3.3
Usměrňovač
Jedná se o zařízení převádějící střídavé veličiny na stejnosměrné. Využívají usměrňovacích polovodičových diod, které jsou zapojeny v různých kombinacích. Do obvodu se s výhodou zapojuje kondenzátor, který na krátkou dobu uchovává elektrickou energii, která se postupně vybíjí do obvodu – jedná se tak o vyhlazení střídavého signálu. Vhodným návrhem obvodu lze docílit zcela vyhlazeného stejnosměrného napětí:
- Jednocestný usměrňovač propouští vždy jen kladnou polovinu periody střídavého napětí. Pro zápornou půlvlnu se obvod jeví jako rozpojený, viz obr. 31. Využívá tedy jen polovinu energie.
Obr. 31. Schéma a výstupní charakteristika jednocestného usměrňovače
- Dvoucestný a můstkový usměrňovač propouští kladnou polovinu periody a zápornou polovinu periody v opačném směru, viz obr. 32. Z matematického pohledu je na vstupní signál aplikována absolutní hodnota.
Obr. 32. Schéma a výstupní charakteristika můstkového (Graetzova) usměrňovače
Poznámka
Pro zisk vyhlazené konstantní úrovně výstupního průběhu se za můstek zařazuje paralelně zapojený kondenzátor.
Pro použití v usměrňovači nelze použít libovolné diody. Formulují se základní parametry, o kterých se dočteme v dokumentaci součástky:
- Střední usměrňovaný proud – díky elektrickému výkonu dochází k oteplování diody. Křemíkové součástky pracují přibližně do teploty 200 °C. Střední usměrňovaný proud diodou by proto neměl překročit určitou maximální hodnotu.
- Maximální povolený impulsní proud – diodu nelze zatěžovat velmi krátkými vysoko proudovými impulsy. Definuje se proto maximální hodnota impulsního proudu, který může diodou protékat, aniž by došlo k poškození součástky
- Maximální závěrné napětí – z kapitoly 3.2 plyne, že usměrňovací dioda je v pracovní oblasti v závěrném směru limitována maximálním závěrným napětím, které je možné na diodu připojit, než dojde k jejímu nevratnému zničeni (průrazu). Na PN přechodu by totiž vzniklo elektrické pole s vysokou intenzitou, které umožní elektronům, aby přeskočily zakázaný pás. Při tomto ději (tzv. lavinovitému průrazu) dochází ke strmému nárůstu proudu, který způsobuje oteplení diody a její zničení v důsledku vysoké teploty. Maximální závěrné napětí by mělo nabývat vyšší hodnoty než rozsah napětí, v jakém se bude dioda provozovat.
- Pracovní napětí v propustném směru – hodnota difúzního napětí se u jednotlivých materiálů a technologií drobně liší.
Poznámka
V klasickém promítacím stroji se využívá usměrňovače vestavěného v ocelové skříni k usměrnění vstupního střídavého proudu na výstupní stejnosměrný proud pro napájení xenonové výbojky. Hodnota výstupního proudu je regulovatelná pomocí potenciometru v ovládací skříni. V usměrňovači se uplatňují také transformátory (pro převod vstupního napětí) a kondenzátory a tlumivky (jako filtr pro redukci nežádoucího napěťového zvlnění výstupního stejnosměrného napětí).
U starších projektorů se využíval usměrňovač Kino 75X a Kino 95X. U projektorů MEO 5X se využívá usměrňovač Kino 75XM a Kino 95XM.