Здравствуйте мои читатели! И особенно начинающие электронщики!!!
Продолжаем изучение диодов, а точнее электрических схем, где они применяются.
И начнем с самого простого – с выпрямителей! Выпрямители применяются практически во всех блоках питания.
Как видно из Рис 2. а) – диод заменён красной линией – он открыт и практически всё напряжение ( за исключением падения на диоде ) при положительном полупериоде приложено к нагрузке, б) – при отрицательном полупериоде диод запирается и представляет собой конденсатор маленькой ёмкости, а так же через диод протекает обратный ток, величина обратного тока обычно зависит от типа и мощности диода и несоизмеримо мала по сравнению с прямым током. Но работать с таким пульсирующим напряжением очень непросто – для получения сглаженного напряжения требуются конденсаторы большой ёмкости, дроссели большой индуктивности. Чтобы облегчить задачу сглаживания пульсаций применяются двухполупериодные выпрямители.
Красными стрелками показано направление тока через открытые диоды ( показаны красными линиями ), теперь оба полупериода отдают ток в нагрузку. Проблема сглаживания значительно упрощается.
Для получения стабилизированного напряжения применяются различные схемы, самым простым считается параметрический стабилизатор, выполненный на стабилитроне и балластном резисторе. Раньше для этих целей применяли ламповые стабилитроны ( напряжения таких стабилизаторов было «ламповое», соответствующее анодному напряжению).
Стабилизированное напряжение определяется маркой ( типом ) стабилитрона и может быть выбрано в очень широких пределах, достаточно задаться этим параметром и выбрать требуемый стабилитрон. Второй параметр – рабочий ток нагрузки который обеспечивает стабилизатор и он зависит от мощности стабилитрона и величины балластного резистора Rб. Расчет Rб простой и мы на нем остановимся, когда будем рассматривать конкретные схемы, где применяются параметрические стабилизаторы.
При подключении варикапа к контуру надо соблюдать два основных правила: а) – резистор R1 должен иметь сопротивление достаточной величины, исключающей шунтирование контура, снижающее его добротность; б) – конденсатор Ср предотвращает «замыкание» регулирующее напряжение варикапа на «землю» индуктивностью контура, но дополнительно С6 также участвует в суммарной ёмкости контура и требует подбора по ёмкости. Хочу добавить, что переменное напряжение в контуре, а именно его величина на варикапе должно быть минимально! Для входных контуров это соблюдается просто ( принимаемый сигнал имеет маленькую величину), а вот в генераторных контурах это надо учитывать, так как контурное напряжение, а оно переменное и будет влиять на величину емкости варикапа, ухудшая форму сигнала контура.
Работа диодов Шоттки в выпрямителях не отличается от обычных диодов. Основное отличие диодов Шоттки : они лучше работают при выпрямлении переменного напряжения практически прямоугольной формы в высокочастотных преобразователях ( блоки питания компьютеров, сварочные инверторы, зарядные устройства…) и имеют меньшее падение напряжения на открытом диоде при максимальных токах, что существенно повышает КПД преобразователей. Но у диодов Шоттки есть один существенный «минус» - это меньшее обратное напряжение по сравнению с простыми диодами. Есть диоды Шоттки с большим обратным напряжением, но они существенно дороже.
Применение тунельных диодов и, особенно, обращенных очень специфическое и для начала достаточно знать, что такие диоды существуют. За долгие годы работы с электроникой мне приходилось эксплуатировать аппаратуру где они применялись и выход из строя этих элементов за редким исключением не наблюдал.
Динистор – диод, открывающийся при определенном напряжении. Процесс открывания динистора обычно называют «пробоем», ток через диод резко возрастает, и он открывается до минимального напряжения, но если ток из-за зарядной цепи уменьшает напряжение меньше минимального, диод закрывается и процесс повторяется. На динисторе и конденсаторе получается «пилообразное» напряжение, но форма пилы нелинейна и на самом деле является экспонентой. Когда форма пилы особого значения не имеет, а важна частота повторения является основным параметром – схема «подкупает» своей простотой. В основном применяется в регуляторах мощности для активной нагрузки ( нагреватели, коллекторные электродвигатели, паяльники и тому подобные нагрузки ). Для регулирования напряжения в цепи первичных обмотках трансформаторов применятся очень редко, но применяются!
В отличии от симисторного регулятора, в тиристорном устанавливается диодный мост из-за того, что тиристор работает только при положительном напряжении на аноде и многие тиристоры даже не допускают подачи отрицательного напряжения на анод. Мощность таких регуляторов может быть различной и зависит от параметров симисторов или тиристоров с диодным мостом. Схемы с такими регуляторами имеют существенный недостаток – они создают импульсные помехи в сети в момент открывание симистора или тиристора. И для подавления таких помех применяют дроссели и конденсаторы.
Светодиод и фотодиод очень интересная область электроники. Светодиоды при подаче на них напряжения прямой полярности ( плюс на аноде) излучают свет. Длина волны ( цвет ) и мощность излучения зависят от типа диода. Рабочее напряжение светодиода также зависит от типа диода.
Фотодиоды отличаются от обширной области полупроводников наличием прозрачного окна в корпусе диода для проникновения на «P – N» переход. При обратной подаче напряжения ( минус на аноде) фотодиод заперт, но при попадании на диод света определённой длины волны обратный ток резко возрастает и сопротивление фотодиода резко уменьшается.
И как у всех «P – N» переходов – фотодиод при попадании на него света сам становится источником напряжения, величина напряжения незначительна и обычно составляет десятки миллиВольт, но если соединить много ( очень много ) «P – N» переходов, получается солнечная батарея.
Если расположить светодиод против окна на фотодиода и заключить эту конструкцию в светонепроницаемый корпус из изоляционного материала получается оптрон. Оптрон – устройство, позволяющее развязать или разделить источник сигнала от приёмника сигнала. В большинстве случаев – это необходимо для борьбы с помехами, требованиями техники безопасности, а также управление блоками, находящимися под высоким напряжением. Скорость работы ( рабочая частота ) оптрона зависят от типа светодиода и применяемого фотоприёмника. Фотоприёмником в оптроне может быть не только фотодиод, но и другие фотоприёмники: фоторезисторы, фототранзисторы, фотодинисторы, фототиристоры и фотосимисторы.
И ещё об одном очень важном оптроне хочу рассказать особо!
Очень интересный оптрон и по размерам имеет очень большую длину от нескольких метров до десятков и даже сотен километров!!!
Надеюсь Вы догадались – это оптико-волоконные линии связи!!! Скорость работы таких линий очень высокая – сотни мегабит и даже выше. С одной стороны установлен передатчик – лазер, выполненный по особой технологии светодиод, подающий световые импульсы определенной длины волны непосредственно в оптическое волокно заданной длины ( определяется расположением приёмника). На приёмной стороне установлен фотоприемник ( так же особой технологии! ), подключенный непосредственно к оптическому волокну. Вот и получился канал связи в одну сторону. Но для нормальной работы требуется канал обратной связи и поэтому делается аналогичный канал, только передатчик и приёмник меняются местами. Иногда канал связи выполняют по одному волокну, но из-за потерь в разветвителях перерешли на два волокна в линии связи. Само оптическое волокно очень тонкое – диаметр примерно 50 микрон, но для его защиты само волокно помещено в специальную оболочку. И в итоге каждый канал представляет собой особопрочную пластиковую нить диаметром около миллиметра или чуть больше. В магистральный кабель таких волокон можно расположить очень много – зависит от ёмкости ( пропускной способности ) кабеля. Из-за ограниченной прочности оптического волокна жилы не допускают сильного изгиба, отдельное волокно можно изогнуть плавно с радиусом изгиба не менее 300 мм. Но это уже другая история и монтажники оптических линий связи свою работу знают!!!
Если материал понравился, и Вы нашли в нём полезное для себя не посчитайте за труд и оставьте свой отзыв! Очень буду рад прочитать Ваши комментарии.
Чаще заходите на мой канал, подписывайтесь! Информация учебного и познавательного характера будет регулярно пополняться!
Желаю Всем читателям здоровья и успехов в творчестве!!!