Применение и основные особенности маломощных полупроводниковых выпрямителей

Полупроводниковые вентили обладают рядом ценных качеств - не имеют накаливаемого катода, отличаются большой долговечностью, имеют малые габариты и вес, высокий КПД - и поэтому позволяют выполнять более экономичные, ком­пактные и простые в эксплуатации выпрямители по сравнению с ламповыми. Эти преимущества обусловили ши­рокое применение полупроводниковых вентилей для питания раз­нообразной электронной аппаратуры радиовещания и связи, авто­матики, звукотехники и т. д.

В звуковоспроизводящей аппаратуре для питания читающих ламп с 1952 г. использовались селеновые выпрямители. Позднее, с появлением германиевых и кремниевых вентилей, их стали применять в вы­прямительных устройствах для питания цепей усилителей звуковоспроизведения с унифици­рованными блоками оконечных усилителей мощностью 25, 50 и 100 Вт ).

В полупроводниковых выпрямителях могут быть использованы любые схемы выпрямления. Однако чаще всего применяют двухтактные (мостовые) схемы, так как они отли­чаются высоким коэффициентом использования трансформатора и более низким, по сравнению с однотактными, значением обрат­ного напряжения на вентиле; последнее важно потому, что полу­проводниковые вентили обладают ограниченной электрической прочностью. Применение мостовых схем полупроводниковых выпрямителей упрощает конструкцию трансформатора за счет того, что отпадает необходимость в выводе средней (нулевой) точки вторичной обмотки.

Фильтр выпрямителя может быть выполнен по Г-образной или П-образной схеме. При использовании П-образного, т. е. начи­нающегося с емкости, фильтра от полупроводникового выпрями­теля можно получить несколько меньший (на 20 - 30%) выпрям­ленный ток, чем при фильтре, начинающемся с индуктивности. Объясняется это тем, что при емкостной реакции фильтра дей­ствующее значение тока, определяющее потери мощности в венти­ле от прямого тока, оказывается большим, чем при индуктивном фильтре для одинакового в обоих случаях среднего значения вы­прямленного тока. Среднее значение выпрямлен­ного напряжения, наоборот, можно получить большей величины при емкостном фильтре, так как обратное напряжение на вентиле по отношению к выпрямленному напряжению будет большим при индуктивной реакции фильтра.

Особенностью всех полупроводниковых вы­прямителей является то, что нагрев вентилей определяется мощ­ностью потерь, выделяемой в вентиле как прямым, так и обратным током. Это обстоятельство необходимо учитывать при выборе режима вентиля по прямому току и обратному напряжению, а также при размещении вентилей в аппаратуре.

Полупроводниковые вентили должны хорошо охлаждаться, для чего их следует располагать вдали от нагревающихся деталей (ламп, трансформаторов), в нижней части аппаратуры, где температура воздуха ниже. Конструкция шасси должна предусматри­вать свободное прохождение охлаждающего воздуха из нижней части в верхнюю, т. е. вентиляционные отверстия должны иметь достаточную площадь и располагаться снизу и сверху, но не сбоку.

Особенно чувствительны к повышению температуры герма­ниевые вентили, так как обратный ток их резко повышается с уве­личением температуры, вызывая дополнительный нагрев вентиля и дальнейший рост обратного тока. При неправильной с точки зрения условий охлаждения конструкции это может привести к порче вентиля — саморазогреву и, как следствие, к тепловому пробою.

У кремниевых вентилей обратный ток мал и поэтому явление саморазогрева проявляется редко. Селеновые вентили заметно нагреваются за счет обратного тока, но благодаря значительно большим размерам пластин но сравнению с германиевыми венти­лями равной мощности также меньше подвержены явлению само­разогрева.