И наконец, классика жанра –
Мостовые схемы двухполупериодных выпрямителей.

Рис.3

На Рис.3 слева изображена схема однополярного двухполупериодного мостового выпрямителя с использованием одной обмотки трансформатора. Графики напряжений на входе и выходе выпрямителя аналогичны осциллограммам, изображённым на Рис.2.
Во время положительного полупериода переменного напряжения ток протекает через цепь, образованную D2 и D3, во время отрицательного – через цепь D1 и D4. В обоих случаях направление тока, протекающего через нагрузку, одинаково.

Если сравнивать данную схему с предыдущей схемой выпрямителя с нулевой точкой, то мостовая имеет более простую конструкцию трансформатора при таком же уровне пульсаций, менее жёсткие требования к обратному напряжению диодов, а главное – более рациональное использование трансформатора и возможность уменьшения его габаритной мощности.

Обмотка трансформатора должна обеспечивать величину тока, равную I_обм = 1,41×I_нагр и напряжение холостого хода

U₂ ≈ 0,75×U_н .
Полупроводниковые диоды следует выбирать исходя из следующих соображений:
U_обр > 1,57×U_н и I_макс > 1,57×I_н .

При наличии у трансформатора двух одинаковых вторичных обмоток, или одной с отводом от середины выводом, однополярная схема преобразуется в схему двуполярного выпрямителя со средней точкой (Рис.3 справа).
Естественным образом, диоды в двуполярном исполнении должны выбираться исходя из двойных значений

U_обр и I_макс по отношению к однополярной схеме.

Значения U_обр и I_макс приведены исходя из величин наибольшего (амплитудного) значения обратного напряжения, приложенного к одному диоду, и наибольшего (амплитудного) значения тока через один диод при отсутствии сглаживающих фильтров на выходе.

Конденсатор С1 во всех схемах – это простейший фильтр, выделяющий постоянную составляющую напряжения и сглаживающий пульсации напряжения в нагрузке.
Для выпрямителей, не содержащих стабилизатор, его ёмкость рассчитывается по формулам:
С1 = 6400×I_н/(U_н×К_п) для однополупериодных выпрямителей и
С1 = 3200×I_н/(U_н×К_п

) – для двухполупериодных,
где К_п – это коэффициент пульсаций, численно равный отношению амплитудного значения пульсирующего напряжения к его постоянной составляющей.
Для стабилизированных источников питания ёмкость С1 можно уменьшить в 5-10 раз.

«Коэффициент пульсаций выбирают самостоятельно в зависимости от предполагаемой нагрузки, допускающей питание постоянным током вполне определённой «чистоты»:
10 -3 . 10 -2 (0,1-1%) – малогабаритные транзисторные радиоприёмники и магнитофоны,
10 -4 . 10 -3 (0,01-0,1%) – усилители радио и промежуточной частоты,
10 -5 . 10 -4 (0,001-0,01%) – предварительные каскады усилителей звуковой частоты и микрофонных усилителей.» – авторитетно учит нас печатное издание.

Ну и под занавес приведём незамысловатую онлайн таблицу.

КАЛЬКУЛЯТОР РАСЧЁТА ВЫПРЯМИТЕЛЯ ДЛЯ БЛОКА ПИТАНИЯ.

4 Ответы

Связанные вопросы

1 ответ

2 ответов

3 ответов

Устройство, принцип действия и схема диодного моста выпрямителя

Переменный электрический ток преобразуется в постоянный пульсирующий за счет применения специальных электронных схем — диодных мостов. Схему диодного моста выпрямителя разделяют на 2 варианта исполнения: однофазную и трехфазную.

В работе выпрямителя главным элементом является диод. Конструктивно он представляет собой пластину полупроводникового кристалла с двумя зонами разной проводимости. Особенностью является одностороннее пропускание электрического тока, в зависимости от направления течения.

Устройство и работа выпрямительного диода основаны на особенностях p-n перехода между зонами полупроводника. Его сопротивление зависит от полярности внешнего напряжения. В одном случае оно велико, в другом — незначительно.

Однофазный диодный мост

Когда на входе — переменное синусоидальное напряжение, в каждый полупериод ток проходит через одну пару диодов, а другая закрыта. В итоге на выходе схемы диодного моста выпрямителя образуется пульсирующее напряжение, частота которого в два раза больше, чем на входе.

Трехфазная мостовая схема

В данной схеме используются диодные полумостовые выпрямители. Выходное напряжение здесь получается с меньшими пульсациями.

Как сгладить пульсации при выпрямлении питания?

Качество выпрямленного напряжения снижается с увеличением его пульсации. Чтобы ее уменьшить, применяются элементы, накапливающие энергию при ее поступлении от выпрямителя и отдающие при прекращении ее подачи.

На схеме диодного моста выпрямителя с конденсатором последний подключается параллельно нагрузке. Его емкость подбирается в зависимости от нагрузочного тока. При подаче импульса происходит зарядка конденсатора. Между импульсами (когда их нет) напряжение с него отдается нагрузке.

В результате сглаживания выходное напряжение фильтра становится больше и приближается к величине амплитуды выпрямленной величины.

Идеальное напряжение на выходе фильтра получить не удается из-за разрядки конденсатора между импульсами. Обычно подобные пульсации допустимы. Их можно уменьшить путем увеличения емкости конденсатора.

Если для сглаживания применяется катушка индуктивности, ее подключают последовательно с нагрузкой. В комбинированные цепи фильтров входят дроссели и конденсаторы.

Конструкции диодных мостов

Простейшее устройство моста выполняется с помощью спайки отдельных диодов. В промышленности выпускают монолитные конструкции, которые меньше по размерам и дешевле. Кроме того, в них подбираются диоды с аналогичными характеристиками, что позволяет им работать с одинаковым нагревом. Это повышает надежность схемы диодного моста выпрямителя.

Преимуществом диодных мостов из отдельных элементов является возможность ремонта, когда один их них выйдет из строя. Сборку же приходится заменять полностью. Неисправности в ней возникают редко, поскольку элементы правильно подобраны.

Питание выпрямителей

Устройства, потребляющие большой ток, обычно питаются от сети 220 В. Напрямую приборы не подключают,

Измерительный трансформатор напряжения 2

ЗАДАЧА 2. Прочтите текст и переведите его с английского на русский.

Электрическая цепь или сеть — это путь, по которому может течь электрический ток. Простая схема состоит из источника питания, двух проводников, каждый из которых подключен к клемме источника, и устройства, через которое может течь электричество. Это устройство называется нагрузкой и крепится к проводам. Если все детали правильно соединены, ток течет и лампа загорается.Такая схема называется «замкнутой». Напротив, если провода отключены, цепь называется «разомкнутой» или «разорванной». Цепь может быть открыта и закрыта устройством, называемым переключателем. Нагрузки могут превратить электрическую энергию в более полезную форму. Вот несколько примеров: лампочки, которые преобразуют электрическую энергию в световую; электродвигатели, преобразующие электрическую энергию в механическую; динамики, которые преобразуют энергию в звук.

Источник обеспечивает электрическую энергию, потребляемую нагрузкой.Это может быть аккумуляторная батарея или генератор. Переключатель прерывает ток, подаваемый на нагрузку источником, и позволяет нам контролировать поток. Когда через сеть проходит чрезмерно высокий ток, происходит короткое замыкание. Это может произойти при падении сопротивления или нарушении изоляции. Чтобы предотвратить короткое замыкание, лучше всего использовать предохранители, которые плавятся, когда через них проходит слишком большой ток, тем самым прерывая цепь.

ЗАДАЧА 3.Сопоставьте слова с их определениями.

ЗАДАЧА 4.Прочтите текст еще раз и ответьте на следующие вопросы.

1. Из чего состоит простая схема? 2. Что происходит с лампой в замкнутой цепи? 3. Можете назвать несколько примеров нагрузок? 4. Что такое генератор? 5. Какова функция переключателя? 6. Когда происходит короткое замыкание? 7. Что можно использовать для предотвращения коротких замыканий? 8. Как работает предохранитель?

ЗАДАЧА 5. Дополните текст словами из поля. Потом послушайте и проверьте.

1) цепи можно соединить двумя различными способами: последовательно или параллельно.Если компоненты расположены один за другим, образуя единый 2) между клеммами и компонентами, схема называется последовательной схемой. В схеме этого типа 3) протекает от отрицательного вывода к 4) выводу, проходя через все компоненты схемы. Это означает, что 5) энергии, проходящей через все компоненты в серии, одинаковы. Основным недостатком последовательной схемы является то, что, когда один компонент на пути 6), вся схема перестает работать (например.г. Елочные огни).

Параллельная цепь состоит из нескольких путей, соединяющих различные компоненты. Каждый отдельный путь называется 7) схемы. Ток от источника разделяется и течет по разным ветвям. В отличие от последовательных цепей, если один из компонентов в параллельной цепи перегорает, другие цепи 8) срабатывают. Параллельные цепи обычно используются для 9) соединения дома, так что каждая розетка может работать независимо. Например, вам не обязательно 10) свет в вашей комнате, чтобы розетка телевизора работала.

ЗАДАЧА 6. Прочтите текст и найдите синонимы для следующих слов: чрезмерное, нагружающееся, реагирующее на высокие температуры, настроенное, чтобы плавить, клиенты.

А, чтобы защитить ее от воздействия чрезмерного напряжения. Это предохранительное устройство, изготовленное из термочувствительного сплава, подключено последовательно к цепи, которую оно должно защищать. Если через цепь протекает чрезмерный ток, сплав станет жидким и разомкнется.Автоматический выключатель играет важную роль в доме для защиты цепей от перегрузки, перегрева и коротких замыканий. Преимущество автоматического выключателя в том, что его можно вернуть в исходное положение после перегрузки, заменив предохранитель. Профессиональный электрик всегда должен предоставлять своим клиентам карту электросхемы в доме, чтобы с ней было легче работать в случае неисправности.

ЧАСТЬ 5

Задание 1. Изучите новые слова и словосочетания.

	введение	[ˌɪntrə’dʌkʃ (ə) n]	, г.
	сравнить	[kəm’pɛə]
	сжатие	[kəm’preʃ (ə) n]
	в обиход
	достичь	[ə’ʧiːv]
	диод	[‘daɪəud]
	конденсатор	[kə’pæsɪtə]
	резистор	[rɪ’zɪstə]
	отдельный	[‘sep (ə) rət]
	требуется	[rɪ’kwaɪə]
	карбон	[‘kɑːb (ə) n]
	керамика	[sə’ræmɪks]
	диэлектрик	[daɪɪ’lektrɪk]
	вольфрам	[‘tʌŋstən]
	создать	[krɪ’eɪt]
	указать	[‘spesɪfaɪ]	;
	передатчик	[trænz’mɪtə], [træns’mɪtə]
	приемник	[rɪ’siːvə]
	комплекс	[‘kɔmpleks]
	соединение	[ˌɪntəkə’nekʃ (ə) n]
	упростить	[‘sɪmplɪfaɪ]
	логический	[‘lɔʤɪk (ə) l]
	собрать	[‘sembl]
	доска	[бд]	, г.
	заглушка	[plʌg]	, г.
	уменьшение	[dɪ’kriːs]
	подход	[‘prəuʧ]
	результатов в / от	[rɪ’zʌlt]	— /
	воплощать
	плотность
	составляют
	на квадратный дюйм	[skwɛə]

ЗАДАЧА 2.Изучите следующие правила произношения окончаний причастия II и разделите все обычные глаголы из БЛОКОВ 1–5 на три столбца в зависимости от того, как произносятся их окончания.

-изд

[id] [t] [d]

[т, д] глухие согласные звонкие согласные и гласные

хотел нажал играл, позвонил

ЗАДАНИЕ 3. Изучите следующую таблицу Past Simple и правила ее использования.

Мы используем , когда говорим о:

Прошлые действия, которые сейчас завершены (вчера играл в компьютерные игры.)

Прошлая привычка (я всегда ходил в школу пешком)

Серия действий в прошлом (я забрал свои вещи, ушел из дома и пошел в университет).

Временные привязки : мгновение назад, вчера, позавчера, два дня назад, на прошлой неделе

Прошлое простое

ЗАДАЧА 4. Заполните пробелы в тексте ниже и переведите с английского на русский.

A.S. Попов (1859–1906) (быть) в 1895 г. преподавателем физики. Он (установил) приемник в 1895 году и (прочитал) доклад об этом на заседании Русского физико-химического общества 25 апреля (7 мая по новому стилю) 1895 года. Он (демонстрирует) первый в мире радиоприемник, который он (называет) прибором для обнаружения и регистрации электрических колебаний. С помощью этой аппаратуры Попов (может) регистрировать электрические возмущения, в том числе атмосферные.В марте 1896 года он (дает) еще одну демонстрацию перед тем же обществом. На этой встрече слова Генриха Герца (передавать) по беспроволочной телеграфии азбукой Морзе и, аналогично принятые перед уважаемой научной аудиторией, Попов (стать) изобретателем радио, 7 мая ежегодно отмечается как «День радио» в России.

Маркони (изобретает) систему очень успешной беспроводной телеграфии и (вдохновляет) и (контролирует) ее применение. Такова история многих изобретателей беспроводного телеграфа, которые работали с оборудованием друг друга, добавляя новые идеи и новые улучшения. Это будет терпеливое, настойчивое исследование законов природы, вдохновленное любовью к знаниям.

ЗАДАНИЕ 5. Заполните пропуски глаголами в прошлом. Послушайте запись и проверьте свои ответы.

ТОМАС ЭДИСОН

Американский изобретатель Томас Эдисон (живёт) и (работает) в США всю свою жизнь. Он (быть) самым продуктивным изобретателем на свете. За свою жизнь он (запатентовал) 1093 различных изобретения, в том числе электрическую лампу накаливания (похожую на обычную лампочку, которую мы знаем сегодня), кинопроектор и фонограф.Он также (основал) первую промышленную исследовательскую лабораторию. Эдисон (есть) медленный старт в жизни. Его исключили из школы, потому что люди (не осознают), что он (быть) глухим, вместо этого думают, что он (не может) учиться. Его мать (учила) его дома, где он построил свою лабораторию к тому времени, когда ему (быть) 10 лет.

ЗАДАЧА 6. Прочтите текст ниже и переведите его.

МАСШТАБНАЯ ИНТЕГРАЦИЯ В ЭЛЕКТРОНИКЕ

Самая прогрессивная технология современной индустриальной эпохи — это электроника. Появление транзистора в свое время казалось чудом компактности по сравнению со стеклянной вакуумной трубкой. Теперь размер электронных устройств уменьшался на 10 каждые пять лет, что привело к сильному сжатию. Когда термин «микроэлектроника» впервые вошел в употребление, кремниевый кристалл размером в десятую часть квадратного дюйма мог содержать от 10 до 20 транзисторов вместе с несколькими диодами, конденсаторами и резисторами. Теперь такие микросхемы могут содержать тысячи отдельных электронных компонентов.

До появления транзистора каждый тип компонента в электронной схеме был сделан из одного или нескольких материалов с требуемыми электрическими характеристиками.Например, углерод использовался для изготовления резисторов, керамики и диэлектрика для конденсаторов, вольфрам — для эмиттеров в электронных лампах и так далее. Эти компоненты затем использовались как строительные блоки при создании схемы с заданными характеристиками и откликами. Цепи были объединены в системы, такие как радиопередатчик, радиоприемник, радар или компьютер.

С самого начала электроника была технологией сложных соединений. Небольшой радар может легко иметь столько же соединений, сколько и нефтеперерабатывающий завод.Чтобы упростить конструкцию системы и уменьшить количество соединений, инженеры разработали серию стандартных схемных модулей. Каждый модуль выполнял определенную функцию и использовался как логический строительный блок для создания систем. Транзистор можно легко собрать с резисторами и конденсаторами примерно такого же размера на небольшой пластиковой плате. Эти модульные печатные платы размером с игральную карту затем можно было соединять вместе по мере необходимости.

По мере развития транзисторной технологии было важно уменьшить размер компонентов и длину межсоединений.Это ограничение и сложность системного дизайна сделали необходимость поиска новой технологии. В результате появилась микроэлектроника, воплощенная в интегральной схеме. Это позволило изготавливать (в составе единого кремниевого кристалла) транзисторы, диоды, резисторы и конденсаторы, объединяющие их в целостную схему. Технология, которая производит такие электронные схемы высокой плотности, называется крупномасштабной интеграцией, или БИС. Хотя у этого термина нет точного определения, он обычно используется для интегральных схем, которые содержат 100 или более «вентилей» или отдельных схемных функций с плотностью «от 50 000 до 100 000 компонентов на квадратный дюйм».Если бы верхнее значение могло быть достигнуто в кубическом дюйме материала, плотность электронных компонентов была бы примерно четверть плотности нервных клеток в человеческом мозгу. Сейчас кажется неизбежным, что микроэлектронные схемы, включая БИС, вскоре найдут свое применение во множестве новых приложений, которые окажут большое влияние на промышленность и повседневную жизнь.

ЗАДАНИЕ 7. Ответьте на следующие вопросы и перескажите текст.

1. Как называется технология производства электроники высокой плотности? 2.Что вызвало проблему миниатюризации? 3. Что означает термин ворота? 4. Что показалось чудом компактности? 5. Какие материалы использовались для различных компонентов схемы? 6. Для чего использовались эти схемы? 7. Что было сделано для упрощения конструкции системы? 8. Почему было важно уменьшить размер компонентов?

ЗАДАЧА 8. Заполните пропуски предлогами: из, в, в, по, с.

Не понимая вопросов чистой науки, мы не можем следить за рассказами по радио.Это начинается, вероятно, Джозефом Генри, американским физиком, который в 1842 году обнаружил, что электрические разряды являются колебательными. Гигантский шаг вперед был сделан Джеймсом Максвеллом, шотландским физиком и одним из великих математических гениев 19 века. С помощью чисто математических рассуждений Максвелл показал, что все электрические и магнитные явления могут быть уменьшены напряжениями и движениями среды, которую он назвал эфиром. Сегодня мы знаем, что этой электрической среды не существует в реальности. Тем не менее, концепция эфира очень помогла и позволила Максвеллу выдвинуть свою теорию о том, что скорость электрических волн воздуха должна быть равна скорости световых волн, причем обе являются волнами одного и того же вида, просто разной длины.

ЗАДАЧА 9. Используйте суффиксы и префиксы, чтобы изменить форму слов в скобках.

В 1878 году Дэвид Хьюз; американец (физик) сделал еще одно важное открытие в предыстории радио и его основных компонентов. Он обнаружил, что неплотный контакт в цепи, содержащей батарею и телефон (приемник) (изобретенный Беллом в 1876 году), вызовет в приемнике звуки, соответствующие тем, которые попадают на диафрагму мундштука.

В 1883 году Джордж Фицджеральд, ирландец (физик), предложил метод, с помощью которого (электромагнитные) волны могут создаваться разрядом конденсатора. Затем мы должны обратиться к Генриху Герцу, знаменитому немецкому физику, который первым создал, обнаружил и измерил эти волны и тем самым (экспериментально) подтвердил теорию эфирных волн Максвелла. В своих экспериментах он показал, что эти волны способны (отражать), (преломлять), (поляризовать), (дифрактировать) и (интерферировать).

В первые годы своего (развития) радио (связь) называлось (проводным) телеграфом и телефоном. Это имя было слишком длинным для удобства и позже было изменено на радио, которое происходит от хорошо известного латинского слова «радиус» — прямой линии, проведенной от центра круга к точке на его окружности. Беспроводная связь (передача) была названа радио (передача) или просто радио.

Термин «радио» теперь означает (излучение) волн передающими станциями, их (распространение) в пространстве и прием принимающими станциями. Радиотехника стала (тесно) ассоциироваться со многими другими отраслями науки и (инженерии), и сейчас трудно ограничить слово радио каким-либо простым определением.

ПОЗ. 6

Задание 1. Изучите новые слова и словосочетания.

	вакуумный клапан	[‘vækjuːm]
	выполняет функцию	[‘fʌŋkʃ (ə) n]
	незаменимый	[ˌɪndɪ’spen (t) səbl]	, г.
	радар	[‘reɪdɑː]
	оборудование	[ɪ’kwɪpmənt]
	недостаток	[‘drɔːbæk]
	отходы	[west]
	тепло	[высота]	, г.
	требуется	[rɪ’kwaɪə]
	усиление	[ˌæmplɪfɪ’keɪʃn]
	размер	[daɪ’menʃn]
	лучистый	[‘reɪdɪənt]
	чувствителен к	[‘sensɪtɪv]
	примесь	[əd’mɪksʧə]
	частица	[‘pɑːtɪkl]
	давление	[‘pre]
	переход	[‘ʤʌŋkʃən]	, г.
	излучатель	[i’mitər]	, г.
	усилитель мощности
	присадка	[‘dəupənt]
	получить	[b’teɪn]	, г.

ЗАДАЧА 2.Прочтите текст ниже и переведите его.

ТРАНЗИСТОРЫ

До изобретения транзисторов для выполнения этих функций использовались электронные (вакуумные) клапаны. Электронные клапаны — замечательные устройства. Помимо незаменимого использования в радио и телевизорах, они выполняют много другой работы. Они используются в радиолокационной и киноаппаратуре. Они являются основными элементами электронного мозга. Но у электронных клапанов есть несколько недостатков. Они тратят много электроэнергии.Один из элементов вакуумного клапана должен быть нагрет, чтобы он испускал электроны. Для этого обогрева требуется электричество и выделяется нежелательное тепло, которое требует специального охлаждающего оборудования, чтобы избавиться от этого тепла.

Транзистор — это полупроводниковое устройство для усиления электрических сигналов. Применение транзисторов вместо электронных ламп позволило создать компактные электронные устройства небольших размеров, потребляющие очень мало энергии. Транзисторы успешно используются для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую с помощью тепловых элементов.Они широко используются для преобразования лучистой энергии в электричество с помощью фотоэлементов или так называемых солнечных батарей. Источники света и лазеры также построены на основе транзисторов.

Транзисторы чрезвычайно чувствительны к внешним воздействиям. Даже тысячные доли процента примесей изменяют свои электропроводящие свойства в сотни тысяч раз. Они очень чувствительны к действию света, ядерных частиц, давления и т. Д.

Транзисторы изготовлены из небольших кристаллов германия.Германий — это элемент кристаллической формы. Кристалл германия, используемый в типичном транзисторе, может иметь площадь меньше 1/8 дюйма и толщину менее 1/32 дюйма. Используются разные типы транзисторов, и их количество находится в стадии разработки. Разработана очень тонкая технология получения транзисторов с заданными физическими свойствами путем введения в них примесей золота, меди, никеля, цинка. В настоящее время большое значение имеет транзистор переходного типа. Этот транзистор состоит из трех отдельных областей полупроводника, каждая из которых имеет омический вывод.Один из переходов называется эмиттером, другой — коллектором. Этот транзистор представляет собой усилитель мощности.

Транзисторы в настоящее время тоже изготавливаются из кремния. Кремний не является ни хорошим проводником, ни хорошим изолятором, поэтому он и другие твердые вещества, такие как германий, известны как полупроводники. Как полупроводник, кремний очень чувствителен к примесям, которые называются легирующими добавками. Если вы добавите к кремнию всего 0,0001% легирующей примеси, вы можете увеличить проводимость в 1000 раз.Транзистор состоит из кремния двух типов. Один тип был легирован бором, который дает ему положительный заряд, и называется кремнием p-типа. Другой тип был легирован фосфором, который придает ему отрицательный заряд — это кремний n-типа. При легировании кристалла кремния легирующими добавками p- и n-типа образуется p-n-переход.

Транзисторы произвели революцию в радиотехнике и электронике. Из-за своего небольшого размера, отсутствия накала и других свойств транзисторы позволяют изготавливать устройства, которые не могут быть изготовлены с использованием электронных ламп.

ЗАДАНИЕ 3. Ответьте на следующие вопросы и перескажите текст.

1. Какой элемент является наиболее распространенным на этой планете? 2. Почему важно использовать кремний? 3. Почему полиэтилен используется для изоляции? 4. Кремний — это изолятор или проводник? 5. Как называются примеси? 6. Что можно сделать, легируя полупроводник примесями? 7. Какие типы полупроводников могут образовываться при легировании примесями? 8. Что такое p-n переход?

ЗАДАЧА 4. Выберите правильный ответ по тексту.

1) Согласно тексту, какой элемент лучше всего подходит для изготовления транзисторов?

а) кислород

б) кремний

в) медь

2) Согласно тексту полиэтилен устойчив к электричеству и используется для

а) изоляционный.

б) изготовление электрического кабеля.

в) регулирующий ток.

3) Какой из этих материалов не является материалом с очень низким сопротивлением?

а) германий

б) медь

в) железо

4) Какие из этих характеристик не характерны для кремния?

а) Он прочный.

б) Если имеет способность проводить электричество.

c) Если часто используется как изолятор.

5) легирующие примеси

а) элементы, устойчивые к электричеству.

б) примеси, к которым кремний очень чувствителен.

в) самые распространенные элементы на Земле.

ЗАДАНИЕ 5. Найдите слова, противоположные по смыслу.

Твердый, нижний, правый, жидкость, изолятор, верх, увеличение, положительный, падение, высокий, левый, маленький, проводник, отрицательный, много, низкий.

ЗАДАЧА 6. Переведите слова, обратите внимание на суффиксы.

1. сопротивление, сопротивление, сопротивление

2. изоляция, изоляция, изолятор, изолированный, изоляционный

3. проводимость, проводник, проводимость, проводимость, проводимость, проводимость

4. электричество, электрик, электрик, электрификация, электрика

ЗАДАЧА 7. Измените предложения с активных на пассивные.

1.В настоящее время люди используют кремний для производства транзисторов. Сегодня кремний

2. Обычно мы изолируем медный провод полиэтиленом. Обычно медный провод

3. Для изготовления электрического кабеля используем железо и медь. Электрический кабель

4. Вы можете увеличить проводимость кремния, добавив к нему легирующую добавку. Электропроводность кремния

5. Можно сформировать p-n-переход, легируя кристалл кремния легирующими добавками p- и n-типа. P-n переход

6. Профессор подал напряжение на один из контактов, чтобы показать нам работу p-n перехода.Напряжение

ЗАДАЧА 8. Заполните пропуски предлогами: to, with, of, on, in, through, at, into

1. Полупроводниковый чип — это крошечная плата из кремния и германия. 2. Все элементы можно разделить на три группы; в первую группу входят элементы стойкие … электричество; второй — элементы низкого сопротивления; и последний включает полупроводники. 3. Он сказал, что лучше заизолировать этот кусок медной проволоки полиэтиленом.4. Если мы посмотрим на схему p-n-p перехода, то мы увидим, что справа находится эмиттер, слева — коллектор, а посередине — база. 5. Компас — это устройство, очень чувствительное к магнитному полю земли. 6. Каждый слой полупроводникового материала легирован небольшим количеством примесей. 7. Следует подключить каждую из двух частей системы к отдельным источникам питания. 8. Этот метод может быть применен при производстве новых электронных устройств. 9. Давайте посмотрим на Периодическую таблицу элементов Менделеева.Такие элементы, как водород, кислород, углерод и азот, помещены вверху таблицы, а такие элементы, как свинец, золото, ртуть — внизу. 10. Говорят, что ток течет в вакууме только в одном направлении.

ЗАДАНИЕ 9. Сопоставьте слова с их значениями.

а) переход б) электричество в) транзистор г) кремний д) кислород е) вести г) сырье з) напряжение я) изолировать j) сопротивляться

1.электронное устройство, намного меньшее, чем радиоклапан, используемое в радиоприемниках, обычно сделанное из силикона. 2. один из самых распространенных элементов, полупроводник, используемый в различных электронных устройствах. 3. химический элемент, газ без цвета, вкуса и запаха, присутствующий в воздухе, необходимый для существования всех форм жизни. 4. в натуральном виде, не изготовлен для использования. 5. не поддаваться влиянию чего-либо. 6. накройте или отделите что-либо непроводящими материалами, чтобы предотвратить прохождение электричества.7. свойство проводимости, развивающееся внутри вещества и вокруг него при трении с целью получения света. 8. передавать, позволять проходить или проходить. 9. электрическая сила, измеряемая в вольтах. 10. присоединение или присоединение.

ЗАДАНИЕ 10. Прослушайте запись и заполните пропуски.

ИЗМЕНЕНИЕ ГОСУДАРСТВА

Многие 1) могут существовать более чем в одном состоянии как 2), 3) или газ. В каком состоянии они находятся в 4) своей температуре и 5).При определенных температурах, при нормальном атмосферном давлении некоторые вещества 6) находятся в состоянии. Жидкости, например, могут превращаться в твердые вещества или 7), а газы могут конденсироваться в жидкости. Элементы изменяют свое состояние под нормальным давлением при определенных температурах, известных как 8) (или замерзание) и 9) (или конденсация).

ЗАДАЧА 11. Посмотрите видео о принципе работы MOSFET транзистора и ответьте на вопросы.

1. Что означает MOSFET? 2. Какая подложка показана на видео? 3.Какие белые и зеленые цвета используются для отображения? 4. Что означает красный цвет? 5. Что используется для изготовления изоляционного слоя? 6. Что наносится поверх изоляционного слоя? 7. Из каких элементов состоит MOSFET, показанный на видео? 8. Какие два элемента имеют один и тот же источник тока? 9. Как мы можем увеличить ток между истоком и стоком? 10. Где используются полевые МОП-транзисторы?

ЧАСТЬ 7

Задание 1. Изучите новые слова и словосочетания.

	оборудование	[ɪ’kwɪpmənt]
	ЦП / процессор
	память / хранилище	[‘stɔːrɪʤ]	,,
	периферийные устройства	[pə’rɪfərəl]
	устройство ввода
	устройство вывода
	поставка	[sə’plaɪ]
	дисплей	[dɪs’pleɪ]	, г.
	постоянный	[‘pɜːmənənt]
	клавиатура	[‘kiːbɔːd]
	оборудование	[‘hɑːdwɛə]
	программное обеспечение	[‘sɔftwɛə]
	точный	[‘kjərət]
	решение	[dɪ’sɪʒn]
	умножение	[mʌltɪplɪ’keɪʃən]
	деление	[dɪ’vɪʒən]
	вычитание	[səb’trækʃən]
	дополнение	[ə’dɪʃən]
	выполнить	[пə’фм]
	пользователь	[‘juːzə]
	общаться	[kə’mjuːnɪkeɪt]
	процедура	[prə’siːʤə]	, г.
	процесс	[‘предложения]
	магазин	[стɔː]
	цифровой	[‘dɪʤɪtəl]
	программа		()

: 2016-11-24; : 1448 | |

:

:

:

. 1. LC-цепь состоит из конденсатора 10 мкФ и индуктора 0,01 мГн

1. LC-цепь состоит из конденсатора 10 мкФ и индуктора 0,01 мГн. Какое максимальное значение заряда в конденсаторе, если максимальный ток через индуктор составляет 2 мА?

2. Конденсатор емкостью 100 мкФ заряжается до разности потенциалов 10 В и подключается параллельно катушке индуктивности 0,1 мГн для создания электромагнитных колебаний. Какой ток в цепи, когда мгновенное значение разности потенциалов на катушке индуктивности составляет 4 В?

3. Конденсатор 10 мкФ заряжается до разности потенциалов 50 В, а затем подключается к катушке индуктивности 0,1 Н. Какая энергия сохраняется в конденсаторе при t = 10 ³ π с после того, как конденсатор начинает разряжаться?

4. LC-цепь состоит из конденсатора 20 мкФ и катушки индуктивности 0,2 Н. Максимальный заряд конденсатора составляет 8 мкКл.

а) Какова полная ЭМ энергия в цепи?

b) Каково отношение мгновенной энергии конденсатора к энергии индуктора, когда мгновенный заряд конденсатора составляет 2 мКл?

5.LC-цепь состоит из конденсатора емкостью 2 мкФ и индуктора 0,8 мГн. Максимальное значение тока через индуктор составляет 100 мА.

а) Какое максимальное значение энергии хранится в конденсаторе?

б) Каков заряд конденсатора, когда мгновенный ток через катушку индуктивности равен 10 мА?

6. Конденсатор емкостью 1 мкФ заряжается до потенциала 100 В и затем подключается параллельно индуктивности с индуктивностью L = 4H. Выразите заряд и разность потенциалов как функции времени.

7. Максимальные значения заряда и тока измеряются как q _m = 10 ^-6 C и I _m = 2 мА в идеальной LC-цепи. Найдите частоту колебаний.

8. Запишите действующие, мгновенные и максимальные значения разности потенциалов и тока для цепей переменного тока?

9. Синусоидальное напряжение U = 100 Sin (200t π / 3) прикладывают к цепи, имеющей полное сопротивление 5 ∙ √2 Ом, найти:

а) Действующий ток.

б) Частота.

в) Фазовый угол.

10. Переменный ток индуцируется в контуре из 200 витков и площадью 400 см ² , который вращается в магнитном поле величиной 2 ∙ 10 ² T. Определите мгновенную ЭДС при t = 0,01 с после начало вращения, если амплитуда ЭДС 20 В.

11. Цепь с резистором 50 Ом подключена к генератору переменного тока, максимальная ЭДС которого составляет 200 В.Если частота равна 50 с ¹ , каково уравнение для переменного тока.

12. Источник переменного тока с максимальным значением напряжения U _m = 22 В и частотой 50 Гц подключен к резистору 22 Ом.

а) Найдите максимальный ток цепи,

б) Напишите выражение для напряжения и тока за раз, t.

13. Резистор подключается к источнику переменного тока с частотой 100 Гц и максимальной разностью потенциалов 170 В.Какое должно быть значение сопротивления, чтобы обеспечить в цепи максимальный ток 1,7 А?

14. Напряжение генератора переменного тока определяется как u = 100 sin ωt, а частота генератора равна 20 с ¹ , найти:

а) среднеквадратичный ток (i _{среднеквадратичное значение} ) в цепи, когда этот генератор подключен к резистору 25 Ом.

б) Мгновенное напряжение и ток при t = 3,004 с.

15.Источник переменного напряжения u = 500 sin 100πt подключен к резистору R = 250 Ом. Определить:

а) Уравнение мгновенного тока как функции времени.

б) Действующее напряжение и ток.

c) Частота и угловая частота.

г) Напряжение на резисторе и ток через резистор при t = 0,5 с.

16. Катушка индуктивности L = 5 Гн подключена к источнику переменного тока напряжением u = 150 ∙ sin 10πt.Запишите уравнение тока как функции времени. (Возьмем π = 3)

17. Определите максимальный и среднеквадратичный ток, проходящий через конденсатор 18 мкФ, подключенный к источнику переменного тока u _{среднеквадратичного значения} = 50 В и частотой 50 Гц. (Возьмем π = 3)

18. Катушка индуктивности L = 5 мГн подключена к источнику переменного тока с максимальным напряжением 6,4 В. Найдите индуктивное реактивное сопротивление катушки индуктивности и максимальный ток при ω = 320 рад / с.

19.Переменный ток с частотой 50 с ¹ проходит через конденсатор емкостным реактивным сопротивлением 10 / π Ом. Найдите емкость конденсатора в единицах Фарад (F).

20. Конденсатор 50 / π мкФ подключен к источнику переменного тока напряжением 150 В. Если частота источника составляет 2 мГц, найдите емкостное реактивное сопротивление конденсатора и максимальный ток.

21. Ток 2 А проходит через катушку с омическим сопротивлением 40 Ом, когда она подключена к источнику 100 В переменного тока (действующее значение).Если частота тока равна 50 / π s ¹ , найдите индуктивность катушки в единицах Генри (Гн).

22. Емкостное реактивное сопротивление конденсатора составляет 2 ∙ 10 ³ Ом, и он подключен к источнику с частотой 50 с ¹ . Найдите емкость конденсатора в мкФ. (Возьмем π = 3)

23. Найдите сопротивление конденсатора 2 / π мкФ при частоте источника переменного тока.

а) 50 Гц

б) 100 Гц

24.Если L = 2 Гн, а индуктивное сопротивление катушки индуктивности 628 Ом, найдите частоту переменного тока.

25. Коротковолновый радиопередатчик генерирует радиоволны в коротковолновом диапазоне, λ = 10 100 м. Какой диапазон частот у этого передатчика?

Дата: 19.02.2016; вид: 433;

и расчеты »Электроника

используются для сглаживания необработанного выпрямленного сигнала в источнике питания — важно выбрать правильный конденсатор с правильным значением и номинальным током пульсации.

Пособие и руководство по схемам источника питания Включает:
Обзор электроники источника питания Линейный источник питания Импульсный источник питания Защита от перенапряжения Характеристики блока питания Цифровая мощность Шина управления питанием: PMbus Бесперебойный источник питания

В источнике питания, будь то линейный источник питания или импульсный источник питания, использующий источник питания переменного тока и диодные выпрямители, необработанный выпрямленный выход обычно сглаживается с помощью накопительного конденсатора перед подачей на какие-либо регуляторы или другие подобные электронная схема.

идеально подходят для работы в качестве сглаживающих конденсаторов, поскольку многие электролитические компоненты могут обеспечивать достаточно высокую емкость и выдерживать уровень пульсаций тока, необходимый для сглаживания формы волны.

По сути, схема сглаживания заполняет основные провалы в необработанной выпрямленной форме волны, так что схема линейного регулятора или импульсного источника питания может работать правильно. Они изменяют форму волны от той, которая изменяется от нуля до пикового напряжения в течение цикла входящей формы волны мощности, и меняют ее на такую, где изменения намного меньше.По сути, они сглаживают форму волны, и отсюда и название.

Поскольку сглаживающие конденсаторы используются как в источниках питания с линейным стабилизатором, так и в импульсных источниках питания, они составляют важную часть многих из этих электронных схем.

Основы сглаживания конденсатора

Конденсаторное сглаживание используется для большинства типов источников питания, будь то линейный регулируемый источник питания, импульсный источник питания или даже просто сглаженный и нерегулируемый источник питания.

Необработанный постоянный ток, подаваемый диодным выпрямителем сам по себе, будет состоять из серии полусинусоидальных волн с напряжением, изменяющимся от нуля до √2-кратного среднеквадратичного напряжения (без учета диодных и других потерь).

Форма волны такого рода не будет использоваться для питания схем, потому что любые аналоговые схемы будут иметь огромный уровень пульсации, наложенной на выход, и любые цифровые схемы не будут работать, потому что питание будет отключаться каждые полупериод.

Конденсаторное сглаживание обеспечивает правильную работу следующих ступеней линейно регулируемого источника питания или импульсного источника питания.

Для сглаживания выхода выпрямителя используется накопительный конденсатор, расположенный на выходе счетчика параллельно с нагрузкой.

Сглаживание работает, потому что конденсатор заряжается, когда напряжение выпрямителя превышает напряжение конденсатора, а затем, когда напряжение выпрямителя падает, конденсатор обеспечивает требуемый ток из своего накопленного заряда.

Таким образом, конденсатор может обеспечивать заряд, когда он не поступает от выпрямителя, и, соответственно, напряжение изменяется значительно меньше, чем при отсутствии конденсатора.

Конденсаторное сглаживание не обеспечивает полной стабильности напряжения, всегда будет некоторое изменение напряжения. Фактически, чем выше номинал конденсатора, тем больше сглаживание, а также чем меньше потребляемый ток, тем лучше сглаживание.

Следует помнить, что единственный путь разрядки конденсатора, помимо внутренней утечки, — это через нагрузку к выпрямителю / системе сглаживания.Диоды предотвращают обратный ток через трансформатор и т. Д.

Еще один момент, о котором следует помнить, заключается в том, что сглаживание конденсатора не дает какой-либо формы регулирования, и напряжение будет меняться в зависимости от нагрузки и любых изменений на входе.

Регулировка напряжения может осуществляться линейным регулятором или импульсным источником питания.

Емкость сглаживающего конденсатора

Выбор емкости конденсатора должен соответствовать ряду требований. В первом случае значение должно быть выбрано так, чтобы его постоянная времени была намного больше, чем временной интервал между последовательными пиками выпрямленного сигнала:

Где:
R _{нагрузка} = общее сопротивление нагрузки для источника питания
C = значение емкости конденсатора в фарадах
f = частота пульсаций — это будет вдвое больше частоты сети, чем используется двухполупериодный выпрямитель.

Напряжение пульсации сглаживающего конденсатора

Поскольку на выходе выпрямителя, использующего схему сглаживающего конденсатора, всегда будет некоторая пульсация, необходимо иметь возможность оценить приблизительное значение. Чрезмерное указание емкости конденсатора приведет к увеличению стоимости, размера и веса, а недостаточное указание приведет к снижению производительности.

На приведенной выше диаграмме показаны пульсации для двухполупериодного выпрямителя со сглаживанием конденсатора. Если бы использовался полуволновой выпрямитель, то половина пиков была бы потеряна, а пульсации были бы примерно вдвое больше напряжения.

Для случаев, когда пульсации мала по сравнению с напряжением питания — что почти всегда имеет место — можно рассчитать пульсации, зная условия цепи:

Двухполупериодный выпрямитель

Однополупериодный выпрямитель

Эти уравнения обеспечивают более чем достаточную точность. Хотя разряд конденсатора для чисто резистивной нагрузки является экспоненциальным, погрешность, вносимая линейным приближением, очень мала для низких значений пульсаций.

Также стоит помнить, что вход регулятора напряжения — это не чисто резистивная нагрузка, а нагрузка с постоянным током. Наконец, допуски электролитических конденсаторов, используемых для сглаживающих схем выпрямителя, велики — в лучшем случае ± 20%, и это скроет любые неточности, вносимые допущениями в уравнениях.

Пульсации тока

Две из основных характеристик конденсатора — это его емкость и рабочее напряжение. Однако для приложений, в которых может протекать большой ток, как в случае сглаживающего конденсатора выпрямителя, важен третий параметр — его максимальный ток пульсации.

Ток пульсации не равен току питания. Есть два сценария:

• Ток разряда конденсатора: В цикле разряда максимальный ток, подаваемый конденсатором, возникает, когда выходной сигнал схемы выпрямителя падает до нуля. В этот момент весь ток в цепи подается конденсатором. Это равно полному току цепи.

  Пиковый ток, подаваемый конденсатором в фазе разряда

• Зарядный ток конденсатора: В цикле заряда сглаживающего конденсатора конденсатор должен заменить весь потерянный заряд, но этого можно добиться только тогда, когда напряжение выпрямителя превышает напряжение сглаживающего конденсатора.Это происходит только в течение короткого периода цикла. Следовательно, ток в этот период намного выше. Чем больше конденсатор, тем лучше он уменьшает пульсации и тем короче период заряда.

  Более короткое время зарядки приводит к очень высоким уровням пикового тока, поскольку сглаживающий конденсатор должен поглотить достаточный заряд для периода разряда за очень короткое время.

  Период, в течение которого конденсатор источника питания заряжается

Пи-секционные сглаживающие сети

В некоторых приложениях линейный регулятор напряжения не будет использоваться, может потребоваться улучшенная форма сглаживания.Это может быть обеспечено использованием двух конденсаторов и последовательной катушки индуктивности или резистора.

Подход сглаженного источника питания используется в некоторых высоковольтных системах и в некоторых других специализированных областях, но он не так распространен, как источники питания с линейной регулировкой и импульсные источники питания, которые обеспечивают гораздо лучшее регулирование и сглаживание.

Этот подход также можно увидеть во многих старинных беспроводных устройствах, где использование линейно регулируемого источника питания было невозможно.

Существует два варианта сглаживающей системы Пи-секции.При наличии двух конденсаторов между линией и землей последовательным элементом служил индуктор или резистор. Катушка индуктивности стоила намного дороже и обеспечивала лучшую производительность, но резистор был гораздо более дешевым вариантом, хотя он рассеивал больше энергии.

Сглаживающие конденсаторы являются важными элементами как линейных источников питания, так и импульсных источников питания, поэтому они широко используются.

При выборе емкостного конденсатора для сглаживания в источниках питания важно не только значение емкости для обеспечения требуемого снижения пульсаций напряжения, но также очень важно гарантировать, что номинальный ток пульсаций конденсатора не будет превышен.Если потребляется слишком большой ток, конденсатор нагревается и его срок службы сокращается, или в крайних случаях он может выйти из строя, иногда катастрофически.

Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Конструкция транзистора Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы Схемы на полевых транзисторах Условные обозначения схем
Вернуться в меню «Конструкция схемы». . .

МОП-транзисторы и улавливающие диоды | Модульные схемы

В предыдущем наборе статей я рассмотрел мучительные детали каждого из режимов привода: знак-величина, блокировка противофазного привода и асинхронный знак-величина.Напомним, что наиболее важные уравнения и свойства каждого из режимов привода приведены в таблице ниже:

Как обычно, я включаю схему моста:

и наша модель двигателя, а также напоминание:

Имея за плечами всю математику и теорию, мы можем вернуться к практическим вопросам о том, как на самом деле разработать H-образный мост.В этой статье я рассмотрю проектные решения высокого уровня, которые необходимо принять, и основные вопросы по выбору компонентов. Я оставлю некоторые тонкости и конструкцию схемы привода на потом.

Проектирование H-моста обычно начинается с принятия некоторых высокоуровневых решений. Это:

1. Максимальное рабочее напряжение ( _{В бат} ) моста
2. Максимальный (средний) ток двигателя, который требуется мосту
3. Режим привода моста
4. Частота переключения моста

На первые два вопроса относительно легко ответить, если у вас есть конкретное приложение или двигатель.Режим привода — сложная проблема, но приведенная выше таблица должна дать вам общее представление о главных компромиссах между вариантами. К нюансам вариантов режимов привода мы еще вернемся, когда будем говорить о схемах привода. О выборе частоты переключения мы еще не так много говорили, поэтому давайте уделим ему немного времени. Следует учитывать несколько факторов:

• Если время цикла переключения (t _цикл , инверсия частоты переключения) не совсем немного меньше, чем электрическая постоянная времени двигателя (L _m / R _m ), временные и вневременные изменения тока больше не являются линейными.Это делает недействительными большинство вычислений, приведенных выше в таблице и в предыдущих статьях, поэтому, если вы выберете такую ​​низкую частоту, вы будете в значительной степени сами по себе. В то же время я не вижу причин использовать такую ​​низкую частоту, и я надеюсь, что вы тоже не будете этого делать после прочтения остальных пунктов.
• Другой фактор, который следует учитывать, заключается в том, что ток пульсаций (I _{Ripple_max} ) прямо пропорционален t _цикла . Таким образом, по мере увеличения вашей рабочей частоты ток пульсаций уменьшается.Обычно требуется как можно более низкий уровень пульсаций, поскольку он вызывает нагрузку на компоненты, снижает эффективность (дополнительные потери на различных сопротивлениях проводов, разъемов, переключающих элементов и т. Д.) И генерирует шум электромагнитных помех.
• В некоторых режимах привода размер необходимого входного конденсатора зависит от рабочей частоты. Чем он выше, тем ниже должна быть входная емкость.
• Переключение напряжения вызывает слышимое «гудение» в двигателе. Чтобы избежать этого шума, вам нужно перейти на ультразвуковой диапазон, в основном выше 20 кГц.Конечно, если слышимый шум не является проблемой для вашего приложения, то это соображение к вам не относится.
• Как мы обсудим позже, чем выше частота переключения, тем выше потери переключения на мосту, и в какой-то момент они начинают быть значительным источником тепла. Это ограничит вашу способность произвольно увеличивать частоту переключения.
• По мере увеличения частоты коммутации вам нужно будет включать и выключать переключающие элементы быстрее, чтобы минимизировать вышеупомянутые потери переключения.Это усложняет конструкцию схемы возбуждения, а также делает схему более «шумной», из-за чего излучается больше электромагнитных помех.

В целом, сегодня кажется, что частота переключения 20-40 кГц является хорошим компромиссом между этими требованиями для большинства проектов. Однако это в некоторой степени подвижная цель, поскольку технология компонентов улучшается и, конечно же, также зависит от приложения.

После того, как вы более или менее определились с вышеуказанными параметрами конструкции, вы можете приступить к поиску компонентов.В мосту интересуют восемь компонентов: четыре переключающих элемента и четыре задерживающих диода. Вам, конечно, также придется спроектировать схему привода, которая включает в себя дальнейший выбор компонентов, но я обсудю эти вопросы позже.

Коммутационные элементы — МОП-транзисторы

Одним из ключевых решений для H-моста является выбор переключающих элементов. Необходимо учитывать множество факторов, наиболее важными из которых являются рабочий ток, рабочее напряжение и частота коммутации.Для действительно высоковольтных приложений (несколько сотен вольт) IGBT становятся популярными, и все еще есть некоторые мосты, использующие BJT, однако подавляющее большинство современных конструкций используют MOSFET, поэтому для остальной части документа я буду предполагать, что переключающие элементы MOSFET .

Полевые МОП-транзисторы

при работе в качестве переключателей имеют два состояния: включено и выключено. В состоянии «включено» они более или менее ведут себя как небольшой резистор, и их сопротивление обозначается r _dson . Очевидно, что чем выше это значение, тем выше потери на полевом МОП-транзисторе.В то время как эффективность не является большой проблемой для большинства конструкций H-образных мостов, важен нагрев. Поскольку потери на полевом МОП-транзисторе преобразуются в тепло, которое необходимо отвести, чем ниже r _dson , тем лучше. Еще один фактор, который следует учитывать, это то, что r _dson зависит от температуры и увеличивается с увеличением температуры. Даташиты обычно хвастаются r _dson при 25 ^o ° C, но это вряд ли можно рассматривать как нормальное рабочее состояние. Поэтому всегда ищите r _dson во всем диапазоне температур, чтобы убедиться, что вы работаете в безопасных пределах.

P- ПРОТИВ N-КАНАЛА

Сразу после принятия решения об использовании технологии MOSFET следующий вопрос, на который нужно ответить, — это использовать MOSFET с «N» или «P» каналом. Полевые МОП-транзисторы с N-каналом имеют гораздо меньшее значение r _dson , поэтому может показаться, что N-канальные устройства желательны из-за их более низких потерь. Для переключателей нижнего уровня (Q2 и Q4) они являются очевидным выбором на практике. Однако для переключателей верхнего плеча (Q1 и Q3) картина более сложная.

Для работы N-канальных устройств их сток должен иметь более высокий потенциал, чем их исток (в противном случае их внутренний диод откроется).Итак, при работе на стороне высокого напряжения их источник подключен к клемме двигателя, а их сток — к источнику питания:

Это означает, что их потенциал на клеммах источника может находиться где угодно между землей и V _bat . Для правильного включения полевого транзистора их затвор должен быть (в зависимости от конструкции) на 3-12 В выше, чем их источник. В то же время полевые МОП-транзисторы очень чувствительны к максимально допустимому напряжению затвор-исток. Это указано в таблице данных, но обычно вы разрушаете свой полевой транзистор, если когда-либо помещаете более 20 В или около того между его затвором и источником.Это означает, что для правильного и безопасного включения N-MOSFET на стороне высокого напряжения вам потребуется переменное напряжение затвора, которое потенциально выше, чем V _bat . Мы вернемся к этому позже, а пока достаточно сказать, что это требование несколько усложняет разработку драйвера.

У устройств с P-каналом

этой проблемы нет: их источник подключен к V _bat , а их сток находится на клемме двигателя.

Для включения им требуется отрицательное напряжение 3–12 В на затворе по сравнению с источником, поэтому напряжение на затворе всегда ниже V _bat и может поддерживаться в безопасных пределах без контроля напряжения на клеммах двигателя.Не только устройства с P-каналом обычно имеют более высокое значение r _dson , они также медленнее включаются и выключаются. Это усугубит проблемы с динамическими потерями. и потенциально усложняют защиту от прострелов.

В целом обычным компромиссом является то, что для нетребовательных приложений P-MOSFET выбираются для работы на стороне высокого напряжения, поскольку r _dson не будет большой проблемой, потери управляемы, и они требуют гораздо более простой схемы привода. Для сильноточных приложений N-канальные устройства являются лучшим компромиссом, поскольку полевые транзисторы P-FET с сопоставимым r _dson либо недоступны, либо чрезвычайно дороги, поэтому разумно потратить дополнительные деньги на схему управления.

Выбор пакета и управление температурным режимом

После того, как вы определитесь с типом канала, вы можете приступить к изучению технических характеристик устройства. Цель состоит в том, чтобы достичь максимально допустимого значения r _dson для устройства. Это будет зависеть от максимального среднего тока двигателя и доступного охлаждения. Поскольку полевые МОП-транзисторы, когда они включены, можно рассматривать как резисторы, рассеиваемое на них тепло будет:

P = r _dson * I _ср. ²

Используемый здесь средний ток — это средний ток через полевой транзистор, не обязательно через двигатель, но в большинстве случаев использование максимально допустимого (среднего) тока двигателя для этого упражнения является хорошим консервативным подходом.Исходя из этого, сопротивление для полевых транзисторов должно быть:

r _dson

max / I _{mot_avg_max} ²

Если вы хотите выяснить, сколько мощности может рассеять полевой транзистор, вы должны начать с изучения его упаковки. Как правило, чем больше размер корпуса, тем больше тепла он может рассеять. Общие пакеты включают SO-8, D-PAQ и D2-PAQ для поверхностного монтажа и TO-92, TO-220 и TO-3 для монтажа в сквозное отверстие. Конечно, есть и другие экзотические пакеты, и новые появляются почти каждый день.

Основная характеристика, которую вы ищете, — это «термическое сопротивление» упаковки, обычно обозначаемое как R _Θ . Способ его использования следующий: разница температур между двумя «объектами», между которыми измеряется тепловое сопротивление, будет ΔT = R _Θ * P, где P — рассеиваемая мощность, передаваемая между двумя «объектами».

В технических описаниях также указано, насколько горячим может стать чип (или кристалл), прежде чем он будет поврежден.

Следовательно, наиболее ценным параметром является тепловое сопротивление перехода к окружающей среде, которое показывает, насколько горячее микросхема, чем воздух, окружающий корпус.Есть некоторые сложности при определении этого числа, так как оно зависит от множества проектных параметров, поэтому во многих случаях таблица данных будет содержать только другой параметр, тепловое сопротивление перехода к корпусу. Это говорит вам, насколько горячий чип внутри корпуса, чем снаружи корпуса, при определенном рассеивании мощности, но оставляет вам решать, насколько горячим может стать корпус.

При работе с корпусами для поверхностного монтажа важно отметить, что тепловые характеристики сильно зависят от фактической компоновки печатной платы.В качестве примера возьмем традиционный корпус SO-8 (типичное техническое описание полевых транзисторов приведено здесь для FDS8447). Вы увидите, что при минимальном количестве меди на плате корпус имеет тепловое сопротивление ~ 125 ^o C / W. С площадью меди ² (1 на ² ) 6,5 см то же самое число меньше половины этого, ~ 50 ^o C / W. Предположим теперь, что само устройство может работать при температуре до 150 ^o C (это называется максимально допустимой температурой перехода). Если вы можете поддерживать температуру окружающей среды (называемую температурой окружающей среды) ниже 50 ^o C, вы можете рассеять где-то между 0.8 Вт ((150-50) / 125) и 2 Вт ((150-50) / 50) мощности на полевом транзисторе в зависимости от компоновки вашей печатной платы.

Пакеты со сквозными отверстиями, конечно, также работают по-разному с радиаторами или без них. Корпус TO-220, например, имеет тепловое сопротивление ~ 60 ^o C / W без радиатора (вот типичное техническое описание корпусного полевого транзистора TO-220, FDP55N06). При тех же температурных пределах, что и раньше, это устройство может рассеивать 1,67 Вт мощности. С радиатором, подобным этому: http://www.aavidthermalloy.com/products/standard/7023b-mtg, вы легко сможете рассеять 9 Вт.

После того, как вы выясните, сколько мощности вы можете рассеять на каждом полевом транзисторе, вы можете рассчитать минимально допустимое значение r _dson . В качестве примера, принимая предел рассеиваемой мощности 1,67 Вт и предполагая, что вы хотите иметь возможность работать со средним током 10 А через транзистор, вы получите максимальное значение r _dson в 16,7 мОм. Это очень хорошо подходит для полевого МОП-транзистора IRF1010Z, который имеет сопротивление r _dson 7,5 мОм при 25 ^o C и примерно вдвое больше при 150 ^o C.Конечно, если вы можете обеспечить лучшее охлаждение с помощью радиатора или вентилятора (или того и другого), чем вы сможете справиться с гораздо более высокими средними токами, но это проигрышная игра: если вы можете рассеять, скажем, в четыре раза больше мощности (6.4 W), вы можете обрабатывать только удвоенный ток (20 А) с тем же r _dson .

Время включения и выключения

Если вы посмотрите на предыдущее уравнение рассеяния мощности, вы увидите, что снижение r _dson является более многообещающим подходом к увеличению пропускной способности моста без увеличения теплового бюджета: например, если вы хотите вдвое больше тока нужно только r _dson разрезать пополам.Но есть одна загвоздка: чем ниже r _dson , тем больше становится MOSFET. Чем больше физическое устройство, тем больше будут ворота. Затвор образует конденсатор по направлению к истоку и стоку. Поскольку полевые МОП-транзисторы являются устройствами, управляемыми напряжением, их напряжение затвор-исток должно быть в определенном диапазоне (обычно выше 5-10 В) для полного включения и в другом диапазоне (менее вольта или около того) для выключения. Таким образом, переходные процессы включения и выключения должны заряжать и разряжать эти паразитные конденсаторы.Если у вас есть только ограниченный ток, доступный для управления затвором (а вы всегда это делаете), чем выше емкость затвора, тем больше времени требуется для его зарядки или разрядки. Почему это важно?

Полевые МОП-транзисторы

имеют низкое значение r _dson , когда они полностью включены, и они почти не проводят ток, когда они полностью выключены. В обоих случаях рассеиваемая мощность относительно мала. Однако, когда они переходят между этими двумя состояниями, будет короткий период, когда r _dson будет относительно высоким, но недостаточно высоким, чтобы остановить протекание значительного тока через устройство.В эти переходные периоды как падение напряжения на устройстве (из-за r _dson ), так и ток через него являются значительными, что приводит к высокому рассеянию мощности. Естественно, вы хотели бы сохранить это время перехода как можно меньшим с этой точки зрения (мы поговорим позже о причинах, по которым вы также не хотите, чтобы он был слишком быстрым), поэтому более высокая емкость затвора будет нежелательна. При заданной мощности привода затвора емкость затвора ограничивает скорость, с которой элемент может быть включен и выключен, и, таким образом, представляет собой предел рабочей частоты.

С учетом сказанного, потери при переключении обычно не являются большой проблемой для современных мостов для рабочих частот ниже, скажем, 40 кГц, но становятся значительными при увеличении частоты. После определенного момента он становится основным источником рассеиваемого тепла.

Улавливающие диоды

Улавливающие диоды (D1..D4) часто упускаются из виду или упоминаются лишь кратко в большинстве описаний H-мостов. Если вы прочтете вводную статью, вы поймете, почему: в двух наиболее распространенных режимах привода они почти никогда не проводят ток в течение значительного промежутка времени, и их единственная цель — обеспечить путь для прохождения тока в короткие переходы. между временем работы и временем отключения.

Однако в асинхронном режиме привода ток отключения протекает через задерживающий диод (ы), поэтому — особенно для этого режима — нам придется уделять больше внимания этим компонентам. Когда диод проводит ток, на нем будет относительно постоянное падение напряжения. Это называется прямым падением напряжения и обозначается как V _F . Для большинства компонентов он находится в диапазоне 500..1000 мВ. Это падение напряжения в сочетании с током, протекающим через диод, приведет к рассеиванию тепла.Фактическое тепловыделение зависит от среднего тока, протекающего через диод, и процента времени, в течение которого диод открыт. Средний ток двигателя на диоде следующий (здесь мы говорим только об асинхронном знаково-величинном режиме привода):

I _{mot_avg} = (V _{avg_conduct} — V _g ) / R _m

, и он течет через один из диодов в течение t _{off_conduct} количества времени, поэтому рассеиваемая мощность составляет:

P _диод = (V _{avg_conduct} — V _g ) / R _m * V _F * (t _{off_conduct} / t _цикл )

Теперь, когда средний ток высокий, мост находится в режиме постоянного тока, поэтому мы можем немного упростить эти уравнения и получить:

P _диод = (V _bat * t _на / t _цикл — V _g ) / R _m * V _F * (t _цикл — t _на ) / т _цикл

Это квадратное уравнение относительно тонны и достигает своего максимума, когда t _на = t _цикл /2.Наконец, поскольку мы не знаем V _g , напряжение генератора, консервативный подход состоит в том, чтобы принять V _g равным 0. (На самом деле, наиболее консервативным является предположение, что V _g равно –V. _bat , но это действительно крайнее состояние. Я пока останусь с V _g = 0, но вы можете посчитать и для другого случая, если будете особенно осторожны) С этим мы получаем:

P _диод = 1/4 * V _bat * V _F / R _m

В качестве примера, если мы предположим, что R _m составляет 1 Ом, V _bat составляет 20 В, а V _F составляет всего 500 мВ, мы получим 2.5 Вт тепла, рассеиваемого на диоде. Вы можете видеть, что тепловыделение на диоде (опять же только для асинхронного знакового привода) может быть значительно выше, чем на полевых МОП-транзисторах.

Одной из важных особенностей MOSFET транзисторов является то, что они содержат собственный (неизбежный, встроенный) диод между стоком и истоком. Этот диод действует как задерживающий диод в конфигурации H-моста, и в большинстве таблиц данных MOSFET указаны параметры этого диода. Во многих конструкциях мостов можно использовать этот встроенный диод транзисторов и не использовать внешние, но спецификация этого диода, очевидно, должна соответствовать проектным требованиям.Для биполярных транзисторов такого внутреннего диода нет, поэтому всегда необходимо использовать внешние диоды.

Если вы решите использовать внешние диоды с полевыми МОП-транзисторами, убедитесь, что напряжение этих диодов _F ниже, чем напряжение внутренних диодов транзисторов. В противном случае диоды внутри полевых транзисторов откроются первыми и будут отклонять ток от ваших внешних диодов.

Приятным преимуществом использования внутренних диодов является то, что, будучи на одном кристалле, внутри одного корпуса, охлаждение и радиаторы, которые вы предоставляете для полевых транзисторов, будут автоматически работать и для диодов.Конечно, вы должны убедиться, что охлаждение действительно подходит для диодов, а не только для полевых транзисторов, но во многих случаях такой подход приводит к упрощению механической конструкции.

Диоды — в основном когда они выключены — имеют небольшую емкость между выводами. Эта емкость должна быть разряжена перед включением устройства, что приводит к задержке реакции на внезапное изменение напряжения. Эта емкость зависит от многих факторов, но, как правило, увеличивается с увеличением площади поверхности перехода P-N, то есть пропускной способности устройства по току.Короче говоря, чем мощнее устройство, тем оно медленнее. Когда мост отключится, ток двигателя должен будет продолжать течь. Двигатель будет смещать диод (или диоды) в мосте в прямом направлении, чтобы создать путь для этого тока, однако задержка включения диодов создаст проблему. Без этого напряжение двигателя может подняться до опасного уровня и повредить полевые транзисторы. Чтобы преодолеть этот интервал, когда ни переключатели, ни диоды не проводят провод, конденсатор должен быть подключен к клеммам двигателя:

Некоторые двигатели уже содержат этот конденсатор — они нужны и по другим причинам — но многим требуется внешний конденсатор.Этот конденсатор будет проводить ток до тех пор, пока не откроются диоды, но напряжение на клеммах двигателя все равно будет быстро увеличиваться. Важно выбирать диоды с короткой задержкой включения, и именно по этой причине диоды Шоттки предпочтительнее в этой роли.

В этой статье мы рассмотрели высокоуровневые проектные решения, которые необходимо принять для конструкции H-моста, а также различные проблемы, с которыми мы сталкиваемся при выборе основных компонентов: переключающих элементов и перехватывающих диодов.Имея это основание, в следующей части серии мы сможем рассмотреть различные варианты схем управления, то есть способы генерации напряжения затвора для полевых МОП-транзисторов в различных режимах управления.

Языковая работа. Упражнение 1. Выберите правильное слово из следующих предложений

Упражнение 1. Выберите правильное слово из следующих предложений. Переведите их.

1. Транзисторы / катушки индуктивности — ключевой компонент электроники.

2. Они состоят из трех слоев кремниевого полупроводника / сверхпроводника.

3. Все электронные / электрические системы состоят из входа, процессора и выхода. и обычно память.

4. Вход принимает / сопротивляется и преобразует информацию, в то время как выход преобразует и предоставляет информацию, обработанную электронным способом.

5. Память может отсутствовать в простых системах, но ее функция заключается в хранении / передаче информации для процессора.

6. Постоянное развитие электроники дает нам повышенную надежность / восстановление электронных устройств.

7. Электронное оборудование управляет микропроцессорами / микроволнами, например, в системах вооружения, сотовых радиотелефонных системах и бытовых приборах.

8. Электронные устройства улучшили нашу жизнь, обеспечивая высокое качество

связь / комбинация и развлечения.

Упражнение 2. Используйте слово в скобках, чтобы сформировать слово, которое подходит к предложению.

1. Слабый аудиосигнал, поступающий в радиоприемник, _________ из-за того, что он становится слышимым.( усилить )

2. Компьютерные игры — лишь один из примеров электронных систем, используемых для __________. ( развлекать )

3. В связи с развитием систем мобильной связи, теперь доступен новый мобильный телефон _____. ( генерирует )

4. IC означает __________ схема. ( интегрировать )

5. Компьютерное программное обеспечение ___________, если оно выполняет то, что написано в руководстве. ( полагается )

6.Одна область электроники связана с _________ информации. ( магазин )

7. ________ сигналов на спутники производится микроволнами. ( передать )

8. Компьютерный чип способен хранить огромное количество ______ информации. ( магазин )

9. _______ речи впервые осуществлялось через ______ амплитуды радиосигнала. ( передача, модуляция )

10. В лазере энергия выделяется в виде ________ света.( испустить )

Упражнение 3. Завершите текст об электронике, выбрав необходимые слова, указанные в скобках ( диодов, полупроводник, электроны, устройства, германий, транзисторы, интегральные схемы, конденсаторы, кремниевые, интегральные, резисторы ).

Электронные схемы состоят из основных компонентов (а) ____ являются наиболее важными компонентами. Их можно использовать для усиления силы сигнала путем преобразования слабого сигнала в более сильный или для включения или выключения других цепей (b) ______ уменьшить поток (e) через цепь, добавляя сопротивление этой цепи.(d) ________ функционируют как электронные клапаны, позволяющие ток до

поток только в одном направлении. (e) хранить электричество, чтобы сгладить поток. Их можно заряжать и разряжать. Два наиболее распространенных конденсатора — керамический и электролитический.

В большинстве электронных устройств используются (f) (IC) или микрочипы. Внутри ИС находится очень маленький кусок (g) со встроенными схемами. Сегодня полупроводники обычно изготавливаются из (h), который дешевле и проще в производстве, чем (i)

Исследователи постоянно пытаются уменьшить размер транзисторов, чтобы уменьшить размер (j) ______.

Упражнение 4. Выберите одно слово из A и одно слово из B, чтобы завершить предложения ниже. Переведите предложение.

А Б

космический компьютер

товары с компьютерным управлением

роботов-спутников

бытовая техника

навигационная связь

личные средства

1. _____ _____ позволил людям выжить в космосе.

2. Системы связи для самолетов и судов зависят от ________ _________.

3. Многие люди сегодня имеют дома _________ _______.

4. Производственные процессы стали более эффективными за счет использования _______ _________.

5. Кораблям и самолетам требуется _______ _______, чтобы сориентироваться.

6. ________ _______ например, стиральные и посудомоечные машины содержат электронные схемы.

7.

Упражнение 5. Поместите эти слова и фразы в одну из трех категорий ниже.

Разработка решений, транспортные системы, робот, автомобильная промышленность, передача данных, диагностика проблем, радио, фармацевтическая промышленность, оценка результатов, телевидение, оказание поддержки, химическая промышленность, высотомер, защита, компьютер.

Устройства Функции Приложения

Упражнение 6. Инженеры-электронщики пользуются большим спросом, хорошо оплачиваются, и их можно найти практически во всех отраслях промышленности и торговли. Вот отрывок из должностной инструкции инженера-электронщика. Прочтите и переведите.

Что такое конденсатор (C)

Что такое конденсатор и расчет конденсатора.

Что такое конденсатор

Конденсатор — это электронный компонент, который хранит электрический заряд.Конденсатор состоит из двух замкнутых проводников (обычно пластин), которые разделены диэлектрическим материалом. Пластины накапливаются электрический заряд при подключении к источнику питания. Одна тарелка накапливает положительный заряд, а другая пластина накапливает отрицательный заряд.

Емкость — это количество электрического заряда, который сохраняется в конденсаторе при напряжении 1 Вольт.

Емкость измеряется в единицах Фарад (Ф).

Конденсатор отключает ток в цепях постоянного (DC) и короткое замыкание в цепях переменного (AC).

Фотографии конденсатора

Символы конденсаторов

Емкость

Емкость (C) конденсатора равна электрическому заряду (Q), деленному на напряжение (В):

C — емкость в фарадах (Ф)

Q — это электрический заряд в кулонах (Кл), накопленный на конденсаторе

.

В — напряжение между пластинами конденсатора в вольтах (В)

Емкость пластин конденсатора

Емкость (C) пластин конденсатора равна диэлектрической проницаемости (ε), умноженной на площадь пластины (A), деленную на зазор или расстояние между пластинами (d):

C — емкость конденсатора в фарадах (Ф).

ε — диэлектрическая проницаемость диалектического материала конденсатора в фарадах на метр (Ф / м).

А — площадь пластины конденсатора в квадратных метрах (м ² ].

d — расстояние между пластинами конденсатора в метрах (м).

Последовательные конденсаторы

Суммарная емкость конденсаторов, включенных последовательно, C1, C2, C3, ..:

Конденсаторы параллельно

Суммарная емкость конденсаторов, включенных параллельно, C1, C2, C3 ,.. :

C _Всего = C ₁ + C ₂ + C ₃ + …

Ток конденсатора

Мгновенный ток конденсатора i _c (t) равен емкости конденсатора

раз производная мгновенного напряжения конденсатора v _c (t):

Напряжение конденсатора

Мгновенное напряжение конденсатора v _c (t) равно начальному напряжению конденсатора

плюс 1 / C, умноженный на интеграл мгновенного тока конденсатора i _c (t) за время t:

Энергия конденсатора

Накопленная энергия конденсатора E _C в джоулях (Дж) равна емкости C в фарадах (Ф)

раз больше напряжения конденсатора квадратной формы В _C в вольтах (В) разделенных на 2:

E _C = C × V _C ² /2

Цепи переменного тока

Угловая частота

ω = 2 π f

ω — угловая скорость, измеренная в радианах в секунду (рад / с)

f — частота, измеренная в герцах (Гц).