Импульстік диодтар

Iкн = (E- Uкэ.нас)/Rк @ E/Rк

Бұдан шығатын қорытынды транзистордың қанығу тогы транзистордың параметрлерінен тәуелсіз, ал ол кілттік сызбаның (Е және Rк) сыртқы параметрлері арқылы анықталады.Қанығу режимінде транзистордың Iб базалық тогы базаның қанығу тогы деп аталатын Iбн – нен белгілі бір мөлшерде үлкен болу керек. Iб базалық ток Iбн базалық қанығу тогына тең болғанда транзистор қатаң түрде белсенді режим мен қанығу режимі шекарасында орналасу керек. Мұндай режимде коллектордың тогы базалық токпен b күшейту коэффициентімен байланысқан, яғни Iкн=b*Iбн. Сондықтан базаның қанығу тогы:

Iбн = Iкн /b = E / b* Rк

Мұннан

Eбэ / Rб > E/b*Rк

Бұл берілген қатынас транзистордың берілген кернеу көзінде қанығу режимін қамтамасыз ететін Rб резистор мәнін анықтауға мүмкіндік береді

Rб. £ (b* Eбэ/E)* Rк

Транзистордың қанығу режиміндегі жұмысын s қанығу дәрежесі сипаттайды :

s = Iб / Iбн

Шынайы кілттік сызбаларда транзистор кілттік сызбаның ауыстырып қосудың толық уақыты минимум болғанда s=(1,5–3) қанығу дәрежесінде жұмыс істейді. Берілген транзистордың s қанығу дәрежесі мен күшейту коэффициентінің (bmin - bmax) үлкендігінің қашықтығын ескере отырып, қанығу шартын төмендегідей көрсетуге болады:

 

 

Rб. £ (bmin/s)*[(E1 - Eбэ)/E]* Rк

Шынайы кілттік сызба жүктемеге, Rн кедергіге жұмыс істейді. Rн жүктемесінің үлкендігі транзистордың коллекторлық тізбегіндегі Rк резисторын анықтайды.Транзистор бөлгіш режимде болса, онда Rк және Rн кедергілері қорек көздерінің кернеуіне қатысты кернеуді бөлгішті құрайды. Бұл жерден жүктемедегі Uн кернеу былайша анықталады:

 

 

Uн = [Rн /( Rн + Rк)] * Е

 

 

Uнэ шығыс кернеу қорек көзінің Е кернеуінен минимум ерекшелену үшін коллекторлық тізбектегі Rк кедергісі Rнжүктеме кернеуінен аз болу керек.Әдетте оны мына шарт бойынша таңдайды:

Rк £ 0,1 Rн

Осылайша транзистор кілттік сызбада стационар күйде бола тұра (кілт қосулы немесе өшірулі) не бөлгіш, не қанығу режимінде жұмыс жасайды.Бір режимнен екіншісіне ауыстырып қосу уақыты транзистор базасы мен коллекторындағы өзара тең емес зарядтарды жинау мен тарату процестері мен эмиттерлік және коллекторлық ауысымдарда анықталады.

 

 

14 ДӘРІС«АУЫСПАЛЫ  КЕРНЕУ ТҮЗЕТКІШТЕРІ»

Электрондық аспаптарды қоректендіру үшін жоғары сапалы тұрақты кернеу қажет. Алғашқы желіде ереже бойынша ауыспалы кернеу 220 В болғандықтан аралық құрылғыда ауыспалы кернеуді түзету, тұрақтандыру қажеттігі туындайды.

Ауыспалы кернеулерді төмендету үшін трансформаторлар қолданылады(трансформатор қолданылмайтын сызбаларда болады).Трансформатордан ауыспалы кернеу түзеткішке түседі. Түзеткіш деп ауыспалы токтын екі полярлы кернеуін бір полярлы зарядталған кернеуге айналдыратын құрылғы. Олар үш түрлі болады:жартыпериодты, екіжартыперидты және көпірлі.

 

 

 

 

40 сурет – жартыпериодты  түзеткіш сызбасы

 

 

Бұл сызбада ауыспалы кернеудің трансформатордан диодқа өтеді, диод ауыспалы токты бірполярлы токқа түзететін құрылғы. Диод негізінен токты бір бағытта ғана өткізетін болса, бұл сызбада ол оң жартытолқынды өткізеді.( 41сурет).

 

 

 

 

41 Сурет – Кернеудің  жартыпериодты түзеткіш диаграммасы

 

 

Бір жартытолқынды жоғалту маңызды кемшілік болып табылады. 42 суретте жарты фазалы екіжарты периодты ауыспалы токтын түзетілінуі көрсетілген.

42 Сурет –Екі  жарты периодты түзетіліну сызбасы.

43 суретте екі  жарты периодты түзету сызбасынан  жартыперидты кернеудің түзетіліну  диаграммасы көрсетілген

 

 

43 сурет–Жартыпериодты  түзетіліну сызбасынан көрсетілген  токтын диаграммасы.

Жарты фазалы екі жарты периодты түзеткіш трансформатордан тұрады, трансформатордың екінші орамы екі бөліктен және жартылай өткізгішті екі диодтан тұрады(42 сурет). Трансформатордың ортақ нүктесінің болуы екінші орамның әрбір бөлігінде w1 және w2 әрбір диодқа қосымша тіркеледі VD1 және VD2. Екінші орамның жарты бөлігінде w1, VD1 жартыпериодта диод ашылады және осы жерде кедергіден өтетін ток туындайды. Теріс жарты периодта VD1 диод жабық болады, VD2 диоды ашылады. Бұл жағдайда да кедергіден өтетін токтын импульсі туындайды.Осылайша кедергі тізбегінде жарты периодтың екеуіндеде тоқ жүреді. Kоэффициент пульсаций жартыпериодқа қарағанда екі жарты периодта салыстырмалы түрде аз болады. Екі жарты периодты сызбаның кемшілігі болып трансформатордың орамдарын екі есе көбейту қажеттігі болып табылады, сондықтан практикада мостовая түзеткіш сызбасын қолдану кеңінен таралған. (44 сурет)

 

 

 

 

44 Сурет –Бір  фазалы түзеткіштің көпір сызбасы

 

 

 

 

45 Сурет – Түзеткіштің  көпір сызбасындағы кедергіден  өтетін ток диаграммасы

Түзеткіштің көпір сызбасында кіріс кернеудің оң таңбалы жарты толқыны кезінде VD1 және VD3 диодтары ашылады да тізбектегі жүктемеде ток импульсі пайда болады. Кернеудің теріс таңбалы толқыны VD2 и VD4 диодтарын ашады, осы кезде жүктемеде ток импульсі жүреді. Көпір сызбасы өткен сызбаға ұқсас сипаттамаларға ие. Көпір сызбасында екінші орамдардың саны өткен сызбаға қарағанда аз болуы оның артықшылығы болып табылады. Қазіргі кезде түзеткіш сызбасында жеке диодтар емес көпір сызбасын құрайтын 4 диод жиынтығы қолданылады(КЦ 402, КД 405 и т.д.).

14.1 Тегістеу  сүзгілері

Өткен суреттерде келтірілгендей кернеу түзетілгеннен кейін пульсирующий болады да осы түрде функционалды құрылғыларда қолданылмайды. Түзетілген кернеудің пульсаций азайту үшін тегістеу сүзгілері қолданылады. Ол үшін төменгі жиілікті сүзгілер қолданылады (46 сурет).

46 Сурет – Түзетілген  кернеу пульсаций тегістеу сүзгісінің  сызбасы

 

 

Төменгі жиілікті сүзгілердің бірнеше түрлері болады:

1. Сыйымдылықты  сүзгі (конденсатор) жүктемеге паралельді  жалғанады. Сүзгінің жақсы жұмысы  үшін сыйымдылық кедергісі Хс жүктеме кедергісінен аз болу керек (46-а сурет), яғни,

1/ωСф << Rн

 

 

2. Индуктивті сүзгі  жүктеме кедергісіне тізбектей  жалғанады (46-б сурет). Бұл сүзгінің  жақсы жұмысы үшін төмендегі  шарт орындалу керек:

ωLф >> Rн

Бұл сүзгіні(индуктивті) қолданғанда нәтижесі жарты периодты сызбада өте төмен, себебі тұрақты құрастырғыш өте төмен. Сондықтан индуктив Г-типтес (47-а сурет) П-типтес (47-бсурет) күрделі сүзгілерде қолданылады. Осындай сүзгілер жоғарғы тегістеу коэффициентін береді.

,

Кnвх – пульсаций коэффициенті кіріс сүзгіде пульсаций на входе фильтра. Knвых –пульсаций коэффициенті шығыс сүзгіде

а-Г-типтес сүзгі; б- П-типтес сүзгі.

47 Сурет  – Түзетілген кернеудің пульсаций  тегістеу сүзгілері

Бірақ сүзгі қандай сапалы болмасын кернеу бұл жағдайда оте аз қолданылады және оны екінші процедураға, яғни түзету керек.

 

 

15 ДӘРІС  «КЕРНЕУ СТАБИЛИЗАТОРЫторы»

 

 

Кернеу стабилизаторы – бұл кіріс кернеуі не болмаса жүктемедегі ток өзгерген кезде немесе екеуі қатар өзгергенде шығыс кернеуін тұрақтандыратын құрылғы. Кернеу стабилизаторының негізгі параметры тұрақтандыру коэффициенті болып табылады. Ол келесі өрнек бойынша анықталынады:

Жұмыс істеу принципіне байланысты мынадай түрлері бар: шамалық және компенсациялық, олар кезегінде параллель немесе тізбекті болады.

Шамалық кернеу стабилизатор жұмысы стабилизатордың вольт-амперлік сипаттамасының ерекшеліктеріне негізделген. Стабилизатор сызбаларында стабилитрон эталондық кернеу Uст қызметін атқарады. Жартылайөткізгішті стабилитронның вольтамперлік сипаттамасы 48а суретінде көрсетілген.

Стабилитрондарда p-n ауысымдағы электрлік пробой кезінде кері кернеудің ескерілмейтін өзгерісінің қасиеттері қолданылады. 48 суреттің 1-2 аудандары стабилитронның вольтамперлік сипаттамасының жұмыс істеу аумағы болып табылады. Аспаптың негізгі параметрі берілген тоқта өлшенілген Iст тұрақтандыру кернеуі Uст болып табылады. Бұл анықтамаға 48,б суретінде Iст тест анықталған Uст тест кернеуі сәйкес келеді. Бұл нүктеге көбінесе кернеу стабилизаторының минималды температуралық тәуелділігі сәйкес келеді. 1-нүктеге пробой болып тұрақталынудың басталуымен туындайтын стабилитронның минималды тоғы сәйкес келеді Iст. мин . Әдетте бұл шама 3 мА көрсетеді. 2-нүктеге p-n ауысымдағы жылулық пробойды тудырмайтын стабилитронның максималды тоғы сәйкес келеді. Стабилитронның түріне байланысты Iст. мак мәні бірнеше милли амперден 1,5 А дейін өзгере алады.

 

 

 

 

48 Сурет- жартылайөткізгішті  стабилитронның вольтамперлік сипаттамасы

 

 

Стабилитронның динамикалық кедергісі жұмыс аумағының наклонын сипаттайтын негізгі параметрі болып табылады:

rд = (U2 - U1) / (I2 - I1) = DUст / DIст .

Бұл шама төменгі кернеулі стабилитрондарда 1–30 Ом, жоғарғы кернеулілерде— 18–300 Ом аралығында болады.

Стабилитронның көрсетілген қасиеттерінің негізінде параметрлік кернеу стабилизаторы тұрғызылады. Стабилитронның сәйкес типті сызбасы 42 суретте көрсетілген. Бұл сызба үстеме кедергімен R1 стабилитроннан тұрады VD. Rн жүктемесіндегі шығыс кернеу Uвых стабилитронның тұрақтандырғыш

 

 
кернеуімен Uст сәйкес келеді.

 

 

 

 

49 Сурет - Параметрлік  стабилизатор

 

 

Стабилизатор жобасында төмендегі мәндер берілуі мүмкін:

1)жүктемедегі номинал  кедергі Rн мәнінде тұрақтандырылған кернеу Uст = Uвых;

2) Жүктемедегі тоқ Iн мин және Iн мак мәндері

3)Стабилизатордың  кіріс кернеуіндегі оның номинал  мәнінен Uвх ном күтілетін ауытқулар δ+ и δ– .

Есептеулер Кирхгофтың заңдарына негізделінеді:

I = Iст + Iн ;

Uвх = I*Rд + Uвых .

Бұл өрнектерден стабилитрондағы ток төмендегідей анықталынады:

Iст = (Uвх – Uвых) / R1 – Uвых / Rн

Стабилизатор жұмысы кезінде жүктемедегі кернеу Uвых = Uст өзгерісі елеусіз болады сондықтан оны тұрақты деп есептеуге болады. Iст мәні Uвх және жүктемедегі кедергі Rн өзгерісінен өзгеруі мүмкін. Стабилизатордағы есептеулер кіріс кернеуінің Uвх номинал мәні мен кедергі R1 таңдауына байланысты стабилитрондағы тоқ минималды және максималды мәндерінің аралығынан асып кетпейтіндей етіп алынады:

Iст. мин ≤ Iст ≤Iст. макс .

Стабилизаторды қоректендіретін кернеу Uвх ном төмендегі формула бойынша анықталынады :

 

 

.

 

 

Егерде бөлімі теріс болса тұрақты емес кіріс кернеу шектерін немесе жүктемедегі тоқтың өзгеру аралығын төмендету немесе Iст мак мәні жоғары стабилитрон қолдану қажеттігі туындайды. Резистор кернеуін R1 төмендегі формула бойынша анықтайды:

 .

Резистор мен стабилитрондағы қуаттың максималды мәнін төмендегі формула бойынша анықтайды:

;

Pст мак = Uвых*Iст. мак .

Кернеу тұрақтылығының сапа көрсеткіші болып тұрақтандыру коэффициенті қызмет атқарады Kст, ол шығыс кернеудің қатысты приращение оның шақырылған кіріс кернеудің қатысты артылуы қаншаға аз екенін көрсетеді

Kст =δUвх /δUвых = (DUвх / Uвх ном) /(DUвых / Uвых ном)

Егерде стабилитрондағы динамикалық кедергі белгілі болса, тұрақтандырғыш коэффициентін төмендегі формула бойынша анықтауға болады

 .

Шамалық стабилизатордың тұрақтандырғыш коэффициенті 20 –50 аралығында болады.

Шығыс кернеуді тұрақтандыру үшін кіріс кернеумен жүктемедегі кедергі арасына реттелінетін кедергісі бар элемент жалғаса, стабилизатор параметрлерін жақсартуға болады. Осындай жолмен құрылған стабилизаторларды жүйелі стабилизаторлар деп атайды.

Қарапайым жүйелі кернеу стабилизаторы транзистордағы базасы эталондық кернеу көзіне қосылған эмиттерлік қайталау болып табылады(50,a суреті)

 

 

 

 

50 Сурет - Жүйелі  кернеу стабилизаторы

 

 

50 суреттен шығыс  кернеу Uвых төмендегі формула бойынша анықталынатын көруге болады:

Uвых = Uст – Uбэ .

 

 

Шығыс кернеу стабилитронның тұрақтандырғыш кернеуінен база – эмиттер ауысымындағы ашық транзистордың кернеуінің азаю шегіне аз болады(0,5 – 0,7 В аралығында). Кернеу бойынша теріс кері байланыстың болуынан стабилизатордың шығыс кедергісі аз және Ом үлесіндей болады.

Егерде шығыс кернеуді реттеу қажеттігі туындаса базаға потенциометр движогынан алынатын эталондық кернеуді беру керек. Потенциометр кедергісі R1 кедергісінен (2 – 5) есе көп болады.

 

 

Тұрақтандырғыш сапасын арттыру үшін және шығыс кернеудің реттелінетін динамикалық диапазонын кеңейту үшін стабилизаторға тұрақты тоқтың күшейткішін қосымша енгізеді бұл күшейткіш өз кезегінде теріс кері байланыстың рөлін атқарады. Осындай стабилизатордың сәйкес сызбасы 51 суретте көрсетілген. Мұндай стабилизаторларды компенсационный деп атайды.

51 Сурет– Компенсационный  стабилизатор сызбасы

 

 

Потенциометр движогынан R3 транзистор базасына VT2 берілетін тұрақты тоқты күшейткіш орындалған кернеу кері байланыс кернеуі деп аталынады. UOC=UCТ+ UЭБ суреттен көрсетілгендей. Потенциометрден R3 өтетін тоқ 10...15 мА аралығынан аспау керек. Резистор кедергісі R1 әдетте бірнеше килоомға тең болады.

Компенсационный кернеу стабилизаторын есептеуді реттелінетін транзисторды VT1 таңдаудан бастайды. Оның рұқсат етілген кернеуі UКЭ.МАКС стабилизатордың кіріс кернеуінен (UВХ.МАКС) көп болу керек, ал коллектордағы максималды токтын IK.МАКС мәні жүктемедегі тоқтың шекті мәнінен көп болу керек.

Максималды қуат формуласы:

Бұл қуаттың мәні транзистордың анықтамада көрсетілген максималды рұқсат етілген қуатының РК.МАКС 75% көп болмау керек. Егерде бұл шарт орындалмаса РК.МАКС мәні жоғары басқа транзистор таңдау қажеттігі туындайды. Таңдалған транзистордың VT1 анықтама бойынша h21E анықтап базалық тоқтың жүктеменің максималды тоғына сәйкес келетін максималды мәнін есептейді: