Paras vastaus
Tämän ominaisuuden ja yleisesti käytettyjen diodien yleinen sovellus on vaihtojännitteen (AC) muuntaminen jatkuvaksi jännite (DC). Toisin sanoen oikaisu.
Mutta pieniä signaalidiodeja voidaan käyttää myös tasasuuntaajina pienitehoisissa, matalavirtaisissa (alle 1 ampeerin) tasasuuntaajissa tai sovelluksissa, mutta joissa suuremmat eteenpäin suuntautuvat biasvirrat tai korkeammat taaksepäin esijännitesuojausjännitteet ovat mukana, pienen signaalidiodin PN-liitos lopulta ylikuumenee ja sulaa, joten sen sijaan käytetään suurempia, vankempia tehodiodeja.
Tehopuolijohdiodiodilla, joka tunnetaan yksinkertaisesti nimellä Power-diodi, on paljon suurempi PN-liitosalue verrattuna pienempään signaalidiodiserkkuunsa, mikä johtaa korkeaan eteenpäin suuntautuvaan virtaan jopa useisiin satoihin ampeereihin (KA) ja taaksepäin estävään jännitteeseen jopa useita tuhansia volttia (KV).
Koska tehodiodilla on suuri PN-liitos, se ei sovi yli 1 MHz: n suurtaajuussovelluksiin, mutta erityisiä ja kalliita korkeataajuisia, suurivirta-diodeja on saatavana. Korkean taajuuden tasasuuntaajasovelluksissa käytetään yleensä Schottky-diodeja, koska niillä on lyhyt taaksepäin palautumisaika ja matala jännitehäviö eteenpäin suuntautuvassa esijännityksessä.
Tehodiodit tarjoavat hallitsemattoman virran tasaamisen ja niitä käytetään esimerkiksi akun latauksessa ja tasavirtalähteet sekä vaihtosuuntaajat ja invertterit. Suurten virta- ja jänniteominaisuuksiensa vuoksi niitä voidaan käyttää myös vapaasti pyörivinä diodina ja snubber-verkkoina.
Tehodiodit on suunniteltu siten, että niillä on eteenpäin ”ON” -resistanssi ohmin murto-osista, kun taas niiden vastalukitus vastus on mega-ohmialueella. Jotkut suurempiarvoisista diodit on suunniteltu asennettaviksi jäähdytyselementteihin, mikä vähentää niiden lämmönkestävyyttä välille 0,1 – 1 oC / wattia.
Jos vaihtodirektiiviä syötetään tehodiodin yli, positiivisen ajan aikana puolisyklinen diodi johtaa ohivirtaa ja negatiivisen puolijakson aikana diodi ei johda virran virtauksen estämistä. Sitten johtuminen tehodiodin läpi tapahtuu vain positiivisen puolijakson aikana ja on siten yksisuuntainen eli tasavirta kuten kuvassa.
Tehodiodin tasasuuntaaja
Tehodiodin tasasuuntaaja
Virta diodeja voidaan käyttää erikseen kuten edellä tai yhdistää toisiinsa erilaisten tasasuuntaajapiirien, kuten ”Half-Wave”, ”Full-Wave” tai ”Bridge Tasasuuntaajat”, tuottamiseksi. Jokainen tasasuuntaajapiirityyppi voidaan luokitella joko hallitsemattomaksi, puoliohjatuksi tai täysin ohjattavaksi, kun hallitsematon tasasuuntaaja käyttää vain tehodiodeja, täysin ohjattu tasasuuntaaja käyttää tyristoreja (SCR) ja puoliohjattu tasasuuntaaja on sekä diodien että tyristorien sekoitus.
Yleisimmin käytetty yksittäinen tehodiodi elektroniikan perussovelluksissa on yleiskäyttöinen 1N400x -sarjan lasipassivoidun tyyppinen tasasuuntausdiodi, jonka vakioarvot ovat tasavirta 1,0 A: n eteenpäin ja takaisinkytkentäjännite 50 V: stä 1N4001: lle jopa 1000 V 1N4007: lle, pienen 1N4007GP: n ollessa suosituin yleiskäyttöisen verkkojännitteen oikaisuun.
Puoliaallon tasasuuntaus
Tasasuuntaaja on piiri, joka muuntaa vaihtovirran ( AC) tuloteho tasavirran (DC) lähtötehoksi. Syöttöjännitesyöttö voi olla joko yksivaiheinen tai monivaiheinen, ja yksinkertaisin tasasuuntaajapiiristä on puoliaallon tasasuuntaajan.
Puoliaaltotasasuuntaajapiirin tehodiodi kulkee vain puolet jokaisesta täydellisestä vaihtovirtalähteen siniaallosta sen muuntamiseksi tasavirtalähteeksi. Sitten tämän tyyppistä virtapiiriä kutsutaan ”puoliaallon tasasuuntaajaksi”, koska se kulkee vain puolet tulevasta vaihtovirtalähteestä alla esitetyllä tavalla.
Puoliaallon tasasuuntaajan piiri tasasuuntaajapiiri
AC-siniaallon jokaisen ”positiivisen” puolisyklin aikana diodi on esijännitetty, koska anodi on positiivinen katodiin nähden, mikä johtaa diodin läpi kulkevaan virtaan.
Koska tasavirtakuorma on resistiivinen (vastus, R), kuormitusvastuksessa virtaava virta on siis verrannollinen jännitteeseen (Ohmin laki), ja kuormitusvastuksen poikki oleva jännite on siten sama kuin syöttöjännite , Vs (miinus Vf), eli ”DC” -jännite kuormituksen yli on sinimuotoinen vain ensimmäisen puoliskosyklin aikana, joten Vout = Vs.
AC-sinimuotoisen sisääntulon aaltomuodon jokaisen ”negatiivisen” puolisyklin aikana , diodi on käänteinen esijännitetty, koska anodi on negatiivinen katodiin nähden. Siksi EI virtaa diodin tai piirin läpi. Tällöin virtalähteen negatiivisessa puolijaksossa virtaa ei virtaa kuormitusvastuksessa, koska sen yli ei ilmesty jännitettä, joten Vout = 0.
Piirin tasavirtapuolen virta kulkee yhteen suuntaan vain tehden piiristä yksisuuntaisen.Kun kuormitusvastus vastaanottaa diodilta positiivisen puolen aaltomuodosta, nollavolttia, positiivisen puoliskon aaltomuodosta, nolla volttia jne., Tämän epäsäännöllisen jännitteen arvo olisi yhtä suuri kuin vastaava tasajännite 0,318 x Vmax sinimuotoisen aaltomuodon tulo tai sisääntulevan sinimuotoisen aaltomuodon 0,45 x Vrms.
Sitten ekvivalentti tasajännite, VDC kuormitusvastuksen poikki lasketaan seuraavasti.
puoliaallon tasasuuntaajan aaltomuoto
oikaistu tasajännitteen yhtälö
jossa Vmax on vaihtovirta-sinimuotoisen jännitteen suurin tai huippujännitearvo ja VS on virtalähteen RMS (Root Mean Squared) -arvo.
Tehodiodiesimerkki 1
Laske jännite VDC: n ja nykyisen IDC: n yli, joka virtaa 100Ω: n vastuksen läpi, joka on kytketty 240 Vrms: n yksivaiheiseen puoliaallon tasasuuntaajaan, kuten yllä on esitetty. Laske myös kuorman kuluttama tasavirta.
tehodiodit nykyinen yhtälö
Tasasuuntausprosessin aikana tuloksena oleva lähtöjännite ja virta ovat siten sekä PÄÄLLÄ että POIS PÄÄLTÄ joka sykli. Koska kuormitusvastuksen jännite on läsnä vain jakson positiivisella puoliskolla (50\% sisääntulon aaltomuodosta), tämä johtaa siihen, että kuormalle syötetään pieni keskimääräinen DC-arvo.
tämän ”ON” – ja ”OFF” -tilan välinen tasasuuntainen lähtöaaltomuoto tuottaa aaltomuodon, jolla on suuria määriä ”aaltoilua”, mikä on ei-toivottu ominaisuus. Tuloksena olevan tasajännitteen taajuus on yhtä suuri kuin vaihtovirtalähteen taajuus.
Hyvin usein tasaamalla vaihtojännitettä haluamme tuottaa ”vakaan” ja jatkuvan tasajännitteen, jossa ei ole jännitteen vaihtelua tai aaltoilu. Yksi tapa tehdä tämä on kytkeä suuri arvo kondensaattori lähtöjänniteliittimien yli rinnakkain kuormitusvastuksen kanssa, kuten alla on esitetty. Tämän tyyppinen kondensaattori tunnetaan yleisesti nimellä ”säiliö” tai tasoituskondensaattori.
Puoliaaltosuuntaaja tasoituskondensaattorilla
tehodiodi tasoituskondensaattorilla
Kun tasasuuntaa käytetään tasajännitteisen (DC) virtalähteen tarjoamiseen vaihtovirtalähteestä, aalto-jännitteen määrää voidaan pienentää edelleen käyttämällä suurempiarvoisia kondensaattoreita, mutta tasoituskondensaattorityypeille on sekä kustannuksille että koolle rajoituksia Käytetty.
Annetulla kondensaattorin arvolla suurempi kuormitusvirta (pienempi kuormitusvastus) purkaa kondensaattorin nopeammin (RC Time Constant) ja lisää siten saavutettua aaltoilua. Sitten yksivaiheista, puoliaaltotasasuuntaajapiiriä varten, joka käyttää tehodiodia, ei ole kovin käytännöllistä yrittää vähentää aalto-jännitettä pelkästään kondensaattorin tasoituksella. Tässä tapauksessa olisi käytännöllisempää käyttää ”Full-wave Rectification” -toimintoa.
Käytännössä puoliaaltosuuntaajaa käytetään useimmiten pienitehoisissa sovelluksissa, koska niiden suurimmat haitat ovat. Lähtöamplitudi on pienempi kuin sisääntulon amplitudi, negatiivista puolijakson aikana ei ole lähtöä, joten puolet tehosta menee hukkaan ja ulostulo pulssitetaan tasavirraksi, mikä johtaa liialliseen aaltoiluun. Tehodiodi kytketään yhteen tuottamaan täyden aallon tasasuuntaaja, kuten seuraavassa opetusohjelmassa kerrotaan.
Vastaus
Tehodiodi on kiteinen puolijohdelaite, jota käytetään pääasiassa vaihtovirran (AC) muuntamiseen. tasavirtaan (DC), prosessi, joka tunnetaan tasasuuntauksena. Lähes kaikkien nykypäivän sähkö- ja elektroniikkalaitteiden virtalähteistä löydetty virtadiodin toiminta muistuttaa mekaanista yksisuuntaista venttiiliä. Se johtaa sähkövirtaa minimaalisella vastuksella yhteen suuntaan, joka tunnetaan sen eteenpäin, Tyypillisesti pystyy kulkemaan jopa useita satoja ampeereja eteenpäin, tehodiodeilla on paljon suuremmat PN-liitännät ja siten suurempi eteenpäin suuntautuva virrankulutuskapasiteetti kuin pienemmillä signaalidiodisukulaisillaan, joita kulutuselektroniikassa käytetään säätämään ja vähentämään Tämän ansiosta tehodiodit soveltuvat paremmin sovelluksiin, joissa käytetään suurempia virtoja ja suurempia jännitteitä.