Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V. 2 Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V. 2.4 Prvky elektronických obvodů Kapitola 8 Dvoucestný usměrňovač Bc. Radim Miksa 30. 9. 2012
Obsah ÚVOD - ANOTACE... 1 1 DVOUCESTNÝ USMĚRŇOVAČ... 2 1.1 MŮSTKOVÉ ZAPOJENÍ... 2 1.2 PRINCIP ČINNOSTI DVOUCESTNÉHO USMĚRŇOVAČE... 2 1.3 PRŮBĚHY NAPĚTÍ USMĚRŇOVAČE... 3 1.4 KONTROLNÍ OTÁZKY... 3 2 DOPORUČENÁ LITERATURA... 4 3 POUŽITÁ LITERATURA A ZDROJE... 5 4 SEZNAM OBRÁZKŮ... 6
Úvod - anotace Výukový materiál popisuje dvoucestný usměrňovač. Výklad je na konci kapitoly doplněn kontrolními otázkami. Tento materiál je především určen pro 2. a 3. ročník oboru 39-41-L/01 Autotronik. Cílem tohoto materiálu je podpora zvládnutí daného výukového celku v předmětu Aplikovaná elektronika (AEL) a seznámení studentů se základními elektronickými prvky jako dioda, tranzistor, tyristor, rezistor, kondenzátor, cívka a další, které jsou základem pro složitější elektronické obvody. Po prostudování všech kapitol bude student znát úpravu elektrických signálů a základní elektronické obvody. 1
1 Dvoucestný usměrňovač 1.1 Můstkové zapojení Hlavní vlastnosti dvojcestného usměrňovače je usměrnění obou půlvln usměrňovaného proudu. Proto je uvedenému zapojení ve většině případů dávána přednost. Výrobci diod dodávají usměrňovací diody v můstkovém zapojení jako jednu součástku. Obrázek 1 - dvoucestný usměrňovač 1.2 Princip činnosti dvoucestného usměrňovače a) Kladná polarita napětí je na horní svorce sekundárního vinutí transformátoru: Při této polarizaci sekundárního napětí U2 jsou diody D1 a D2 polarizovány v závěrném směru, diody D3 a D4 jsou otevřené. Proud protéká z horní svorky transformátoru přes diodu D3 na zatěžovací impedanci a přes zatěžovací impedanci a diodu D2 na spodní svorku transformátoru. Tím je uzavřen proudový okruh. b) Kladná polarita napětí je na dolní svorce sekundárního vinutí transformátoru: Po změně polarity napětí U2 na výstupu transformátoru bude proud protékat přes diodu D4 a zátěž na anodu diody D1. Přes diodu D1 se proudový okruh uzavře na horní svorce transformátoru. Je zřejmé, že kladná polarita výstupního napětí bude v obou případech na horní svorce zátěže, jak to je označeno na obrázku. a) b) Obrázek 2 - Graetzovo můstkové zapojení 2
Graetzovo můstkové zapojení usměrňuje obě půlperiody střídavého napětí a proto je kmitočet zvlnění, stejně jako u dvojcestného zapojení, dvojnásobný oproti kmitočtu napájecího napětí. Pro síťový kmitočet 50 Hz bude mít zvlnění kmitočet 100 Hz. Obrázek 3 - vstupní a výstupní časový průběh dvoucestného usměrňovače 1.3 Průběhy napětí usměrňovače Na levém průběhu je znázorněno vstupní střídavé napětí U 0 (modré - kladné půlvlny, šedé - záporné půlvlny). Na pravém průběhu je znázorněno usměrněné napětí U 2 (modré - kladné půlvlny, šedé - záporné půlvlny převedené můstkem na kladné). T perioda [s], lze vypočítat frekvenci napětí ze vztahu f=1/t [Hz]. Výhody: Nevýhody: snadné zapojení malé rozměry na můstek je možno připojit i stejnosměrné napětí, které občas mění polaritu, protože můstek zachovává stejnou výstupní polaritu, proto je vhodný k zabezpečení obvodů které by tato změna mohla zničit například číslicové obvody a další. větší množství diod (4) náchylnost polovodiče na teplotu 1.4 Kontrolní otázky 1. Co je hlavní vlastností dvoucestného usměrňovače? 2. Jaké jsou typy zapojení dvoucestného usměrňovače? 3. Vysvětlete princip funkce tzv. Graetzova můstkového zapojení. 4. Jak vypadá výstupní časový průběh dvoucestného usměrňovače? 5. Vysvětlete rozdíl mezi jednocestným a dvoucestným usměrňovačem. 6. Jaké jsou výhody a nevýhody dvoucestného můstkového usměrňovače? 7. Kolik diod je zapotřebí ke konstrukci Graetzova můstku? 3
2 Doporučená literatura 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, 1984. 303 s. ISBN 04-508-86 2. TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006. 623 s. ISBN 80-867-0613-3. 3. MALINA, Václav. Poznáváme elektroniku I. 1. vyd. České Budějovice: Kopp, 1994. 173 s. ISBN 80-858-2817-0. 4. BEZDĚK, Miloslav. Elektronika: učebnice. 3. vyd. České Budějovice: Kopp, 2008. ISBN 978-80-7232-359-32. 5. KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, 1998. 86 s. ISBN 80-720-0261-9. 4
3 Použitá literatura a zdroje 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, 1984. 303 s. ISBN 04-508-86 2. TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006. 623 s. ISBN 80-867-0613-3. 3. KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, 1998. 86 s. ISBN 80-720-0261-9. 5
4 Seznam obrázků OBRÁZEK 1 - DVOUCESTNÝ USMĚRŇOVAČ... 2 OBRÁZEK 2 - GRAETZOVO MŮSTKOVÉ ZAPOJENÍ... 2 OBRÁZEK 3 - VSTUPNÍ A VÝSTUPNÍ ČASOVÝ PRŮBĚH DVOUCESTNÉHO USMĚRŇOVAČE... 3 6