Image14 (21)

Pod lupą EdE ■

Pod lupą EdE ■

i prądu Ic płynącego przez kondensator (krzywa różowa). 1 tak jest - prąd płynący przez diodę niejako rozdziela się na składową stałą II oraz zmienną Ic. Wartość średnia prądu Id (składowa stała tego przebiegu impulsowego) jest praktycznie równa prądowi obciążenia II, natomiast składowa zmienna Ic przepływa przez kondensator - jest to przebieg zmienny bez składowej stałej. Patrząc z takiego punktu widzenia - kondensator filtrujący zwiera składową zmienną do masy. To „zwieranie do masy” będzie tym skuteczniejsze, im mniejsza będzie reaktancja kondensatora, czyli większa pojemność. Ściślej biorąc, rozpływ prądu zależy od stosunku oporności (reaktan-cji) kondensatora i oporności obciążenia Ri. -reaktancja kondensatora powinna być dużo mniejsza od oporności obciążenia

W każdym razie kondensator niewątpliwie pełni rolę filtru. Nie jest to jednak filtr doskonały - napięcie wyjściowe Uo nieco się zmienia - występują w nim tętnienia. Czym większa pojemność kondensatora C, tym te tętnie-, nia są mniejsze.

Woltomierz VI z rysunków 5 i 7 pokaże napięcie wyjściowe transformatora sieciowego -jest to napięcie zmienne o kształcie zbliżonym do sinusoidalnego, a więc woltomierz napięć zmiennych (AC) pokaże wartość skuteczną tego napięcia zmiennego. Woltomierz napięcia stałego (DC) V2 z rysunków 5 i 7, pokaże wartość napięcia wyjściowego Co

-    w obu przypadkach będzie to napięcie State, ściślej jednokierunkowe. W układzie z rysunku 5 będą to niejako odcięte dodatnie połówki przebiegu z transformatora (krzywa koloru zielonego). Popularny woltomierz prądu stałego zwykle nie jest w stanie precyzyjnie wskazać napięcia przebiegu o takim kształcie

-    pokaże mniej więcej, jaka jest wartość średnia takiego tętniącego przebiegu jednokierunkowego (podobnie byłoby z amperomierzem). W każdym razie na pewno wskazanie woltomierza V2 będzie znacząco, z grubsza biorąc dwukrotnie mniejsze, niż wskazanie woltomierza VI.

Z kolei w układzie z rysunku 7 wyjściowy kondensator filtrujący jest ładowany w dodatnich wierzchołkach przebiegu zmiennego i niejako zapamiętuje tę wartość szczytową (tego typu prostownik nazywa się często szczytowym). W rezultacie woltomierz V2 pokaże to zapamięta ne napięcie stałe, równe niemal wartości szczytowej przebiegu zmienne go. Napięcie stałe wskazywane przez V2 będzie prawie 1,4 razy większe od napięcia zmiennego VI. Mówi się, że kondensator filtrujący podbija napięcie Takie określenie nie jest ścisłe i raczej należałoby mówić, że ten kondensator podtrzymuje lub zapamiętuje szczytową wartość napięcia yttiennezo.

Dzięki obecności kondensatora, wskazania woltomierza V2 w układach z rysunków 5 i 7 będą się dramatycznie różnić (nawet trzykrotnie). Precyzyjnych wartości czy wzorów nie sposób podać, bo w grę wchodzi tu szereg dodatkowych czynników, w tym rezystancja wewnętrzna zastosowanego transformatora, spadek napięcia na diodzie (napięcie Uf), pojemność kondensatora, a nawet niedoskonały kształt przebiegu z sieci, odbiegający od sinusoidy. W praktyce powodem niepewności wyników pomiaru będą też użyte mierniki napięć i prądów zmiennych (AC), które w większości nie potrafią prawidłowo zmierzyć odkształconych przebiegów zmiennych, a jedynie napięcia i prądy o kształcie regularnej sinusoidy.

Trzeba pamiętać, że w układach wszelkich prostowników z filtrem należy stosować diody o odpowiednio dużym maksymalnym napięciu wstecznym, dużo większym, niż napięcie prostowanego przebiegu zmiennego. W układzie bez kondensatora z rysunku 5, gdy chwilowe napięcie zmienne ma maksymalną wartość ujemną (punkty X i zaznaczone napięcie Ur), przez diodę oczywiście nie płynie prąd, natomiast pojawia się na niej napięcie wsteczne, którego maksymalna war tość jest równa amplitudzie tej uiemnej połówki przebiegu. Oznacza to, że na przy kład dioda o dopuszczalnym napięciu wstecznym 250V me powinna być użyta do prosto wania przebiegu sieci o napięciu zmiennym 230V, ponieważ przebieg zmienny o wartości SKUtecznęj 230V ma amplitudę około 325V. Czyli dla bezpieczeństwa należałoby użyć diody o dopuszczalnym napięciu 400V

Jeszcze ostrzej problem ten występuje w prostowniku z kondensatorem według rysunku 7. Tam kondensator zapamiętuje szczytowe napięcie dodatnie, w przypadku napięcia sieci jest to około -t-325V. Potem podczas ujemnej połówki przebiegu na diodzie pojawia się -325V, czyli dioda musi wytrzymać 650V napięcia wstecznego. W praktyce należy zastosować diodę o wyższym napięciu dopuszczalnym będzie to dioda na napięcie 800V lub 1000V, bo diod o maksymalnym napięciu wstecznym 650 czy 700V się me produkuje. Nic stanowi to problemu -także przy niskim napięciu można bez obaw stosować np. bardzo popularne 1-ampcrowc diody 1N400? o napięciu 1000V, które ceną nie różnią się od diod 1N4001 o napięciu 50V.

Mostek prostowniczy Zasilacz niestabilizowany

* W wielu zastosowaniach diody pracują w obwodach zasilaczy i służą do prostowania prądu zmiennego z transformatorów sieciowych. Wtedy z reguły zamiast jednej diody stosowany jest mostek prostowniczy. W praktyce zamiast czterech pojedynczych diod często stosuje się gotowe elementy z czterema wyprowadzeniami. Rysunki 8u...8cpokazują zasadę pracy, a rysunki 8c. 8d. 8e przedstawiają inne sposoby rysowania tego samego układu. Mostek prostowniczy nazywany jest też prostownikiem mostkowym oraz bardzo często mostkiem Uradza (czytaj: greca), od nazwiska Leo Graetza, niemieckiego fizyka żydowskiego pochodzenia, urodzonego w 1856 we Wrocławiu.

Znów należy zwrócić uwagę, że tym razem przy napięciach zmiennych mniejszych niż 2*Uf ukiad w ogóle nie pracuje, a podczas normalnej pracy występuje strata napięcia równa właśnie 2* Uf - porównaj wcześniejszy rysunek 6.

Rysunki 8a, 8b wskazują też. iż jeśli mostek złożymy z czterech pojedynczych diod 1 -amperowych, to może on prostować prąd o wartości do 2A, bo każda z par diod obciążona jest połową całkowitego prądu. Natomiast mostek 1-amperowy oczywiście może prostować prądy o wartości do 1 A.

Rys. 8

f)

Elektronika dla Wszystkich Styczeń 2006 19