Circuite de redresare

Amplificatoare şi circuite de amplificare - Teorie (Iunie 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Circuite de redresare

Dispozitive și circuite semiconductoare discrete


Intrebarea 1

Nu stați acolo! Construiți ceva!

Învățarea de a analiza matematic circuitele necesită mult studiu și practică. În mod obișnuit, elevii practică prin lucrul prin numeroase probleme de probă și verificând răspunsurile lor față de cele oferite de manual sau instructor. În timp ce acest lucru este bun, există o cale mult mai bună.

Veți învăța mult mai mult prin construirea și analizarea circuitelor reale, permițând echipamentul de testare să furnizeze "răspunsurile" în loc de o carte sau de o altă persoană. Pentru exerciții de construire a circuitelor de succes, urmați acești pași:

  1. Măsurați și înregistrați cu atenție toate valorile componentelor înainte de construcția circuitului, selectând valorile rezistorului suficient de mari pentru a face ca deteriorarea tuturor componentelor active să fie puțin probabilă.
  2. Desenați diagrama schematică pentru circuitul care urmează să fie analizat.
  3. Construiți cu atenție acest circuit pe un panou sau alt mediu convenabil.
  4. Verificați precizia construcției circuitului, urmărind fiecare cablu la fiecare punct de conectare și verificând elementele unu-câte unul pe diagramă.
  5. Analiza matematică a circuitului, rezolvarea tuturor valorilor tensiunii și curentului.
  6. Măsurați cu atenție toate tensiunile și curenții, pentru a verifica corectitudinea analizei.
  7. Dacă există erori substanțiale (mai mari de câteva procente), verificați cu atenție construcția circuitului în funcție de diagramă, apoi calculați cu atenție valorile și re-măsurați cu atenție.

Când elevii au început să învețe despre dispozitivele cu semiconductori și sunt cel mai probabil să le deterioreze prin conexiuni necorespunzătoare în circuitele lor, recomand să experimenteze componente mari de putere (diode rectificative 1N4001, tranzistoare de putere TO-220 sau TO-3, etc.) și utilizarea unor surse de alimentare cu baterii uscate, mai degrabă decât a unei surse de alimentare la bord. Acest lucru scade probabilitatea deteriorării componentelor.

Ca de obicei, evitați valorile rezistenței foarte mari și foarte scăzute, pentru a evita erorile de măsurare cauzate de încărcarea contorului (la capătul superior) și pentru a evita epuizarea tranzistorului (la capătul inferior). Vă recomandăm rezistențe între 1 kΩ și 100 kΩ.

O modalitate prin care puteți economisi timp și reduce posibilitatea de eroare este să începeți cu un circuit foarte simplu și să adăugați incremental componente pentru a crește complexitatea acestuia după fiecare analiză, mai degrabă decât să construiți un circuit complet nou pentru fiecare problemă de practică. O altă tehnică de economisire a timpului este de a reutiliza aceleași componente într-o varietate de configurații diferite de circuite. În acest fel, nu va trebui să măsurați valoarea unei componente mai mult decât o dată.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Lăsați electronii înșiși să vă dea răspunsul la propriile "probleme practice"!

Note:

Experiența mea a fost că studenții au nevoie de multă practică cu analiza circuitului pentru a deveni competenți. În acest scop, instructorii oferă de obicei studenților lor o mulțime de probleme de practică prin care să lucreze și oferă răspunsuri elevilor să-și controleze munca. În timp ce această abordare îi face pe studenți să se familiarizeze cu teoria circuitelor, nu reușește să le educe pe deplin.

Elevii nu au nevoie doar de practică matematică. Aceștia au nevoie, de asemenea, de circuite de construcție practice practice și de echipamente de testare. Deci, sugerez următoarea abordare alternativă: elevii ar trebui să- și construiască propriile "probleme de practică" cu componente reale și să încerce să prezică matematic diferitele valori de tensiune și curent. În acest fel, teoria matematică "vine în viață", iar studenții dobândesc o experiență practică pe care nu ar câștiga doar prin rezolvarea ecuațiilor.

Un alt motiv pentru a urma această metodă de practică este de a preda studenților metodă științifică : procesul de testare a unei ipoteze (în acest caz, predicții matematice) prin efectuarea unui experiment real. Elevii vor dezvolta, de asemenea, abilități reale de depanare, deoarece uneori fac erori de construcție a circuitelor.

Petreceți câteva momente de timp cu clasa dvs. pentru a revizui unele dintre "regulile" de construire a circuitelor înainte de a începe. Discutați aceste probleme cu elevii dvs. în aceeași manieră Socratică, în mod normal, ați discuta cu întrebările din foaia de lucru, în loc să le spuneți pur și simplu ce ar trebui și nu ar trebui să facă. Nu mă mai opresc niciodată să fiu uimită de modul în care elevii slab înțeleg instrucțiunile atunci când sunt prezentați într-un format tipic de prelegere (instructor monolog)!

O notă adresată acelor instructori care se pot plânge de timpul "irosit" trebuie să-i facă pe elevi să construiască circuite reale în loc să analizeze doar matematic circuitele teoretice:

Care este scopul studenților care vă ia cursul "panoul de lucru" panoul panoului de lucru implicit?

intrebarea 2

Ce ar face acest motor DC cu magnet permanent, dacă este alimentat de o sursă de tensiune AC?

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Motorul va vibra, deoarece arborele încearcă să se rotească înainte și înapoi cât mai repede decât ciclurile AC.

Note:

Discutați acest fenomen cu elevii dvs. Întrebați-i dacă știu despre alte dispozitive "polarizate" (numai DC). Întrebați-le ce credeți că ar fi necesar pentru a face o funcție a dispozitivului DC numai cu curent alternativ.

Întrebarea 3

Ce ar face acest motor DC cu magnet permanent, dacă este alimentat de următorul circuit "/ / www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00779x01.png">

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Motorul se va roti într-o direcție, cu un cuplu pulsatoriu.

Următoarele întrebări: identificați polaritatea tensiunii DC între bornele motorului.

Note:

Întrebați-vă pe elevii dvs. de ce cuplul motorului pulsează în loc să fie constant ca atunci când este alimentat de o baterie. Este în mod necesar un lucru rău? Cum se compară viteza motorului cu alimentarea de la o sursă DC de aceeași tensiune (echivalent RMS)?

Întrebarea 4

Ce ar face acest motor DC cu magnet permanent, dacă este alimentat de circuitul următor?

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Motorul se va roti într-o direcție, cel puțin pentru un moment scurt în timp. Apoi, ceva în circuit (fie dioda sau sursa de alimentare) ar eșua din cauza curentului excesiv!

Următoarele întrebări: identificați polaritatea tensiunii DC între bornele motorului, în timpul acelei perioade scurte în care toate componentele funcționează în continuare.

Note:

Întrebați elevii dvs. de ce acest circuit este auto-distructiv. Dacă funcționează ca un redresor pentru alimentarea motorului DC pentru o perioadă scurtă de timp, atunci de ce nu funcționează astfel pentru o perioadă nedeterminată de timp "workheetpanel panel panel-default" itemscope>

Întrebarea 5

Unele lămpi de uz casnic ieftine folosesc o diodă pentru a realiza controlul luminii în două poziții (dim și luminos):

Explicați modul în care acest circuit este capabil să facă becul să strălucească mai strălucitor și mai puternic.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Cu comutatorul în poziția "dim", becul electric primește doar o jumătate din ciclul AC.

Următoarea întrebare: nu contează modul în care dioda este orientată în circuitul "note hidden"> Note:

Deși acest circuit nu este foarte complex, acesta dezvăluie o aplicare a rectificării diodei adesea trecute cu vederea: controlul puterii pentru sarcini non-polarizate. Întrebați-vă pe elevii dvs. cum eficiența energetică a unui circuit ca acesta se compară cu un circuit de diminuare a luminii reostat (rezistiv).

Întrebarea 6

Urmăriți fluxul tuturor curenților în această jumătate a ciclului AC (notați simbolurile de polaritate în apropierea terminalelor de înfășurare primară ale transformatorului):

Acum, urmăriți fluxul tuturor curenților în cealaltă jumătate a ciclului AC (notați simbolurile de polaritate în apropierea terminalelor principale de înfășurare ale transformatorului):

De asemenea, determinați polaritatea tensiunii DC pe rezistența de sarcină.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

Această întrebare nu numai că introduce un tip de circuit de rectificare totală, dar servește și ca o revizuire bună a marcajelor fazei de acțiune a transformatorului și a fazei de lichidare. Am omis schemele care arată direcția curentului în acest circuit, parțial pentru că ele pot fi constatate prin polaritatea de tensiune a rezistorului de sarcină (prezentată în răspuns) și parțial pentru că nu ar trebui să aleg să dau un răspuns în mod convențional notația fluxului față de notarea fluxului de electroni.

Întrebarea 7

În acest circuit redresor, tensiunea de ieșire este mai mică decât jumătate din tensiunea nominală a vântului secundar (12 volți). De ce este aceasta "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00783x01.png">

De asemenea, determinați dacă este vorba despre un circuit redresor cu jumătate de undă sau cu undă de undă completă și explicați-vă răspunsul.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Numai jumătate din lichidul secundar alimentează încărcătura în orice moment.

Acesta este un circuit redresor cu undă de undă.

Întrebare de provocare: ce ar trebui să se schimbe în acest circuit pentru a face un redresor jumătate de undă?

Note:

Dacă această întrebare este confuză pentru unii studenți, faceți timp pentru a discuta direcțiile tuturor curenților din circuit prin ambele jumătăți ale ciclului AC. Apoi, răspunsul ar trebui să fie evident.

Întrebarea 8

O formă foarte comună a circuitului redresor cu undă completă este redresorul de punte . De obicei, este desenat ca un "diamant" de patru diode:

Desenați conexiunile din această ilustrație pentru a forma un circuit de redresare a podului, care recepționează energie de la transformator și livrează energie la becul:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Următoarele întrebări: trageți direcția curentului prin intermediul redresorului de punte pentru fiecare jumătate de ciclu a sursei de alimentare cu curent alternativ și determinați polaritatea tensiunii DC pe bornele becului.

Note:

Problemele de conectare realiste, cum ar fi acest lucru, sunt mult mai ușor de rezolvat în prezența unei scheme schematice. Dacă aveți studenți care se luptă cu această întrebare, asigurați-vă că aceștia au nevoie de timp pentru a desena schematică. Găsirea unei diagrame schematice a unui circuit de redresare a podurilor cu undă de undă completă nu este deloc o provocare. De regulă, eu nu ofer asistență studenților cu întrebări până când nu au făcut cel puțin acest prim pas, pentru că de cele mai multe ori ajung să răspundă propriilor lor întrebări în procesul de desenare a diagramei schematice!

Întrebarea 9

Determinați cantitatea aproximativă de tensiune pe care fiecare voltmetru din acest circuit o va indica:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Notă: citirile de tensiune indicate de voltmetre sunt doar aproximative !

Întrebare privind problema: cum ar putea fi eliminate cele 58 de volți de la (-) la sol, pentru a permite legarea la sol a terminalului de ieșire (-) ascuns "> Note:

Rectificarea directă a unei surse de alimentare cu împământare are ca rezultat o scădere semnificativă a tensiunii dintre conductorul de ieșire DC și sol. Adresați elevilor dvs. ce fel de probleme ar putea fi cauzate de acest efect. Ce zici de siguranță? Întrebați-le dacă cred că 58 de volți prezintă un pericol pentru siguranță.

Ca răspuns la întrebarea provocată, este nevoie de un fel de izolare electrică. Există mai multe răspunsuri la această problemă, dar cu siguranță o soluție mai populară decât celelalte.

Întrebarea 10

Un tehnician decide să măsoare tensiunea de ieșire a unui circuit de redresare punți folosind un osciloscop. Acest redresor particular de punte este front-end al unui circuit de alimentare de comutare și rectifică direct intrarea de curent alternativ de 120 volți fără transformator:

Cu toate acestea, tehnicianul este surprins să afle că siguranța arde de fiecare dată când pornește circuitul. Când osciloscopul este deconectat de la circuit, siguranța nu suflă și totul funcționează bine. Ce este rău "# 10"> Răspuns dezvălui Ascunde răspunsul

Clipul "la sol" al osciloscopului (clema în stilul aligator care servește ca al doilea punct de conectare electric pe sonda) este comună electric cu șasiul metalic al osciloscopului, care, la rândul său, este comun din punct de vedere electric cu conductorul de masă de siguranță de 120 volți Sistem de alimentare cu curent alternativ.

Note:

Răspunsul dat aici nu dezvăluie totul. Studentul trebuie să determine încă de ce legarea la pământ a unuia dintre terminalele de ieșire ale circuitului redresorului are ca rezultat o defecțiune la sol care suflă siguranța. Observarea unui semnal cu semnal de undă doar cu vârful sondei care atinge circuitul este un indiciu important în această întrebare.

Întrebarea 11

Circuitele de redresor de putere sunt adesea clasificate în funcție de numărul de faze, moduri și impulsuri . Se potrivesc următoarele circuite redresoare cu etichetele Fază / Cale / Puls prezentate în această ilustrație:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

Semnificația acestor etichete poate fi confuză, deci asigurați-vă că le discutați temeinic cu studenții. Lăsați-i să vă spună ce înseamnă "Faze", "Căi" și "Pulses", folosind propriile lor cuvinte.

Întrebarea 12

Transistorii bipolari sunt dispozitive extrem de utile, permițând unui mic curent electric să controleze fluxul unui curent electric mult mai mare:

Aceste dispozitive ar fi chiar mai utile pentru noi dacă ar fi capabili să controleze curentul alternativ (AC), dar nu pot. Transistorii bipolari sunt dispozitive polarizate (cu o singură direcție).

Acest fapt nu ne împiedică să folosim tranzistori bipolari pentru a controla AC. Trebuie doar să fim inteligenți în legătură cu modul în care o facem:

Explicați modul în care funcționează acest circuit. Cum poate tranzistorul (un dispozitiv numai DC) să controleze curentul alternativ (AC) prin sarcina "# 12"> Răspuns dezvăluiți Ascunde răspunsul

Puntea cu patru diode rectifică curentul de sarcină AC în DC pentru ca tranzistorul să poată fi controlat.

Note:

De obicei, circuitele de redresor sunt considerate exclusiv ca pași intermediari între AC și DC în contextul unei surse de alimentare cu curent alternativ. Ei au și alte utilizări, așa cum demonstrează acest circuit interesant!

Nu ar trebui să aibă nici o consecință dacă studenții nu au studiat încă tranzistori. De fapt, este bine să le oferim o scurtă introducere a funcției unei componente necunoscute anterior și apoi să le examinăm un circuit (restul de care ar trebui să înțeleagă bine) pentru a stabili o funcție globală. Aceasta este uneori numită abordare "Black Box" în domeniul ingineriei și este necesară atunci când lucrați în jurul unui echipament electronic de ultimă oră, unde practic este garantat să nu înțelegi funcționarea interioară a fiecărui subsistem și a componentei.

Întrebarea 13

Să presupunem că trebuie să construiți un redresor de punți cu undă de undă cu un curent de curent de 2, 5 amperi, dar să aveți numai diode 1N4001 pentru ao construi. Desenați o diagramă schematică a circuitului, prezentând modul în care mai multe diode 1N4001 ar putea fi conectate împreună pentru a realiza acest lucru:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Următoarele întrebări: în timp ce acest circuit ar trebui să funcționeze (teoretic), în practică una sau mai multe dintre diode vor eșua prematur din cauza supraîncălzirii. Fix pentru această problemă este de a conecta "bulbuc" rezistoare în serie cu diode ca aceasta:

Explicați de ce aceste rezistențe sunt necesare pentru a asigura o viață lungă a diodelor.

Note:

Răspunsul la această întrebare nu ar trebui să fie o mare provocare pentru elevii dvs., deși întrebarea ulterioară este o provocare. Întrebați-vă studenților ce scop servesc rezistențele de înfundare în acest circuit. Ce știm despre curent prin diode dacă una sau mai multe dintre ele vor eșua din cauza supraîncălzirii, fără rezistoarele înfundate "workheetpanel panel panel-default" itemscope>

Întrebarea 14

Preziceți modul în care toate tensiunile și curenții componentelor din acest circuit vor fi afectate ca urmare a următoarelor defecțiuni. Luați în considerare fiecare defecțiune independent (adică unul câte unul, fără multiple defecte):

Dioda D 1 nu se deschide:
Generatorul de lichidare C nu se deschide:
Centrala conexiunilor de îmbinare a centralei nu funcționează deschis:

Pentru fiecare dintre aceste condiții, explicați de ce se vor produce efectele rezultate.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Dioda D 1 nu este deschisă: Încărcarea primește rectificare în 2 pulsuri în loc de 3 puls, crește tensiunea pe D 1 .
Generatorul de lichidare C nu este deschis: Încărcarea primește rectificare în 2 pulsuri în loc de 3 puls, fără curent prin D3.
Centrala conexiunilor de conectare a generatoarelor nu funcționează deschis: fără tensiune pe nici o diodă sau peste sarcină, fără curent prin nici o diodă sau prin sarcină.

Note:

Scopul acestei întrebări este abordarea domeniului de depanare a circuitelor dintr-o perspectivă de a ști ce este vina, mai degrabă decât să știm doar ce sunt simptomele. Deși aceasta nu este neapărat o perspectivă realistă, aceasta îi ajută pe elevi să construiască cunoștințele fundamentale necesare pentru a diagnostica un circuit defect din datele empirice. Întrebări precum acest lucru ar trebui să fie urmate (în cele din urmă) de alte întrebări care îi cer elevilor să identifice greșelile posibile pe baza măsurătorilor.

Întrebarea 15

Preziceți modul în care toate tensiunile și curenții componentelor din acest circuit vor fi afectate ca urmare a următoarelor defecțiuni. Luați în considerare fiecare defecțiune independent (adică unul câte unul, fără multiple defecte):

Dioda D 3 nu se deschide:
Generatorul de lichidare C nu se deschide:
Centrala conexiunilor de îmbinare a centralei nu funcționează deschis:

Pentru fiecare dintre aceste condiții, explicați de ce se vor produce efectele rezultate.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Dioda D 3 nu funcționează deschis: Încărcarea primește rectificare în 5 pulsuri în loc de 6-puls, crește tensiunea pe D3.
Generatorul de bobina C nu este deschis: Încărcarea primește rectificare în 2 pulsuri în loc de 6 puls, fără curent prin D 5 sau D 6 .
Centrala conexiunilor de conectare a generatoarelor nu funcționează deschis: fără tensiune pe nici o diodă sau peste sarcină, fără curent prin nici o diodă sau prin sarcină.

Note:

Scopul acestei întrebări este abordarea domeniului de depanare a circuitelor dintr-o perspectivă de a ști ce este vina, mai degrabă decât să știm doar ce sunt simptomele. Deși aceasta nu este neapărat o perspectivă realistă, aceasta îi ajută pe elevi să construiască cunoștințele fundamentale necesare pentru a diagnostica un circuit defect din datele empirice. Întrebări precum acest lucru ar trebui să fie urmate (în cele din urmă) de alte întrebări care îi cer elevilor să identifice greșelile posibile pe baza măsurătorilor.

Întrebarea 16

Traceți curentul prin acest circuit redresor într-un moment în care polaritatea sursei de alimentare este pozitivă în partea dreaptă și negativă în stânga, după cum se arată. Asigurați-vă că ați desemnat convenția pe care o utilizați pentru direcția actuală (flux convențional sau electron):

De asemenea, marcați polaritatea căderii de tensiune prin sarcina R.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

Elevii trebuie să își explice raționamentul atunci când urmăresc curenții și determină polaritățile de scădere a tensiunii în fața clasei, pentru toate acestea. Circuitul redresorului de punte este unul pe care mulți studenți îl găsesc confuzi în analiză, deci merită să petreceți timp în clasă pentru a înțelege pe deplin.

Întrebarea 17

Traceți curentul prin acest circuit redresor într-un moment în care polaritatea sursei AC este pozitivă în partea stângă și negativă în dreapta, după cum se arată. Asigurați-vă că ați desemnat convenția pe care o utilizați pentru direcția actuală (flux convențional sau electron):

De asemenea, marcați polaritatea căderii de tensiune prin sarcina R.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

Elevii trebuie să își explice raționamentul atunci când urmăresc curenții și determină polaritățile de scădere a tensiunii în fața clasei, pentru toate acestea. Circuitul redresorului de punte este unul pe care mulți studenți îl găsesc confuzi în analiză, deci merită să petreceți timp în clasă pentru a înțelege pe deplin.

  • ← Foaia de lucru anterioară

  • Fișa foilor de lucru

  • Foaia de lucru următoare →