Usměrňovací diody. Účel, vlastnosti, druhy

Hlavním účelem polovodičových diod je usměrnění střídavého proudu. Pro jiné účely existují diody, o kterých si povíme později.

Diody jsou tedy doslova dvouelektrodové součástky. Elektrody mají názvy: anoda a katoda. Typický grafém diody doplněný grafickými vysvětlivkami je na obrázku 2.1.

Pokud je na diodu přivedeno propustné napětí (tj. anoda má kladný potenciál vzhledem ke katodě), pak se říká, že dioda je otevřená a protéká jí propustný proud. Pokud je na diodu přivedeno zpětné napětí (katoda má kladný potenciál vzhledem k anodě), pak je dioda uzavřena a v tomto režimu protéká malý zpětný proud.

Hlavní technické vlastnosti usměrňovacích diod

Ve srovnání s dříve diskutovanými pasivními součástkami má dioda složitější chování v elektrickém obvodu. Toto chování je popsáno proudově-napěťovou charakteristikou diody. Uvažujme charakteristiku proud-napětí, která platí pro nízkopříkonové diody (zobrazeno na obrázku 2.2).

Z obrázku vidíme, že vlastnosti diody jsou daleko od našich předběžných představ o diodě jako ideálním spínači.

Při otevřeném stavu (pravá oblast osy X) se na diodu uvolní malé napětí, které nepřesahuje několik stovek milivoltů a nelineárně závisí na proudu procházejícím diodou. Proud otevřenou diodou musí být omezen na přijatelné hodnoty.

Když je na diodu přivedeno zpětné napětí, protéká jí proud menší než 1 μA a lavinovitě se zvyšuje na hodnoty několika desítek voltů. Tento lavinový nárůst zpětného proudu se nazývá tepelný průraz, stav, kdy dioda selže – „vyhoří“.

Usměrňovací diody se tedy obvykle vybírají podle dvou hlavních charakteristik: mezní hodnoty propustného proudu a mezní hodnoty zpětného napětí.

Při výpočtech je důležitý také úbytek napětí v propustném směru na diodě. Toto napětí se může u různých typů diod lišit o několik stovek milivoltů.

Takže například, když jsou všechny ostatní věci stejné, germaniové diody (dnes se nevyrábějí) mají nižší propustné napětí ve srovnání s křemíkovými diodami o 400 milivoltů Moderní Schottkyho diody mají nízký úbytek napětí i při relativně vysokých proudech.

Možnosti designu

Možnosti návrhu diod jsou uvedeny na obrázku 2.3, tabulce 2.1.

Tabulka 2.1 – Tabulka charakteristik usměrňovací diody BAS70

Omezte stejnosměrný proud, mA

Mezní propustný proud, hodnota amplitudy, mA

Limitní zpětné napětí, V

Rozsah provozních teplot, ºС

Příklady použití usměrňovacích diod

Použití usměrňovacích diod k vytvoření redundantního napájení

Typický napájecí obvod redundantní zátěže je znázorněn na obrázku 2.4.

Obvod obsahuje hlavní zdroj energie ze sítě střídavého proudu (AC/DC měnič) a záložní baterii. Dvě opačně zapojené diody (VD1, VD2) zabraňují toku proudu z jednoho zdroje do druhého.

Konstrukční vada nastává, když je hlavní zdroj napájení vypnut a zátěž je napájena ze záložní baterie. Faktem je, že část energie spotřebované obvodem z baterie je rozptýlena na diodě. Čím větší je pokles napětí na diodě, tím větší jsou ztráty.

V našem příkladu jsme předpokládali, že Ud = 0,5 V a pak ztráty budou 10 % energie dodávané baterií:

těch. při Ud=0,5 V Rbat= (0,5+4,5)_*zatížení = 5_*Iload

V případě, že máme k dispozici proudově-napěťovou charakteristiku zvolené diody, můžeme hodnotu Ud získat graficky. K tomu stačí sestrojit zatěžovací vedení pro uvažovaný obvod:

Napětí potřebné pro výpočet získáme v místě průsečíku přímky E-I_*Charakteristiky R zátěže a proudového napětí diody na kombinovaném grafu (zobrazeno na obrázku 2.5).

Tento bod se obvykle nazývá pracovní bod zvoleného pracovního režimu diody.

Abychom byli spravedliví, poukážeme na to, že zde nezískáme velký zisk v přesnosti určení Ud, protože Proudově napěťová charakteristika je v technických popisech prezentována jako průměrná charakteristika s určitým rozptylem a kromě toho tato charakteristika silně závisí na okolní teplotě. Tento způsob stanovení Ud považujeme za pomocný a názornější. Využijeme ho i při popisu dalších nelineárních komponent.

Plnovlnný usměrňovač

Běžným úkolem návrhu obvodu je vytvořit konstantní napětí ze střídavého napětí pro napájení elektronických obvodů. Tento problém lze řešit ve dvou stupních: usměrňovací stupeň a stupeň filtrace zdrojového napětí.

Použití celovlnného usměrňovače a kapacitního filtru ukazuje obrázek 2.6. Diagramy ukazují tok proudů v různých půlcyklech vstupního sinusového napětí a tvar výstupního napětí jak v nepřítomnosti, tak v přítomnosti kapacitního filtru (Cf).

Kondenzátor je, jak již víme, zásobník energie, dělá to při nárůstu půlvlny vstupního napětí a uvolňuje energii v intervalu mezi sousedními usměrněnými půlvlnami, kdy napětí klesne na nepřijatelnou hodnotu; k výpočtu. Tvar zpočátku pulzujícího napětí je poněkud vyhlazený, ale malé vlnění je vždy zachováno. Zvyšují se s rostoucím zatěžovacím proudem. Pro snížení pulsací je nutné zvýšit kapacitu Cf.

Charakteristiky měřicích diod

Obvykle se v praxi řeší dva problémy: kontroluje se provozuschopnost diody (zda není porušen pn přechod) a měří se napětí na diodě při určité (typické) hodnotě proudu procházejícího.

Nejpohodlnějším způsobem, jak toho dosáhnout, je digitální multimetr: všechny moderní multimetry implementují jednoduchou funkci „měření propustného napětí diod“ („kontinuita diody“) (zobrazeno na obrázku 2.7).

V tomto případě se na displeji multimetru zobrazí hodnota napětí v propustném směru při určitém zkušebním proudu zabudovaném do obvodu multimetru.

Měření se provádí v následujícím pořadí: přepínač sektorového režimu multimetru se přesune do polohy „ “ a poté se při dodržení polarity připojí testovaná dioda na vstupy multimetru.

Poznámka – Zjednodušený obvod pro měření napětí v propustném směru bude zobrazen v části operační zesilovače.

• Вы здесь:
• Hlavní
• Výcvik
• Technické studie A&M
• Automatizované řídicí systémy GPU

© 2025 Info KS – technické školení personálu na kompresorových stanicích přepravců plynu

Uzavřený kanál telegramů

Školicí kanál pro profesi TK Obráběč a směnový inženýr (EGO Engineer) od A do Z

✅Vše o konstrukci a provozu CS zařízení s GPA-C-16

✅Správný provoz a funkce

✅Mimořádné situace a způsoby, jak se z nich dostat

✅Ankety formou testů

✅ Schopnost klást otázky