Результаты исследования яркости светодиодов

Uвх, В	0	2	…	20
UR2, В для желтого светодиода
Uб,В для желтого светодиода
UR2, В для красного светодиода
Uб, В для красного светодиода
UR2, В для зеленого светодиода
Uб, В для зеленого светодиода

4. Собрать схему, изображенную на рис. 7.4 (поскольку в лабораторной работе используется режим фотопреобразователя, схему необходимо собирать, соблюдая полярность фотодиода, для этого отрицательный вывод (красный) подключается к питанию +28 В, положительный (черный) – к общей точке через балластный резистор ).

Таблица 7.2

Результат исследования вах фотодиода в режиме фотопреобразователя

Uпит, В	0	1	2	5	10	15	20	25
Uб, В для красного светодиода
Uб, В для желтого светодиода
Uб, В для зеленого светодиода
Uб, В без внешней засветки

5. Поместить светодиод в кожух с фотодиодом, измерить зависимости падения напряжения на балластном резисторе от обратного напряжения, подаваемого на фотодиод, результаты измерений занести в протокол (табл. 7.2). Повторить измерения для двух оставшихся светодиодов и без внешней засветки.

7.3. Содержание отчета

1. Цель работы, схемы измерений.

2. Графики зависимости яркости светодиодов от проходящего через них тока. Ток светодиода яркость светодиода определяется током фотодиода (при этом).

3. Графики обратной ветви вольт-амперной характеристики фотодиода при различных освещенностях ().

4. Выводы по результатам исследований.

Лабораторная работа№ 8 Исследование однофазных выпрямителей

Цель работы– ознакомление с принципом действия и характеристиками однофазных схем выпрямления переменного напряжения.

8.1. Основные сведения об однофазных выпрямителях

Выпрямитель– это устройство, преобразующее переменное напряжение в постоянное. Выпрямители необходимы везде, где необходимо питать радиоэлектронную аппаратуру от сети переменного напряжения. Выпрямители подразделяются на однофазные, питающиеся от однофазного напряжения, и трехфазные. В качестве источника питания выпрямителя обычно используюттрансформатор. Трансформатор обеспечивает гальваническую развязку цепи постоянного тока (цепи нагрузки) от сети переменного тока, а также служит преобразователем входного переменного напряженияв напряжение(рис. 8.1). Основной характеристикой трансформатора является коэффициент трансформации, определяемый выражением:

где и– действующие напряжения на первичной и вторичной обмотках соответственно;и– число витков первичной и вторичной обмоток соответственно. Еслито трансформатор называют повышающим, если– понижающим.

В однополупериодном выпрямителе(рис. 8.2) вентильVD(обычно полупроводниковый диод) пропускает ток только в одном направлении и, таким образом, осуществляет выпрямление переменного тока.

При этом ток во вторичной обмотке трансформатора протекает не более половины периода фазного напряжения. В символическом изображении вентиля направление тока указывает электрод в форме стрелки (анод). Электрод в виде вертикальной черты называется катодом. Протекание тока через вентиль возможно лишь тогда, когда между анодом и катодом действует прямое напряжение. В этом случае принято говорить, что вентиль открыт. При воздействии обратного напряжения ток через него не протекает. При подключении первичной обмотки трансформатора к сети синусоидального напряжения с действующим значением во вторичной обмотке индуцируется напряжениеВ те моменты времени, когда на выходе трансформатора возникает положительная полуволна, вентиль открыт и через сопротивление нагрузки () протекает ток(рис. 8.3).

При изменении полярности вторичного напряжения к аноду вентиля прикладывается отрицательное напряжение относительно катода и он запирается. Таким образом, за каждый период через нагрузочный резистор протекает ток только в одном направлении в течение одного полупериода. Представление выпрямленного напряжения и токав виде ряда Фурье позволяет определить важнейшие параметры выпрямителя:

где Первый член этих рядов определяет среднее значение (постоянную составляющую) выпрямленного напряжения и обусловленного им тока:

(8.1)

Из выражения (8.1) видно, что постоянные составляющие указанных величин в π раз меньше амплитудных значений.

Коэффициент пульсации выпрямленного напряжения () равен отношению амплитуды низшей гармоники (в данном случае первой) к значению постоянной составляющей:

(8.2)

Максимальное значение обратного напряжения которое приложено в вентилю в запертом состоянии, равно амплитуде вторичного напряжения:

Д

вухполупериодный выпрямитель со средней точкой содержит два вентиля (диода)VD1 иVD2 (рис. 8.4) и использует трансформатор, имеющий вывод средней точки вторичной обмотки (СОМ). Нагрузкаподключается между общей точкой ди­одов и средней точкой вторичной обмотки трансформатора. Напряжения на противоположных концах вторичной обмотки нахо-

дятся в данной схеме в противофазе, таким образом, через нагрузку ток протекает в течение обоих полупериодов подводимого напряжения, поэтому такой выпрямитель называется двухполупериодным (рис. 8.5).

Ряды Фурье для выпрямленных напряжения и токаимеют следующий вид:

Здесь – максимальное (амплитудное) значение напряжения вторичной обмотки, измеряемое между одним из концов вторичной обмотки и ее средней точкой,– максимальное значение тока.

Как видно из диаграммы (рис. 8.5) и как это следует из приведенных формул, среднее значение выпрямленного напряжения здесь в 2 раза больше, чем в однополупериодной схеме:

Максимальное обратное напряжение, которое должен выдерживать каждый вентиль в закрытом состоянии, в данной схеме равно:

Коэффициент пульсации, рассчитываемый аналогично (8.2), равен:

и

в два с лишним раза меньше, чем в однополупериодной схеме. По сравнению с однополупериодным выпрямителем данный выпрямитель позволяет в 2 раза увеличить мощность, отдаваемую в нагрузку, без увеличения установочной (габаритной) мощности трансформатора.

Двухполупериодный режим работы выпрямителя можно реализовать с трансформатором без средней точкивторичной обмотки в так называемой мостовой схеме (рис. 8.6), которая состоит из четырех вентилейVD1–VD4,образующих выпрямительный мост. Одна диагональ моста (АС) подключается к вторичной обмотке трансформатора, а ко второй диагонали (BD), с которой снимается выпрямленное напряжение, подключается нагрузка

Когда на верхнем конце вторичной обмотки трансформатора действует положительноенапряжение относительно нижнего конца (обозначенное на

рисунке знаками «+» и «–» без скобок), вентили VD1 иVD3 открыты, так как к их анодам прикладывается положительное напряжение относительно катодов и через них протекает ток по цепи:А–VD1 –В––D–VD3 –C. В этот же период вентилиVD2 иVD4 закрыты.

Когда напряжение на вторичной обмотке меняет свою полярность (на рисунке она указана знаками «+» и «–» в скобках), вентили VD1 и VD3 закрываются, а вентили VD2 и VD4 открываются. Таким образом, в мостовой схеме реализуется двухполупериодное выпрямление, при котором ток в нагрузке течет в неизменном направлении в течение обоих полупериодов переменного входного напряжения (рис. 8.7). Данная схема выпрямления имеет более простой, а значит, более дешевый трансформатор, а обратное напряжение, прикладываемое к вентилю, в 2 раза ниже, чем в схеме двухполупериодного выпрямления со средней точкой. Недостатком является необходимость применения удвоенного количества вентилей, что приводит к снижению КПД.