Основные теоретические положения. Для преобразования переменного тока в постоянный в электронных схемах используется полупроводниковый диод

Для преобразования переменного тока в постоянный в электронных схемах используется полупроводниковый диод. Способность p-n-пере­хо­да диода пропускать ток практически только в одном направлении используется для преобразования переменного тока, изменяющего свое направление, в постоянный (пульсирующий) ток одного направления.

При подключении переменного импульсного напряжения (рис. 15.1) в прямом направлении через диод протекает ток, напряжение на сопротивлении нагрузки изменяется со временем подобно напряжению на генераторе. Отрицательный импульс напряжения, соответствующий обратному включению, не проходит через диод, поэтому напряжение на нагрузке равно нулю.

а б

Рис. 15.1. Однополупериодный выпрямитель: а – схема; б – временная диаграмма работы

При включении диода в цепь источника переменного напряжения ток через диод проходит только в течение половины периода, когда синусоидально изменяющееся напряжение приложено к диоду в прямом направлении. Такое выпрямление тока называется однополупериодным выпрямлением.

Мостовая схема (рис. 15.2) обеспечивает прохождение тока через нагрузку на протяжении всего периода переменного напряжения генератора, или двухполупериодное выпрямление.

а б

Рис. 15.2. двухполупериодный (мостовой) выпрямитель: а – схема; б – временная диаграмма работы

При подключении моста к импульсному источнику ток при одной полярности протекает через диод D1, нагрузку и диод D3. При изменении полярности импульсного источника путь тока изменяется: через диод D2, нагрузку и диод D4. При подключении моста к источнику переменного напряжения ток через нагрузку протекает при любой полярности этого напряжения.

Ни одна из схем выпрямления не обеспечивает коэффициента пульсации, необходимого для нормальной работы большинства электронных приборов. Поэтому большинство выпрямителей работает со сглаживающими фильтрами.

Фильтры строятся на основе активных и реактивных элементов электрической цепи. Простой емкостный фильтр представляет собой конденсатор, включенный параллельно нагрузке (см. рис. 15.1 и 15.2).
При включении схемы под напряжение в течение первой четверти периода (0…1/4Т) конденсатор заряжается до напряжения . После этого напряжение становится меньше, чем напряжение на конденсаторе . Диод закрывается, а конденсатор разряжается на нагрузку, поддерживая в ней ток. При потенциал на аноде диода начинает нарастать. В момент времени, соответствующий точке b, диод открывается, и конденсатор подзаряжается опять до . Затем процесс повторяется. Напряжение на нагрузке меняется по кривой оab.

Для получения больших коэффициентов сглаживания и уменьшения емкости и индуктивности часто применяются сложные фильтры.

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему (рис. 15.3) однофазного однополупериодного выпрямителя. Изменяя ток нагрузки, записать показания приборов в табл. 15.1.

Рис. 15.3. Схема исследуемого выпрямителя

Таблица 15.1