Параметры работы стабилитрона, выпрямителя, реле, коллектора

Размещено на http://www.allbest.ru/

Электротехника и электроника

Индивидуальное контрольное задание №2 5

ЗАДАНИЕ 1

Стабилитроны. Принцип действия, основные параметры. Вольтамперная характеристика стабилитрона

Стабилитрон - ионный газоразрядный электровакуумный прибор, предназначенный для стабилизации напряжения. Стабилитроны тлеющего разряда заполнены смесью инертных газов и предназначены для стабилизации напряжений от 80 В (аргонно-гелиевая и неон-криптоновая смеси) до 1,2 кВ (гелиево-неоновая смесь). Конструктивно близкие стабилитроны коронного разряда заполнены водородом и предназначены для стабилизации напряжений от 0,4 до десятков кВ.

Принцип действия

Работа стабилитрона основана на свойстве тлеющего разряда при изменении тока через прибор не изменять падение напряжения между электродами. Конструктивно стабилитрон состоит из 2 коаксиальных электродов (катод обычно снаружи), помещённых в стеклянный или металлический баллон, содержащий смесь газов (как правило, инертных) при давлении в десятки мм рт. ст. Рост тока при тлеющем разряде при таком расположении электродов происходит за счёт увеличения площади катода, охваченной разрядом, при этом плотность тока в ионизированной части газа остаётся неизменной, следовательно, остаётся неизменным и падение напряжения на разрядном промежутке. В некоторых случаях для снижения напряжения зажигания внутрь прибора вводится небольшое количество радиоактивного вещества.

* Основные параметры и их типичные значения

* U_{стабилизации} (70... 1400 Вольт)

* U_{зажигания} (больше, чем и_стабилизации примерно на 20-40 %)

* I_{стабилизации} (от микроампер до десятков миллиампер; отношение минимального рабочего тока к максимальному от 1:4 до 1:10)

* R_{внутренние} (СОТНИ Ом)

* Изменение напряжения стабилизации при изменении тока в рабочем диапазоне (единицы Вольт для низковольтных стабилитронов)

* Изменение напряжения стабилизации во времени (десятые доли Вольта для низковольтных стабилитронов)

* Температурный коэффициент напряжения (единицы мВ/°С, как для низковольтных, так и для высоковольтных приборов)

Особенности использования:

* Стабилитроны предназначены для работы в цепях постоянного тока. Недопустимо подавать на стабилитрон переменное или обратное постоянное напряжение.

* Желательно, чтобы напряжение источника питания было на 10-20 % выше напряжения возникновения разряда. Иначе, возможны задержки с включением стабилитрона.

* Блок питания, нагрузка и собственно стабилитрон должны быть согласованы по току и напряжению так, чтобы ток стабилитрона в любых условиях (в том числе при отключении нагрузки) был в пределах штатного диапазона.

* При обрыве тока через стабилитрон напряжение на нагрузке может превысить допустимый порог. В некоторых стабилитронах предусмотрена дополнительная защитная перемычка: если вынуть лампу из разъёма, нагрузка отсоединяется от источника питания.

* Недопустимо подключать фильтрующие ёмкости в параллель со стабилитроном. Как все устройства с гистерезисом, газоразрядные стабилитрон в связке с высокоомным источником питания и ёмкостью может порождать паразитные автоколебания.

Задача

Трехфазный однотактный выпрямитель питает потребитель мощностью Pd = 90 Вт при напряжении Ud = 30 В. Следует выбрать один из трех типов полупроводниковых диодов: Д218, Д222, Д232Б. Начертить схему выпрямителя, пояснить принцип действия с помощью временных графиков напряжения.

Решение

1. Выписываем из таблицы параметры диодов:

Д218 I доп = 0,1 А; Uобр = 1000 В

Д222 I доп = 0,4 А; Uобр = 600 В

Д232Б I доп = 5 А; Uобр = 400 В

2. Определяем ток потребителя:

Id = Pd/Ud = 90/30 = 3 А

3. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящую часть периода:

Ub = 2,1 * Ud = 2,1 * 30 = 60,3 В

Проверяем диод по параметрам I доп и U обр. Для данной схемы диоды должны удовлетворять условиям:

I доп ? Id / 3; U обр > Ub

3/3 = 1; 3 ? 1

U обр > Ub; 400 В > 30 В, условие по обратному напряжению выполняется. Схема трехфазного выпрямителя на диодах Д232 представлена на рис. 1.

Задача

Составить схему реле времени и их элементов, указанных на рис. 2.

Решение:

Задача

Для транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, используя входную и выходные характеристики, определить напряжение на коллекторе Uкэ, ток коллектора Iк, коэффициент усиления h213 и мощность на коллекторе Pл, коэффициент передачи по току h21б, если известно напряжение на базе Uбэ = 0,3 В, сопротивление нагрузки Rк = 1,0 кОм и напряжение источника питания Ек = 40 В.

Характеристики приведены на рис. 3 и 4.

Решение

1. Для коллекторной цепи усилительного каскада в соответствии со вторым законом Кирхгофа можно написать уравнение:

Ек = Uкэ + Iк * Rк

На семействе выходных характеристик строим вольт-амперную характеристику резистора Rк, удовлетворяющую уравнению

Uкэ = Ек - Iк * Rк

Так называемую линию нагрузки. Точки ее пересечения с коллекторными выходными характеристиками дают графическое решение уравнения для данного резистора Rк и различных значений тока базы Iб.

Уравнение Ек = Uкэ + Iк * Rк удобно строить по двум точкам:

1. Iк = 0, Uкэ = Ек = 40 В

2. Uк. = 0, Iк = Ек / Rк = 40 / 800 = 0,05 А = 5 мА

Здесь Rк = 1,0 кОм = 800 Ом

3. Соединяем эти точки прямой и получаем линию нагрузки.

4. Находим на входной характеристике для Uбэ = 0,3 В ток базы Iб = 200 мкА.

5. Находим на выходных характеристиках точку А на пересечении линии нагрузки с характеристикой, соответствующей Iб = 200 мкА.

6. Определим для точки А ток коллектора Iк = 18 мА и напряжение Uкэ = 27 В.

Коэффициент усиления по току h21э и мощность на коллекторе Рк определяются, следующим образом:

По выходным характеристикам строим отрезок АВ, из которого находим:

Д I к = АВ = I ка - I кв = 21 - 15 = 6 мА,

Д I б = АВ = I ба - I бв = 300 - 200 = 100 мкА = 0,1 мА

Затем определяем коэффициент усиления:

h 21э = Д Iк / Д Iб = 6 / 0,1 = 60

при Uкэ = const = 25

Определяем мощность на коллекторе:

Рк = Uкэ * Iк = 25 * 21 = 525 мВт

стабилитрон выпрямитель напряжение коллектор

Размещено на Allbest.ru