Bronvermelding: https://jeweka.nl/category/theorie-en-werkboeken Module 4, Hoofdstuk 1, Paragraaf 1.7 Blz 67 t/m 72

Behalve dat spanning verhoogd kan worden, is het ook mogelijk de spanning te begrenzen. Met begrenzen bedoelen we dat een ingangsspanning vanaf een bepaalde waarde doorgelaten wordt, en/of dat de spanning tot een bepaalde maximale waarde doorgelaten wordt. Doel hiervan is om ongewenste spanningspieken voor gevoelige elektronicaschakelingen te voorkomen, waardoor ze minder snel stuk gaan.

De spanning kunnen we op verschillende soorten bengrenzen. Zo wordt hier onderscheidt gemaakt in begrenzen tot een bepaald maximum en tot een bepaald minimum. Ook kun je de spanning begrenzen op 2 verschillende niveaus en door middel van diodes in serie te plaatsen.

Begrenzen spanning tot een bepaald maximum

In onderstaande afbeelding is een begrenzingsschakeling getekend die de spanning doorlaat tot een bepaalde bovengrens.

Spanning begrenzen tot een bepaald ,maximum

Er zijn 2 situaties mogelijk:

Begrenzin spanning met diode insper

Zolang den diode gesperd blijft, is de uitgangsspanning gelijk aan de ingangsspanning (onverzwakt). U uit = U in (Spanning eruit is Spanning erin)

Bovengrens clipper met diode die geleidt

De afbeelding hierboven laten zien dat een diode in doorlaat als vervangingsschema getekend kan worden als spanningsbron en weerstand. Stel Ud= 0,6 volt. Als de ingangsspanning Ui hoger wordt dan 5,6 volt dan zal de uitgangsspanning Uu niet hoger worden dan 5,6 volt.

Als de ingangsspanning sinusvormig is (voorbeeld maximale spanning = 8V), dan ziet de uitgangsspanning er als volgt uit (zie onderstaande afbeelding)

begrenzen spanning tot maximum waarde

Begrenzen spanning tot een bepaald minimum (Ondergrens-clipper)

Willen we nu een schakeling met een ondergrens aangeven dan is als voorbeeld afbeelding 1.75 gegeven. Het vervangingsschema van de diode uit afbeelding 1.75 is te zien in afbeelding 1.76.

begrenzen spanning tot een bepaald minimum met vervangingsschema

De uitgangsspanning Uu is nu minimaal gelijk aan 5V – Drempelspanning diode. Uu min = 5-0,6=4,4 Volt. Als de ingangsspanning Ui hoger ligt dan deze waarde, dan zal de uitgangsspanning Uu gelijk zijn aan de hogere ingangsspanning Ui (zie onderstaande afbeelding).

Clipper met uitgangsspanning met ondergrens

Begrenzen spanning in negatieve periodehelft van de ingangsspanning

Men kan bovenstaande onder- en bovengrens- clippers ook voor de negatieve periodehelft van de ingangsspanning maken. Daarvoor moet de polariteit van de spanningsbron in serie met de diode worden omgedraaid.

Begrenzen van spanning op 2 verschillende spanningsniveaus

Door een combinatie van bovenstaande schakeling samen te voegen in één schakeling kunnen we de spanning op 2 verschillende niveaus laten plaatsvinden (zie onderstaande afbeelding)

Begrenzen spanning op 2 verschillende niveaus

De diode D1 met spanningsbron U1 zal ervoor zorgen dat de uitgangsspanning Uu niet lager zal worden dan: Uu min= U1-Uak D1=2-0,6=1,4 Volt.

De andere combinatie (D2 en U2) zorgt ervoor dat de uitgangsspanning niet hoger wordt dan: Uu max= U2+Uak D2=4+0,6=4,6 Volt. Het spanningsverloop zoals in bovenstaand voorbeeld is beschreven wordt weergegeven in de afbeelding hieronder.

Zie voor een demo van dit type clipper de volgende Website-link: https://www.virtueelpracticumlokaal.nl/electronics/clip.html .

Volg de instructie: De volgende instellingen zijn mogelijk door dubbel te klikken op de spanningsbronnen. Na dubbel klikken verschijnt bovenin een cel waar de waarde kan worden ingevuld:
-ingangsspanning is in te stellen (sinusvormig);
-Beide batterijspanningen zijn in te stellen, ook negatieve spanningen!

Begrenzingschakeling met diode in sper

In onderstaande afbeelding zijn 2 begrenzingsschakelingen weergegeven met elk hun eigen uitgangsspanningen t.o.v. de aangeboden ingangsspanningen Ui. In de linker schakeling wordt de uitgangsspanning Uu minimaal gelijk aan de voedingsspanning van 2 Volt.

Als de ingangsspanning hoger wordt dan de 2,6 Volt, dan zal de uitgangsspanning Uu ook toenemen, waarbij wel altijd geldt: Uu=Ui-0,6V.

Voor de rechter schakeling geldt dat de positieve uitgangsspanning Uu niet hoger wordt dan 2V en tijdens de negateive periode zal de uitgangsspanning Uu altijd de drempelspanning van 0,6 Volt lager zijn dan de ingangsspanning Ui.

Begrenzingsschakeling met diode in sper geschakeld

Er zijn nog meerdere soorten begrenzingsschakelingen mogelijk. Bijvoorbeeld door in serie met de diode in de afbeelding hierboven nog een extra mee- of tegenspanning aan te bieden. We zullen deze niet verder behandelen in dit artikel.

Korte samenvatting

  • Een clipper (Spanningbegrenzer) kan de uitgangsspanning tot één of twee spanningswaarden worden begrensd.
  • Er zijn onder- en bovengrens-clippers.

Bronvermelding: https://jeweka.nl/category/theorie-en-werkboeken Module 4, Hoofdstuk 1, Paragraaf 1.7 Blz 67 t/m 72

Geef een reactie

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.