Radio i električna napajanja gotovo uvijek koriste ispravljače dizajnirane za pretvaranje AC u DC. To je zbog činjenice da gotovo svi elektronički sklopovi i mnogi drugi uređaji moraju biti napajani iz istosmjernih izvora. Ispravljač može poslužiti bilo kojem elementu s nelinearnom strujnom naponom, drugim riječima, različitom strujom u suprotnim smjerovima. U suvremenim uređajima kao takve se obično koriste ravninske poluvodičke diode.
Poluvodička dioda kruga.
Planarne diode poluvodiča
Uz dobre provodnike i izolatore, postoje mnoge tvari koje su posredne u vodljivosti između ove dvije klase. Te se tvari nazivaju poluvodičima. Otpornost čistog poluvodiča smanjuje se s porastom temperature, za razliku od metala čija se otpornost povećava u tim uvjetima.
Dodavanjem male količine nečistoće čistom poluvodiču može se bitno promijeniti njegova vodljivost. Postoje dvije klase takvih nečistoća:
Slika 1. Planarna dioda: a. dioda uređaja; b. oznaka diode u električnim krugovima; u. izgled ravninskih dioda različite snage.
- Donor - pretvaranje čistog materijala u n-tip poluvodiča, koji sadrži višak slobodnih elektrona. Ova vrsta provodljivosti naziva se elektronska.
- Acceptor - pretvaranje istog materijala u p-tip poluvodiča, koji ima umjetno stvoren nedostatak slobodnih elektrona. Provodljivost takvog poluvodiča naziva se rupa. "Rupa" - mjesto koje je ostavilo elektron, ponaša se kao pozitivan naboj.
Sloj na granici poluvodiča p- i n-tipa (pn-spoj) ima jednosmjernu provodnost - strujni vod provodi u jednom (naprijed) smjeru i vrlo slabo u suprotnom smjeru. Uređaj planarne diode prikazan je na slici 1a. Baza je poluvodička ploča (germanij) s malom količinom nečistoće donora (n-tipa) na koju se stavlja komad indija, što je akceptorska nečistoća.
Indij nakon zagrijavanja difundira u susjedna područja poluvodiča, pretvarajući ih u poluvodiče p-tipa. Na granici regija s dva tipa provodljivosti dolazi do pn spoja. Izlaz povezan s poluvodičem p-tipa naziva se anoda nastale diode, a suprotna - katoda. Slika poluvodičke diode na dijagramima strujnih krugova prikazana je na sl. 1b, izgled ravninskih dioda različite snage - na Sl. 1c.
Najjednostavniji ispravljač
Slika 2. Strujne karakteristike u različitim krugovima.
Struja koja teče u konvencionalnoj mreži rasvjete je promjenjiva. Njegova veličina i smjer mijenjaju se 50 puta u jednoj sekundi. Grafikon njegovog napona u odnosu na vrijeme prikazan je na Sl. 2a. Pozitivna polovina prikazana je crvenom bojom, a negativna plavom.
Kako trenutna vrijednost varira od nule do maksimalne (amplitudne) vrijednosti, uvodi se pojam efektivne struje i napona. Na primjer, u mreži rasvjete, efektivna vrijednost napona od 220 V - u grijaču uključenom u ovu mrežu, ista se toplina generira u istim vremenskim razdobljima kao u istom uređaju u strujnom krugu od 220 V DC.
Zapravo, napon u mreži varira u 0, 02 sa sljedećim:
- prva četvrtina tog vremena (razdoblja) raste od 0 do 311 V;
- druga četvrtina razdoblja - smanjuje se s 311 V na 0;
- treća četvrtina razdoblja - smanjuje se od 0 do 311 V;
- posljednja četvrtina razdoblja povećava se s 311 V na 0.
U ovom slučaju 311 V je amplituda napona U o . Amplituda i efektivni (U) naponi su međusobno povezani pomoću formule:
U o = *2 * U.
Slika 3. Diodni most.
Kada se na strujni krug spoji izmjenična struja serijski spojene diode (VD) i opterećenja (Slika 2b), struja kroz nju struji samo tijekom pozitivnih poluvremena (Sl. 2c). To se događa zbog jednostrane provodljivosti diode. Takav ispravljač naziva se polu-val - jedna polovica razdoblja u kojoj je struja u krugu odsutna.
Struja koja teče kroz opterećenje takvog ispravljača nije konstantna, već pulsira. Da biste ga pretvorili gotovo u konstantu, možete uključiti paralelno s filtrom opterećenja kondenzatora C f dovoljno velikog kapaciteta. Tijekom prve četvrtine perioda, kondenzator se puni na amplitudnu vrijednost, au intervalima između pulsacija on se prazni do opterećenja. Napon postaje gotovo konstantan. Učinak glađenja je jači, što je veći kapacitet kondenzatora.
Kolo s diodnim mostom
Savršenija je shema ravnanja punog vala, kada se koriste i pozitivna i negativna poluvremena. Postoji nekoliko vrsta takvih shema, ali najčešće se koristi kolnik. Dijagram mosta prikazan je na sl. 3c. Na njoj crvena crta pokazuje kako struja protječe kroz opterećenje tijekom pozitivnog, a plavo-negativna poluvremena.
Slika 4. 12-voltni ispravljački sklop pomoću diodnog mosta.
I prva i druga polovica razdoblja, struja kroz opterećenje teče u istom smjeru (sl. 3b). Broj pulsacija za jednu sekundu nije 50, kao kod poluvalnog ravnanja, nego 100. Prema tome, s istim kapacitetom filtarskog kondenzatora, učinak izglađivanja bit će izraženiji.
Kao što možete vidjeti, za izgradnju diodnog mosta potrebna su 4 diode - VD1-VD4. Prethodno su diodevi mostovi prikazani u principu kako je prikazano na sl. 3c. Danas, slika prikazana na sl. 3g. Iako na njoj postoji samo jedna slika diode, ne smije se zaboraviti da se most sastoji od četiri diode.
Mostni sklop je često sastavljen od pojedinačnih dioda, ali se ponekad koriste monolitni sklopovi dioda. Lakše ih je montirati na ploču, ali ako jedna ruka mosta ne uspije, cijeli sklop se zamijeni. Odaberite diode s kojih je montiran most, na temelju veličine struje koja prolazi kroz njih i veličine dopuštenog obrnutog napona. Ti podaci omogućuju dobivanje uputa za diode ili referentne knjige.
Cjelokupni dijagram 12-voltnog ispravljača pomoću diodnog mosta prikazan je na Sl. 4. T1 je transformacijski stupanj prema dolje, čiji sekundarni namot ima napon od 10-12 V. FU1 osigurač je značajan detalj s gledišta sigurnosti i ne smije se zanemariti. Marka dioda VD1-VD4, kao što je već spomenuto, određena je količinom struje koja će se trošiti iz ispravljača. Kondenzator C1 - elektrolitički, s kapacitetom od 1000.0 mikrofarad ili višim za napon ne manji od 16 V.
Izlazni napon je fiksiran, njegova vrijednost ovisi o opterećenju. Što je veća struja, to je manji opseg tog napona. Da bi se dobio podesiv i stabilan izlazni napon, potreban je složeniji krug. Primajte podesivi napon iz kruga prikazanog na sl. 4 na dva načina:
- Primjenom na primarni namotaj transformatora T1 podesivi napon, na primjer, iz LATR.
- Nakon što ste napravili nekoliko slavina od sekundarnog namota transformatora i, stavili prekidač.