Выпрямительные диоды и их применение

1.

Выпрямительные диоды и их
применение
Автор: В.Кутев Dr. habil.sc. ing.
профессор
Рига 2014
1

2.

Выпрямительные диоды
Выпрямительными называют диоды, предназначенные для
преобразования переменного напряжения промышленной частоты (50
или 400 Гц) в постоянное.
Полоса
Анод
Катод
Полоса
Анод
Катод
Анод
Катод
Анод
Выпрямительные диоды обычно
подразделяются на диоды малой,
средней и большой мощности,
рассчитанные на выпрямленный
ток до 0.3, от 0,3 до 10 и свыше 10
А соответственно.
Выпускаются также выпрямительные
матрицы и блоки, имеющие в одном
корпусе по четыре или восемь диодов,
соединенные по мостовой схеме
выпрямителя и имеющие Iпр max до 1
А и Uo6p max до 600 В.
Катод
2

3. Сравнительная характеристика некоторых типов выпрямительных диодов

Максимально
допустимое обратное
напряжение
(Uобр max)
Диод
Максимальный
прямой ток
( Iпр max)
1N4001
1A
50V
1N4002
1A
100V
1N4007
1A
1000V
1N5401
3A
100V
1N5408
3A
1000V
3

4. Последовательное включение диодов

Rш
V
1
В высоковольтных цепях
используют последовательное
соединение диодов при этом
напряжение распределяется
между всеми диодами.
Rш
V
2
Rш
Rш
V
V
3
n
В этом случае, из-за различия величин Iобр
отдельных диодов, большая часть
приложенного напряжения будет падать на
диоде с наименьшим обратным током и
обратное напряжение может превысить
допустимое Uобр.макс, что приведет к его
пробою.
Для искусственного выравнивания напряжений диоды шунтируют резисторами Rш,
величины которых (все одинаковые) малы по сравнению с обратным
сопротивлением диодов.
4

5. Параллельное включение диодов

V
1
Rдоб
V
2
Rдоб
V
n
При необходимости получить
выпрямленный ток,
превышающий предельно
допустимое значение для
одного диода, применяют
параллельное включение
однотипных диодов.
R доб
Для выравнивания разброса
величин прямых
сопротивлений диодов Rпр
последовательно подключают
добавочные сопротивления
Rдоб небольшой величины.
5

6. Схемы выпрямления переменного напряжения при работе на активную нагрузку

6

7. Основные характеристики схем выпрямления

7

8.

Однофазный однополупериодный выпрямитель
uBХ (t ) u1 (t ) U m1 sin t
u2 (t ) n u1 (t ) U m 2 sin t
Если вентиль В является идеальным, то
i  (t ) i 2 (t ) i Í (t )
U m2
sin t
RÍ
0
ï ðè
u2 (t ) 0
ï ðè
u2 (t ) 0
8

9.

Двухфазная однотактная схема выпрямления
u 2 (t ) U m 2 sin t
и u '2' (t ) U m 2 sin t.
'
I
m2
U m2
R
i
i
H
U m2 sin t
(
t
)
(
t
)
(
t
)
iH iB1 iB 2
R
H
9

10. Двухполупериодная мостовая схема выпрямления

i
Cхема содержит трансформатор Тр с одной
вторичной обмоткой и 4 вентиля (В1 - В4) ,
включенных по мостовой схеме.
Вентили включены таким образом, что в
положительные полупериоды фазного напряжения
ток вторичной обмотки i2(t) протекает через В1, RН и
В3, а в отрицательные - через В2, RН и В4.
При этом направление протекания тока
через нагрузку
i
H
(t) =
i
B 1, B 3
i
(t ) + i B 2 , B 4 (t )
не меняется в течение всего периода выпрямляемого напряжения, в то время как ток
вторичной обмотки i2(t) дважды меняет направление
10

11. Pасчет схем выпрямления

При расчете схем выпрямления исходными данными являются:
1.Постоянные составляющие выпрямленного тока
и напряжения
, определяющие как величину сопротивления
нагрузки
, так и мощность , рассеиваемую на нагрузке.
2. Эффективное (действующее) значение
и частота f =1/T первичного
напряжения сети.
В результате расчета необходимо:
1. Выбрать схему выпрямления, обеспечивающую возможность получения
требуемых значений
и
.
2. Для выбранной схемы выпрямления определить требования к вентилям
схемы, оценив:
- эффективное (действующее) значение тока вентиля
;
- максимальное значение тока вентиля
;
- максимальное значение обратного напряжения вентиля
3. На основании рассчитанных значений
,
,
выбрать тип вентиля.
11

12. Cравнение технических характеристик основных схем выпрямления

I
0
12

13.

Спасибо за внимание!