Главная Операционные усилители



Для того чтобы понять принцип действия этой схемы источника питания, нужно вспомнить, что диод Д\ может пропускать ток только в одном направлении - тогда, когда его анод положителен по отношению к катоду. Если же диод имеет обратное смещение, то ток не протекает.

В результате выпрямления напряжение и ток на выходной нагрузке Ra будут представлять собой только положительные полуволны периодов переменного тока. Недостающие полуволны, показанные пунктирными линиями, блокированы диодом Д: и потому не проходят на нагрузочный резистор. Частота повторений импульсов пульсаций в точности совпадает с частотой сети переменного тока.

Другой тип выпрямителя, который мы рассмотрим, - это обычный двухполупериодный выпрямитель, показанный на рис. 19.1,6. Работа схемы такого типа основана на использовании центрального отвода вторичной обмотки силового трансформатора. Диоды Д: и Дг включены таким образом, что в каждой половине периода переменного напряжения один из них будет смещен в прямом направлении. Центральный отвод используется как общая точка источника питания и часто заземляется. При этом один конец вторичной обмотки делается положительным, а другой отрицательным по отношению к центральному отводу в любой момент периода переменного напряжения.

В результате этого используются обе полуволны переменного напряжения. При этом вырабатывается пульсирующее колебание, в котором отсутствовавшие ранее полуволны инвертируются и появляются между нормальными положительными полуволнами. В этом нет ничего волшебного; все дело в переключениях, осуществляемых с помощью диодов.

Частота пульсаций в точности равна удвоенной частоте входных колебаний переменного тока. Из-за одного только этого факта двухполупериодный источник более полезен, чем одно-полупериодный. Очевидно, что отфильтровать пульсации выхода такого источника можно гораздо легче и экономичнее, чем от однополупериодного.

Последний тип схемы - это мостовой двухполупериодный выпрямитель, показанный на рис. 19.1, е. Хотя схема с первого взгляда кажется неэкономичной, для источников питания аппаратуры обычно предпочитают именно такой тип схемы: сохраняются преимущества двухполупериодной работы и в то время выходное напряжение вдвое больше, чем в обычной двухполупериодной схеме. Вспомним, что в предшествующей двухполупериодной схеме использовался трансформатор с центральным отводом. Тогда для каждого силового трансформатора мостовая схема вырабатывает удвоенное выходное напряжение и вдвое меньший выходной ток по сравнению с обычной двухполупериодной схемой, в которой используется трансформатор с центральным отводом.



в этом типе схемы используется четырехплечевой мост, сделанный из выпрямительных диодов. В каждую половину периода проводящими будут только два диода, а оставшиеся будут смещены в обратном направлении. В другой половине периода роли меняются, и диоды, пропускавшие ток, запираются, а те, которые были заперты, начинают пропускать ток.

Рассмотрим ситуацию, когда точка X положительна по отношению к точке Y. В этом случае диоды Д4 и Дг смещены в прямом направлении и поэтому будут пропускать ток. Диоды JXi и Дз, с другой стороны, смещены в обратном направлении и поэтому не будут пропускать ток.

В эту половину периода ток протекает от точки X через диод Д4, через нагрузочное сопротивление, диод Дг к точке У. Б другую половину периода получается противоположная ситуация. Диоды Дг и Д4 заперты, а Д1 и Дз пропускают ток. В этом случае точка X отрицательна по отношению к точке У. Ток будет протекать от точки У через диод Дз, нагрузочное сопротивление, диод Дь обратно к точке У. Важно отметить, что направление тока через нагрузочное сопротивление одно и то же в обеих половинах периода. Это порождает двухполупериод-ные пульсации.

Большинство фирм - изготовителей полупроводниковых устройств выпускают четырехдиодные мостовые выпрямительные наборы в виде герметизированных блоков, залитых черной эпоксидной смолой или каким-либо подобным материалом. Типичное условное изображение такого выпрямительного набора показано на рис. 19,1, г. Точки, к которым подсоединяются провода трансформатора, маркируются или буквами АС, или символом переменного тока, как показано на рисунке.

Фильтрация

Типичная схема электронного фильтра показана на рис. 19.2, а. Она называется /?С-фильтром, так как ее главными составными частями являются резистор и два конденсатора. Хотя мы показали этот фильтр подключенным к выходу обычного двухполупериодного выпрямителя, можно считать, что такая же схема подойдет для однополупериодного и мостового выпрямителей.

Выходное колебание, связанное с этой схемой, также показано на рис. 19.2. На рис. 19.2,6 показан сложный сигнал, состоящий из различных компонент, а на рис. 19.2, е выходное колебание показано в том виде, в каком оно появляется на экране осциллографа.

Конденсаторы Ci и Сг заряжаются в течение интервалов времени, соответствующих пучностям пульсирующих колебаний. Когда же импульс исчезает, они начинают разряжаться. Тем самым они поддерживают ток в цепи и заполняют проме-




Рис. 19 2. Схема ЛС-фильтра (а); напряжения на входе и выходе фильтра (б); выходное напряжение (а).

жутки между горбами. Пунктирные линии на рис. 19.2,6 представляют пульсирующее напряжение, которое было бы в двух-полупериодном неотфильтрованном источнике питания. Сплошная линия представляет разряд конденсатора. Вскоре после включения устанавливается равновесие, при котором конденсатор не успевает полностью разрядиться до того момента, когда следующий импульс снова начинает заряжать его. В результате получается квазипилообразное напряжение (рис. 19.2,а).

Мы можем рассматривать комбинацию Ri и Сг, хотя это несколько искажает истину, как фильтр нижних частот, предназначенный для ослабления компоненты 120 Гц в выходном колебании. Реактивное сопротивление емкости Сз на частоте 120 Гц1> обычно устанавливается равным одной десятой части сопротивления Ru тем самым подкрепляется наше утверждение, что это фильтр нижних частот.

Существует несколько вариантов схемы рис. 19.2, а. Например, в некоторых случаях сопротивление Ri заменяется индуктивностью. Это обычный метод, встречающийся в старых конструкциях с высокими напряжениями и большими мощностями. С другой стороны, в приложениях с низкими напряжениями и большими токами мы вообще не можем использовать Ri и Сг. В этом случае используется только один конденсатор Си и он имеет гораздо большую емкость, от 1 до 10 мкФ.

Некоторые цифры

До сих пор, имея дело с источниками питания, мы пользовались словесными описаниями, а теперь настала пора дать количественные характеристики, необходимые для создания рабо-

) 120 Гц-Прим. перев.

- это удвоенная частота сети переменного тока в США. -



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 [98] 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126


0.0106