. .Те же события повторяются в следующем цикле и так далее. Ток через R течет только в одном направлении, что означает, что это постоянный ток. Однако этот ток течет импульсами. Напряжение, которое появляется на сопротивлении нагрузки R, известно как выходное напряжение.

Полноволновое выпрямление
Схема состоит из двух диодов и трансформатора с центральным ответвлением. Когда центральный отвод заземлен, напряжение на противоположных концах вторичной обмотки не совпадает по фазе на 180 ° друг с другом.Во время положительного полупериода в точке 1 существует отрицательный полупериод в точке 2. Следовательно, диод D ₁ смещен в прямом направлении и позволяет току течь через переход, в то время как диод D ₂ смещен в обратном направлении и действует как разомкнутая цепь. В результате на выходе появляется положительный полупериод. Во время отрицательного полупериода в точке 1 есть положительный полупериод в точке 2. Следовательно, диод D ₁ _{имеет обратное смещение} и перестает проводить, в то время как диод D2 смещен в прямом направлении и проводит, следовательно, мы получаем другую положительную половину. цикл через выход, через D2.Таким образом, во время этой половины входного переменного тока ток течет в том же направлении через сопротивление нагрузки. Выходное напряжение на сопротивлении нагрузки представляет собой пульсирующий постоянный ток, содержащий оба полупериода. Чтобы получить плавный постоянный ток, подходящий конденсатор подключается параллельно с сопротивлением R _L.

Полноволновое мостовое выпрямление
Мы видели, что при однополупериодном выпрямлении мы получаем на выходе только половину переменное выходное напряжение. Другой полупериод заблокирован, и мы не получаем выхода.Однако обе половины цикла выходного напряжения можно использовать с помощью двухполупериодного выпрямления. Его схема состоит из четырех диодов, соединенных таким образом, чтобы образовать мост.

Во время положительного полупериода, т.е. в течение времени 0 → T / 2, клемма A мостовой схемы является положительной по отношению к клемме B. Теперь диоды D ₁ и D ₃ смещаются в прямом направлении и проводят . Ток протекает по цепи, показанной стрелкой.
Во время отрицательного полупериода i.е., в течение интервала времени T / 2 → T вывод A мостовой схемы отрицательный, а вывод B положительный. Теперь диоды D ₂ и D ₄ становятся смещенными вперед и проводят. Ток протекает по цепи, показанной стрелками. Если мы сравним рис (а) и (б), можно заметить, что направление тока, протекающего через сопротивление нагрузки R, одинаково в обеих половинах входного цикла. Таким образом, обе половины переменного входного напряжения посылают однонаправленный ток через сопротивление нагрузки.Входное и выходное напряжения показаны на рисунке выше. Выходное напряжение не плавное, имеет импульсы. Выходной сигнал можно сделать плавным, используя схему, известную как фильтр.
Смотрите также видео

По связанным темам посетите нашу страницу: Электроника
.
Обзор, символы, работа и применение
Диод — это двухконтактное электрическое устройство, которое позволяет передавать ток только в одном направлении. Диод также известен своим свойством однонаправленного тока, когда электрический ток может течь в одном направлении. Как правило, диод используется для выпрямления сигналов в радиодетекторах или в источниках питания. Они также могут использоваться в различных электрических и электронных схемах, где требуется «односторонний» результат диода.Большинство диодов изготовлено из полупроводников, таких как Si (кремний), но в некоторых случаях также используется Ge (германий). Иногда полезно резюмировать существующие типы диодов. Некоторые из типов могут перекрываться, но различные определения могут быть полезны для сужения области и предложения обзора различных типов диодов.
Какие бывают типы диодов?
Существует несколько типов диодов, которые можно использовать в разработке электроники, а именно: обратный диод, диод БАРРИТТ, диод Ганна, лазерный диод, светоизлучающие диоды, легированные золотом диоды , кристаллический диод , PN переход, диод Шокли , ступенчатый восстанавливающий диод, туннельный диод, варакторный диод и стабилитрон .

Типы диодов
Подробное описание диодов
Давайте подробно поговорим о принципе работы диода .
Обратный диод
Этот тип диода также называют обратным диодом, и он не очень широко используется. Обратный диод представляет собой диод с PN-переходом, который работает так же, как туннельный диод. Сценарий квантового туннелирования несет важную ответственность за проведение тока в основном в обратном направлении.По изображению энергетической зоны можно узнать точную работу диода.
Работа обратного диода
Полоса, которая лежит на самом верхнем уровне, называется зоной проводимости, тогда как полоса нижнего уровня называется зоной валентности. Когда к электронам прикладывается энергия, они стремятся набрать энергию и двигаться в направлении зоны проводимости. Когда электроны переходят из валентной зоны в зону проводимости, их место в валентной зоне остается с дырками.
В состоянии нулевого смещения занятая валентная зона противоположна занятой зоне проводимости. Тогда как в условиях обратного смещения P-область имеет движение вверх, соответствующее N-области. Теперь занятая полоса в P-секции контрастирует с пустой полосой в N-секции. Таким образом, электроны начинают туннелировать из занятой зоны в P-секции в свободную зону в N-секции.
Итак, это означает, что протекание тока происходит также и при обратном смещении.В состоянии прямого смещения N-область имеет движение вверх, соответствующее P-области. Теперь занятая полоса в N-секции контрастирует с пустой полосой в P-секции. Таким образом, электроны начинают туннелировать из занятой зоны в N-секции в свободную зону в P-секции.
В этом типе диодов формируется область отрицательного сопротивления, которая используется в основном для работы диода.
Обратный диод
Диод BARITT
Расширенный термин этого диода — диод времени прохождения через барьер, который является диодом BARITT.Он применим в микроволновых приложениях и позволяет проводить много сравнений с более широко используемым диодом IMPATT. Эта ссылка показывает четкое описание того, что такое диод BARRITT, а также его работа и реализации.
Диод Ганна
Диод Ганна представляет собой диод с PN переходом, этот тип диода представляет собой полупроводниковое устройство с двумя выводами. Обычно он используется для создания микроволновых сигналов. Пожалуйста, обратитесь к приведенной ниже ссылке, чтобы узнать о работе, характеристиках и применении диода Ганна.
Диоды Ганна
Лазерный диод
Лазерный диод не имеет аналогичного процесса, как у обычного светодиода (светоизлучающего диода), потому что он излучает когерентный свет.Эти диоды широко используются для различных целей, таких как DVD, CD-приводы и лазерные указатели для PPT. Хотя эти диоды недорогие, чем другие типы лазерных генераторов, они намного дороже, чем светодиоды. У них тоже неполная жизнь.
Laser Diode
Light Emitting Diode
Термин LED означает светоизлучающий диод, это один из самых стандартных типов диодов. Когда диод подключен с прямым смещением, ток течет через переход и генерирует свет.Есть также много новых светодиодных разработок, которые меняются, они представляют собой светодиоды и OLED. Одна из основных концепций светодиода — это его ВАХ. Разберемся подробнее с характеристиками светодиодов.
Характеристики светоизлучающих диодов
Прежде чем светодиод излучает свет, он требует прохождения тока через диод, потому что это диод, основанный на токе. Здесь интенсивность света прямо пропорциональна прямому направлению тока, протекающего через диод.
Когда диод проводит ток в прямом смещении, тогда должен быть резистор, ограничивающий ток, чтобы защитить диод от дополнительного протекания тока. Следует отметить, что не должно быть прямого соединения между источником питания и светодиодом, где это вызывает мгновенное повреждение, потому что это соединение позволяет протекать чрезмерно сильному току и сжигать устройство.
Работа светодиода
Каждый тип светодиодного устройства имеет свои собственные потери прямого напряжения через PN переход, и это ограничение известно типом используемого полупроводника.Это определяет величину падения напряжения для соответствующей величины передаваемого тока, как правило, для значения тока 20 мА.
В большинстве сценариев светодиоды работают от минимальных уровней напряжения при последовательном включении резистора, Rs используется для ограничения прямого тока до защищенного уровня, который обычно составляет от 5 мА до 30 мА, когда требуется повышенная яркость.
Различные светодиоды излучают свет в соответствующих областях УФ-спектра и поэтому генерируют разные уровни интенсивности света.О конкретном выборе полупроводника можно узнать по всей длине волны излучения фотонов и, следовательно, по произведенному соответствующему свету. Цвета светодиода следующие:
Тип полупроводника
Длина волны Расстояние Цвет
Прямое напряжение при 20 мА
GaAS -940 нм Инфракрасный 1.2v
GaAsP 630-660 нм Красный 1,8 В
GaAsP 605-620 нм Янтарный 2,0 В
GaAsP: N 585-595 нм Желтый 2,2 В
AIGaP 550-570 нм Зеленый 3,5 В
SiC 430-505 нм Синий 3,6 В
GalnN 450 нм Белый 4.0v
Таким образом, точный цвет светодиода определяется расстоянием излучаемой длины волны. А длина волны известна по конкретному составу полупроводника, который используется в PN-переходе во время его производственного процесса. Итак, было ясно, что цвет свечения светодиода не связан с используемым матовым пластиком. Но также они увеличивают яркость света, когда они не освещаются источником тока. Комбинацией различных полупроводниковых, газообразных и металлических веществ могут быть созданы следующие светодиоды:
Арсенид галлия (GaAs), который является инфракрасным
Фосфид арсенида галлия (GaAsP) имеет диапазон от красного до инфракрасного. красный и оранжевый
Фосфид арсенида алюминия и галлия (AlGaAsP), имеющий ярко-красный, оранжевый тип красного, оранжевого и желтого цветов.
Фосфид галлия (GaP) существует в красном, желтом и зеленом цветах
Фосфид алюминия-галлия (AlGaP) — в основном зеленого цвета
Нитрид галлия (GaN), который доступен в зеленом и изумрудно-зеленом цветах
Галлий Нитрид индия ( GaInN), близкий к ультрафиолетовому, смешанный цвет синего, зеленого и синего
Карбид кремния (SiC) доступен в виде синего цвета в качестве подложки
Селенид цинка (ZnSe) существует в синем цвете
Нитрид алюминия и галлия (AlGaN), который является ультрафиолетовым
Фотодиод
Фотодиод используется для обнаружения света.Обнаружено, что когда свет попадает на PN-переход, он может создавать электроны и дырки. Как правило, фотодиоды работают в условиях обратного смещения, когда даже небольшое количество тока, проистекающего из света, можно просто заметить. Эти диоды также могут использоваться для выработки электроэнергии.
Фотодиод
PIN-диод
Этот тип диода отличается своей конструкцией. Он имеет стандартные области P-типа и N-типа, но область между двумя областями, а именно собственный полупроводник, не имеет легирования.Область собственного полупроводника имеет эффект увеличения площади обедненной области, что может быть полезно для переключения приложений.
PIN-диод
Носители отрицательного и положительного заряда из областей N- и P-типа, соответственно, перемещаются во внутреннюю область. Когда эта область полностью заполнена электронными дырками, диод начинает проводить. В состоянии обратного смещения широкий внутренний слой диода может предотвращать и выдерживать высокие уровни напряжения.
При повышенных уровнях частоты PIN-диод будет работать как линейный резистор. Он работает как линейный резистор, потому что у этого диода недостаточное время обратного восстановления . Это причина того, что сильно заряженная электрическая область «I» не успевает разрядиться во время быстрых циклов. А на минимальных уровнях частоты диод работает как выпрямительный диод, где у него достаточно времени для разрядки и выключения.
PN Junction Diode
Стандартный PN переход можно рассматривать как обычный или стандартный тип диодов, используемых сегодня.Это самый известный из различных типов диодов, используемых в электрической сфере. Но эти диоды могут применяться в качестве малосигнальных для использования в ВЧ (радиочастоты) или других слаботочных приложениях, которые можно назвать сигнальными диодами. Другие типы могут быть спроектированы для приложений высокого напряжения и высокого тока и обычно называются выпрямительными диодами. В диоде с PN-переходом необходимо избегать условий смещения. Есть три основных условия смещения, и это зависит от приложенного уровня напряжения.
Прямое смещение — здесь положительная и отрицательная клеммы подключены к типам P и N диода.
Обратное смещение — здесь положительная и отрицательная клеммы подключены к типам N и P диода.
Нулевое смещение — это смещение «0», потому что на диод не подается внешнее напряжение.
Прямое смещение PN-переходного диода
В состоянии прямого смещения PN-переход образуется, когда положительный и отрицательный края батареи подключены к типам P и N.Когда диод работает в режиме прямого смещения, тогда внутреннее и приложенное электрические поля на переходе имеют противоположные пути. Когда эти электрические поля суммируются, то уровень величины последующей выходной мощности меньше, чем у приложенного электрического поля.
Прямое смещение в PN-переходах диодов
Это соединение приводит к минимальному резистивному пути и меньшей площади обеднения. Сопротивление обедненной области становится более незначительным, когда значение приложенного напряжения больше.Например, в кремниевом полупроводнике, когда значение приложенного напряжения составляет 0,6 В, тогда значение сопротивления обедненного слоя становится совершенно незначительным, и через него будет проходить беспрепятственный ток.
Обратное смещение PN-перехода диода
Здесь соединение состоит в том, что положительный и отрицательный края батареи подключены к областям N-типа и P-типа. Это формирует PN-переход с обратным смещением. В этой ситуации приложенные и внутренние электрические поля имеют одинаковое направление.Когда оба электрических поля суммируются, то результирующий путь электрического поля аналогичен пути внутреннего электрического поля. В результате образуется более толстая и увеличенная резистивная область истощения. Область истощения становится более чувствительной и толстой, когда прикладываемый уровень напряжения все больше и больше.
Обратное смещение в диодах с PN-переходом
Характеристики V-I диода с PN-переходом
Кроме того, еще более важно знать характеристики V-I диода с PN-переходом.
Когда диод работает в состоянии смещения «0», что означает, что на диод не подается внешнее напряжение. Это означает, что потенциальный барьер ограничивает прохождение тока.
Тогда как, когда диод работает в условиях прямого смещения, будет более тонкий потенциальный барьер. В диодах силиконового типа, когда значение напряжения составляет 0,7 В, и в диодах германиевого типа, когда значение напряжения составляет 0,3 В, ширина потенциального барьера уменьшается, и это позволяет протекать току через диод.
Характеристики VI в PN-диоде
При этом будет постепенное увеличение значения тока, и результирующая кривая будет нелинейной, поскольку уровень приложенного напряжения преодолевает потенциальный барьер. Когда диод преодолевает этот потенциальный барьер, диод функционирует в нормальном состоянии, и форма кривой постепенно становится резкой (становится линейной) с увеличением значения напряжения.
Там, где диод работает в режиме обратного смещения, будет повышенный потенциальный барьер.Поскольку в переходе будут присутствовать неосновные носители заряда, это позволяет протекать обратному току насыщения. Когда есть повышенный уровень приложенного напряжения, неосновные носители заряда обладают повышенной кинетической энергией, которая оказывает влияние на основные носители заряда. На этом этапе происходит пробой диода, что может привести к его повреждению.
Диод Шоттки
Диод Шоттки имеет меньшее прямое падение напряжения, чем обычные кремниевые диоды с PN переходом.При малых токах падение напряжения может составлять от 0,15 до 0,4 вольт, в отличие от 0,6 вольт для диода a-Si. Для достижения этих характеристик они сконструированы иначе, чем обычные диоды, имеющие контакт металл-полупроводник. Эти диоды широко используются в выпрямителях, ограничивающих диодах, а также в ВЧ приложениях.
Диод Шоттки
Ступенчатый восстанавливающий диод
Ступенчатый восстанавливающий диод — это тип микроволнового диода, который используется для генерации импульсов на очень высоких частотах.Эти диоды зависят от диода, который имеет очень быструю характеристику выключения для их работы.
Ступенчатые восстанавливающие диоды
Туннельный диод
Туннельный диод используется в микроволновых приложениях, где его характеристики превосходят характеристики других устройств того времени.
Туннельный диод
В электрической области туннелирование означает, что это прямое движение электронов через минимальную ширину обедненной области от зоны проводимости к валентной зоне.В диоде с PN-переходом обедненная область создается как электронами, так и дырками. Из-за этих положительных и отрицательных носителей заряда в обедненной области создается внутреннее электрическое поле. Это создает силу на пути, противоположном внешнему напряжению.
При туннельном эффекте, когда есть минимальное значение прямого напряжения, значение прямого тока будет больше. Он может работать как в прямом, так и в обратном режиме смещения. Из-за высокого уровня легирования он также может работать в режиме обратного смещения.С уменьшением барьерного потенциала напряжение пробоя в обратном направлении также уменьшается и приближается к нулю. При таком минимальном обратном напряжении диод может выйти из состояния пробоя. Из-за этого образуется область отрицательного сопротивления.
Варакторный диод или варикап-диод
Варакторный диод — это один из видов полупроводниковых твердотельных СВЧ-устройств, и он используется там, где выбирается переменная емкость, которая может быть достигнута путем управления напряжением.Эти диоды еще называют варикозными диодами. Даже при том, что o / p переменной емкости может быть продемонстрировано обычными диодами с PN-переходом. Но этот диод выбран для получения предпочтительных изменений емкости, так как это разные типы диодов. Эти диоды сконструированы и усовершенствованы таким образом, чтобы допускать широкий диапазон изменений емкости.

Varactor диод стабилитрон
Стабилитрон используется, чтобы обеспечить стабильное опорное напряжение. В результате он используется в огромных количествах.Он работает в условиях обратного смещения и обнаружил, что при достижении определенного напряжения он выходит из строя. Если ток ограничен резистором, он активирует стабильное напряжение, которое будет генерироваться. Этот тип диода широко используется для предоставления опорного напряжения в источниках питания.
Стабилитрон
В корпусе стабилитрона существуют различные методы. Некоторые из них используются для увеличения рассеиваемой мощности, тогда как другие используются для монтажа на краю.Обычный тип стабилитрона состоит из минимального стеклянного покрытия. У этого диода есть полоса на одном крае, которая обозначает его как катод.
Стабилитрон работает так же, как диод, когда работает в режиме прямого смещения. В то время как при обратном смещении будет возникновение минимального тока утечки. Когда происходит увеличение обратного напряжения до напряжения пробоя, это создает ток через диод. Текущее значение будет достигнуто до максимума, и это будет зафиксировано последовательным резистором.
Области применения стабилитрона
Стабилитроны широко применяются, и лишь немногие из них:
Он используется в качестве ограничителя напряжения для регулирования уровней напряжения при минимальном значении нагрузки
Используется в тех случаях, когда это необходимо защита от перенапряжения
Используется в схемах ограничения
Ниже перечислены некоторые другие типы диодов, которые критически используются в различных приложениях:
Лазерный диод
Лавинный диод
Диод для подавления переходных процессов
с золотым легированием диода
Тип диода постоянного тока
Диод Пельтье
Кремниевый выпрямительный диод
Каждый диод имеет свои преимущества и применение.Немногие из них широко используются в различных приложениях в нескольких областях, тогда как некоторые из них используются только в нескольких приложениях. Таким образом, речь идет о различных типах диодов и их использовании. Мы надеемся, что вы лучше понимаете эту концепцию или для реализации электрических проектов, пожалуйста, дайте свои ценные предложения, комментируя в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, Какая функция диода?
.Мостовой выпрямитель
: работа выпрямителя и их типы
Электрическое устройство, которое используется для преобразования переменного тока в постоянный, называется выпрямителем. Каждая схема или проект на базе встроенной системы состоит из микроконтроллера как основного компонента. Мы знаем, что большинство микроконтроллеров работают в диапазоне напряжений 5 В постоянного тока.
В частности, микроконтроллер 8051, который часто используется для максимального количества приложений на базе встроенных систем, работает при 5 В постоянного тока.Но, как правило, доступен источник питания 230 В переменного тока. Итак, нам нужно преобразовать это 230 В переменного тока в 5 В постоянного тока или требуемый уровень постоянного напряжения. Этот процесс преобразования переменного тока в постоянный называется выпрямлением.
Выпрямитель

Выпрямитель
Электрическая и электронная схема, которая используется для процесса выпрямления, называется выпрямителем. Существуют различные типы выпрямителей, такие как однополупериодный выпрямитель, двухполупериодный выпрямитель и мостовой выпрямитель. Однополупериодный выпрямитель преобразует или выпрямляет только полупериод входного сигнала.Двухполупериодный выпрямитель преобразует или выпрямляет полный цикл или всю форму входного сигнала. Мостовой выпрямитель также преобразует или выпрямляет всю форму входного сигнала. Но в основном мостовой выпрямитель используется для максимального числа приложений, поскольку он более эффективен и выгоден, чем полуволновый выпрямитель и двухполупериодный выпрямитель. Каждый проект силовой электроники на базе микроконтроллера требует выпрямителя, так как для большинства компонентов требуется источник питания напряжением около 5 В постоянного тока.
Мостовой выпрямитель

Комплект выпрямителя
Мостовой выпрямитель состоит из четырех диодов, соединенных в виде моста; следовательно, эти типы выпрямителей называются мостовыми выпрямителями или мостовыми выпрямителями.Для создания выпрямителя «брачная волна» используются разные типы диодов. Эти диоды классифицируются на основе номинальных значений напряжения и тока диодов. Таким образом, мостовые выпрямители можно разделить на разные типы в зависимости от типа используемых диодов. Точно так же мостовые выпрямители, разработанные с использованием диодов, называются неуправляемыми выпрямителями, а выпрямители, созданные с использованием тиристоров, называются управляемыми выпрямителями. Начнем с диодов 1N4007, которые обычно используются в мостовых выпрямителях.
Типы мостовых выпрямителей

Диод
Существуют разные типы мостовых выпрямителей, которые классифицируются по разным критериям. Рассмотрим различные типы мостовых выпрямителей, которые классифицируются на основе типов выпрямителей, например, неуправляемые выпрямители и управляемые выпрямители. Диоды называются неуправляемыми выпрямителями, поскольку диоды начинают проводить проводимость всякий раз, когда анодное напряжение превышает катодное напряжение. Но в случае управляемых выпрямителей, известных как тиристоры, даже несмотря на то, что анодное напряжение больше, чем напряжение на катоде, тиристоры начинают проводить проводимость только при срабатывании клеммы затвора.Таким образом, мы можем запустить терминал затвора согласно требованию; следовательно, мы можем контролировать работу выпрямителя.

Тиристор
Мостовые выпрямители, в которых используются тиристоры, называются управляемыми мостовыми выпрямителями. Работой выпрямления можно управлять, активировав терминал затвора тиристора, когда это необходимо. Мы знаем, что диод — это полупроводниковый прибор, состоящий из двух слоев (P-N), а тиристор также является полупроводниковым устройством, состоящим из четырех слоев (P-N-P-N).Его можно использовать как выключатель разомкнутой цепи, а также как выпрямитель в зависимости от того, как срабатывает вывод затвора тиристора.
Типы мостовых выпрямительных диодов

1N4007 Диод
Существуют серии дидо от 1N4001 до 1N4007 с разными номинальными токами и напряжениями, но часто 1N4007 используется для проектирования мостовых выпрямителей. Диод 1N4007 имеет абсолютные максимальные характеристики, включая номинальное напряжение: пиковое повторяющееся обратное напряжение 1000 В VRPM, средний выпрямленный выходной ток 1 А IF (AV), непериодический пиковый прямой импульсный ток 30 А IFSM, который может работать при температуре от -55 до +175 градусов .Тепловые характеристики: рассеиваемая мощность 3 Вт, тепловое сопротивление перехода к окружающей среде 50 градусов / Вт. Дидо, которые иногда используются при разработке выпрямителей, представляют собой серии дидо от 1N5400 до 1N5408 и 6A4.

1N5048 Диод
Мостовые выпрямители
1N5408 также используются для некоторых специальных приложений, и они имеют следующие номиналы: максимальное повторяющееся пиковое обратное напряжение 1000 В, максимальное среднеквадратичное напряжение 700 В, максимальное напряжение блокировки постоянного тока 1000 В, максимальный средний прямой выпрямленный ток 3 А, рабочий переход и диапазон температур хранения. От -50 до +150 градусов по Цельсию.Управление ACPWM для асинхронного двигателя представляет собой практический пример, в котором мостовой выпрямитель разработан с использованием диодов 1N5408.

6A4 Диод
Эти диоды мостового выпрямителя 6A4 имеют максимальные номинальные характеристики и электрические характеристики, такие как максимальное рекуррентное пиковое обратное напряжение 400 В, максимальное обратное напряжение 280 В, максимальное напряжение отключения постоянного тока 400 В и максимальный средний прямой выпрямленный ток 6 А. Диоды 6A4 используются для мостовых выпрямителей в некоторых специальных приложениях, например, отображение пропеллера виртуальными светодиодами.Работа схемы мостового выпрямителя одинакова, независимо от диодов, используемых для проектирования выпрямителя, поэтому давайте рассмотрим схему мостового выпрямителя, разработанную с использованием диодов 1N4007, поскольку она используется для мостовых выпрямителей в некоторых специальных приложениях — например, пропеллерный дисплей сообщения с помощью виртуальные светодиоды.
Работа мостового выпрямителя, используемого для преобразования 230 В переменного тока в 5 В постоянного тока

Понижающий трансформатор
Понижающие трансформаторы используются для преобразования 230 В переменного тока (высокое напряжение) в 12 В переменного тока (низкое напряжение).Этот выход 12 В представляет собой среднеквадратичное значение, а его пиковое значение определяется как произведение квадратного корня из двух на среднеквадратичное значение выхода понижающего трансформатора, которое составляет примерно 17 В. Принцип работы трансформаторов основан на законах электромагнитной индукции Фарадея.
Неуправляемые мостовые выпрямители

Мостовой выпрямитель
Мощность 230 В переменного тока преобразуется в среднеквадратичное значение 12 В переменного тока или пиковое значение 17 В (приблизительно), но требуемая мощность составляет 5 В постоянного тока; для этого мощность 17 В переменного тока (пиковое значение) преобразуется в мощность постоянного тока, а затем понижается до 5 В постоянного тока.17 В переменного тока преобразуются в постоянный ток с помощью мостового выпрямителя, состоящего из четырех диодов, которые называются неуправляемыми выпрямителями. Диод будет проводить только при прямом смещении и не будет проводить при обратном смещении. Если анодное напряжение диода больше, чем катодное, то говорят, что диод находится в прямом смещении. Диоды D2 и D4 проводят в течение положительного полупериода, а диоды D1 и D3 проводят в течение отрицательного полупериода.

Фильтр
Эта зарядка и разрядка конденсатора превращают пульсирующий постоянный ток в чистый постоянный ток, как показано на рисунке.Понижающий преобразователь, а именно стабилизатор напряжения IC 7805, используется для преобразования 15 В постоянного тока в 5 В постоянного тока.

Блок-схема IC7805
Блок-схема стабилизатора напряжения IC7805 представлена на рисунке выше. Он состоит из операционного усилителя, который действует как усилитель ошибки, стабилитрон, используемый для обеспечения опорного напряжения.

стабилитрон используется для обеспечения опорного напряжения
Обычно диапазон рабочего напряжения стабилизатора IC7805 составляет от 7,2 В до 35 В. Если входное напряжение 7.2 В, тогда он дает максимальный КПД, и, когда напряжение превышает 7,2 В, КПД будет снижаться, поскольку будут потери энергии в виде тепла. Итак, радиаторы используются для защиты регулятора от перегрева. Даже без использования трансформатора мы можем напрямую преобразовать 230 В переменного тока в 5 В постоянного тока, используя высокопроизводительные диоды. Если у нас есть источник питания 230 В постоянного тока, то мы можем напрямую преобразовать 230 В постоянного тока в 5 В постоянного тока с помощью понижающего преобразователя постоянного тока в постоянный. Не стесняйтесь оставлять свои комментарии в разделе комментариев ниже и поощрять других читателей узнать основы выпрямителей.
.