Polovodičové usměrňovače a zdroje Druhy diod • Zapojení a charakteristiky diod • Druhy usměrňovačů • Filtrace výstupního napětí • Stabilizace výstupního napětí • Zapojení zdroje napětí • Závěr •
Polovodičová dioda
Dioda je elektronická součástka tvořená přechodem P/N a má dva vývody. Diody slouží v elektrotechnice a elektronice k nejrůznějším účelům. Typické oblasti použití : Usměrňování
Spínání Detekce Stabilizace Ladění Fotodiody LED Transily
Druhy diod podle použití
Usměrňovací dioda
Stabilizační (Zenerova) dioda
Druhy diod podle použití
Detekční dioda
Spínací dioda (Schotkyho)
LED dioda
Druhy diod podle použití
Kapacitní dioda (Varikap)
Fotodioda
Základní zapojení diody v obvodu
Zapojení v propustném směru
+ -
Základní zapojení diody v obvodu
Zapojení v závěrném směru
+
Charakteristika diody
V propustném směru (forward), teče při vzrůstajícím napětí (UF) nad hodnotu prahového napětí (UTO) proud v propustném směru (IF). V závěrném směru (reverse) protéká diodou s narůstajícím závěrným napětím (UR) jen zanedbatelný závěrný proud (IR). Při překročení závěrného napětí dochází k průrazu diody.
Dioda v obvodu střídavého proudu
Zapojení jednocestného usměrňovače a průběh výstupního napětí
vstupní napětí
zapojení usměrňovače
výstupní napětí
Dioda v obvodu střídavého proudu
Zapojení dvoucestného usměrňovače a průběh výstupního napětí
vstupní napětí
zapojení usměrňovače
výstupní napětí
Dioda v obvodu střídavého proudu
Zapojení dvoucestného usměrňovače (Graetzovo zapojení)
vstupní napětí
zapojení usměrňovače
výstupní napětí
Filtrace výstupního napětí
Po usměrnění nemá výstupní napětí průběh podobný stejnosměrnému napětí například z baterie. Toto napětí se označuje jako pulsující. Jako další článek pro úpravu výstupního napětí z usměrňovače používáme filtr. Základní součásti filtru jsou rezistor a kondenzátor.
Schéma jednoduchého filtračního obvodu.
Filtrace výstupního napětí Funkce prvků filtru: Rezistor, „ořeže vrcholy výstupního napětí, a zároveň plní funkci činné zátěže v obvodu při jeho zkratu na výstupu. Kondenzátor, se nabíjí stoupající periodou napětí, při jejím poklesu se vybíjí a tím zpomaluje pokles napětí. Hodnota mezi U max. a U min. se označuje jako zvlnění výstupního napětí a udává se v % z maximální hodnoty napětí.
Průběhy napětí na výstupu z filtru
Stabilizace výstupního napětí
Základní m prvkem pro stabilizaci výstupního napětí je zenerova dioda. Tato dioda je zapojena do obvodu v závěrném směru a pro její funkci je využita závěrná část VA charakteristiky. Proto, aby nedošlo ke zničení diody, musí jí být předřazen omezovací odpor, který omezí proud protékající diodou na jmenovitou hodnotu, která se liší podle typu diody.
Zapojení se zenerovou diodou.
Stabilizace výstupního napětí
Závěrné napětí těchto diod je přesně definováno a jeho hodnota je udávána v označení diody a znamená zároveň hodnotu napětí, na kterou dioda stabilizuje. Například (KZ 141/ 6V8) označuje zenerovu diodu pro stabilizované napětí 6,8V.
Charakteristika zenerovy diody.
Stabilizace výstupního napětí
Z principu funkce diody vyplývá, že vstupní napětí musí být řádově vyšší, než napětí výstupní stabilizované. Samotné zapojení se zenerovou diodou se většinou nepoužívá, ale tato dioda bývá součástí dalších obvodů.
Stabilizace výstupního napětí
Nejčastěji se v elektronických obvodech používají integrované stabilizátory od jednoduchých se třemi vývody, po složitější s možností regulace výstupního napětí a proudu. Výstupní proud těchto stabilizátorů nepřesahuje obvykle 2 A.
Zapojení jednoduchého stabilizátoru řady 78..
Zapojení zdroje
Značení stabilizátorů:
Zapojení zdroje
Na obrázcích je fotografie a blokové schéma zapojení běžného analogového síťového zdroje :
Použití usměrňovacích diod
Vstupujete do světa elektroniky a z toho co jste dosud viděli můžete usuzovat jak širokou a zajímavou oblastí je využití polovodičů. Jen možností využití diod je mnoho a my se budeme zabývat také jejich praktickými zapojeními.V této přednášce si ještě ukážeme jak probíhá usměrňování střídavého napětí a proudu v elektrotechnice i v elektronice. Jednoduchý a vedle i složitější modul zdroje s usměrňovačem.
Závěr 1.
2.
Literatura:
TKOTZ, Klaus. PŘÍRUČKA PRO ELEKTROTECHNIKA. Vydání první. Praha : Europa-Sobotáles cz. s.r.o., 2002. 564 s. ISBN 8086706-00-1. HÄBERLE, Gregor a kol. Elektrotechnické tabulky pro školu a praxi. první. Praha 10 : Europa-Sobotáles cz. s. r. o., 2006. 460 s. ISBN 80-86706-16-8.
