Помимо максимального выпрямленного тока в справочные данные включают следующие характеристики: прямое падение напряжения, максимально допустимую амплитуду обратного напряжения, обратный ток при максимальном обратном напряжении и предельной рабочей температуре и, наконец, диапазон рабочих температур. Максимальное обратное напряжение определяют по возрастанию обратного тока диода.

Из-за разброса прямых ветвей характеристик полупроводниковых диодов (области, заштрихованныена рис. 6.29, g) при параллельном их соединении, что увеличивает выпрямленный ток, необходимо последовательно с каждым из диодов включать добавочный резистор (рис. 6.29, б). Без добавочных резисторов распределение общего тока

между диодами будет неравно-

1,мА тах

Umax и min Imln

Рис. 6.29

мерным и при некотором напряжении Uy определяется ординатами / ах и Im-

Неравномерность распределения обратного напряжения в цепочке последовательно включенных диодов при обратном токе определяется

абсциссами t/max и и tain- По-

следовательное соединение применяется для уменьшения обратного напряжения, испытываемого каждым из вентилей цепочки. Для равномерного распределения обратного напряжения в такой цепи необходимо к диодам подключать шунтирующие резисторы (рис. 6.29, в). Ток, протекающий по шунтирующим резисторам при максимуме обратного напряжения, должен быть на порядок больше обратного тока диода. Выравнивать обратные напряжения на вентилях можно и с помощью конденсаторов, включаемых параллельно диодам.

Высокие обратные напряжения имеют выпрямительные столбы, представляющие собой оформленную в одном корпусе цепочку последовательно соединенных вентилей. Помимо столбов выпускаются и блоки, содержащие по две-три отдельные цепочки вентилей, что дает возможность соединять их в схеме различными способами.

Вакуумные вентили в настоящее время находят применение лишь Б выпрямителях, создающих выпрямленное напряжение порядка десятка киловольт при малом токе нагрузки. Эти маломощные кенотроны имеют прямой накал и хорошо изолированный вывод от анода.

§ 6.10. Сглаживающие фильтры

Для уменьшения переменной составляющей выпрямленного напряжения между выпрямителем и нагрузкой включают фильтр, пропускающий с малым ослаблением постоянную составляющую и с большим переменную составляющую.

Как уже было сказано, радирустроисгва потребляют от источника питания не только постоянный, но и быстроменяющийся ток. Чтобы фильтр не являлся пробкой для переменной составляющей тока нагрузки, его выход шунтируется конденсатором, емкость которого настолько велика, что максимально возможный переменный ток нагрузки создает на выходе фильтра напряжение, сравнимое по своей величине с пульсациями.

Простейший фильтр состоит из двух пассивных элементов, включенных по Г-образной схеме. Последовательный элемент обладает большим сопротивлением переменному току, а параллельный элемент (конденсатор) - малым.

В качестве последовательного элемента (рис. 6.30) применяют дроссели и резисторы. В последнем случае в фильтре теряется большая мощность постоянного тока.

Одним из важных показателей фильтра является коэффициент сглаживания пульсаций. Он определяется как отношение коэффициентов пульсаций на входе и

(6.110)

е

е

Рис. 6.30

выходе фильтра:

~ Е, I и,

где Ет~ и - амплитуды колебаний входного е и выходного и напряжений; Во а Uo - постоянные составляющие.

При таком определении величина коэффициента сглаживания пульсаций зависит от формы пульсаций сглаживаемого напряжения.. С его помощью можно определить полный коэффициент пульсаций на выходе фильтра по известному полному коэффициенту пульсаций на входе. Часто пользуются коэффициентом сглаживания пульсаций для каждой из гармоник сглаживаемого напряжения:

Qk - ktik вх/п k вЫх - j

(6.111)

где Emk и Umk - амплитуды A-x гармоник. Этот коэффициент не зависит от формы подводимого к фильтру напряжения и может быть легко вычислен.

Представим напряжение е и и рядами Фурье, т. е. как суммы постоянных составляющих и гармоник с частотами ka:

е = Ео+ Emi cos (aj + ср) -f £ cos {2b}J-f Фа) -f..., u = U + и ml cos (aj + i])i) -f Um cos {2a J -f i])) +....

(6.112) (6.113)

Здесь ш„ =

= tna - основная гармоника частоты пульсации, равная частоте тока сети а^, умноженной на число фаз выпрямителя.

Фильтр является линейной системой, и это позволяет вычислить отношение амплитуд Emk и Uk для одной отдельно взятой k-a гармоники.

Так, для схемы идеального (лишенного потерь) фильтра (рис. 6.30,g) имеем

- £o = t/o (6.114)

и

Umk = [Етк/\ ik(o,L +R/{1+ jkaCR) I] R/\l + jkaCR = . =Emk/\l+i(nkUR-{ka fLC\. (6.115)

Поскольку выходное сопротивление фильтра для любой из переменных составляющих должно быть меньше сопротивления нагрузки, емкость конденсатора фильтра следует выбирать но условию

kayCRl, (6.116)

а это позволяет пренебречь единицей в сумме Т + jkaiCR, что в свою очередь дает*

--nrWIcT- (6-117)

qkEmk/UmkknLC-l = {kaJaf~l. (6.118)

Чтобы сглаживание пульсаций было эффективным, резонансная частота фильтра сОф = 1 LC должна быть много меньше частоты первой гармоники пульсаций < - тос. Это положение показывает, что все переменные составляющие напряжения, подводимого к фильтру, при хорошем сглаживании имеют частоты, много большие его резонансной частоты. По этой причине можно пренебречь омическим сопротивлением дросселя и проводимостью потерь конденсатора.. Потери в контуре оказывают заметное влияние на его токи лишь при резонансе.

Сравнив точное (6.115) и приближенное (6.118) выражения для напряжения пульсаций, можно заключить, что в приближенном выражении отсутствует член, определяющий затухание контура. Поэтому условие (6.116), на основе которого сделаны приближения, является условием малости потерь вносимых нагрузкой в контур, образующий LC-фильтр.

В колебательной системе с малым затуханием наблюдаются интенсивные и довольно длительные переходные процессы, поэтому следует рассмотреть поведение LC-фильтра при изменениях как Eg, так и R, и при проектировании фильтра учитывать особенности переходного процесса.

Для схемы /?С-фильтра (рис. 6.30,-6) постоянное напряжение на выходе уже не совпадает со входным постоянным напряжением:

UoEoR/{R + R). (6.119)-

Амплитуда k-u гармоники выходного напряжения этого фильтра, Umk = [Emk/\ .-f R/il + jkaj:R) \]R/\l+jkci,CR I =

= mRi+R)]Emk/V +[k(o,CRR/(R+ R)f, (6.120)