Bu rampa üreteci devresinde D1 diyotunun rolü nedir?

Aşağıdaki devre, kompanzasyon için testere dişi sinyali üretmek için anahtarlamalı güç kaynaklarında kullanılan bir rampa üreticisidir, ancak D1 diyotunun devredeki rolünün ne olduğunu gerçekten anlamıyorum ??

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Diyot, testere dişinin hızlı düşmesinden sorumludur.

Giriş voltajı yüksek olduğunda, kapasitör (C1) direnç üzerinden şarj olur ve diyot kapalıdır. Giriş voltajı tekrar düştüğünde, diyot açılır ve şarj kapasitörden girişe akar. Diyot, dirençten çok daha iyi iletken olduğundan, kapasitörün voltaj düşüşleri daha hızlı olmalıdır. Diyotu çıkarırsanız, üçgen bir dalga elde edersiniz. Böylece diyotun üçgenin ikinci yarısını kestiğini söyleyebilirsiniz.

Diğerlerinin de belirttiği gibi, bu size harika bir testere dişi dalgası vermeyecektir, ancak bazen yeterince yakındır.

Daha gelişmiş notlar: RC devresi teknik olarak doğrusal bir eğim değil üstel bir bozulma üretir. Ancak kare dalga sadece ~ 8.3us için yüksektir ve RC devresinin zaman sabiti ~ 15.2us'tur. Bir zaman sabitinin ilk yarısındaki artış oldukça doğrusaldır:

Bir kare dalga bunun için en iyi kaynak değildir. İstediğiniz yüksek görev döngüsü darbesi. Kare bir dalga, düşen kenardan sonra size uzun düz bir parça verecektir:

Devreye girişin dikdörtgen bir dalga olduğunu ve çıkış dalga formu şekillerinin doğada yaklaşık testere dişi olduğunu varsayıyorum.

Testere dişi sinyali şöyle görünür: -

Ve sadece bir direnç ve kapasitörden makul bir testere dişi sinyali veremezsiniz, çünkü kapasitörün şarj hızı ve deşarj oranı eşittir ve şöyle "yakın" bir üçgen dalga alırsınız: -

Şarj hızı ve deşarj oranının aynı olduğuna dikkat edin. Bu nedenle, testere dişi dalgası elde etmek için kapasitörü şarj ettiğinizden çok daha hızlı bir şekilde boşaltmanız gerekir, bu nedenle giriş dalgası düştüğünde, kapasitör diyot aracılığıyla çok daha hızlı bir şekilde boşalır.

Bu devreyi analiz etmeye çalışalım.

Kare dalganızın genliğinin veya sapmasının ne olduğunu söylemezsiniz. Varsayalım ki 0 ile 10 volt arasında tek kutuplu bir kare dalga var. Gerilim kaynağının ideal olduğunu varsayalım.

Şimdilik t = 0'dan hemen önce her şeyin 0 olduğunu ve t = 0'da kare dalganın 10 volta gittiğini varsayalım.

her yarım döngü sürer$\frac{1}{120\times10^3}$

Diyot ters yönlüdür, bu nedenle diyottaki akım akışı göz ardı edilebilir. Kondansatör, direnç üzerinden akım ile şarj olmaya başlar.$\frac{10}{39*10^3}$

Bu akım sabit olsaydı, ilk yarı çevriminin sonunda olurdu$\frac{10}{39*10^3}\times\frac{1}{120*10^3} = \frac{V_\mathrm{peakin}}{4.68\times10^9}$$\frac{\frac{10}{4.68\times10^9}}{0.39\times10^{-9}} = \frac{10}{1.8252} \approx 5.47$

$10 \times (1 - e^{-\frac{\frac{1}{120\times10^3}}{39 * 10^3 \times 0.39 \times 10^-9 }}) \approx 4.22$

Şimdi kaynak sıfıra döner. Diyot şimdi 4.22 voltluk bir ileriye maruz kalmaktadır. Bu büyük bir ileri akıma neden olacaktır.

Dirençli bir seri diyotu, dirençli seri olarak gerilim kaynağı olarak modelleyebiliriz. https://www.mouser.co.uk/datasheet/2/308/1N4148-1118184.pdf adresindeki şekil 6'dan 200mA'lık bir akımın yaklaşık 1.05V'luk bir voltajla ve 800mA'lık bir akımın voltaj yaklaşık 1.45V. Bu noktalardan bir çizgi çizmek bize denklemini verir$V=0.67I+0.95$

Diyotta çok büyük bir akım var, bu kapasitörü hızla deşarj edecektir. Temel kural, 5 zaman sabitinden sonra bir kapasitörün neredeyse tamamen boşalmasıdır. Yaklaşık 0,67 ohm'luk etkili bir dirençle zaman sabitimiz 0,26 nanosaniyedir, bu nedenle birkaç nanosaniye içinde kapasitör çoğunlukla deşarj olur.

Bununla birlikte, diyot, voltaj 0.7 volt'a kadar düştükçe akım hızla düşeceğinden kapasitörü sıfıra boşaltamaz. Bu noktada, dirençten yavaş deşarj oluruz.

Bu yüzden biraz doğrusal olmayan bir yukarı eğimimiz var, bunu diyotun neden olduğu 0.7 volt'a kadar çok hızlı bir düşüş ve ardından bir sonraki darbeye kadar kademeli bir düşüş var. Başka bir deyişle, testere dişi dalgasının kaba bir yaklaşımına sahibiz.