Bedste svar
En udbredt anvendelse af denne funktion og dioder generelt er konvertering af en vekselspænding (AC) til en kontinuerlig spænding (DC). Med andre ord Rectification.
Men små signaldioder kan også bruges som ensrettere i ensrettere eller applikationer med lav effekt, lav strøm (mindre end 1 amp), men hvor større forspændingsstrømme eller højere omvendt forspændingsblokerende spændinger er involveret, PN-krydset mellem en lille signaldiode vil til sidst blive overophedet og smelte, så der anvendes større og mere robuste Power-dioder i stedet.
Effekthalvlederdioden, kendt som Power Diode, har større PN-krydsareal sammenlignet med dets mindre signaldiode-fætter, hvilket resulterer i en høj fremadgående strømkapacitet på op til flere hundrede ampere (KA) og en omvendt blokeringsspænding på op til flere tusinde volt (KV).
Da effektdioden har en stor PN-forbindelse, er den ikke egnet til højfrekvente applikationer over 1MHz, men specielle og dyre højfrekvente højdiode-dioder er tilgængelige. Til højfrekvente ensretterapplikationer anvendes Schottky-dioder generelt på grund af deres korte omvendte genopretningstid og lave spændingsfald i deres fremadrettede tilstand.
Effektdioder giver ukontrolleret strømretning og bruges i applikationer såsom batteriopladning og jævnstrømsforsyninger samt vekselstrømsrettere og omformere. På grund af deres høje strøm- og spændingskarakteristika kan de også bruges som frithjulede dioder og snubbernetværk.
Effektdioder er designet til at have en fremad “ON” -modstand for fraktioner af en Ohm, mens deres omvendte blokering modstand er i mega-ohm-området. Nogle af effektdioderne med større værdi er designet til at blive “monteret på studs” på kølelegemer, der reducerer deres termiske modstand til mellem 0,1 og 1oC / Watt.
Hvis der tilføres en skiftevis spænding på tværs af en effektdiode, under den positive halvcyklus vil dioden gennemføre passerende strøm og under den negative halve cyklus vil dioden ikke lede blokering af strømmen. Ledning gennem strømdioden sker kun under den positive halvcyklus og er derfor ensrettet, dvs. jævnstrøm som vist.
Power Diode Ensretter
power diode ensretter
Power dioder kan bruges individuelt som ovenfor eller tilsluttes sammen til at producere en række ensretterkredsløb såsom “Half-Wave”, “Full-Wave” eller som “Bridge Rectifiers”. Hver type ensretterkredsløb kan klassificeres som enten ukontrolleret, halvstyret eller fuldt styret, hvor en ukontrolleret ensretter kun bruger effektdioder, en fuldt kontrolleret ensretter bruger tyristorer (SCRer) og en halvstyret ensretter er en blanding af både dioder og tyristorer.
Den mest almindeligt anvendte individuelle effektdiode til grundlæggende elektronikapplikationer er det generelle formål 1N400x serie glaspassiveret type ensretterdiode med standardværdier af kontinuerlig fremadrettet strøm på 1,0 amp og omvendt blokerende spænding fra 50v til 1N4001 op til 1000v til 1N4007, hvor den lille 1N4007GP er den mest populære til generel netspændingsopretholdelse.
Halvbølgeforbedring
En ensretter er et kredsløb, der konverterer vekselstrøm ( AC) indgangseffekt til en jævnstrøm (DC) udgangseffekt. Indgangsstrømforsyningen kan enten være en enfaset eller en flerfaset forsyning, hvor den enkleste af alle ensretterkredsløb er den for Half Wave-ensretter.
Effektdioden i et halvbølge-ensretterkredsløb passerer kun halvdelen af hver komplette sinusbølge af vekselstrømsforsyningen for at konvertere den til en jævnstrømsforsyning. Derefter kaldes denne type kredsløb en “halvbølge” ensretter, fordi den kun passerer halvdelen af den indgående vekselstrømsforsyning som vist nedenfor.
Halvbølge-ensretterkreds
halvbølge ensretterkredsløb
Under hver “positive” halve cyklus af AC-sinusbølgen er dioden forspændt fremad, da anoden er positiv i forhold til katoden, hvilket resulterer i strøm, der strømmer gennem dioden.
Da DC-belastningen er modstandsdygtig (modstand, R), er strømmen, der strømmer i belastningsmodstanden, derfor proportional med spændingen (Ohms lov), og spændingen over belastningsmodstanden vil derfor være den samme som forsyningsspændingen , Vs (minus Vf), det vil sige “DC” spændingen over belastningen er kun sinusformet i første halvdel cyklus, så Vout = Vs.
Under hver “negative” halve cyklus af AC sinusformet indgangsbølgeform , er dioden omvendt forspændt, da anoden er negativ i forhold til katoden. Derfor strømmer INGEN strøm gennem dioden eller kredsløbet. Så i den negative halvcyklus af forsyningen strømmer ingen strøm i belastningsmodstanden, da der ikke vises nogen spænding over den, så Vout = 0.
Strømmen på DC-siden af kredsløbet strømmer i en retning kun at gøre kredsløbet ensrettet.Da belastningsmodstanden modtager fra dioden en positiv halvdel af bølgeformen, nul volt, en positiv halvdel af bølgeformen, nul volt osv., Vil værdien af denne uregelmæssige spænding være lig med en ækvivalent DC-spænding på 0,318 x Vmax af den sinusformede indgangsbølgeform eller 0,45 x Vrms af den indgående sinusformede bølgeform.
Derefter beregnes den ækvivalente DC-spænding, VDC over belastningsmodstanden som følger.
halvbølge-ensretterbølgeform
rettet jævnspændingsligning
Hvor Vmax er den maksimale eller spidsværdi for AC sinusformet forsyning, og VS er RMS (Root Mean Squared) -værdien af forsyningen.
Effektdiodeeksempel nr. 1
Beregn spændingen over VDC og den aktuelle IDC, der strømmer gennem en 100Ω modstand forbundet til en 240 Vrms enfaset halvbølge-ensretter som vist ovenfor. Beregn også jævnstrømsforbruget af belastningen.
Strømdioder strømligning
Under korrigeringsprocessen er den resulterende udgangsspænding og strøm derfor både “ON” og “OFF” under hver cyklus. Da spændingen over belastningsmodstanden kun er til stede under den positive halvdel af cyklussen (50\% af indgangsbølgeformen), resulterer dette i, at en lav gennemsnitlig DC-værdi tilføres belastningen.
Variationen af den korrigerede udgangsbølgeform mellem denne “TIL” og “FRA” -tilstand frembringer en bølgeform, der har store mængder “rippel”, hvilket er en uønsket funktion. Den resulterende DC-krusning har en frekvens, der er lig med frekvensen for vekselstrømsforsyningen.
Meget ofte, når vi retter en skiftevis spænding, ønsker vi at producere en “stabil” og kontinuerlig jævnstrømsspænding fri for spændingsvariationer eller krusning. En måde at gøre dette på er at forbinde en kondensator med stor værdi over udgangsspændingsterminalerne parallelt med belastningsmodstanden som vist nedenfor. Denne type kondensator er almindeligvis kendt som en “reservoir” eller udjævningskondensator.
Halvbølgeretter med udjævningskondensator
effektdiode med udjævningskondensator
Når udbedring bruges til at tilvejebringe en jævn spænding (DC) strømforsyning fra en alternerende (AC) kilde, mængden af rippelspænding kan reduceres yderligere ved hjælp af kondensatorer med større værdi, men der er grænser både for omkostninger og størrelse for typerne af udjævningskondensatorer brugt.
For en given kondensatorværdi vil en større belastningsstrøm (mindre belastningsmodstand) aflade kondensatoren hurtigere (RC Time Constant) og øger dermed den opnåede krusning. Så for enfaset, halvbølget ensretterkredsløb ved hjælp af en strømdiode er det ikke særlig praktisk at forsøge at reducere rippelspændingen ved kondensatorudjævning alene. I dette tilfælde ville det være mere praktisk at bruge “Fuldbølgeforbedring” i stedet.
I praksis bruges halvbølgeretter ens ofte i laveffektsapplikationer på grund af deres største ulemper. Udgangsamplituden er mindre end indgangsamplituden, der er ingen udgang under den negative halvcyklus, så halvdelen af effekten spildes, og udgangen pulseres jævnstrøm, hvilket resulterer i overdreven krusning.
For at overvinde disse ulemper et antal Power Diode er forbundet sammen for at producere en Full Wave-ensretter som beskrevet i næste tutorial.
Svar
En power diode er en krystallinsk halvlederanordning, der hovedsagelig bruges til at konvertere vekselstrøm (AC) til jævnstrøm (DC), en proces kendt som udbedring. En strømdiodes funktion findes i strømforsyningskredsløbene til stort set alt moderne elektrisk og elektronisk udstyr, og den ligner en mekanisk envejsventil. Den leder elektrisk strøm med minimal modstand i en retning, kendt som dens fremadgående retning, samtidig med at det forhindrer strøm i at løbe i den modsatte retning. Typisk i stand til at passere så mange hundrede ampere fremad, har effektdioder meget større PN-kryds og dermed højere fremadgående bæreevne end deres mindre signaldiode-slægtninge, der anvendes i forbrugerelektronik til at regulere og reducere Dette gør strømdioder bedre egnet til applikationer, hvor der er større strøm og højere spændinger involveret.