2. Sumber listrik sekunder.
Sirkuit dasar, parameter dan karakteristik

2.1. Diagram blok VIEPa

Perangkat penyearah mengubah tegangan bolak-balik dari jaringan suplai menjadi tegangan searah pada beban. Mereka digunakan sebagai sumber daya sekunder (SPPS), diagram bloknya ditunjukkan pada Gambar. 2.1.

Beras. 2.1. Diagram blok VIEP

Transformator daya Tr mengurangi tegangan jaringan AC kamu 1 frekuensi f=50 Hz ke nilai yang diperlukan kamu 2. Selain itu, trafo berfungsi isolasi galvanis jaringan suplai dan beban VEP. Penyearah DI DALAM mengkonversi tegangan AC kamu 2 menjadi tegangan pulsasi yang disearahkan dengan polaritas yang sama kamu d. Filter anti-aliasing F mengurangi riak tegangan yang diperbaiki kamu d. Stabilisator St mempertahankan tegangan keluaran konstan kamu keluar ketika tegangan jaringan berfluktuasi kamu 1 atau perubahan beban VIEP.

2.2.Sirkuit rektifikasi dasar

Catu daya berdaya rendah (hingga beberapa ratus watt) biasanya menggunakan penyearah yang ditenagai oleh tegangan listrik satu fasa. Dalam penyearah satu fasa, tiga rangkaian utama untuk menghubungkan dioda digunakan: rangkaian setengah gelombang satu fasa dengan satu dioda, rangkaian gelombang penuh satu fasa: rangkaian titik tengah (rangkaian nol) dengan dua dioda dan rangkaian jembatan dengan empat dioda.

Dalam pasokan listrik DC daya sedang (hingga 1000 W) dan lebih tinggi (lebih dari 1000 W), perangkat penyearah yang ditenagai oleh tegangan tiga fasa. Penyearah tiga fasa dapat dibuat oleh NPO dengan menggunakan rangkaian setengah gelombang dengan tiga dioda atau rangkaian gelombang penuh dengan enam dioda, yang disebut jembatan tiga fasa atau rangkaian Larionov.

2.3. Sirkuit penyearah satu fasa

2.3.1.Rangkaian penyearah setengah gelombang

Rangkaian penyearah setengah gelombang satu fasa (Gbr. 2.2) adalah yang paling sederhana. Dioda semikonduktor VD1, yang mempunyai daya hantar satu arah, dihubungkan secara seri dengan beban Jalan.

Beras. 2.2. Rangkaian penyearah setengah gelombang

Diagram waktu (Gbr. 2.3) tegangan dan arus penyearah menunjukkan bahwa dalam rangkaian seperti itu arus pengenal mengalir melalui beban hanya selama setengah siklus tegangan positif kamu 2, berasal dari belitan sekunder transformator (Gbr. 2.3 a, b). Akibatnya, di bawah beban Jalan tegangan berdenyut muncul kamu d polaritas positif (Gbr. 2.3 c). Dalam setengah siklus tegangan negatif kamu 2 dioda VD1 menutup, saat ini saya d =0 dan dioda terkena tegangan balik kamu 2, nilai maksimumnya sama dengan amplitudo kamu 2 m, yaitu tegangan melintasi dioda (Gbr. 2.3 d).

Tegangan riak yang diperbaiki melintasi beban kamu d dijelaskan oleh ekspresi dalam rentang, dll. dan dapat diwakili oleh jumlah komponen konstan dan variabel

Komponen variabel non sinusoidal dapat direpresentasikan dengan rangkaian harmonik, yaitu rangkaian komponen sinusoidal yang frekuensinya bertambah dan amplitudonya berkurang seiring dengan nomor urutnya. Kemudian tegangan yang berdenyut dapat direpresentasikan sebagai deret Fourier harmonik

Beras. 2.3. Diagram Waktu Setengah Gelombang

yang untuk rangkaian penyearah setengah gelombang akan dituliskan sebagai berikut:

Menggunakan deret Fourier, parameter utama rangkaian penyearah ditentukan.

Komponen DC dihitung sebagai nilai rata-rata tegangan penyearah pada beban ketika penyearah beroperasi dalam mode tanpa beban selama periode tegangan jaringan.

Nilai rata-rata arus riak pada beban ditentukan oleh ekspresi: .

Komponen bolak-balik dari tegangan yang disearahkan dicirikan oleh nilai maksimumnya (harmonik fundamental): , di mana – amplitudo harmonik fundamental.

Efisiensi penyearah ditentukan oleh nilai koefisien riak, yang ditentukan oleh perbandingan amplitudo harmonik fundamental U m dengan nilai rata-rata tegangan yang disearahkan.

Dalam hal ini, frekuensi riak harmonik fundamental bertepatan dengan frekuensi riak tegangan yang disearahkan dan sama dengan frekuensi tegangan jaringan:

Keuntungan dari rangkaian setengah gelombang adalah kesederhanaannya. Kekurangan: dimensi trafo besar, koefisien riak tinggi, frekuensi rendah harmonik mendasar. Oleh karena itu, rangkaian penyearah seperti itu hanya digunakan secara terbatas, terutama untuk memberi daya pada rangkaian daya rendah dan tegangan tinggi, misalnya: tabung sinar katoda.

2.3.2.Rangkaian gelombang penuh dengan titik tengah

Rangkaian gelombang penuh satu fasa dengan titik tengah (Gbr. 2.4) adalah koneksi paralel dua penyearah setengah gelombang, yang diodanya beroperasi pada beban yang sama.

Beras. 2.4. Rangkaian gelombang penuh dengan titik tengah

Ketika tegangan diterapkan kamu 1 tegangan muncul pada belitan primer transformator pada setiap separuh belitan sekunder kamu 21, kamu 22(Gbr. 2.5 a). Gulungan sekunder W 21 Dan W 22 dimasukkan secara konsisten dan sesuai. Dioda pada rangkaian menghantarkan arus secara bergantian, masing-masing selama setengah siklus (Gbr. 2.5 b, c). Selama periode paruh pertama ke dioda VD1 tegangan setengah gelombang positif diterapkan kamu 21, pada rangkaian belitan dioda W 21 aliran arus saya 21(lihat Gambar 2.5b). Dioda VD2 ditutup pada saat ini, karena dihubungkan melalui dioda yang terbuka pada saat ini VD1 tegangan balik diterapkan pada kedua belitan transformator (Gbr. 2.5f). Di paruh periode berikutnya dioda akan terbuka VD2, dan saat ini saya 22 dioda – rangkaian belitan akan mengalir W 22. (lihat Gambar 2.5 c). Jadi, melalui hambatan beban Jalan arus bergantian mengalir dalam arah yang sama saya 21 Dan saya 22. Akibatnya, di bawah beban Jalan setengah gelombang arus terbentuk pengenal dan tegangan kamu d bertanda sama (Gbr. 2.5 d, e).

Tegangan yang disearahkan oleh rangkaian ini, seperti tegangan rangkaian setengah gelombang, bersifat berdenyut, yaitu dapat diperluas menjadi deret Fourier harmonik.

Dimana adalah nilai rata-rata tegangan yang disearahkan pada beban. Ketika penyearah beroperasi dalam mode siaga, hal ini ditentukan oleh ekspresi:

Beras. 2.5. Diagram Waktu untuk Sirkuit Titik Tengah

Oleh karena itu nilai efektif tegangan pada belitan sekunder transformator:

Nilai saat ini diperbaiki Pengenal ditentukan oleh ekspresi:

Amplitudo arus pada belitan sekunder transformator dan nilai efektifnya .

Dalam rangkaian gelombang penuh, amplitudo komponen harmonik utama telah menurun hingga nilai , dan oleh karena itu koefisien riak juga menurun:

.

Dari diagram timing (lihat Gambar 2.5 a, d) terlihat jelas bahwa tegangan pada beban mencapai nilai maksimumnya kamu 2 m dua kali selama periode tegangan disearahkan. Oleh karena itu, frekuensi riak tegangan beban kamu d sama dengan dua kali frekuensi tegangan listrik:

Pada rangkaian penyearah titik tengah, arus pada belitan sekunder mengalir secara bergantian (dalam belitan W 21 dari ujung ke awal, dan dalam belitan W 22 dari awal hingga akhir), oleh karena itu inti transformator tidak bias dan arus sinusoidal murni bekerja pada belitan primer, yang menyebabkan penurunan daya tipikal dan penggunaan yang lebih baik transformator. Dibandingkan dengan rangkaian penyearah setengah gelombang, nilai tegangan penyearah menjadi dua kali lipat kamu d dan saat ini Pengenal, koefisien denyut menurun.

Kekurangan rangkaian: kebutuhan untuk menampilkan titik tengah belitan sekunder, kebutuhan untuk menyeimbangkan belitan sekunder untuk memastikan kesetaraan, tegangan balik yang besar pada dioda, peningkatan dimensi transformator.

2.3.3.Rangkaian jembatan gelombang penuh

Dalam rangkaian yang dipertimbangkan (Gbr. 2.6), penyearah terdiri dari empat dioda semikonduktor yang dirangkai menurut rangkaian jembatan, di salah satu diagonalnya ab tegangan belitan sekunder transformator dihubungkan, dan ke yang lain CD– resistensi beban Jalan. Kutub positif beban adalah titik sambungan umum katoda dioda (titik D), negatif – titik sambungan anoda (titik Dengan).

Beras. 2.6. Rangkaian jembatan gelombang penuh

Pengoperasian rangkaian ditunjukkan pada Gambar. 2.7, yang menunjukkan bentuk arus dan tegangan untuk rangkaian jembatan ideal pada berbagai bagiannya. Tegangan dan arus belitan sekunder transformator berubah seiring waktu sesuai dengan hukum harmonik (Gbr. 2.7a)

;

Selama setengah siklus positif dari tegangan suplai potensi titik A positif, dan poinnya B– negatif. Dioda VD1 Dan VD3 akan dihidupkan dalam arah maju dan pulsa saat ini saya 13 akan lewat dari terminal positif belitan sekunder melalui dioda VD1, memuat Jalan dan melalui dioda terbuka VD3 ke terminal negatif belitan sekunder transformator (Gbr. 2.6). Bentuk arus ini akan mengikuti bentuk arus tersebut saya 2 belitan sekunder transformator (Gbr. 2.7b). Melewati beban Jalan, pulsa saat ini saya 13 melepaskan ketegangan di atasnya kamu d(Gbr. 2.7e), yang, tanpa memperhitungkan rugi-rugi tegangan pada dioda, mengulangi bentuk setengah gelombang tegangan positif, yaitu memiliki amplitudo riak selama setengah siklus pertama dioda VD2 Dan VD4 terkunci karena dihidupkan dalam arah yang berlawanan. Dioda ini terkena tegangan balik negatif, yang nilai maksimumnya adalah (Gbr. 2.7f).

Ketika polaritas tegangan berubah pada belitan sekunder transformator, anoda dioda VD2 terhubung ke “+”, dan katoda dioda VD4 ke tegangan “–” (lihat Gambar 2.6). Sekarang selama siklus paruh kedua di bawah pengaruh tegangan searah

Beras. 2.7. Diagram Waktu Jembatan

ada dioda VD2 Dan VD4, dan dioda VD1 Dan VD3 terkunci tegangan balik (lihat Gambar 2.7g).

Di sirkuit belitan sekunder transformator, buka dioda VD2 Dan VD4 dan banyak Jalan pulsa arus akan lewat saya 24(lihat Gambar 2.7c) yang bentuknya sama dengan pulsa arus saya 13, mengisolasi pulsa tegangan pada beban, yang besarnya dan polaritasnya sama seperti pada setengah siklus pertama (Gbr. 2.7d).

Jadi, selama periode konversi tegangan pada rangkaian beban Jalan dua pulsa arus lewat tanpa mengubah arahnya dan menciptakan arus beban (lihat Gambar 2.7d), di bawah pengaruh tegangan pulsasi dilepaskan pada beban (lihat Gambar 2.7d), tipe yang sama seperti untuk rangkaian dengan titik tengah. Tegangan yang diperbaiki mengandung komponen konstan dan tak terbatas rangkaian komponen harmonik dan dapat dituliskan sebagai deret Fourier harmonik:

Komponen DC dihitung sebagai nilai rata-rata tegangan penyearah pada beban ketika penyearah beroperasi dalam mode tanpa beban:

Saat menghitung arus yang diperbaiki Pengenal melalui beban, harus diperhitungkan bahwa ketika arus melewati dioda terbuka, tegangan melewatinya turun, yang nilainya ditunjukkan dalam buku referensi, oleh karena itu arus dalam beban ditentukan oleh ekspresi:

Nilai efektif arus belitan sekunder berhubungan dengan arus beban melalui hubungan: Komponen harmonik fundamental dari tegangan penyearah ditentukan oleh persamaan:

oleh karena itu, frekuensi riak sama dengan dua kali frekuensi konversi tegangan listrik:

Amplitudo komponen harmonik fundamental telah menurun dibandingkan dengan rangkaian setengah gelombang, dan oleh karena itu faktor riak juga menurun:

.

Untuk mencegah kerusakan dioda saat beroperasi pada rangkaian penyearah, perlu diperhitungkan nilai maksimum tegangan dan arus pada belitan sekunder transformator saat memilih dioda. Tegangan balik maksimum pada dioda sama dengan tegangan pada ujung belitan sekunder. Oleh karena itu, untuk sirkuit dengan titik tengah , dan untuk rangkaian setengah gelombang dan jembatan - . Pada rangkaian penyearah gelombang penuh, pulsa arus melewati dioda hanya selama setengah siklus, sehingga nilai rata-rata arus yang mengalir melalui dioda adalah setengah dari arus yang disearahkan: Dalam rangkaian setengah gelombang, arus yang sama mengalir melalui dioda dan beban:

Rangkaian jembatan merupakan rangkaian dasar penyearah satu fasa. Dapat digunakan tanpa trafo, yaitu dihubungkan langsung ke rangkaian AC, jika tegangan jaringan memberikan nilai tegangan penyearah yang diperlukan. Saat bekerja dengan transformator, arus berdenyut saya 13 Dan saya 24 pada belitan sekunder transformator diarahkan satu sama lain, sehingga komponen konstannya dikompensasi, dan transformator beroperasi dalam mode tanpa magnetisasi konstan. Dibandingkan dengan rangkaian titik tengah, rangkaian jembatan memiliki dimensi transformator yang lebih kecil, karena hanya satu belitan yang ditempatkan pada sisi sekunder.

2.4.Filter anti-aliasing

Tegangan pada keluaran setiap blok dioda selalu berdenyut, mengandung, selain tegangan konstan, sejumlah komponen sinusoidal dengan frekuensi berbeda. Dalam kebanyakan kasus, makanan perangkat elektronik tegangan berdenyut benar-benar tidak dapat diterima. Persyaratan untuk nilai koefisien riak yang diizinkan bergantung pada tujuan dan mode pengoperasian perangkat. Misalnya, untuk tahapan penguat masukan, faktor riak dapat berada dalam kisaran tersebut . Untuk memberi daya pada perangkat, riak-riak ini harus dikurangi hingga tingkat minimum sehingga tidak mempengaruhi pengoperasian perangkat listrik secara signifikan.

Untuk tujuan ini, filter penghalusan digunakan, yang hanya melewatkan komponen langsung dari tegangan yang diperbaiki ke output dan melemahkan komponen bolak-baliknya sebanyak mungkin. Elemen utama filter adalah induktansi (dihubungkan secara seri dengan beban) dan kapasitor (dihubungkan secara paralel dengan beban). Efek penghalusan elemen-elemen ini disebabkan oleh fakta bahwa induktansi mewakili resistansi () yang besar terhadap arus frekuensi tinggi dan kecil untuk arus frekuensi rendah, dan kapasitor memiliki resistansi tinggi (untuk arus frekuensi rendah dan resistansi rendah untuk arus frekuensi tinggi.

Efektivitas penghalusan riak dinilai dengan koefisien penghalusan, yaitu perbandingan koefisien riak pada masukan dan keluaran filter.

Koefisien penghalusan menunjukkan berapa kali filter mengurangi riak tegangan yang diperbaiki.

Tergantung pada metode menghubungkan kapasitor dan induktansi, mereka membedakannya jenis berikut filter: kapasitif (Gbr. 2.8 a), induktif (Gbr. 2.8 b), berbentuk L (Gbr. 2.8 c), berbentuk L (Gbr. 2.8 d).

Beras. 2.8. Diagram kelistrikan filter anti-aliasing

Pada Gambar. Gambar 2.9 menunjukkan osilogram tegangan keluaran penyearah gelombang penuh saat beroperasi tanpa filter (Gbr. 2.9 a), saat filter kapasitif (Gbr. 2.9 b) dan induktif (Gbr. 2.9 c) dihidupkan.

Beras. 2.9. Diagram waktu selama pengoperasian: a) tanpa filter;
b) dengan filter kapasitif; c) dengan filter induktif

Saat menggunakan filter kapasitif, penghalusan riak tegangan dan arus yang diperbaiki terjadi karena pengisian kapasitor secara berkala dan selanjutnya dibuang ke resistansi beban. Kapasitor diisi oleh arus pengenal mengalir melalui dioda untuk waktu yang singkat, ketika nilai sesaat dari tegangan berdenyut pada keluaran penyearah (Gbr. 2.9 a) lebih tinggi daripada tegangan pada beban (dan pada kapasitor). Konstanta waktu untuk pengisian kapasitor ditentukan oleh kapasitansi kapasitor filter dan resistansi kecil yang sama dengan jumlah resistansi maju dioda terbuka dan resistansi aktif transformator yang direduksi menjadi belitan sekunder. Ketika tegangan menjadi lebih kecil dari tegangan melintasi kapasitor, dioda menutup dan kapasitor dilepaskan melalui resistansi beban (Gbr. 2.9 b). Dengan kapasitas kapasitor yang besar dan resistansi beban, konstanta waktu pengosongan kapasitor jauh lebih besar daripada konstanta waktu pengisian. Dalam hal ini, pelepasan kapasitor berlangsung dalam waktu hampir menurut hukum linier, dan tegangan keluaran (Gbr. 2.9 b) tidak turun ke nol, tetapi berdenyut dalam batas tertentu. meningkatkan nilai rata-rata tegangan yang disearahkan, sehingga dapat mencapai nilai maksimum dengan kapasitas kapasitor yang besar.

Untuk pekerjaan yang efisien filter penghalusan, reaktansi kapasitif pada frekuensi harmonik fundamental harus setidaknya satu urutan besarnya lebih kecil dari resistansi beban:

Oleh karena itu, penggunaan filter kapasitif lebih efektif pada beban resistansi tinggi dengan nilai arus penyearah yang rendah, karena hal ini meningkatkan efisiensi penghalusan.

Ketika filter induktif dihubungkan secara seri dengan beban (Gbr. 2.8 b), perubahan medan magnet yang tereksitasi oleh arus yang berdenyut menginduksi gaya gerak listrik induksi diri. Sesuai dengan prinsip Lenz, gaya gerak listrik diarahkan sedemikian rupa untuk memperlancar riak arus dalam rangkaian, dan oleh karena itu, riak tegangan beban (Gbr. 2.9 c). Efisiensi pemulusan meningkat pada nilai arus penyearah yang lebih tinggi.

Nilai induktansi filter dipilih sehingga reaktansi induktif jauh lebih besar daripada resistansi beban.

Pengurangan yang lebih besar dalam riak tegangan yang diperbaiki disediakan oleh filter campuran yang menggunakan kapasitor dan induktor, misalnya filter penghalusan berbentuk L (Gbr. 2.8 c, d). Namun, ketika menggunakan filter ini, besarnya komponen konstan dari tegangan yang diperbaiki pada beban berkurang karena penurunan sebagian tegangan pada resistansi aktif belitan induktor atau.

2.5.Karakteristik eksternal dari perangkat penyearah

Karakteristik eksternal menentukan batas perubahan arus beban, di mana tegangan yang diperbaiki pada beban tidak turun di bawah nilai yang diizinkan ketika resistansi beban berubah. Ciri luarnya dijelaskan dengan persamaan:

di mana adalah nilai rata-rata tegangan yang disearahkan dalam mode penyearah tanpa beban, adalah komponen aktif dari resistansi belitan transformator, adalah penurunan tegangan pada dioda salah satu lengan penyearah. Untuk rangkaian dengan titik tengah, untuk jembatan – , adalah jatuh tegangan pada dioda terbuka.

Karakteristik eksternal 1 (Gbr. 2.10) berhubungan dengan penyearah tanpa filter, karakteristik 2 berhubungan dengan penyearah dengan filter kapasitif, dan ketika filter LC berbentuk L dimasukkan ke dalam rangkaian, karakteristik 3 diperoleh Tegangan rangkaian terbuka untuk rangkaian gelombang penuh tanpa filter, dan bila filter kapasitif disertakan, jumlah muatan kapasitor dapat meningkat hingga nilai maksimum.

Beras. 2.10. Karakteristik eksternal dari perangkat penyearah

Penurunan tegangan keluaran dengan meningkatnya arus beban dijelaskan oleh penurunan tegangan pada elemen rangkaian: resistansi dan dioda. Ketika filter kapasitif dihidupkan, penurunan tegangan keluaran tambahan terjadi karena pelepasan kapasitor yang lebih cepat ke resistansi beban yang lebih rendah. Ketika filter LC berbentuk L dihidupkan, penurunan tegangan tambahan pada beban disebabkan oleh penurunan tegangan pada filter induktif yang dihubungkan seri.

2.6. Rangkaian penyearah tiga fasa

2.6.1. Rangkaian rektifikasi titik tengah tiga fasa

Rangkaian penyearah tiga fasa dengan titik tengah (Gbr. 2.11) disebut juga tiga fasa sirkuit berujung tunggal, karena hanya satu setengah gelombang yang disearahkan tegangan AC setiap fase. Rangkaian penyearah tiga fasa meliputi trafo yang belitan primernya dapat dihubungkan secara bintang atau delta, dan belitan sekunder hanya dapat dihubungkan secara bintang. berakhir A, B, C gulungan sekunder transformator dihubungkan ke anoda dari tiga dioda VD 1, VD 2, VD 3. Katoda dioda dihubungkan bersama dan berfungsi sebagai kutub positif rangkaian beban, dan terminal titik tengah transformator berfungsi sebagai kutub negatif.

Beras. 2.11. Sirkuit rektifikasi

Pengoperasian penyearah untuk beban aktif.

Pertama, mari kita asumsikan bahwa beban rangkaian penyearah aktif, yaitu. Xd= 0. Untuk mempermudah, kita akan mempertimbangkan dioda dan transformator ideal, yaitu. Resistansi dioda pada arah maju adalah nol, dan pada arah sebaliknya sangat besar, resistansi aktif dan induktansi bocor Xa belitan transformator dan induktansi jaringan suplai diambil sama dengan nol. Kemudian peralihan arus dari satu dioda ke dioda lainnya dianggap seketika. Pengoperasian rangkaian diilustrasikan oleh diagram yang ditunjukkan pada Gambar. 2.12. Dari diagram waktu (lihat Gambar 2.12 a) terlihat jelas bahwa tegangan kamu 2 A, kamu 2 B , kamu 2 C digeser fasanya sebesar sepertiga periode (2p/3) dan selama interval ini tegangan salah satu fasa lebih tinggi dibandingkan tegangan dua fasa lainnya relatif terhadap titik nol transformator. Dioda rangkaian beroperasi secara bergantian selama 1/3 periode (2p/3). Pada suatu saat, dioda yang potensi anodanya relatif terhadap titik nol transformator lebih tinggi dibandingkan dioda lain dapat menghantarkan arus. Hal ini berlaku untuk kasus menghubungkan dioda ke dalam kelompok katoda. Arus pada masing-masing dioda mengalir selama 1/3 periode (2p/3) dan berhenti ketika potensial anoda dari dioda yang beroperasi menjadi lebih rendah daripada potensial katoda. Dioda menutup dan tegangan balik diterapkan padanya kamu b(lihat Gambar 2.12 c). Peralihan arus dari satu dioda ke dioda lainnya terjadi pada perpotongan kurva tegangan fasa (titik a, b, c, d pada Gambar 2.12a). Arus yang diperbaiki pengenal melewati beban Jalan terus menerus dan terdiri dari arus anoda bolak-balik saya a 1 ,saya a 2 , saya a 3. Nilai sesaat dari tegangan yang diperbaiki kamu d(lihat Gambar 2.12b) pada setiap momen ditentukan oleh nilai tegangan sesaat dari fasa dimana dioda operasi dihubungkan. Tegangan diperbaiki kamu d mewakili selubung sinusoidal tegangan fasa kamu 2 gulungan sekunder transformator T. Kurva arus yang diperbaiki pengenal pada Xa = 0, Xd= 0 mengulangi kurva tegangan yang diperbaiki. Bentuk gelombang saat ini saya a di dioda VD 1 ditunjukkan pada Gambar. 2.12v. Arus dioda VD 1 dalam hal ini juga akan menjadi arus Saya 2 A belitan sekunder transformator. Kurva tegangan balik kamu b 1 pada dioda VD 1 terbentuk dari bagian sinusoidal tegangan linier ( kamu ab, kamu dengan a), Karena anoda dari dioda idle dihubungkan ke salah satu fasa, dan katoda, melalui dioda terbuka, dihubungkan ke fasa lain dari belitan sekunder. Nilai sesaat tegangan fasa ke fasa (saluran ke saluran) sesuai dengan ordinat area yang diarsir pada Gambar. 2.12a. Berdasarkan mereka, diagram linier tegangan balik dibuat kamu b 1, pada dioda VD 1 (lihat Gambar 2.12 c). S T = = 1,345hal,

Di mana S 1 = 3kamu 1 SAYA 1 = 1,21hal– daya yang dihitung dari belitan primer transformator;

S 2 = 3kamu 2 SAYA 2 = 1,48hal– daya yang dihitung dari belitan sekunder transformator;

hal = kamu d aku d– memuat daya.

Pada penyearah tiga fasa dengan titik tengah terjadi fenomena magnetisasi paksa pada rangkaian magnet transformator, karena arus belitan sekunder transformator Saya 2 A,Saya 2 B, Saya 2 C mengandung komponen konstan yang sama dengan Pengenal, yang menciptakan fluks magnetisasi paksa transformator searah di setiap inti magnet. Aliran ini, yang berdenyut pada frekuensi tiga kali lipat relatif terhadap frekuensi jaringan suplai, menutup sebagian melalui inti, sebagian melalui udara dan tulangan baja yang mengelilingi inti transformator, menyebabkan pemanasannya. Akibatnya inti transformator menjadi jenuh, dan terjadi kehilangan panas pada tulangan baja akibat arus eddy yang diinduksi oleh komponen variabel fluks magnetisasi paksa. Kejenuhan rangkaian magnet transformator menyebabkan peningkatan tajam pada arus magnetisasi (arus tanpa beban) transformator. Untuk menghindari kejenuhan, perlu untuk meningkatkan penampang sirkuit magnetik. Namun, hal ini menyebabkan perkiraan yang berlebihan terhadap parameter berat dan ukuran transformator dan seluruh instalasi penyearah. Untuk menghilangkan rugi-rugi tambahan yang disebabkan oleh komponen variabel fluks magnetisasi paksa, belitan primer transformator harus dihubungkan dalam bentuk segitiga. Dalam hal ini, hanya komponen konstan yang tersisa dalam fluks magnetisasi paksa; komponen variabel dengan harmonik ketiga yang dinyatakan dengan jelas dikompensasi oleh aliran yang menghasilkan arus harmonik yang lebih tinggi dengan frekuensi kelipatan tiga, terkandung dalam arus belitan primer transformator dan ditutup sepanjang rangkaian yang dibentuk oleh belitan tersebut. Kekuatan transformator yang dihitung ketika belitan dihubungkan dalam segitiga tidak berubah.

2.6.2.Rangkaian jembatan tiga fasa

Sejumlah besar penyearah arus tiga fasa dibuat menggunakan rangkaian jembatan (rangkaian Larionov), yang berisi transformator tiga fasa dan blok penyearah enam dioda (Gbr. 2.13.) Gulungan primer dan sekunder transformator dapat dihubungkan pada rangkaian bintang atau delta. Namun rangkaian penyearah jembatan dapat digunakan tanpa trafo. Dioda pada blok penyearah dibagi menjadi dua kelompok:

1) katoda, atau ganjil (dioda VD 1, VD 3, VD 5), di mana katoda dioda dihubungkan secara listrik dan terminal persekutuannya adalah kutub positif untuk rangkaian luar, dan anoda dihubungkan ke terminal belitan sekunder transformator;

2) anodik, atau genap (dioda VD 2, VD 4, VD 6), di mana anoda dari dioda dihubungkan secara elektrik satu sama lain, dan katoda dihubungkan ke anoda dari kelompok pertama. Titik sambungan anoda yang umum adalah kutub negatif untuk rangkaian eksternal. Beban dihubungkan antara titik sambungan katoda dan anoda dioda.

Rangkaian jembatan tiga fasa dapat dianggap sebagai sambungan seri dari dua rangkaian titik tengah tiga fasa yang diumpankan dari belitan transformator tunggal. Pada suatu saat, dioda pada kelompok katoda akan terbuka, yang potensial anodanya lebih tinggi dari potensi anoda dioda lain dalam kelompok katoda, dan pada kelompok anoda, dioda yang potensial katodanya lebih rendah dari potensialnya. dari katoda dioda lain dalam kelompok anoda.

Beras. 2.13. Sirkuit rektifikasi

Pengoperasian rangkaian dapat dipantau menggunakan diagram waktu pada Gambar. 2.14. Karena mode pengoperasian rangkaian untuk beban aktif-induktif sedikit berbeda, kami akan menganalisis pengoperasian rangkaian untuk beban induktif aktif yang paling umum, dengan mengambil X a = 0, X d = 0. Dioda golongan katoda terbuka pada saat perpotongan bagian positif kurva tegangan fasa (titik a, b, c, d, e pada Gambar 2.14a), dan dioda golongan anoda - pada saat ini perpotongan bagian negatif kurva tegangan fasa (titik k, l , m, n). Setiap dioda terbuka untuk sepertiga periodenya. Dengan peralihan arus sesaat dalam rangkaian jembatan tiga fasa, arus dialirkan kapan saja

Jawaban soal kontrol Lab No.1

Apa kelebihan rangkaian penyearah gelombang penuh dibandingkan rangkaian penyearah setengah gelombang?

Pertama, arus melewatinya belitan sekunder transistor selama setiap setengah siklus dalam arah yang berbeda.

Kedua, frekuensi riak dua kali lebih tinggi dan sama dengan 100 Hz, karena selama periode tegangan jaringan, arus dalam beban dan tegangan yang melewatinya mencapai maksimum dua kali.

Ketiga, impedansi keluarannya setengahnya.

Keempat, koefisien riak lebih kecil yaitu 0,67.

Apa kelebihan rangkaian penyearah jembatan dibandingkan rangkaian penyearah gelombang penuh?

Dioda dapat dirancang untuk setengah tegangan balik, karena sama dengan amplitudo tegangan bolak-balik pada belitan sekunder.

Gambarlah diagram rangkaian penyearah jembatan dengan filter penghalusan dan tunjukkan jalur aliran arus.

Bandingkan properti filter anti-aliasing LC dan RC.

Fitur L.C.-filter memiliki kerugian yang rendah, sehingga dapat digunakan pada perangkat dengan arus beban yang relatif besar. Dalam penyearah berdaya rendah (arus hingga 10-15 mA) dapat digunakan R.C.-filter.

Kerugiannya adalah efisiensi yang rendah.

Mengapa dioda pada penyearah dapat dihubungkan secara seri?

Sambungan seri dioda penyearah dilakukan bila perlu untuk meningkatkan total tegangan balik yang diizinkan yang diterapkan pada masing-masing dioda.

Mengapa, ketika dioda semikonduktor dihubungkan secara seri dalam penyearah, dioda tersebut dilangsir dengan resistor? Resistansi balik dari dioda penyearah memiliki penyebaran yang besar (perbedaan mencapai satu atau dua kali lipat), oleh karena itu tegangan balik yang diterapkan pada rangkaian dioda yang dihubungkan seri akan didistribusikan secara tidak merata, tetapi sebanding dengan resistansi baliknya. Penurunan tegangan terbesar akan terjadi pada dioda dengan resistansi balik yang tinggi. Hal ini dapat menyebabkan kerusakan listrik dan kemudian kerusakan termal r-p

transisi dioda ini; Setelah ini, tegangan balik akan didistribusikan ke dioda yang tersisa. Akan terjadi kerusakan pada dioda berikutnya, yang memiliki resistansi sambungan balik tertinggi di antara dioda lainnya. Dan satu demi satu dioda akan rusak. Untuk mencegah hal ini terjadi, Anda harus menyamakan penurunan tegangan balik pada dioda rantai seri dengan melangsirnya menggunakan resistor dengan resistansi yang sama. Resistansi resistor shunt dipilih tinggi untuk menghilangkan kehilangan daya yang besar

Berapakah koefisien penghalusan filter dan bagaimana nilainya bergantung pada kapasitansi kapasitor filter dan arus beban.

Ketika arus beban meningkat, amplitudo riak pada keluaran filter kapasitif meningkat, dan amplitudo riak pada filter induktif menurun. Oleh karena itu, menguntungkan untuk menggunakan filter kapasitif pada arus beban rendah, dan filter induktif pada arus beban tinggi. Meningkatkan kapasitansi kapasitor mengurangi amplitudo riak.

Pada frekuensi berapa tegangan berdenyut melintasi beban pada penyearah setengah gelombang atau penyearah gelombang penuh?

Dalam kasus penyearah setengah gelombang, frekuensi riak tegangan pada beban sama dengan frekuensi riak masukan (50 Hz), sedangkan untuk penyearah gelombang penuh dua kali lebih tinggi (100 Hz).

Apa fungsi kapasitor C 1, C 2 dan induktor pada filter anti-aliasing?

Kapasitor digunakan untuk memperlancar riak tegangan, dan tersedak digunakan untuk mencegah kapasitansi kapasitor ini bertambah.

Berikan contoh rangkaian perkalian tegangan.

Rangkaian penggandaan tegangan:

Bagaimana kapasitansi kapasitor filter dan resistansi beban mempengaruhi amplitudo riak?

Ketika arus beban meningkat, amplitudo riak pada keluaran filter kapasitif meningkat, dan amplitudo riak pada filter induktif menurun. Meningkatkan kapasitansi kapasitor mengurangi amplitudo riak.

Mengapa, pada arus beban rendah, induktor menghaluskan riak pada keluaran penyearah dengan buruk?

Ketika arus beban meningkat, energi yang terakumulasi dalam induktor meningkat, dan ggl induktif diri meningkat, yang mencegah komponen arus bolak-balik mengalir ke beban. Ini meningkatkan sifat penghalusan filter.

Jawaban soal kontrol Lab No.5

1. Pada penyalaan transistor manakah resistansi masukan tahap penguat paling kecil?

Skema dengan Basis Bersama.

2. Ketika transistor dihidupkan, apakah tahap penguat memiliki resistansi masukan tertinggi?

Skema dengan Common Collector.

3. Penguat manakah yang disebut pengikut emitor?

Apa tujuan dan sifat-sifatnya?

Penguat dengan OK.

Pengikut emitor diperlukan untuk memberikan impedansi masukan yang tinggi ke penguat.

RK – resistor beban. Untuk arus searah, ia mengatur tegangan pada kolektor, yang menentukan posisi titik operasi transistor. Variabelnya adalah beban penguat.

R E adalah resistor untuk stabilisasi suhu posisi titik operasi transistor

S E - menghilangkan umpan balik negatif pada arus bolak-balik.

C R – kapasitor isolasi. .

5. Bagaimana bias diterapkan pada transistor tipe pnp ketika dinyalakan sesuai dengan rangkaian emitor bersama?

Dalam rangkaian dengan OE, mode DC transistor dibuat oleh: elemen R E, S E - rangkaian stabilisasi suhu; R B1, R B2 – pembagi yang menciptakan tegangan bias di basis. Biasing dengan tegangan tetap memberi hasil yang bagus

saat mengganti transistor dan mengubah suhu. Namun tidak ekonomis karena hilangnya sebagian energi sumber listrik pada pembagi tegangan R B1, R B2.

6. Apa mode operasi aktif transistor?

Bekerja dalam mode aktif, transistor memperkuat sinyal listrik. Mode ini dapat dicapai dengan menyalakan sambungan emitor pada arah maju dan sambungan kolektor pada arah sebaliknya.

7. Apa yang terjadi pada titik operasi transistor ketika resistansi resistor R B1 dan R B2 berubah?

Ketika resistansi resistor R 1 dan R 2 berubah, titik operasi bergeser.

8. Bagaimana penguatan kaskade (rangkaian dengan OE) berubah jika kapasitor SE dikeluarkan darinya?

Kaskade berhenti memperkuat sinyal.

9. Elemen rangkaian apa yang mempengaruhi respons frekuensi penguat di wilayah sinyal frekuensi rendah dan tinggi?

Di wilayah frekuensi rendah, distorsi bergantung pada kapasitansi pemisahan C R. Penurunan respons frekuensi di wilayah frekuensi tinggi disebabkan oleh kapasitansi beban, jika ada.

10. Bagaimana distorsi nonlinier muncul ketika sinyal sinusoidal diperkuat? Distorsi nonlinier

timbul karena karakteristik arus-tegangan transistor tidak linier.

Akibatnya, sinyal yang muncul di amplifier tidak ada pada input amplifier; frekuensi sinyal ini merupakan kelipatan dari frekuensi sinyal input dan disebut harmonik. Bilangan harmonik adalah bilangan bulat dan amplitudonya biasanya berbanding terbalik dengan bilangan tersebut.

Jawaban soal kontrol lab no.3 Apa perbedaan antara konduktivitas listrik semikonduktor intrinsik dan pengotor? Konduktivitas intrinsik muncul sebagai akibat transisi elektron dari

Konduktivitas pengotor terjadi jika beberapa atom dari semikonduktor tertentu digantikan pada titik-titik kisi kristal oleh atom-atom yang valensinya berbeda satu dari valensi atom utama.

Berbeda dengan kasus yang dibahas di atas, pembentukan elektron bebas tidak disertai dengan pelanggaran ikatan kovalen, yaitu terbentuknya lubang. Menjelaskan kejadian dan properti p-n

transisi. Persimpangan pn adalah lapisan tipis pada batas antara dua daerah kristal yang sama. Untuk membuat sambungan seperti itu, mereka mengambil, misalnya, kristal tunggal germanium yang sangat murni dengan mekanisme konduksi elektronik. Sepotong indium menyatu di satu sisi menjadi pelat tipis yang dipotong dari kristal. Selama operasi ini, yang dilakukan dalam ruang hampa atau atmosfer gas inert, atom indium berdifusi ke germanium hingga kedalaman tertentu. Di daerah yang ditembus atom indium, konduktivitas germanium menjadi berlubang. Persimpangan p-n terjadi pada batas wilayah ini. Ada cara lain mendapatkan p-n

transisi.

Jelaskan desain dan prinsip pengoperasian transistor bipolar dalam rangkaian emitor bersama. Transistor, atau triode semikonduktor, sebagai elemen yang dikontrol, telah banyak digunakan dalam rangkaian amplifikasi, serta dalam sirkuit pulsa

. Tidak panas, ukuran dan biaya kecil, keandalan tinggi. Transistor bipolar adalah struktur semikonduktor tiga lapis dengan jenis lapisan konduktivitas listrik bergantian dan berisi dua persimpangan pn . Dan tentu saja ada transistor tipe p-n-p

dan n-p-n. Germanium dan silikon digunakan sebagai bahan awal untuk mendapatkan struktur tiga lapis.

Gambarkan dan jelaskan jenis karakteristik masukan dan keluaran suatu transistor bila dihubungkan menurut rangkaian dengan emitor bersama. A) Kelompok karakteristik masukan () pada At Karakteristik arus-tegangan masukan berbentuk cabang langsung dari karakteristik tegangan-arus sambungan lubang elektron, karena sambungan emitor (EP) dan sambungan kolektor (CP) dibiaskan dalam arah maju dan dihubungkan secara paralel masing-masing. lainnya (dan hambatan dalam ggl ini adalah nol. Kapan

B) Keluarga karakteristik keluaran () ditunjukkan pada Gambar. 14.2,b. Ketika karakteristik tegangan-arus keluaran berbentuk cabang terbalik dari karakteristik tegangan-arus sambungan lubang elektron, meningkat sebesar () kali (di mana adalah koefisien transfer arus), karena CP digeser ke arah yang berlawanan .

Ketika arus basis meningkat, karakteristik output IV bergeser ke atas sejumlah tertentu. Skema koneksi apa lagi yang ada? transistor bipolar

?

Buat daftar properti utamanya.

Rangkaian dengan OK mempunyai resistansi masukan tertinggi dan resistansi keluaran terkecil dibandingkan rangkaian transistor lainnya. Penguat pada rangkaian ini tidak memperkuat tegangan.

Rangkaian dengan OB mempunyai resistansi masukan terkecil dan resistansi keluaran tertinggi dibandingkan rangkaian transistor lainnya. Sebutkan dan jelaskan arti fisis dari parameter-h transistor. Bagaimana cara menentukannya berdasarkan karakteristik statis? resistansi masukan, di

hubungan pendek

rangkaian keluaran;

koefisien umpan balik tegangan saat idle di sirkuit input.

Mencirikan umpan balik internal antara rangkaian input dan output transistor;

koefisien perpindahan arus di mana rangkaian keluaran ditutup;

konduktivitas keluaran, tanpa beban di sirkuit masukan

Bagaimana koefisien h 21e berubah ketika h 21b berubah?

Semakin dekat h 21b dengan kesatuan, semakin besar h 21e.

Mengapa transistor yang dihubungkan dalam rangkaian emitor bersama dapat memberikan penguatan arus?

Nilai merupakan parameter utama yang menentukan sifat amplifikasi transistor bipolar.

, karena transistor yang dihubungkan sesuai rangkaian dengan OE memperkuat sinyal.

Mengapa resistansi masukan transistor pada rangkaian emitor bersama lebih besar dibandingkan pada rangkaian basis bersama?

Berbeda dengan rangkaian dengan OE, pada rangkaian dengan OB sinyal input disuplai ke sambungan emitor, yang dinyalakan dalam arah maju dan tidak mengganggu aliran arus.

Mengapa nilai h 21e melebihi 1?

Karena .

Parameter kelistrikan apa yang mencirikan posisi titik operasi pada karakteristik statis transistor?

Kesimpulan: Saya mempelajari karakteristik statis transistor bipolar dalam rangkaian emitor bersama dan penentuan parameter utamanya. Dalam latihan 1 jam

U CE, B=0, grafik di ujungnya menyimpang ke atas dari nilai lainnya.

Soal tes No.1-C

1. Tentukan operasi logis dasar dan, atau, tidak.

Disjungsi (ATAU) adalah ekspresi logika kompleks yang benar jika setidaknya salah satu ekspresi logika sederhana benar dan salah jika dan hanya jika kedua ekspresi logika sederhana salah.

Sebutan: F = A + B.

Konjungsi adalah ekspresi logika kompleks yang dianggap benar jika dan hanya jika kedua ekspresi sederhana itu benar; dalam semua kasus lainnya, ekspresi kompleks ini salah.

Sebutan : F = A & B.

Inversi (BUKAN, Negasi)- ini adalah ekspresi logika yang kompleks, jika ekspresi logika aslinya benar, maka hasil negasinya akan salah, dan sebaliknya, jika ekspresi logika aslinya salah, maka hasil negasinya akan benar. Yang lain kata-kata sederhana, operasi ini artinya partikel TIDAK atau kata TIDAK BENAR APA yang ditambahkan ke ekspresi logika aslinya

Pada elemen apa fungsi logika dasar dapat diimplementasikan?

Hanya menggunakan elemen OR - NOT atau hanya elemen AND - NOT, dengan berbagai inklusi mereka dapat dilakukan satu sama lain fungsi logis apa pun.

Kembangkan rangkaian analog elektromekanis perangkat untuk mengimplementasikan logika fungsi DAN.ATAU, BUKAN, 2DAN-TIDAK, 2ATAU-TIDAK.

Apa keuntungan dari rangkaian logika terintegrasi?

Kelebihan IC adalah keandalan yang tinggi, ukuran dan berat yang kecil.

Sirkuit mikro ekonomis dan mengurangi konsumsi daya dan bobot catu daya.

Sirkuit terpadu bebas inersia.

Gambarkan rangkaian terpadu elemen TTL dasar dan jelaskan cara kerjanya.

Basis logika transistor-transistor adalah elemen dasar yang didasarkan pada transistor multi-emitor T1, yang mudah diimplementasikan dalam satu siklus teknologi dengan transistor T2. Dalam logika TTL, transistor multi-emitor melakukan operasi AND dalam logika positif, dan inverter dipasang pada transistor T2. Jadi, menurut skema ini, basis AND–NOT diterapkan.

Jika potensial tinggi diterapkan ke semua masukan rangkaian, semua transisi basis emitor pada transistor T1 akan terkunci karena potensial pada titik A kira-kira sama dengan sinyal masukan.

Pada saat yang sama, persimpangan basis-kolektor akan terbuka, oleh karena itu, arus Ib us mengalir melalui rangkaian Ep - R1 - basis T1 - kolektor T1 - basis T2 - emitor T2 - badan, yang membuka transistor T2 dan membawanya ke kejenuhan. Potensial pada keluaran rangkaian ternyata mendekati nol (pada level ≈ 0,1 V). Resistansi R1 dipilih sedemikian rupa sehingga, karena penurunan tegangan dari arus Ib transistor T2, potensial pada titik A akan lebih rendah daripada potensial input, dan emitor T1 akan tetap terkunci.

Ketika potensial rendah logika nol diterapkan ke setidaknya salah satu input, sambungan emitor-basis transistor T1 terbuka, arus Ie yang signifikan muncul dan potensial pada titik A, sama dengan, mendekati nol. Beda potensial antara basis dan emitor T2 juga menjadi sama dengan nol, arus Ib transistor T2 berhenti, dan menutup (masuk ke mode cutoff). Akibatnya, tegangan keluaran memperoleh nilai yang sama dengan tegangan suplai (satuan logis).

Kerugian signifikan dari rangkaian elemen AND–NOT yang dipertimbangkan adalah kapasitas beban yang rendah dan efisiensi inverternya, oleh karena itu, dalam rangkaian praktis, inverter yang lebih kompleks digunakan. kamu 2 Untuk mengurangi riak tegangan pada konsumen, perangkat khusus yang disebut filter penghalusan dipasang pada keluaran penyearah, yang tujuan utamanya adalah untuk mengurangi komponen bolak-balik dari tegangan yang diperbaiki. Filter paling sederhana adalah kapasitor besar yang dihubungkan secara paralel dengan penerima tegangan yang diperbaiki. Ketika dihidupkan dengan cara ini, kapasitor diisi sesuai dengan nilai tegangan amplitudo kamu 2 pada saat ketegangan melebihi tegangan pada kapasitor (interval waktu t 1 -t 2 pada Gambar 6.7). Selama interval waktu t 2 -t 3 ketika tegangan kamu c u2, katup ditutup dan kapasitor dilepaskan melalui resistor beban R n. Dari suatu saat jilid 3 prosesnya diulangi. Saat filter kapasitif dihidupkan, tegangan kamu n

tidak berkurang menjadi nol, tetapi berdenyut dalam batas tertentu, meningkatkan nilai rata-rata tegangan yang diperbaiki. L.C. Pengurangan riak tegangan yang lebih besar disediakan oleh filter berbentuk L, yang dicampur L.C. filter (Gbr. 6.8). Mengurangi riak filter dijelaskan oleh efek shunting kapasitor untuk komponen bolak-balik dari tegangan yang disearahkan dan penurunan yang signifikan pada komponen tegangan ini pada kumparan aku f, yang disebut throttle. Akibatnya, proporsi komponen bolak-balik dalam tegangan yang disearahkan menurun tajam. Seiring dengan melemahnya komponen bolak-balik tegangan yang disearahkan L.C. filter sedikit mengurangi komponen DC. Hal ini terjadi karena penurunan tegangan pada resistansi aktif kumparan. Jika satu filter berbentuk L tidak memberikan pengurangan riak yang diperlukan, beberapa filter dihubungkan secara seri, misalnya filter berbentuk L dan kapasitif, yang bersama-sama menghasilkan apa yang disebut filter berbentuk U. Pada Gambar. 6.8 kapasitor kedua dari filter berbentuk U ditandai dengan garis putus-putus.

Dalam penyearah nyata, seiring dengan meningkatnya arus beban, tegangan keluaran penyearah Rata-rata kamu berkurang karena penurunan tegangan pada resistansi aktif belitan transformator Saya∙R tr dan elemen berturut-turut dari filter anti-aliasing saya∙R f, serta penurunan tegangan pada katup kamu pr. =Saya∙R pr.. Arus beban dan tegangan beban kamu n saling berhubungan dengan ekspresi berikut:

kamu n =U xx –I∙R tr. –Saya∙R f –Saya∙R mantan ,(6.16)

Di mana kamu xx- tegangan rangkaian terbuka penyearah. Kecanduan kamu n = f(saya) disebut karakteristik eksternal penyearah dan menentukan batas perubahan arus di mana tegangan penyearah tidak turun di bawah nilai yang diizinkan.

Tugas kerja

1. Masukkan data teknis alat ukur kelistrikan yang digunakan dalam pekerjaan pada Tabel 1.1. Bentuk tabel ditampilkan pada halaman 3.

2. Dengan menggunakan salah satu dari empat katup yang disediakan pada panel blok katup, rakitlah rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar. 6.9 dan tunjukkan rantainya kepada guru untuk diverifikasi.

Beras. 6.9. Rangkaian penyearah setengah gelombang

3. Matikan elemen filter penyearah; untuk melakukan ini, buka sakelar sakelar T 1 dan T 2, dan tutup sakelar sakelar T 3.

4. Sakelar otomatis AP menyalakan catu daya; lampu peringatan akan menyala.

5. Siapkan osiloskop yang akan digunakan dengan cara:

a) sambungkan kabel daya ke konektor “jaringan” yang terletak di bagian belakang osiloskop;

b) sambungkan kabel daya ke terminal bertanda ''~220'' yang terletak di panel catu daya dudukan;

c) gunakan sakelar sakelar “jaringan” untuk menghidupkan osiloskop, dan lampu sinyal di panel depan osiloskop akan menyala;

d) setelah 2-3 menit, sesuaikan kecerahan dan fokus garis pindaian pada layar osiloskop menggunakan kenop “Kecerahan” dan “Fokus”.

6. Kalibrasi koefisien defleksi balok dengan:

a) atur sakelar sakelar bertanda “ ”, “ ” ke posisi “ ”;

b) atur saklar bertanda “V/cm”, “mV/cm” ke posisi “20 mV/cm”;

c) atur sakelar sakelar bertanda “ ” yang terletak di dinding kanan osiloskop ke posisi “ ”;

d) sambungkan kabel penghubung ke soket bertanda “1mΩ50pF”;

e) sambungkan steker kabel penghubung ke soket tegangan kalibrasi 1V yang terletak di dinding kanan osiloskop dan ditandai dengan tanda “1V” (ke steker dengan kabel pendek) dan tanda “^” (ke steker dengan kawat panjang). Dalam hal ini, gambar dua garis horizontal akan muncul di layar;

f) gunakan kenop “Gain” untuk mengatur jarak antar garis menjadi 5 cm; Perhatian: UNTUK MENGHINDARI KERUSAKAN, JANGAN GUNAKAN KEKUATAN BESAR PADA PEGANGAN “PERKUAT”!

g) lepaskan steker kabel penghubung dari soket tegangan kalibrasi 1V;

h) atur sakelar sakelar bertanda “ ” ke posisi “–”;

i) atur saklar bertanda “V/cm”, “mV/cm” ke posisi “2 V/cm”;

NILAI TEGANGAN YANG DIUKUR ADALAH 20 NV.

N-AMPLITUD GAMBAR DI LAYAR DALAM SENTIMETER.

j) sambungkan colokan kabel penghubung ke katup.

Tabel 6.1

Nilai rata-rata tegangan penyearah pada resistor beban dan nilai amplitudo tegangan balik pada katup saat beroperasi pada rangkaian jembatan setengah gelombang dan gelombang penuh

JENIS PEREKSIFIKASI	kamu, B	Rata-rata kamu, V	Um. arr. , V (ditentukan menggunakan osiloskop)	Rata-rata kamu / kamu	U m.arr /U rata-rata
Setengah gelombang
Setengah gelombang dengan filter kapasitif C 1
Setengah gelombang dengan filter kapasitif C 1 + C 2
Setengah gelombang dengan filter LC berbentuk L
Setengah gelombang dengan filter LC berbentuk U
Gelombang penuh
Gelombang penuh dengan filter kapasitif C 1
Gelombang penuh dengan filter kapasitif C 1 + C 2
Gelombang penuh dengan filter LC berbentuk L
Gelombang penuh dengan filter LC berbentuk U

7. Tutup sakelar sakelar bertanda “~ 24” yang terletak di panel catu daya dudukan; Pada saat yang sama, lampu peringatan pada panel blok katup akan menyala.

8. Buka sakelar sakelar T 1 dan T 2, lalu tutup sakelar sakelar T 3.

9. Dengan menggunakan voltmeter sistem magnetoelektrik, ukur nilai tegangan yang disearahkan pada resistor beban Rata-rata kamu, dan dengan osiloskop - nilai amplitudo tegangan balik kamu m.arr. pada katup. Masukkan pembacaan instrumen pada baris pertama Tabel 6.1.

10. Tutup sakelar sakelar T 1. Masukkan hasil pembacaan instrumen pada baris kedua Tabel 6.1.

11. Tutup sakelar sakelar T 2. Masukkan hasil pembacaan instrumen pada Tabel 6.1.

12. Buka sakelar sakelar T 1 dan T 3. Masukkan hasil pembacaan instrumen pada Tabel 6.1.

13. Tutup sakelar sakelar T 1. Masukkan hasil pembacaan instrumen pada Tabel 6.1.

14. Ganti colokan kabel penghubung ke resistor beban.

Untuk semua baris tabel 6.1. sketsa atau foto osilogram dari tegangan yang diperbaiki.

15. Buka sakelar sakelar bertanda “~ 24” yang terletak di panel catu daya dudukan, dan lampu sinyal pada panel blok katup akan padam.

Gambar.6.10. Rangkaian rektifikasi jembatan

16. Rakit rangkaian jembatan penyearah yang ditunjukkan pada Gambar 6.10 dan presentasikan kepada guru untuk diverifikasi.

17. Ikuti langkah 6-14.

18. Matikan catu daya pada dudukan.

Memproses hasilnya

1. Bandingkan nilainya Rata-rata kamu / kamu dengan nilai teoritis untuk rangkaian rektifikasi yang sesuai. Buatlah kesimpulan tentang pengaruh rangkaian penyearah terhadap besarnya tegangan yang disearahkan.

2. Menarik kesimpulan tentang pengaruh filter kapasitif dan nilai kapasitansi terhadap nilai tegangan penyearah.

3. Menarik kesimpulan mengenai dampaknya L.C. filter untuk jumlah tegangan yang diperbaiki.

4. Jelaskan pengaruh induktor terhadap besarnya tegangan yang disearahkan bila digunakan L.C. filter.

5. Berdasarkan analisis osilogram, ditariklah kesimpulan tentang pengaruh rangkaian penyearah terhadap besarnya riak tegangan penyearah.

6. Menarik kesimpulan tentang pengaruh filter kapasitif dan nilai kapasitansi terhadap riak tegangan yang disearahkan.

7. Menyimpulkan pengaruh L.C. filter untuk riak tegangan yang diperbaiki.

8. Bandingkan nilai tegangan balik yang diukur pada katup dan buat kesimpulan tentang pengaruh rangkaian penyearah dan jenis filter yang digunakan terhadap nilai tegangan balik.

9. Bandingkan nilai teoritis tegangan balik yang diizinkan, dihitung menggunakan rumus (6.8), (6.14), saat mengoperasikan penyearah tanpa filter dengan semua nilai eksperimental tegangan balik dan memberikan rekomendasi pemilihan katup untuk pengoperasian penyearah dengan filter.

10. Memberikan kesimpulan yang masuk akal tentang preferensi salah satu skema rektifikasi yang dipelajari dibandingkan skema rektifikasi lainnya.

Pertanyaan keamanan

1. Apa yang dimaksud dengan sambungan pn?

2. Potensi apa di hal daerah p-n Apakah persimpangan tersebut menghantarkan arus?

3. Kapan hal itu terjadi kerusakan p-n transisi?

4. Mengapa sambungan p-n mempunyai konduktivitas satu arah?

5. Apakah konduktivitas sambungan pn bergantung pada besarnya tegangan yang diberikan?

6. Yang mana menyalakan pn apakah transisinya disebut langsung?

7. Bagaimana resistansi lapisan penghalang berubah dengan meningkatnya tegangan balik?

8. Bagaimana resistansi lapisan penghalang berubah dengan meningkatnya tegangan maju?

Tegangan yang diterima dari penyearah tidak konstan, melainkan berdenyut. Ini terdiri dari komponen konstan dan variabel. Semakin besar komponen variabel dibandingkan dengan komponen konstan, semakin besar riaknya dan semakin buruk kualitas tegangan yang diperbaiki.

Komponen bolak-balik dibentuk oleh harmonik. Frekuensi harmonik ditentukan oleh persamaan

f(n) = kmf ,

dimana k adalah bilangan harmonik, k = 1, 2, 3, ..., m adalah jumlah pulsa tegangan yang disearahkan, f adalah frekuensi tegangan jaringan.

Kualitas tegangan yang diperbaiki dinilai faktor riak p, yang bergantung pada nilai rata-rata tegangan yang disearahkan dan amplitudo harmonik fundamental pada beban.

Urutan komponen harmonik n = km yang terdapat pada kurva tegangan penyearah hanya bergantung pada jumlah pulsa dan tidak bergantung pada pulsa spesifik. Harmonisa bilangan terkecil mempunyai amplitudo terbesar.

Nilai efektif tegangan komponen harmonik orde n bergantung pada nilai rata-rata tegangan penyearah Ud dari penyearah ideal tak diatur:

Dalam rangkaian nyata, peralihan arus dari satu dioda ke dioda lainnya terjadi selama periode waktu tertentu, diukur dalam pecahan dan disebut sudut pergantian. Kehadiran sudut pergantian secara signifikan meningkatkan amplitudo harmonik. Hasilnya, mereka tumbuh riak tegangan yang diperbaiki.

Komponen bolak-balik dari tegangan yang disearahkan, terdiri dari harmonik frekuensi rendah dan tinggi, menciptakan arus bolak-balik pada beban, yang mempunyai efek interferensi pada perangkat elektronik lainnya.

Untuk mengurangi riak tegangan yang diperbaiki antara terminal keluaran penyearah dan beban termasuk filter anti-aliasing, yang secara signifikan mengurangi riak tegangan yang diperbaiki dengan menekan harmonik.

Elemen utama dari filter penghalusan adalah (tersedak) dan, dan pada daya rendah, transistor.

Pengoperasian filter pasif (tanpa transistor dan amplifier lainnya) didasarkan pada ketergantungan frekuensi nilai resistansi elemen reaktif (induktor dan kapasitor). Reaktansi induktor Xl dan kapasitor Xc : Xl = 2πfL, Xc = 1/2πfC,

dimana f adalah frekuensi arus yang mengalir melalui elemen reaktif, L adalah induktansi induktor, C adalah kapasitansi kapasitor.

Dari rumus hambatan unsur reaktif dapat disimpulkan bahwa dengan meningkatnya frekuensi arus, hambatan kumparan meningkat, dan hambatan kapasitor berkurang. Untuk arus searah, hambatan kapasitor adalah tak terhingga, dan hambatan induktor adalah nol.

Fitur ini memungkinkan induktor untuk dengan bebas melewatkan komponen langsung dari arus yang diperbaiki dan menunda harmonik. Selain itu, semakin tinggi bilangan harmonik (semakin tinggi frekuensinya), semakin efektif penundaannya. Sebaliknya, kapasitor sepenuhnya memblokir komponen arus searah dan memungkinkan harmonisa melewatinya.

Parameter utama yang mengkarakterisasi efisiensi filter adalah koefisien penghalusan (penyaringan).

q = p1 / p2,

dimana p1 adalah faktor riak pada keluaran penyearah pada rangkaian tanpa filter, p2 adalah faktor riak pada keluaran filter.

Dalam praktiknya, filter pasif berbentuk L, berbentuk U, dan resonansi digunakan. Yang paling banyak digunakan adalah berbentuk L dan berbentuk U, diagramnya ditunjukkan pada Gambar 1

Gambar 1. Rangkaian filter penghalusan pasif berbentuk L (a) dan berbentuk U (b) untuk mereduksi riak tegangan yang disearahkan

Data awal untuk menghitung induktansi filter choke L dan kapasitansi kapasitor filter C adalah faktor riak penyearah, pilihan desain rangkaian, serta faktor riak yang diperlukan pada keluaran filter.

Perhitungan parameter filter diawali dengan penentuan koefisien penghalusan. Selanjutnya, Anda perlu memilih rangkaian filter dan kapasitansi kapasitor di dalamnya secara acak. Kapasitansi kapasitor filter dipilih dari kisaran kapasitansi yang diberikan di bawah ini.

Dalam praktiknya, kapasitor dengan kapasitas berikut digunakan: 50, 100, 200, 500, 1000, 2000, 4000 μF. Dianjurkan untuk menggunakan nilai kapasitansi yang lebih kecil dari seri ini pada tegangan operasi tinggi, dan kapasitansi yang lebih besar pada tegangan rendah.

Induktansi induktor dalam rangkaian filter berbentuk L dapat ditentukan dari ekspresi perkiraan

untuk skema berbentuk U –

Dalam rumusnya, kapasitansi diganti dengan mikrofarad, dan hasilnya diperoleh dalam henry.

Penyaringan riak tegangan yang diperbaiki

Pengoperasian normal semua elemen aktif peralatan elektronik - transistor, thyristor, dan sirkuit mikro - dirancang untuk suplai tegangan konstan. Namun sumber arus seperti baterai sel kering dan baterai isi ulang berumur pendek, menghabiskan energi listrik yang disimpannya, dan oleh karena itu memerlukan penggantian atau pengisian ulang secara berkala. Oleh karena itu, sumber energi listrik kimia dapat dianggap dapat diterima secara eksklusif untuk memberi daya pada peralatan portabel atau peralatan yang dioperasikan tanpa adanya sumber arus konstan. Lebih mudah untuk menyalakan peralatan stasioner profesional dan rumah tangga dari jaringan arus bolak-balik, menggunakan konverter tegangan AC-ke-DC. Penyearah adalah konverter semacam itu.

Berbagai transistor, sirkuit mikro, dan perangkat lain dirancang untuk ditenagai oleh tegangan yang berbeda, sehingga keberadaan tegangan bolak-balik di jaringan listrik ternyata sangat nyaman, karena menggunakan transformator pada belitan sekundernya, Anda dapat dengan mudah memperoleh nilai tegangan lainnya. ​​dari tegangan jaringan standar 220 V. Akan jauh lebih sulit untuk mendapatkan tegangan yang berbeda dengan adanya jaringan DC.

Perangkat penyearah yang paling sederhana adalah penyearah setengah gelombang, diagramnya ditunjukkan pada Gambar. 35. Ciri khasnya adalah dioda melewatkan arus hanya selama setengah periode tegangan bolak-balik, bila tegangannya positif

pada terminal atas belitan sekunder trafo sesuai diagram. Itu sebabnya rangkaian ini disebut setengah gelombang.

Jika kapasitor C tidak dihubungkan secara paralel dengan beban R, bentuk gelombang tegangan pada beban akan seperti yang ditunjukkan oleh garis putus-putus, dan tegangan pada beban akan berdenyut dan tidak konstan. Kapasitor menghaluskan riak tegangan yang diperbaiki. Setelah dinyalakan, pada setengah siklus positif pertama, kapasitor terisi dengan cepat. Arus pengisian mengalir melalui belitan sekunder transformator melalui dioda terbuka, kapasitor dan kembali ke belitan sekunder. Resistansi rangkaian ini kecil dan ditentukan oleh resistansi belitan dan dioda terbuka. Oleh karena itu, kapasitor terisi dengan cepat. Pada titik A, tegangan kapasitor bermuatan hampir sama dengan tegangan melintasi belitan, dan kemudian menjadi lebih besar dari itu, menyebabkan dioda mati dan pengisian kapasitor berhenti.

Sekarang kapasitor mulai mengalir ke beban R. Resistansi beban jauh lebih besar daripada resistansi rangkaian

mengenakan biaya. Oleh karena itu, pengosongan kapasitor terjadi secara perlahan, hingga titik B, ketika tegangan pada belitan transformator kembali menjadi lebih besar dari tegangan pada kapasitor, dan pengisiannya dimulai kembali. Tegangan yang dihasilkan melintasi kapasitor dan beban ditampilkan sebagai garis padat. Ini berisi komponen langsung (tegangan yang diperbaiki itu sendiri) dan komponen bolak-balik, yang disebut tegangan riak. Jelasnya, semakin rendah resistansi beban (atau semakin besar arus yang dikonsumsi oleh beban dari penyearah), semakin besar amplitudo riak dan semakin rendah tegangan yang disearahkan, karena dalam mode ini titik B akan ditempatkan lebih rendah. Bagaimana kapasitas lebih banyak kapasitor, semakin lambat pelepasannya dan semakin kecil amplitudo riak dan semakin besar tegangan yang diperbaiki. Oleh karena itu, kapasitor elektrolitik berkapasitas tinggi digunakan dalam rangkaian penyearah.

Tegangan penyearah tertinggi ditentukan oleh amplitudo tegangan bolak-balik pada belitan sekunder transformator. Oleh karena itu, tegangan operasi kapasitor setidaknya harus sebesar nilai tegangan ini.

Pemilihan dioda pada rangkaian ini dikaitkan dengan persyaratan berikut. Rata-rata arus dioda yang diperbaiki sama dengan arus banyak. Arus pulsa searah dioda sama dengan rasio amplitudo tegangan pada belitan sekunder transformator dengan resistansi belitan ini. Akhirnya, selama setengah siklus negatif, tegangan balik yang sama dengan dua kali amplitudo tegangan pada belitan sekunder diterapkan ke dioda.

Kerugian dari rangkaian penyearah setengah gelombang jelas: karena interval waktu yang besar antara momen A dan B, yang sedikit melebihi setengah periode, kapasitor memiliki waktu untuk melepaskan muatan secara nyata, yang menyebabkan peningkatan amplitudo riak dari penyearah. voltase. Pemulusan lebih lanjut dari riak-riak ini menjadi sulit karena frekuensi riak sama dengan frekuensi jaringan tegangan suplai sebesar 50 Hz. Dalam hal ini, penyearah yang dirakit menurut rangkaian setengah gelombang hanya digunakan dengan resistansi beban tinggi, yaitu dengan konsumsi arus rendah,

ketika konstanta waktu pelepasan kapasitor besar dan tidak memiliki waktu untuk melepaskan muatan secara nyata selama setengah siklus tegangan negatif.

Kerugian ini kurang terlihat pada rangkaian penyearah setengah gelombang, yang ditunjukkan pada Gambar. 36. Di sini

dua dioda digunakan dan belitan sekunder transformator digandakan, dilengkapi dengan titik tengah. Selama satu setengah siklus, kapasitor diisi melalui satu dioda, dan yang kedua terkunci pada saat ini; selama setengah siklus kedua, dioda kedua tidak terkunci, dan yang pertama terkunci. Bentuk gelombang tegangan pada beban tanpa adanya kapasitor ditunjukkan dengan garis putus-putus, dan dengan adanya kapasitor - dengan garis padat. Waktu pengosongan kapasitor berkurang lebih dari setengahnya di sirkuit ini. Oleh karena itu, tegangan yang disearahkan lebih besar, dan amplitudo riak jauh lebih kecil dibandingkan saat menggunakan penyearah setengah gelombang. Penting juga bahwa frekuensi denyut dua kali frekuensi jaringan suplai dan 100 Hz, yang sangat memudahkan pemulusan selanjutnya.

Terlepas dari kelebihan tersebut, rangkaian penyearah gelombang penuh dengan titik tengah juga memiliki kelemahan, antara lain kompleksitas transformator, serta

ketidakmungkinan menciptakan dua bagian belitan sekunder yang benar-benar identik. Hal ini mengarah pada fakta bahwa amplitudo tegangan pada separuh belitan sekunder berbeda. Karena kenyataan bahwa kapasitor diisi secara bergantian dari setiap setengah belitan sekunder, komponen dengan frekuensi 50 Hz muncul dalam riak tegangan yang disearahkan, meskipun lebih kecil dibandingkan dengan penyearah setengah siklus tunggal. Rangkaian penyearah gelombang penuh banyak digunakan di era teknologi tabung, ketika kenotron dua anoda dengan katoda umum digunakan. Ternyata nyaman untuk menggunakannya dalam rangkaian di mana katoda dioda dihubungkan dan satu belitan filamen dapat digunakan untuk kedua dioda. Dioda semikonduktor tidak memiliki pemanas, dan dengan diperkenalkannya rangkaian gelombang penuh dengan titik tengah belitan sekunder transformator, setelah kehilangan keunggulan ini, digantikan sepenuhnya oleh rangkaian penyearah jembatan, yang dalam literatur usang disebut sirkuit Graetz.

Rangkaian jembatan penyearah ditunjukkan pada Gambar. 37. Alih-alih dua dioda, ia berisi empat, tetapi tidak memerlukan penggandaan belitan sekunder transformator. Selama setengah periode arus bolak-balik, arus mengalir dari terminal atas belitan sekunder melalui dioda VD2, beban, melalui dioda VD3 ke terminal bawah belitan sekunder. Selama paruh periode berikutnya, arus mengalir dari terminal bawah belitan melalui dioda VD4, beban, melalui dioda VD1 ke terminal atas belitan sekunder transformator. Jadi, selama kedua setengah siklus, arus dengan arah yang sama mengalir pada beban dan tegangan bolak-balik yang sama pada belitan sekunder disearahkan oleh dioda. Oleh karena itu, pulsasi tidak mengandung komponen dengan frekuensi 50 Hz.

Rangkaian rektifikasi jembatan juga gelombang penuh. Bentuk gelombang tegangan pada beban pada rangkaian ini sama seperti pada rangkaian gelombang penuh dengan titik tengah. Tegangan operasi kapasitor juga sama dengan amplitudo tegangan bolak-balik pada belitan sekunder. Namun, persyaratan dioda pada kedua rangkaian gelombang penuh berbeda dengan pada rangkaian setengah gelombang.

Beras. 37. Rangkaian rektifikasi jembatan

Karena arus beban melewati dioda secara bergantian, rata-rata arus penyearah setiap dioda sama dengan setengah arus beban.

Tegangan balik pada dioda rangkaian jembatan tidak sama dengan dua kali lipat, tetapi dengan amplitudo tegangan tunggal dari belitan sekunder. Tegangan balik pada dioda rangkaian titik tengah gelombang penuh dan nilai arus pulsa kedua rangkaian sama dengan pada rangkaian setengah gelombang. Akan tetapi, arus belitan sekunder transformator pada rangkaian jembatan sama nilai efektifnya dengan arus beban, yaitu dua kali lipat dari pada rangkaian setengah gelombang dan pada rangkaian titik tengah. Oleh karena itu, penampang kawat belitan sekunder transformator pada rangkaian jembatan harus dua kali lebih besar dari dua lainnya (diameter kawat 1,41 kali lebih besar).

Penggandaan jumlah dioda dalam rangkaian jembatan lebih dari dikompensasi oleh separuh jumlah belitan belitan sekunder transformator dan pengurangan riak tegangan yang diperbaiki. Untuk mempermudah pemasangan rangkaian jembatan, industri memproduksi rakitan yang sudah jadi dari empat dioda identik dalam satu rumahan, yang sudah dihubungkan satu sama lain menggunakan rangkaian jembatan. Rakitan tersebut, misalnya, mencakup rakitan tipe KD906 dengan arus penyearah rata-rata hingga 400 mA dan tegangan balik hingga 75 V.

Kerugian dari rangkaian jembatan adalah arus yang disearahkan mengalir secara seri melalui dua dioda. Penurunan tegangan pada dioda silikon terbuka mencapai 1 V, dan pada dua dioda seri penurunan tegangan pada arus maju maksimum adalah 2 V. Jika penyearah dirancang untuk tegangan penyearah rendah,

yang sepadan dengan jatuh tegangan pada dioda, maka diperlukan peningkatan tegangan pada belitan sekunder transformator. Ini harus diperhitungkan saat menghitung penyearah.

Jika perlu untuk mendapatkan tegangan penyearah yang melebihi nilai amplitudo tegangan pada belitan sekunder transformator, Anda dapat menggunakan rangkaian penggandaan tegangan penyearah setengah gelombang yang ditunjukkan pada Gambar. 38. Selama setengah siklus pertama, ketika arus belitan sekunder diarahkan sepanjang rangkaian dari atas ke bawah, dioda VD1 terbuka dan kapasitor C1 terisi,

Beras. 38. Rangkaian penggandaan tegangan setengah gelombang

seperti pada rangkaian penyearah setengah gelombang. Selama paruh kedua siklus, arus belitan sekunder mengalir dari bawah ke atas. Dioda VD1 terkunci, dan dioda VD2 tidak terkunci. Sekarang kapasitor C2 diisi oleh tegangan total belitan sekunder transformator dan tegangan kapasitor bermuatan C1, yang dihubungkan sesuai. Karena ini, tegangan ganda terbentuk pada kapasitor C2. Tegangan operasi kapasitor C1 sama dengan amplitudo, dan tegangan operasi kapasitor C2 sama dengan dua kali amplitudo tegangan belitan sekunder transformator. Tegangan balik kedua dioda sama dengan dua kali amplitudo tegangan belitan sekunder. Frekuensi riak sama dengan frekuensi jaringan - 50 Hz.

Tegangan dua kali lipat pada kapasitor C2 dan frekuensi riak yang rendah adalah kelemahan rangkaian ini. Selain itu, saat mengisi daya kapasitor C2, kapasitor C1 dengan cepat habis oleh arus pengisian kapasitor C2. Untuk menghindari peningkatan tajam dalam riak dan penurunan tegangan yang diperbaiki, perlu untuk memilih kapasitansi C1 yang jauh lebih besar

wadah C2. Oleh karena itu, jika penggunaan rangkaian ini tidak ditentukan oleh konstruksi rangkaian catu daya lainnya, lebih baik menggunakan rangkaian penggandaan tegangan lain, seperti ditunjukkan pada Gambar. 39.

Di sini, selama satu setengah siklus, satu kapasitor diisi melalui dioda, dan selama setengah siklus kedua, kapasitor kedua diisi melalui dioda kedua. Tegangan keluaran yang disearahkan dikeluarkan dari kedua kapasitor yang dihubungkan secara seri dan sesuai. Setiap kapasitor

dibebankan sesuai dengan rangkaian penyearah setengah gelombang, tetapi tegangan totalnya ternyata gelombang penuh, pelepasan kapasitor hanya terjadi melalui beban, oleh karena itu frekuensi riak dua kali frekuensi jaringan suplai, dan Bentuk tegangan keluarannya mirip dengan penyearah gelombang penuh. Tegangan keluaran hampir sama dengan dua kali amplitudo tegangan belitan sekunder. Tegangan operasi kedua kapasitor sama dengan amplitudo tegangan ini. Tegangan balik pada setiap dioda sama dengan dua kali amplitudonya. Dengan demikian, penggunaan skema ini lebih menguntungkan dibandingkan skema yang ditunjukkan pada Gambar. 38.

Menarik untuk dicatat bahwa pada nilai tegangan konstan pada belitan sekunder transformator, rangkaian jembatan memberikan tegangan penyearah dua kali lebih tinggi, dan rangkaian penggandaan tegangan (lihat Gambar 39) memberikan empat kali lebih tinggi dari tegangan penuh. rangkaian gelombang dengan titik tengah. Perlu disebutkan bahwa dalam literatur yang sudah ketinggalan zaman, rangkaian penggandaan tegangan ditunjukkan pada Gambar. 39, disebut skema Latour.

Mari kita pertimbangkan dua rangkaian penyearah lagi dengan perkalian tegangan. Pada Gambar. Gambar 40 menunjukkan rangkaian penyearah dengan tegangan empat kali lipat, dibangun dengan prinsip yang sama seperti rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar. 38. Selama satu setengah siklus, kapasitor C1 diisi oleh tegangan belitan dan SZ dengan jumlah tegangan belitan dan kapasitor bermuatan C2 dikurangi tegangan pada C1; pada saat yang sama C2 habis.

Kapasitor C1 diisi dengan amplitudo, dan SZ - dua kali amplitudo tegangan melintasi belitan. Selama setengah siklus berikutnya, C2 diisi dengan tegangan total pada belitan dan pada C1, serta C4 dengan jumlah tegangan pada belitan, pada C1 dan pada SZ dikurangi tegangan pada C2; dalam hal ini, C1 dan SZ habis. Kedua kapasitor C2 dan C4 diisi dua kali amplitudo tegangan pada belitan. Tegangan yang dihasilkan dikeluarkan dari kapasitor C2 dan C4 yang dihubungkan secara seri dan sesuai. Frekuensi riak tegangan yang disearahkan pada rangkaian ini sama dengan rangkaian pada Gambar. 38, 50Hz.

Beras. 40. Rangkaian perkalian tegangan setengah gelombang

Pada Gambar. Gambar 41 menunjukkan rangkaian empat kali lipat tegangan gelombang penuh yang mirip dengan rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar. 39. Pembaca dapat mempertimbangkan prinsip pengoperasiannya secara mandiri dengan analogi diagram sebelumnya. Di sini frekuensi riak adalah 100 Hz, dan dua kapasitor C1 dan SZ beroperasi pada tegangan yang sama dengan amplitudo tunggal tegangan belitan sekunder transformator, bukan satu kapasitor C1 pada rangkaian pada Gambar. 40. Dengan jumlah elemen yang sama, skema ini lebih menguntungkan dibandingkan skema sebelumnya.

Keuntungan dari rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar. 40, adalah kemampuan mengalikan tegangan beberapa kali ganjil. Jadi, jika Anda melepaskan kapasitor C4 dan dioda yang terhubung dengannya, dan melepaskan tegangan yang diperbaiki dari kapasitor C1 dan S3, Anda akan mendapatkan tegangan tiga kali lipat. Diagram yang ditunjukkan pada Gambar. 41, memungkinkan Anda untuk mendapatkan hanya tegangan yang diperbaiki beberapa kali lebih besar dari tegangan pada belitan sekunder transformator.

Beras. 41. Rangkaian perkalian tegangan gelombang penuh

Perbaikan dengan penggandaan tegangan tidak terbatas pada melipatgandakannya; dengan menghubungkan rangkaian tambahan yang terdiri dari dioda dan kapasitor, Anda dapat meningkatkan faktor perkaliannya. Seringkali diperlukan tegangan penyearah yang tinggi, diukur dalam kilovolt. Untuk mencapai tujuan ini, ada dua cara: melilitkan belitan sekunder transformator bertegangan tinggi dan meluruskan gulungan yang dihasilkan tegangan tinggi penyearah sederhana, atau menggunakan rangkaian perkalian. Cara kedua lebih tepat. Gulungan transformator tegangan tinggi memiliki keandalan yang rendah, karena perlu untuk mengisolasinya secara hati-hati dari belitan lain dan dari inti, serta mengisolasi lapisan belitan ini dengan baik satu sama lain. Selain itu, penggulungan belitan tegangan tinggi itu sendiri sangat memakan waktu: Anda harus memutar ribuan putaran dengan sangat banyak kawat tipis, yang mudah pecah dengan sedikit ketegangan. Terakhir, penyearah memerlukan penggunaan kapasitor dan dioda tegangan tinggi dengan nilai tegangan balik yang sangat tinggi. Outputnya diperoleh dengan menghubungkan beberapa kapasitor dan beberapa dioda secara seri. Namun kemudian, dengan jumlah kapasitor dan dioda yang sama, lebih baik memasang penyearah dengan penggandaan tegangan, sekaligus menghilangkan kebutuhan untuk melilitkan belitan transformator tegangan tinggi.