Aplicatii Ale Diodelor. Redresoare

7/28/2019 Aplicatii Ale Diodelor. Redresoare

1/7

Aplicatii ale diodelor. Redresoare

1. Domeniul de aplicatie.

Un domeniu in care se utilizeaza frecvent circuite cu diode pentru realizarea redresarii tensiuniialternative este cel al surselor de alimentare. Schema bloc a unui surse de alimentare este prezentatain figura urmatoare:

Transformatorul Tr coboara tensiunea U1 la valoarea U2, necesara obtinerii tensiunii continueU0. Redresorul R este elementul esential al schemei. La iesirea lui se obtine tensiunea redresata care

are o componenta alternativa, nedorita. Filtrul F are rolul de a diminua componenta alternativa dintensiunea redresata. Tensiunea continua UF de la iesirea filtrului se poate modifica fie din cauzavariatiei tensiunii de alimentare U1, fie din cauza modificarii rezistentei de sarcina RS. Stabilizatorul detensiune continua STC conectat intre filtru si sarcina, are rolul de a mentine constanta tensiunea U st infunctie de variatiile prescrise lui RS si U1.

2. Redresoare monofazate monoalternanta cu sarcina rezistiva

Redresarea este procesul de transformare a energiei electromagnetice a unei surse de curent alternativ in energieelectromagnetica de curent continuu pentru alimentarea unui element consumator. Redresarea cu mijloaceelectronice este posibila datorita proprietatii de conductibilitate unidirectionala a dispozitivelor electronice, in spetadiode. Schema electrica a unui asemenea redresor este prezentata in figura:

unde: u1=U1m cost = tensiunea din primarul transformatorului, u2=U2m cost = tensiunea din

secundarul transformatorului si n1/n2 = u1/u2 = raportul de transformare.

In semiperioada pozitiva (marcata pe desenul notat cu a)), dioda conduce lasand sa treacaun curent iS(t) care da o cadere de tensiune uS(t) pe rezistenta RS. Circuitul echivalent pe acest intervaleste dat in figura notata cu b), unde s-a notat cu Rd =rezistenta interna a diodei in conductie,r2 =rezistenta infasurarii secundare a transformatorului si r1(n2/n1) =rezistenta infasurarii primarereflectata in secundar.

In cealalta semiperioada dioda este blocata si curentul prin circuit este practic nul. Dacatensiunea u2(t) >> decat caderea de tensiune pe dioda in conductie, atunci R d se poate neglija. Pecircuitul echivalent se poate scrie:

; se noteaza


2/7

si

Formele tensiunii la intrare in redresor si pe rezistenta de sarcina sunt prezentate in figura:

Tensiunea medie redresata va fi egala cu:

Dupa cum s-a mai precizat tensiunea uS are o componenta continua U0, egala cu valoarea medie atensiunii uS si o componenta alternativa u~, astfel incat

unde Un = valoarea efectiva a armonicii de ordin n si n = faza initiala a armonicii de ordinul n .

Pe baza scrierii sub forma unei serii Fourier avem:

Coeficientii seriei Fourier se definesc prin:


3/7

n=1

n=2

n=3

n=4 samd

, cu exceptia lui

Deci notand si pentru ca


4/7

Schema acestui tip de redresor este prezentata in figura urmatoare:

Se considera in continuare ca transformatorul si diodele sunt ideale, adica rezistenta secundaruluitransformatorului este nula si rezistenta in conductie a diodelor este nula. Cele doua sectiuni ale

infasurarii secundarului sunt identice, adica . Diodele conduc alternativ, adica: pentrusemialternanta pozitiva conduce D1iar pentru semialternanta negativa conduce D2.

Expresia analitica a tensiunii redresate:

Ca si in cazul precedent exista doua componente ale lui Us(t) o componenta continua U0 si unaalternativa U~ .Se poate scrie:

pentru n=2,4,6,..

Deci: Rezulta:

- randamentul:

3.2. Redresor bialternanta cu punte de diode

Schema unui astfel de redresor este prezentata in figura de mai jos.


5/7

In timpul semialternantei pozitive diodele D1 si D3 sunt polarizate direct, curentul inchizandu-seprin Rs. Diodele D2 si D4 sunt polarizate invers deci blocate.

In timpul semialternantei negative D2 si D4 sunt polarizate direct si conduc, curentulinchizandu-se prin Rs, in acelasi sensca si in cazul semialternantei pozitive D1 si D3 sunt polarizateinvers si deci blocate. Toti coeficientii KR, F si au aceasi valoare ca la redresorul cu priza mediana.Comparand cele doua scheme de redresoare dubla alternanta se pot retine urmatoarele:

- pentru aceeasi putere P0 in sarcina, puterea aparenta necesara transformatorului este maimare la schema cu punct median;

- la schema in punte, datorita conductiei in permanenta a doua diode, rezulta o cadere detensiune pe diode, dubla fata de schema cu punct median;

- tensiunea redresata obtinuta cu a doua schema, pentru aceeasi tensiune in secundarultransformatorului, este de doua ori mai mare;

- tensiunea inversa maxima pe diode, pentru aceeasi tensiune redresata este de doua ori maimare la schema cu punct median.

Proiectarea unui circuit de redresare se incepe cu urmatoarele date:

- valoarea medie a tensiunii redresate U0necesar

- valoarea maxima a curentului mediu redresat necesar I0maxnecesar

In cataloagele de firma pentru fiecare dioda se dau:

- valoarea medie maxima a curentului prin dioda : I0max

- valoarea tensiunii de strapungere a diodei la polarizare inversa : UR

Pe baza datelor din catalog se alege o dioda care sa asigure;

I0 > I0max necesar

UR > U2maxnecesar

O data ales tipul diodei, se determina din catalog (din caracteristica diodei) caderea detensiune pe dioda, la polarizare directa, pentru curentul I 0maxnecesar se noteaza cu UF. Puterea mediedisipata pe dioda este Pd = I0maxnecesar UF . Aceasta valoare trebuie sa fie mai mica decat P dmax (dincatalog) . Pe baza lui Pd se calculeaza suprafata radiatorului aferent.


6/7

4. Filtre de netezire

Analizind variatia in timp a curentului si tensiunii redresate se constata ca acestea au uncaracter pulsatoriu. Pentru a obtine o tensiune continua e necesar ca pulsatiile tensiunii redresate sa fiereduse cat mai mult posibil cu ajutorul unui filtru de netezire. In acelasi timp, filtrul trebuie sa produca oatenuare neinsemnata a tensiunii redresate. Din dezvoltarea in serie Fourier a functiei periodice atensiunii de redresate s-a constatat ca aceasta contine ocomponenta continua si o infinitate decomponente alternative (armonici). Filtrul de netezire trebuie sa atenueze cat mai putin componenta

continua a tensiunii redresate si sa atenueze cat mai mult componentele alternative ale acesteitensiuni. Pentru a indeplini aceasta functiune, filtrul trebuie sa cuprinda fie elemente de circuit cuimpedanta mare in c.a., legate in serie in circuit fie elemente de circuit cu impedanta mica in c.a., legatein paralel. Astfel, filtrele de netezire se impart in doua categorii: cu intrare pe inductanta (reactanta =

L) si cu intrare pe capacitate (reactanta ).

a).Utilizarea bobinei ca filtru se bazeaza pe proprietatea inductantei de a se opune variatiei curentuluiprin ea. Variatia in timp a tensiunii redresate in cazul folosirii bobinei ca filtru si in absenta ei suntprezentate in figura c).

c). Filtru cu intrare pe inductanta d). Filtru cu intrare pecondensator

Cu U0 = tensiunea medie redresata; Ua =amplitudinea componentei alternative care se mairesimte pe rezistenta de sarcina la redresarea bialternanta. Raportul = Ua/U0 = factor de

ondulatie. In cazul filtrului inductiv se poate demonstra ca =

Aceasta expresie arata ca efectul de filtrare este mai bun ( mai mic) cu cat Rs este mai mic (curentulde sarcina este mai mare) si cu cat L este mai mare. Tinand cont ca frecventa este de 50 Hz pentrurealizarea unei inductante cat mai mari se utilizeaza de obicei bobine cu miez de fier.

a)Daca se considera un circuit de redresor bialternanta cu punct de nul caruia i s-a adaugat inparalel cu rezistenta de sarcina, Rs, un condensator de capacitate C, se realizeaza o filtrare capacitiva.

Se observa din figura d). forma de unda a tensiunii pe condensator. Condensatorul se incarcaprin circuitul format din secundar si rezistenta diodei care conduce (este polarizata direct). Rezistentadiodei in conductie se stie ca este foarte mica rezultand astfel curentul de incarcare mare si timpul deincarcare scurt. Deci condensatorul se incarca si inmagazineaza energie. Din momentul in care

tensiunea din secundar este mai mica decat tensiunea oe condensator, condensatorul se descarca perezistenta Rs, furnizand energie (curent). Descarcarea se face lent deoarece Rs este mult mai maredecat rezistenta in stare de conductie a diodei. In consecinta tensiunea redresata e practic continua.


7/7

Din figura se observa si ca dioda redresoare care este in conductie conduce atata timp cattensiunea din secundar este mai mare decat tensiunea pe condensator. Din momentul in caretensiunea din secundar este mai mica decat tensiunea pe condensator, dioda se polarizeaza invers sise blocheaza si condensatorul este cel care furnizeaza curentul pentru Rs. Forma de unda a tensiuniifiltrate pe condensator este triunghiulara si se poate arata ca factorul de ondulatie are forma =

. Aceasta relatie arata ca efectul de filtrare creste o data cu cresterea lui Rs (scadereacurentului de sarcina). Efectul de filtrare se mareste o data cu cresterea capacitatii condensatorului.Cresterea capacitatii atrage dupa sine cresterea impulsurilor de curent prin diode, care in primelesemialternante (cand condensatorul este descarcat) poate sa ajunga la valori de 30 100 ori mai maridecat curentul de sarcina, distrugand transformatorul si dioda redresoare.

Tensiunea medie redresata pentru aceeasi tensiune alternativa si acelasi curent de sarcina estemai mare in cazul unui filtru cu intrare pe capacitate decat la un filtru inductiv, dar la filtrul inductivraportul dintre curentul de varf si curentul mediu este mai mic.

Pentru a se obtine un efect de filtrare cat mai mare ( mic) se utilizeaza combinatii ale acestordoua filtre simple.

Aplicatii Ale Diodelor. Redresoare

Documents

Transcript of Aplicatii Ale Diodelor. Redresoare