Podstawy elektroniki i energoelektroniki

Prezentacja elementów:

• rezystancja

• indukcyjność

• pojemność

• dioda impulsowa

• transformator impulsowy

1. REZYSTANCJA

Zjawiska powodujące nieidealność rzeczywistych rezystorów:

• indukcyjność końcówek

• indukcyjność wewnętrzna ( np. między zwojowa)

• pojemność pomiędzy końcówkami

• pojemność wewnętrzna ( np. między zwojowa)

Schematy zastępcze rezystora

Schemat zastępczy

Uproszczony schemat zastępczy

Charakterystyka częstotliwościowa rezystora

Stosowane schematy dla poszczególnych zakresów f

Dążenie do zwiększenia f1 - dla dużych wartości rezystancji R łączenie szeregowo mniejszych rezystancji ( zmniejszanie wypadkowej pojemności)

Dążenie do zwiększenia f2 - dla małych wartości rezystancji R łączenie równoległe większych rezystancji

2. INDUKCYJNOŚĆ

Schemat zastępczy

cewki indukcyjnej

Charakterystyka

częstotliwościowa

Przykładowe parametry cewek o małych

indukcyjnościach

L = 1,2 ၭH CL = 1,7pF f1= 110MHz

L = 10 ၭH CL = 1,6pF f2= 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

3. 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

4. TRANSFORMATOR IMPULSOWY

• jest to element służący do przenoszenia impulsów o kształcie zbliżonym do prostokątnego

Schemat zastępczy

Oznaczenia:

R1 - sumaryczna oporność uzwojenia pierwotnego i generatora sygnału wejściowego

Ls - indukcyjność rozproszenia strony pierwotnej i (przeniesiona) strony wtórnej

LM - 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

Uproszczone schematy zastępcze

1. dla zakresu niskich częstotliwości

2. dla zakresu wysokich częstotliwości

Poglądowy przykład przebiegu odpowiedzi transformatora na impuls prostokątny

ti - moment zakończenia impulsu wejściowego

z - „zwis” - spadek chwilowej wartości odpowiedzi w momencie zakończenia

impulsu wejściowego

(t=ti)

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:

5. 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 dioda Schottky'ego dla niewielkich napięć wstecznych (rzędu kilkudziesięciu V) lub specjalnie wykonywane diody złączowe przy wyższych napięciach.

Schemat zastępczy diody

Podstawowy układ przełączania diody

Impulsowe sterowanie diody

impulsowa zmiana napięcia generatora

zmiana prądu podczas przełączania

zmiana napięcia podczas przełączania

impulsowa zmiana napięcia generatora

tr - czas narastania napięcia na diodzie

ts - 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.

tr = 0,7 RC

Łączny czas trwania obu etapów jest definiowany jako czas

wyłączenia diody:

toff = tS+tr

---