Střední škola stavební Jihlava
Sada 1 - Elektrotechnika 9. Polovodiče – usměrňovače, stabilizátory Digitální učební materiál projektu: SŠS Jihlava – šablony registrační číslo projektu:CZ.1.09/1.5.00/34.0284 Šablona: III/2 - inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT
Ing. Jaromír Zdarsa © 2013
Projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Polovodičová dioda • Je to součástka využívající vlastností PN přechodu. • Vede proud pouze při jedné polaritě napětí. (+ na anodě) • Anoda – polovodič typu P • Katoda – Polovodič typu N
Anoda
Katoda
Schematická značka diody
Voltampérová charakteristika diody
Jednopulsní usměrňovač +
C vyhlazovací kondenzátor R odpor chrání diodu před vysokým proudem při nabíjení kondenzátoru Rz zatěžovací odpor
Zelená = usměrněný průběh
• Na vstupu je střídavé napětí o velikosti upravené transformátorem • Dioda je otevřena v kladné půlvlně, v záporné polovině periody proud neprochází. • Průběh výstupního proudu je tepavý . • Hodí se např. pro nabíjení akumulátorů. • Pro elektronické obvody jen ve velmi omezených případech – špatně se vyhlazuje filtry • Usměrňovač přenese jen polovinu výkonu oproti vstupnímu průběhu.
Dvoupulsní usměrňovač s transformátorem +
• Sekundární část transformátoru sestává ze dvou vinutí, která mají společný vyvedený střed. K tomuto společnému vývodu se připojuje kostra zařízení a tvoří minus (-) pól usměrněného napětí. Tímto uspořádáním získáme dvě napětí U2 a U2´, která jsou stejně velká, ale vzájemně v protifázi (fázový posun 180°).
• Pro usměrnění postačí dvě diody. • Výstupní zvlnění má dvojnásobný kmitočet oproti vstupnímu střídavému napětí. • Výkon usměrněného proudu je stejný jako na vstupu. • Dvojité vinutí zbytečně prodražuje.
Graetzův můstek
• Můstkový usměrňovač (Graetzův můstek) je v podstatě dvojcestný usměrňovač. • Rozdíl oproti předchozímu dvojcestnému usměrňovači spočívá v jiném provedení transformátoru a použití čtyř diod zapojených do můstku. • Úbytek napětí je dvojnásobný oproti zapojení se dvěmi diodami. • Vyhlazování výstupního napětí je snadnější.
Šestifázový usměrňovač
Přehled usměrňovačů podle zapojení Název zapojení
jednofázové jednopulsní
dvoufázové uzlové
jednofázové můstkové
trojfázové můstkové
Počet diod v obvodu
1
2
4
6
Počet pulsů v periodě
1
2
2
6
Zvlnění p (%)
121
48,2
48,2
4,2
Filtrační členy • Vyhlazovací kondenzátor - Je to kondenzátor hned za usměrňovačem - Základní vyhlazení výstupního napětí
• RC filtrační člen Poskytuje dokonalejší vyhlazení podle odběru Odpor omezuje max. odebíraný proud, lze nahradit tlumivkou
Stabilizátory napětí • Stabilizuje napětí po usměrnění a vyhlazení filtrem. • Druhy: – parametrický se Zenerovou diodou – zpětnovazební • Složitější stabilizační obvody se obvykle realizují pomocí integrovaných obvodů, např. stabilizátorem MA7824
Stabilizátor se Zenerovou diodou • •
používá se Zenerova dioda zapojená v závěrném směru (je využita její nelineární VA charakteristika) Princip: Zvýšení napětím U2 způsobí prudký nárůst závěrného proudu diodou. V důsledku toho vznikne na rezistoru Rs zvýšený úbytek napětí, který snižuje napětí U2. Nevýhody: • Vnitřní odpor stabilizátoru je závislý na zen. diodě • Při proměnném proudu odběru se snižuje činitel stabilizace • Výstupní napětí nelze regulovat • Na Rs je velká ztráta
Zpětnovazební stabilizátory • Používají se tranzistory, integrované obvody • Tranzistor je řízen odchylkou žádaného a skutečného napětí vznikajícího porovnáním signálu měřícího členu a referenčního zdroje. Vzniklá odchylka se zesiluje a řídí tranzistor tak, aby napětí na výstupu mělo konstantní hodnotu (jedná se o zápornou zpětnou vazbu).
Zdroje: Literatura: CHLUP J. – KESZEGH L.: Elektronika pro silnoproudé obory, SNTL 1989, 321 3006 http://lucy.troja.mff.cuni.cz/~tichy/elektross/index.html http://elektross.gjn.cz/index.html http://www.cez.cz/edee/content/microsites/solarni/k31.htm# model http://www.spsemoh.cz/vyuka/zel/diody.htm Solid Team Olomouc: Elektro v praxi 1, určeno pro přípravu na zkoušky a využití v praxi, 2012
Materiál je určen k bezplatnému používání pro potřeby výuky a vzdělávání na všech typech škol a školských zařízení. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je : Ing. Jaromír Zdarsa Pokud není uvedeno jinak, byly při tvorbě použity volně přístupné internetové zdroje. Autor souhlasí se sdílením vytvořených materiálů a jejich umístěním na www.ssstavji.cz.
