Podstawy elektroniki i

energoelektroniki

Prezentacja elementów:

•

rezystancja

• indukcyjność

• pojemność

• dioda impulsowa

• transformator impulsowy

REZYSTANCJA

Zjawiska powodujące nieidealność rzeczywistych
rezystorów:

•

indukcyjność końcówek

•

indukcyjność wewnętrzna ( np. międzyzwojowa )

•

pojemność pomiędzy końcówkami

•

pojemność wewnętrzna ( np. międzyzwojowa )

Schematy zastępcze rezystora

• Schemat zastępczy

• Uproszczony schemat

zastępczy

Charakterystyka częstotliwościowa

rezystora

R

1

C

.

R

2

1

f





R

k

2

C

.

L

2

1

f





Stosowane schematy dla

poszczególnych zakresów

częstotliwości

• Dążenie do zwiększenia

f

1

- dla dużych wartości

rezystancji R łączenie
szeregowo mniejszych
rezystancji
( zmniejszanie wypadkowej
pojemności)

• Dążenie do zwiększenia

f

2

– dla małych wartości

rezystancji R łączenie
równoległe większych
rezystancji

INDUKCYJNOŚĆ

Schemat zastępczy
cewki indukcyjnej

Charakterystyka
częstotliwościowa

Przykładowe parametry cewek o małych
indukcyjnościach

L = 1,2 H

C

L

= 1,7pF

f

1

=

110MHz
L = 10 H

C

L

= 1,6pF

f

2

=

40MHz

Zmniejszenie pojemności cewek przez

podział uzwojenia

Charakterystyki cewki z podzielonym uzwojeniem

Cewki indukcyjne z rdzeniem

ferromagnetycznym

Cechy:

•

większe wartości indukcyjności

•

zjawisko nasycania

•

zmiany indukcyjności

Rodzaje konstrukcji:

•

rdzenie zamknięte

•

rdzenie otwarte

POJEMNOŚĆ

Schemat zastępczy
kondensatora

Charakterystyka
częstotliwościowa

Podział kondensatorów

•

Kondensatory elektrolityczne (tantalowe) – dla
małych częstotliwości do 1MHz; duże
wartości pojemności

•

Kondensatory papierowe i z tworzyw sztucznych
– do 5MHz

•

Kondensatory ceramiczne

Zależność częstotliwości rezonansowej

od długości końcówek

TRANSFORMATOR

IMPULSOWY

- jest to element służący do przenoszenia impulsów o kształcie

zbliżonym
do prostokątnego

Oznaczenia:

R1 – sumaryczna oporność uzwojenia pierwotnego i generatora sygnału wejściowego
Ls – indukcyjność rozproszenia strony pierwotnej i (przeniesiona) strony wtórnej
L

M

– indukcyjność główna (magnesująca)

Cs – wypadkowa (zastępcza) pojemność uzwojeń
R2’ – przeniesiona sumaryczna oporność uzwojenia wtórnego i obciążenia
transformatora
p – przekładnia transformatora
Vi – napięcie wejściowe
Vo – napięcie wyjściowe

Schemat zastępczy

Uproszczone schematy zastępcze

a) dla zakresu niskich

częstotliwości

b) dla zakresu wysokich

częstotliwości

Poglądowy przykład przebiegu

odpowiedzi transformatora na impuls

prostokątny

t

i

–

czas zakończenia

impulsu wejściowego

z –

„zwis” - spadek

chwilowej wartości
odpowiedzi w momencie
zakończenia
impulsu wejściowego
(t=t

i

)

Amplitudowa i fazowa charakterystyki

transformatora o małym tłumieniu

Przy przenoszeniu bardzo krótkich impulsów o dużych

stromościach czoła i krawędzi opadającej, pożądany

jest maksymalnie płaski przebieg obu charakterystyk

częstotliwościowych, zwłaszcza w obszarze wysokich

częstotliwości. W stosunkowo prosty sposób, przez

wprowadzenie tłumienia krytycznego, udaje się

zlikwidować pik drugiego rezonansu na

charakterystyce amplitudowej. Na powyższym

rysunku zaznaczono to linią przerywaną.

Zminimalizowanie zniekształceń fazowych możliwe

jest natomiast poprzez przesunięcie tej częstotliwości

rezonansowej do zakresu wyższych wartości. W

kontekście tak ogólnie postawionego wymagania

sformułowany jest właśnie jeden z trzech warunków

kryterialnych, według którego:

Dioda impulsowa

- charakteryzuje się bardzo dużą szybkością pracy - rzędu

nanosekund lub mikrosekund przy wyższych napięciach. W

zależności od zastosowania mogą to być diody

prostownicze, diody detekcyjne, diody zabezpieczające itp.

Parametry:
- szybkość włączania
- czas wyłączania
- maksymalny prąd
- napięcie znamionowe

Diody impulsowe są wykonywane jako diody Schottky’ego dla

niewielkich napięć wstecznych (rzędu kilkudziesięciu V) lub

specjalnie wykonywane diody złączowe przy wyższych napięciach.

Schemat zastępczy diody

C

d

– pojemność dyfuzyjna

Podstawowy układ przełączania

diody

Impulsowe sterowanie diody

impulsowa zmiana napięcia
generatora

zmiana prądu podczas przełączania

zmiana napięcia podczas przełączania

t

r

– czas narastania napięcia na diodzie

t

s

– czas, w którym rozładowywana jest pojemność dyfuzyjna diody; w tym

czasie przez diodę płynie prąd wsteczny ograniczony jedynie rezystancją

zewnętrzną R, a sama dioda do momentu rozładowania pojemności

dyfuzyjnej znajduje się w stanie przewodzenia, czego efektem jest

występowanie na niej niewielkiego napięcia w kierunku przewodzenia

t

r

= 0,7 RC

Łączny czas trwania obu etapów jest definiowany jako czas

wyłączenia diody:

t

of

= t

S

+t

r