Выпрямительный диод с емкостным фильтром
Рассмотрим простейшую схему, предназначенную для выпрямления переменного тока в постоянный, в сочетании с емкостным сглаживающим фильтром (рис. 12.2). Характерис- тику диода примем идеальной (рис. 12.1, а). Тогда диод по своим характеристикам повторяет ключ, включаемый напряжением диода uд>0 и выключаемый током диода iд<0.
Пусть напряжение на входных зажимах цепи u=Umsinωt.
В момент времени t =0 диод открывается, в этот момент цепь подключается к источнику синусоидальной эдс и происходит
быстротекущий переходный процесс зарядки конденсатора через диод. Для интервала времени 0<t<t1 эквивалентная расчетная схема приведена на рис. 12.3.
Пренебрегая быстротекущим переходным процессом зарядки конденсатора, будем считать, что напряжение параллельных ветвей практически сразу устанавливается равным входному напряжению и в сопротивлении нагрузки, и в конденсаторе возникают токи:
; ;
В некоторый момент времени t1 ток диода станет равным нулю, диод закроется, то есть его сопротивление будет равно бесконечности, что эквивалентно размыканию ключа, и схема примет вид, как показано на рис. 12.4. Конденсатор начнет разряжаться через сопротивление нагрузки. Для этого момента времени можно записать
,
откуда , а угол ωt1>900.
Рассчитаем процесс разрядки конденсатора классическим методом. Напряжение на зажимах конденсатора будет определяться как сумма принужденной и свободной составляющих: .
|
|
В установившемся режиме ucnp=0. В начальный момент времени напряжение конденсатора ,
откуда ,
а ток iН = - iC = .
Разрядка конденсатора происходит до того момента, когда отрицательное напряжение на диоде uД = u - uC станет равным нулю и диод начнет пропускать ток. Этому соответствует момент времени t2, для которого uД=u-uC =0 или
.
Это уравнение не решается аналитически, и значение времени t2 можно определить графически по точке пересечения кривых u(t) и uC(t) (рис. 12.5).
Рис. 12.5
Начиная с момента времени t2, диод опять пропускает ток до тех пор, пока в момент времени t3 диод снова не закроется. Таким образом, в цепи почти сразу устанавливается периодический процесс с периодом Т.
Процессом разрядки конденсатора можно управлять, изменяя постоянную времени переходного процесса τ =RНC. Чем больше емкость конденсатора С и сопротивление нагрузки RH, тем медленнее идет разряд конденсатора, тем меньше переменная составляющая тока в сопротивлении нагрузки.
Рассмотренная схема выпрямителя с конденсатором часто применяется в электронной технике. Так, в электронном амплитудном вольтметре выпрямленное напряжение при сравнительно большом значении постоянной времени переходного процесса остается равным амплитудному значению переменного напряжения. В этих же значениях градуируется и шкала вольтметра.
|
|
Если в составе спектра выпрямленного напряжения uH будет основная гармоника, то с помощью фильтра можно выделить эту гармонику и не пропустить ни постоянной составляющей, ни высших гармоник.
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 315; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!