NÁZEV ŠKOLY: S0Š Net Office, spol. s r.o, Orlová Lutyně AUTOR: Ing. Oldřich Vavříček NÁZEV: Podpora výuky v technických oborech TEMA: Základy elektrotechniky ČÍSLO PROJEKTU:CZ.1.07/1.5.00/34.0458

Polovodiče Usměrňovače

Voltampérová charakteristika diody Usměrňovače jsou zařízení, které mění střídavý průběh napětí na periodický průběh se stejnosměrnou složkou. Tyto přístroje mají velké využití v elektrotechnické praxi. Nejjednodušší provedení je uvedeno na obrázku. Jednopulsní (jednocestný) usměrňovač je složen z transformátoru, který přizpůsobuje napětí sítě k napětí, které je použito u vlastního přístroje, na stejnosměrný proud. Například napětí 230 V se transformuje na 12 V pro použití napájení mnoha spotřebičů. Dále je zde dioda, kondenzátor a rezistor, který zde představuje zátěž. Jak jsme se již dověděli v minulých kapitolách, dioda propouští - usměrňuje kladnou polovinu sinusovky střídavého napětí, stejný průběh má i proud a nazýváme ho pulsující. Takový průběh proudu je ale pro praktické využití nevhodný. Pro příznivější průběh se připojuje paralelně k výstupním svorkám filtr, což může být v nejjednodušším případě kondenzátor (kapacitor).

V kladné půlvlně se kondenzátor nabíjí a ve druhé půlvlně se vybíjí do zátěže. Na velikosti kapacity kondenzátoru závisí, jaký bude mít průběh jeho vybíjení a tím také průběh výsledného usměrněného napětí. Pro ně se definuje základní parametr pro každý usměrňovač -zvlnění. p = (Uef / Uss).100 (%) Je to poměr efektivního napětí střídavého proudu k napětí usměrněnému a udává se v procentech(čím menší hodnota, tím lepší usměrnění). Výhodou jednopulsního usměrňovače je jeho jednoduchost. Nevýhodou je poměrně velké zvlnění nebo se musí použít velký kondenzátor.

Dvoupulsní usměrňovač Nevýhody jednopulsních usměrňovačů odstraňují dvoupulsní usměrňovače, které používají dvě diody a transformátor musí mít vyvedený střed. V kladné půlvlně protéká proud diodou D1  a v záporné půlvlně diodou D2. To znamená, že kondenzátor je dobíjen dvakrát za periodu, takže při síťovém napětí je tato frekvence 100 Hz. Jak je uvedeno na obrázku, výstup z usměrňovače je pak "příznivější", protože se diody ve vedení proudu střídají a také kondenzátor může mít menší hodnotu kapacity. Protože transformátor v tomto zapojení musí mít vyvedený střed, je tedy i dražší. Tuto nevýhodu odstraňuje můstkový usměrňovač. Zde v kladné půlvlně usměrňují diody D1 a D3 a v záporné diody D2 a D4. V případě usměrňování velkých proudů je možné v každé větvi použít několik diod paralelně. Počet diod je větší, ale jejich cena je v dnešní době natolik malá, že se na celkové ceně usměrňovače podílí daleko méně než transformátor. .

Tento druh usměrňovače je používán v elektrotechnické praxi velmi často a je používán i pro velké výkony. Zde je třeba si uvědomit, že polovodičové součástky jsou velmi citlivé na tepelné zatížení. Proto nedílnou součástí diod jsou chladiče, které pro velké výkony mohou být opatřeny ventilátory. Kontrolní otázky Jaký je princip činnosti jednopulsního usměrňovače? Jaký je princip činnosti dvoupulsního usměrňovače? Proč je nutné použít v zapojení usměrňovačů filtr? Co umožní zapojení můstkového usměrňovače? Jaké jsou základní parametry usměrňovačů?

ANOTACE Materiál lze použít jako teoretickou přípravu ke kapitole “Polovodiče - usměrňovače“, kde se žáci seznámí se základními typy usměrňovačů, jejich činností a použitím. Dále se žáci seznámí s průběhy napětí a proudu u jednotlivých typů usměrňovačů a vlivem filtrů na tyto průběhy. Na konci kapitoly jsou uvedeny kontrolní otázky, které si žáci písemně vypracují nebo na ně jednotlivě odpovídají v lavici. Předpokládaný čas 45 min. CITACE JAN KESL. Elektronika I analogová technika. Praha: BEN, 2004. ISBN 80-7300-143-8. VÍT ZÁHLAVA , Jan Vobecký. Elektronika. Praha: Grada. ISBN 8024712415.