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 9 Dvoucestný usměrňovač s vyvedeným středem Bc. Radim Miksa 30. 9. 2012
Obsah ÚVOD - ANOTACE... 1 1 DVOUCESTNÝ USMĚRŇOVAČ S VYVEDENÝM STŘEDEM... 2 1.1 PRINCIP USMĚRŇOVAČE... 2 1.2 PRŮBĚH NAPĚTÍ DVOUCESTNÝM USMĚRŇOVAČEM... 3 1.3 VÝHODY A NEVÝHODY USMĚRŇOVAČE S VYVEDENÝM STŘEDEM... 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 s vyvedeným středem. 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 s vyvedeným středem Dvojcestný usměrňovač je tvořen dvěma paralelně zapojenými jednocestnými usměrňovači. Pro jeho konstrukci pak potřebujeme minimálně dvě diody a transformátor se sekundárním vinutím s vyvedeným středem. Jeden z těchto usměrňovačů propouští jednu, druhý druhou půlvlnu střídavého proudu. Způsob zapojení umožňuje, že obě půlvlny mají na výstupu usměrňovače stejnou polaritu. 1.1 Princip usměrňovače Činnost zapojení je obdobná jako u jednocestného usměrňovače. Horní polovina sekundárního vinutí transformátoru a dioda D1 je první jednocestný usměrňovač, k němu paralelně je připojen druhý jednocestný usměrňovač tvořený spodní polovinou sekundárního vinutí transformátoru a diodou D2. Oba usměrňovače pracují do stejné zátěže R. Napětí U 1 přicházejí jednotlivých vinutí transformátoru na diody D1 a D2 v protifázi. Obrázek 1 - dvoucestný usměrňovač s vyvedeným středem a) kladné napětí je na anodě diody D1, napětí na D2 je polarizováno v závěrném směru. Dioda D1 je otevřena, dioda D2 je polarizována v závěrném směru, a proto je zavřena. Proud protéká diodou D1 a přes zatěžovací odpor R pokračuje na střední vývod transformátoru, kde se proudová smyčka uzavírá. b) kladné napětí je na anodě diody D2, napětí na D1 je polarizováno v závěrném směru. Při změně polarizace střídavého napětí bude pro druhou půlvlnu harmonického napětí v činnosti druhá polovina transformátoru. Na anodě diody D2 je nyní kladná polarita, zatímco D1 je polarizována v závěrném směru. Proud protéká ze spodní části sekundárního vinutí transformátoru diodou D2 k zatěžovacímu odporu R a přes něj pokračuje na střední vývod transformátoru, kde se proudová smyčka uzavírá. Do zátěže protéká proud vždy jednou diodou, zatímco druhá je polarizována v závěrném směru. Protože katody diod jsou spojeny, protéká proud zátěží vždy jedním směrem. 2
1.2 Průběh napětí dvoucestným usměrňovačem Obrázek 2 - vstupní časový průběh dvoucestného usměrňovače Obrázek 3 - výstupní časový průběh dvoucestného usměrňovače Červený průběh je první polovina sekundárního vinutí, zelený průběh je druhá polovina sekundárního vinutí, obě napětí jsou od sebe posunuté o 180. Zvlnění výstupního signálu dvojcestného usměrňovače má dvojnásobný kmitočet oproti jednocestnému, proto i jeho vyhlazení bude jednodušší. 1.3 Výhody a nevýhody usměrňovače s vyvedeným středem 1. Výhody - jednoduché zapojení, ve kterém jsou pouze 2 diody. 2. Nevýhody - velké rozměry, váha; cena (drahé transformátory) a na vstup nelze připojit stejnosměrné napětí. 1.4 Kontrolní otázky 1. Popište konstrukci a princip dvoucestného usměrňovače s transformátorem s vyvedeným středem. 2. K čemu slouží usměrňovač? 3. Vyjmenujte výhody a nevýhody dvoucestného usměrňovače s transformátorem s vyvedeným středem. 4. Popište časové průběhy dvoucestného usměrňovače s transformátorem s vyvedeným středem. 5. Z kolika diod se skládá dvoucestný usměrňovač s transformátorem s vyvedeným středem. 6. Kterým měřicím přístrojem si můžeme časové průběhy napětí zobrazit? 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 S VYVEDENÝM STŘEDEM... 2 OBRÁZEK 2 - VSTUPNÍ ČASOVÝ PRŮBĚH DVOUCESTNÉHO USMĚRŇOVAČE... 3 OBRÁZEK 3 - VÝSTUPNÍ ČASOVÝ PRŮBĚH DVOUCESTNÉHO USMĚRŇOVAČE... 3 6