внешней стороне кинескопа образует конденсатор. Диэлектриком конденсатора является стекло корпуса кинескопа. Этот конденсатор используется как фильтр для подавления пульсаций.

Так же, как и в схеме на рис. 10.5,а, потребляемый ток в данной схеме очень мал, и вторичную обмотку делают из очень тонкого провода. Иногда в целях повышения безопасности в схему включают последовательный резистор. При потреблении слишком большого тока от схемы падение напряжения на последовательном резисторе возрастет и, следовательно, выходное напряжение уменьшится.

10.7. Мостовой выпрямитель

Мостовая схема применяется в тех случаях, когда требуется производить двухполупериодное выпрямление, имея в своем распоряжении трансформатор без центрального вывода от вторичной обмотки.

В выпрямителе мостового типа (рис. 10.6) используются четыре полупроводниковых диода, включенных по мостовой схеме, за которыми следует обычный фильтр для подавления пульсаций выходного напряжения.

20B ом i :

Рис. 10.6. Схема мостового выпрямителя.

Как и ранее, предположим, что полярность полуволны напряжения, появляющегося на вторичной обмотке, такова, что верхний вывод обмотки имеет положительный потенциал, а нижний - отрицательный. При этих условиях электроны будут протекать от нижнего вывода обмотки трансформатора к диодам Дз и Д4. Поскольку в данном полупериоде диод Д4 является непроводящим, электроны будут двигаться через диод Д3 и далее через земляную шину и схему фильтра к диодам Д2 и Д4. Теперь электроны могут проходить через любой диод, но, так как они должны вернуться к положительному выводу обмотки L2, они будут протекать только через диод Д2. Направление потока электронов показано стрелкой около резистора R2, и соответствующая полярность выходного напряжения указана на рисунке. „ ,

В течение второго полупериода верхний вывод обмотки L2 становится отрицательным, а нижний - положительным. Теперь электроны будут двигаться к диодам Д1 и Д2, но диод Д2 включен в непроводящем направлении. Поэтому электроны пройдут через диод Д1 опять к земляной шине, через фильтр т резистор Ri в том же направлении, что и во время первого полупериода Электроны, достигшие диодов Д2 и Д4, будут теперь проходить через диод, Д4 к положительному нижнему выводу обмотки L2. Таким образом, схема выпрямляет положительную и отрицательную полуволны переменного напряжения, т. е. осуществляет двухполупериодное выпрямление, как и в схеме с центральным выводом вторичной обмотки трансформатора.

10.8. Стабилизаторы напряжения

Термин «стабилизация напряжения» в отношении источников питания означает относительную величину изменения выходного напряжения при изменении тока нагрузки, выраженную в процентах. Коэффициент стабилизации представляет собой отношение разности выходных напряжений при минимальном и максимальном токе, потребляемом от источника питания, к напряжению при максимальной нагрузке. Выражение для коэффициента стабилизации в процентах записывается в виде

сг £д(10.1)

где EQ - выходное напряжение без нагрузки и Еп - выходное напряжение при максимальной нагрузке.

Чтобы сделать минимальными изменения выходного напряжения при различных токах нагрузки, применяют различные методы стабилизации. Сложность схемы стабилизации зависит от степени стабилизации, принципиально достижимой и требуемой в данной системе. В промышленных электронных установках применяются полупроводниковые стабилизаторы, и в некоторых случаях могут использоваться дроссели с переменной индуктивностью на входе фильтра (рис. 10.7,а). Такие дроссели с ферромагнитным сердечником легко переходят в режим насыщения при увеличении протекающего через них тока; при этом индуктивность, а следовательно, и индуктивное сопротивление уменьшается. Для обеспечения нормальной работы при стабильном напряжении выходной ток, протекая через катушку, вызывает на ней определенное падение напряжения, величина которого зависит от реактивного и омического сопротивлений катушки. При увеличении потребляемого тока при изменении сопротивления нагрузки катушка переходит в состояние насыщения и ее реактивное сопротивление уменьшается. В результате падение напряжения на катушке понизится, а выходное напряжение возрастет.

Кроме указанных дросселей, для целей стабилизации напряжения полезно применять резисторы утечки и конденсаторы фильтра повышенной емкости. Существенное улучшение качества стабилизации обеспечивается применением полупроводниковых стабилизирующих диодов - стабилитронов, или диодов Зенера (рис. 10.7).

j; В г

Рис. 10.7. Схемы стабилизаторов с дросселем переменной индуктивности (а) и со стабилитронами (б и г), а также характеристика зенеровского диода (в).

Как можно видеть на рис. 10.7,6, стабилитрон включают последовательно с ограничивающим резистором RI, а стабилизированное напряжение снимается с зажима Т2. Такой диод может работать в качестве стабилизатора напряжения благодаря своей характеристике (рис. 10.7,в). При подаче на стабилитрон прямого напряжения ток через него увеличивается с ростом напряжения, т. е. его поведение ничем не отличается от поведения обычного диода. Однако при подаче обратного напряжения сопротивление стабилитрона сначала очень велико и через него протекает ток порядка нескольких микроампер. По достижении некоторой критической точки внутреннее сопротивление диода резко снижается почти до нуля. Резкое уменьшение сопротивления диода вызывает резкое увеличение тока до такой величины при которой обычный кремниевый диод таких же размеров безусловно, вышел бы из строя. Однако этот явный пробой не нарушает работоспособности диода. Это происходит потому что при определенной величине обратного напряжения носители преодолевают внутренний потенциальный барьер полупроводникового диода, приводя к появлению проводимости диода в обратном направлении. Если теперь обратное напряжение уменьшится до нуля, то внутренний потенциальный барьер вновь восстановится и диод перейдет в нормальный режим работы.

Точка пробоя, показанная на рис. 10.7,6, находится в пределах некоторой области напряжений (области пробоя), и ее положение в этой области можно регулировать в процессе производства путем изменения удельного сопротивления кремниевого материала.

В области пробоя протекание большого тока не сопровождается изменением падения напряжения на диоде. Следовательно это падение напряжения практически остается постоянным в точке пробоя. Благодаря такой характеристике стабилитрон можно использовать в схеме стабилизации напряжения (рис 10.7,6) Сопротивление резистора Ri подбирают таким образом чтобы удерживать диод в области пробоя. Заметим, что в этой схеме диод включается не так, как это обычно делается в выпрямительных схемах: его присоединяют таким образом чтобы на него подавалось напряжение обратной полярности. Следовательно, когда диод находится в области пробоя, падение напряжения на нем будет оставаться почти постоянным при небольших изменениях тока, благодаря чему на зажимах Т2 и Т3 обеспечивается стабилизированное выходное напряжение

Кроме того стабилитроны могут применяться также и для стабилизации переменного напряжения (рис. 10.7,г). В этой схеме два стабилитрона включены навстречу друг другу (встречно) и каждый из них работает в качестве стабилитрона в течение полупериода. Обычно для этой цели промышленность выпускает специальные сдвоенные диоды, которые для обеспечения симметрии подбираются с одинаковыми характеристиками.

10.9. Прерыватели hi преобразователи

Часто возникает необходимость в преобразовании в некоторых промышленных установках невысокого постоянного напряжения в переменное. Это преобразование выполняется при помощи прерывателей. Такие устройства называют также вибропреобразователями. Основной частью устройства является вибрирующий металлический стержень, который колеблется между двумя контактами и прерывает постоянный ток,

преобразуя его в импульсные колебания. Импульсные колебания можно передать из первичной обмотки трансформатора во вторичную. В результате на вторичной обмотке трансформатора получается эквивалентное переменное напряжение, которое может иметь повышенную или пониженную амплитуду по сравнению с исходным постоянным напряжением. Если же на выходе необходимо иметь постоянное напряжение, то напряжение с вторичной обмотки трансформатора можно выпрямить обычным способом.

Как показано на рис. 10.8, управляющий сигнал переменного тока подается на обмотку Lj вибратора. Переменное магнитное поле вызовет колебания металлического стержня вибратора, замыкая попеременно то верхний, то нижний контакт. Таким образом, переменный ток прерывается, и напряжение прикладывается то к верхней секции первичной обмотки L2, то к нижней L3 относительно центрального вывода. Магнитное поле первичной обмотки индуцирует напряжение во вторичной обмотке L4, амплитуда которого зависит от коэффициента трансформации « входного постоянного напряжения. Частота выходного напряжения определяется частотой управляющего напряжения, подаваемого на обмотку Lt.

Управляющий сигнал)

Рис. 10.8. Схема с прерывателем.

Рис. 10.9. Схема преобразователя.

Термины «преобразователь» и «инвертор» также применяют к таким схемам, несмотря на то что инвертором называют схему, инвертирующую характеристики сигнала. Инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный, называют конвертором, в том случае, если выходное напряжение выпрямляется и опять получается напряжение постоянного тока (например, от источника постоянного тока 12 В получают постоянное напряжение 24В). Типичная схема такого вида, применяемая для преобразования постоянного напряжения б В в постоянное напряжение 12В, изображена на рис. 10.9. Принцип действия схемы заключается в использовании генератора, например, релаксационного типа (см. гл. 4) для получения переменного (импульсного) напряжения, которое затем повышается или по-нижается до необходимой величины в зависимости от требуемого напряжения постоянного тока, а затем производится выпрямление этого напряжения.

В рассматриваемой схеме используется блокинг-генератор (см. также рис. 4.9). Для поддержания колебаний в схеме трансформаторная обмотка обратной связи L2 должна подключаться определенным образом, чтобы обеспечить фазовые соотношения. При помощи переменного резистора осуществляется подстройка частоты колебаний. Напряжение с обмотки L3 затем выпрямляется диодом Д1 и фильтруется при помощи конденсатора С1. Большую выходную мощность в схеме можно получить, если применить мощный транзистор и достаточно мощный трансформатор, обмотки Lj и L3 которого способны выдерживать большие токи.

10.10. Схемы с регулируемым напряжением

Если требуется источник с регулируемым напряжением, то в простейшем случае можно на выходе обычного источника включить параллельный переменный резистор (рис. 10.10,а).