Выпрямители переменного тока
В электрических сетях используется преимущественно переменный ток. Однако существует немало электрических устройств – магнитофонов, приемников и других приборов, основой которых служат полупроводники или лампы. Для их работы требуется только постоянный ток. Преимущественная выработка переменного тока связана с удобством его трансформации в разные значения напряжений. Другим положительным моментом считается передача переменного тока по ЛЭП с минимальными потерями. Поэтому все преобразования выполняют выпрямители переменного тока, позволяющие получить необходимое напряжение.
Содержание
Принцип работы выпрямителя тока
Основной функцией выпрямителя тока является преобразование переменного напряжения в постоянное. Принцип работы этих устройств основан на свойствах переменного тока, величина и направление которого изменяются во времени.
Согласно стандартного значения изменение направления тока в сети составляет 50 раз в течение одной секунды.
Такое колебание является частотой и составляет 50 герц или периодов. То есть значение электротока в определенный период достигает нулевой отметки, а затем постепенно набирает максимальное значение. Этот процесс постоянно повторяется и протекает в периодической форме. Значение тока постоянно изменяется в соответствии с синусоидальным законом.
Основная задача выпрямителя заключается в получении устойчивого постоянного напряжения, не изменяющего своей величины и направления. Сам процесс выпрямления заключается в работе вентиля, пропускающего ток лишь в одном направлении. В результате односторонней проводимости вентиля, прохождение тока через него осуществляется исключительно в положительные полупериоды. Во время отрицательных периодов ток в цепи отсутствует.
При наличии положительной полуволны, сопротивление в вентиле минимальное, что обеспечивает свободное прохождение тока. Отрицательная полуволна подвергается значительному сопротивлению, задерживается и не проходит через вентиль.
В результате включения вентиля в цепь, переменный ток будет полностью отсутствовать. Изменения оставшегося в цепи тока будут касаться только его величины, а направление останется неизменным. Это так называемый первичный или пульсирующий ток. С его помощью можно зарядить аккумулятор, но, он не годится для питания, например, радиоэлектронной аппаратуры. Необходимо выполнить процедуру сглаживания, чтобы пульсирующий ток превратился в постоянный. С этой целью используется специальный фильтр.
В качестве такого фильтра используется конденсатор с большой емкостью. Выпрямляемый ток сглаживается или фильтруется за счет зарядки конденсатора током, идущим от вентиля. В результате, создается определенный запас электроэнергии. При уменьшении тока, проходящего через вентиль и падении напряжения на нагрузке в конце каждого положительного полупериода, происходит отдача конденсатором накопленной энергии.
Однополупериодные выпрямители
Далеко не все фильтры способны полностью избавить ток от резких пульсаций.
Для этих целей требуются более совершенные фильтры, обеспечивающие на нагрузке лишь незначительные пульсации постоянного тока. Такие пульсации не оказывают решающего влияния на основные функции электронного устройства, получающего питание через выпрямитель.
К наиболее простым приборам относится однополупериодный выпрямитель. Основным принципом его работы является использование для выпрямления только положительных полупериодов. Выпрямленный ток и сетевое напряжение имеют одинаковую частоту пульсаций. Поэтому для их сглаживания в однополупериодном выпрямителе должен применяться хороший фильтр. С помощью данных устройств осуществляется питание аппаратуры с потреблением незначительного тока. В случае возрастания токовых значений, необходимо использовать более сложные фильтры.
Работа двухполупериодных выпрямителей
Более широкое распространение получили двухполупериодные выпрямители переменного тока, с использованием сразу двух вентилей. Течение тока в нагрузке происходит всегда в одном направлении.
Схема выпрямления действует следующим образом. В определенное время на одном из выводов вторичной обмотки трансформатора напряжение будет положительным по отношению к другому выводу. Ток проходит через первый вентиль с небольшим сопротивлением, после этого он идет по нагрузке к средней точке вторичной обмотки. Такое положение будет сохраняться весь положительный полупериод. Когда ток не первом выводе трансформатор изменится, напряжение станет отрицательным. Прохождения тока через первый вентиль не будет в связи с его большим сопротивлением. Второй конец обмотки будет с положительным напряжением, и ток начнет проходить по второму вентилю, нагрузке с выходом к средней точке вторичной обмотки трансформатора.
Данная схема выпрямления тока позволяет использовать два полупериода напряжения. Высокая частота пульсаций значительно облегчает фильтрацию выпрямленного напряжения.
Как происходит выпрямление переменного тока
youtube.com/embed/6NQUEBiY-0o?feature=oembed» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen=»»> Урок 1.11 Источники питания электронных устройств — Радиомастер инфо
от admin
Источники питания обязательно имеют все радиоэлектронные устройства.
Если устройство переносное, то в качестве блока питания может использоваться аккумулятор или батарейка. Примеры – мобильные телефоны, часы и т.д.
У стационарных устройств в качестве блоков питания применяются выпрямители.
Как мы упоминали раньше, напряжение в квартирной розетке переменное величиной 220В. Радиоэлектронные устройства выполнены на элементах, многие из которых для работы требуют постоянное напряжение значением ниже или иногда выше 220В.
Эти задачи и решают источники питания или их еще называют блоки питания. Основные составные части блоков питания: трансформаторы, выпрямители, фильтры, стабилизаторы, схемы защиты от перегрузок.
Рассмотрим по порядку.
Трансформатор (Тр1) преобразует переменное напряжение сети 220В в переменное напряжение нужной величины, например 12В.
Выпрямитель предназначен для преобразования переменного напряжения в постоянное.
Простейший (однополупериодный) выпрямитель:
Когда положительная полуволна, в точке «а» плюс, в точке «b» минус, диод открыт и через нагрузку течет ток. При отрицательной полуволне, плюс в точке «b», а в точке «а» минус. Диод закрыт, ток через нагрузку не течет.
Двухполупериодный выпрямитель:
Когда на обмотке трансформатора положительная полуволна, в точке «а» плюс, в точке «b» минус. Ток течет, от точки «а» через диод D2 , через нагрузку R и далее диод D4 к точке «b».
При отрицательной полуволне на обмотке трансформатора, в точке «b» плюс, а в точке «а» минус.
Двухполупериодный выпрямитель может отдавать в нагрузку в два раза большую мощность, по сравнению с однополупериодным выпрямителем.
Напряжение на выходе выпрямителей представленных выше однополярное, но еще не постоянное. Такая форма напряжения называется пульсирующей. Чтобы это напряжение стало постоянным, пульсации нужно сгладить. Для этого на выходе выпрямителя подключают фильтр.
Фильтр может состоять из конденсатора, резистора и конденсатора, индуктивности и конденсатора и называться соответственно
Чем больше допустимый ток на выходе выпрямителя, тем больше величина емкости конденсатора, который нужно применять в фильтре.
Когда волна пульсации растет, конденсатор будет заряжаться, когда волна падает, конденсатор разряжается и таким образом превращает пульсирующее напряжение, в постоянное которое выглядит на графике как прямая линия.
Основными недостатками рассмотренных выпрямителей являются:
— зависимость выходного напряжения от изменения входного. Допустим , напряжение в розетке стало меньше на 10%. Если на выходе выпрямителя было 12 В, оно так же уменьшится на 10% и станет 10,8 В, что для некоторых устройств недопустимо.
— зависимость выходного напряжения от тока нагрузки, при больших токах напряжение уменьшается.
— сглаживание пульсирующего напряжения одними фильтрами при больших токах в нагрузке недостаточно эффективно. Из-за этого в динамиках усилителей слышится фон переменного тока с частотой сети 50 Гц, или кратной ей, на изображении телевизоров видны темные горизонтальные полосы и т.д.
— в случае перегрузки отсутствует защита элементов выпрямителя от выхода из строя.
Видео, поясняющее принципы работы одно и двухполупериодного выпрямителя:
Важным параметром блока питания является мощность. Например, есть батарея для квартирного звонка на 12 В и есть автомобильный аккумулятор на 12 В. По напряжению они одинаковы, но отличаются по размеру и весу в сотни раз. Это потому, что мощность автомобильного аккумулятора намного больше мощности батареи звонка.
Автомобильный аккумулятор напряжением 12 В и емкостью 60 А/час имеет мощность порядка 720 Вт, а батарея звонка напряжением 12 В и емкостью 0,25 А/час имеет мощность около 3 Вт. Мощность нагрузки, подключаемой к аккумуляторам, батареям и блокам питания не должна превышать их допустимой мощности. Чем более длительно работает устройство, тем больший запас по мощности должен иметь его источник питания.
Что будет если не соблюдать это условие?
Например, если подключить батарею звонка к стартеру автомобиля, напряжение батареи с 12 В упадет до 0, стартер даже не заметит что на него подано питание. Для самой же батареи это равносильно короткому замыканию и она может выйти из строя.
Если же автомобильный аккумулятор подключить к звонку, то и аккумулятор и звонок будут работать очень долго, но здесь другая проблема, не совсем сочетаются габариты и стоимость.
Вывод.
Перегружать источники питания нельзя. При перегрузке они будут выдавать пониженное напряжение, греться и выходить из строя. При больших перегрузках источники питания могут вообще не обеспечить нужным напряжением нагрузку, в результате чего она может выйти из строя.
Ремонт Чайников — Стоимость в Санкт-Петербурге
м.
Пр. Просвещения, пр. Просвещения, д.20
м. Пл. Мужества, пр. Непокоренных, д.2
м. Пр. Ветеранов, пр. Ветеранов, д.9
м. Ул. Дыбенко, пр. Большевиков, д.25
м. Фрунзенская, ул. Киевская, д.32 В
м.
Елизаровская, пр. Елизарова, д. 36
м. Международная, ул. Белы Куна, д. 20, к.1
м. Пионерская, пр. Испытателей, д.11, к.1
м. Гражданский проспект, ул. Ушинского, д.25, к.1
м. Звёздная, ул. Звёздная, д.9, к.1
м.
Начало работы в области электроники: выпрямители
В майско-июньском номере Elektor мы приветствовали диод как первого представителя семейства полупроводников, без которого невозможно представить себе современную электронику. Теперь будем считать с выпрямителями. В конце концов, мы не можем просто спаять детали и надеяться, что это сработает.
В майско-июньском номере Elektor мы приветствовали диод как первого представителя семейства полупроводников, без которого невозможно представить себе современную электронику.
Теперь будем считать с выпрямителями. В конце концов, мы не можем просто спаять детали и надеяться, что это сработает.
Давайте сначала посмотрим на наш однополупериодный выпрямитель ( Рисунок 1 ).
Рисунок 1: Однополупериодный выпрямитель.Чем больше емкость электролитического конденсатора, тем меньше будет падать напряжение в отрицательные полупериоды переменного напряжения; а также, поскольку сопротивление становится меньше (и, следовательно, ток, потребляемый нагрузкой, увеличивается), напряжение будет больше падать во время отрицательных полупериодов («коллапс», — говорит инженер-электронщик). Мы можем представить это в виде формулы:
Мы предположили, что ток постоянный. Теперь предположим, что у нас есть трансформатор на 15 В, однополупериодный выпрямитель и нагрузка с потребляемым током 1 А. Напряжение, обеспечиваемое выпрямителем, должно быть стабилизировано микросхемой регулятора, которая требует минимального входного напряжения 18 В для обеспечения стабильное выходное напряжение 15 В.
(Мы вернемся к этой ИС в следующем выпуске.) В таком случае, насколько большим должен быть конденсатор?
Во-первых, мы должны рассчитать пиковое значение напряжения переменного тока; в предыдущей статье этой серии мы видели, что для пикового значения применяется:
Для удобства вычтем из этого пикового напряжения 0,7 В (прямое напряжение кремниевого диода, используемого в качестве выпрямителя): в данном случае достаточно точно. Поскольку ИС требуется входное напряжение не менее 18 В (это минимальное входное напряжение можно найти в техническом описании ИС), напряжение может падать не более чем на 2,5 В в течение одного периода. Перепишем формулу для напряжения на конденсаторе и добавим значения тока, напряжения и частоты:
Следующее большее стандартное значение будет 10 000 мкФ, а для тока всего 1 А это довольно «громоздкий» конденсатор. Теоретически существует два метода достижения более низкого значения (и, следовательно, меньшего и более дешевого электролитического конденсатора):
- Мы применяем двухполупериодное выпрямление, что означает, что конденсатор заряжается в два раза чаще.
- Увеличиваем напряжение трансформатора и тем самым допустимую разность напряжений.
Это двухполупериодное выпрямление будет обсуждаться позже; ниже мы сначала рассмотрим «повышение напряжения трансформатора». Если мы используем в примере трансформатор на 18 В вместо версии на 15 В, мы измерим пиковое напряжение около 24,7 В на диоде, а это означает максимально допустимую разность напряжений 6,7 В. Таким образом, выбор конденсатора может быть соответственно меньше; расчетное значение составляет около 3000 мкФ, а следующее большее стандартное значение составляет либо 3300 мкФ, либо 4700 мкФ.
Как однажды сказал известный голландский футбольный философ (Йохан Кройф), у каждого преимущества есть свой недостаток: это решение связано с более высоким энергопотреблением, а также с более высоким тепловыделением в регуляторе напряжения. Для этого мы рассмотрим Рисунок 2 .
Рисунок 2: Однополупериодный выпрямитель со стабилизатором IC. Компонент с номером детали 7815 представляет собой стационарный регулятор напряжения.
Пока нас не интересует, как эта штука работает. Здесь важно то, что эта ИС преобразует (в определенных пределах) изменяющееся входное напряжение постоянного тока в (почти) постоянное выходное напряжение постоянного тока.
Следующее относится к выходной мощности в обоих случаях (пример с трансформатором 15 В и пример с трансформатором 18 В):
Рассеиваемая мощность в ИС (мощность, преобразованная в тепло в ИС) равна разница между входным и выходным напряжением, умноженная на ток (во многих случаях — и здесь — мы можем пренебречь собственной потребляемой мощностью ИС).
Убедитесь, что входное напряжение микросхемы непостоянно; в этом случае мы используем среднее арифметическое минимального и максимального входного напряжения (достаточно точное для наших целей).
В результате потери мощности в регуляторе напряжения увеличиваются примерно на 50% — это много лишнего тепла, которое приходится отводить. Тот факт, что трансформатор теперь должен выдавать 22 Вт вместо 20 Вт (то есть с учетом потерь в диоде и регуляторе напряжения), не имеет особого значения, если только это не вынуждает нас использовать трансформатор немного большего размера.
Двухполупериодный выпрямитель
Двухполупериодный выпрямитель схематично показан на рис. 3 .
Рисунок 3: Двухполупериодный выпрямитель.Благодаря оригинальной схеме с четырьмя диодами (также называемой мостовым выпрямителем или схемой Греца) теперь используются оба полупериода синусоидального переменного напряжения на входе. В течение положительного полупериода ток зарядки электролитического конденсатора протекает через диоды в правом верхнем и левом нижнем углу, а в течение отрицательного полупериода — через диоды в правом нижнем и левом верхнем углу. Преимущество состоит в том, что электролитический конденсатор заряжается в два раза чаще, и поэтому (по приблизительным оценкам) его толщина должна быть примерно вдвое меньше. Это приводит к Рисунок 4 Кривые напряжения : выше входного напряжения, в середине напряжение на нагрузке без конденсатора и ниже напряжения на конденсаторе.
Рисунок 4: Кривые напряжения с двухполупериодным выпрямителем.
Для изменения напряжения на буферном конденсаторе двухполупериодного выпрямителя применимо следующее:
Теперь давайте рассчитаем наш предыдущий пример (с трансформатором на 15 В) с двухполупериодным выпрямителем. Из-за дополнительного падения напряжения на втором диоде мы теперь имеем пиковое напряжение:
Это дает нам значение для электролитического конденсатора:
Следующее большее стандартное значение будет 6800 мкФ, но сомнительно, что это (широко) доступно. Если нет, мы должны использовать электролитический конденсатор на 10 000 мкФ. При напряжении трансформатора 18 В получаем расчетное значение 1700 мкФ и стандартное значение 2200 мкФ, что как минимум на один размер меньше. Что касается нашего первоначального ожидания, что буферный конденсатор должен быть вдвое меньше, прямое напряжение диодов выпрямителя компенсирует это.
Понятно, что ток через нагрузку играет решающую роль: чем больше ток, тем больше емкость конденсатора. По этой причине мы часто находим большое количество больших электролитических конденсаторов в блоке питания тяжелых усилителей мощности.
Симметричное напряжение питания
Для схем с операционными усилителями («операционными усилителями») нам часто требуется симметричное напряжение питания — другими словами, нам нужны равные положительные и отрицательные напряжения относительно общей земли. В принципе, этого можно добиться с помощью двух трансформаторов или трансформатора с двумя вторичными обмотками, за которым следуют два выпрямителя.
Его также можно упростить: можно получить положительное и отрицательное напряжение постоянного тока из одного напряжения переменного тока, как показано на Рисунок 5 . Фактически мы используем два однополупериодных выпрямителя, один из которых использует положительные полупериоды синусоидального входного переменного напряжения, а другой — отрицательные полупериоды. Для расчета электролитических конденсаторов применяются те же уравнения, что и для «обычных» однополупериодных выпрямителей.
Рисунок 5: Вот как мы создаем симметричное напряжение питания.
Однако размер трансформатора теперь требует немного больше внимания. Допустим, нам нужно симметричное напряжение питания ±15 В на ток 1 А. Эти напряжения стабилизируются стабилизаторами напряжения. Трансформатор должен обеспечивать мощность не менее 20 Вт (1 А при пиковом напряжении около 20 В) — но это для каждого полупериода. В сумме трансформатор должен выдавать не менее 40 Вт.
На этот раз все. В следующем эпизоде мы будем умножать напряжения.
Примечание редактора: Серия статей «Начиная с электроники» основана на книге Майкла Эбнера Basiskurs Elektronik, которая была опубликована на немецком и голландском языках издательством Elektor.
Вопросы или комментарии?
У вас есть какие-либо технические вопросы или комментарии, вызванные этой статьей? Отправьте электронное письмо редактору по адресу [email protected].
Полупериодный и двухполупериодный выпрямитель
— Реклама —
Преобразование энергии очень распространено в современной электронике.
Мы постоянно переключаемся с переменного тока на постоянный и наоборот. Обычным источником переменного тока является источник питания, тогда как батареи используются для питания постоянного тока по мере необходимости. Однако переход с переменного тока на постоянный является более простым способом, чем покупать новую батарею каждый раз, когда вам нужен постоянный ток. Выпрямитель — это электрическое устройство, которое преобразует сигнал переменного тока в сигнал постоянного тока и часто используется во многих устройствах, используемых вокруг нас. Однако одноступенчатый выпрямитель не обеспечивает плавного постоянного тока, который можно было бы использовать. Многоступенчатое выпрямление и дополнительная схема необходимы для более плавного или полезного постоянного тока. Давайте посмотрим, как это происходит.
Основы однополупериодного и двухполупериодного выпрямления
Простейший выпрямитель представляет собой диод, подключенный к источнику переменного тока. Он также известен как однополупериодный выпрямитель.
Простой однополупериодный выпрямитель представляет собой один диод с p-n переходом, подключенный последовательно к нагрузочному резистору. Работу однополупериодного выпрямителя легко понять: диод с p-n переходом проводит ток только тогда, когда он смещен в прямом направлении.
Этот принцип используется в однополупериодном выпрямителе для преобразования переменного тока в постоянный. Цикл входного сигнала, представленного здесь, представляет собой переменный ток. Это входное напряжение понижается с помощью трансформатора. Диод с p-n переходом проводит ток только тогда, когда он смещен в прямом направлении. Тот же принцип используется в однополупериодном выпрямителе для преобразования переменного тока в постоянный. Вход здесь представляет собой переменный ток. Это входное напряжение понижается с помощью трансформатора. Поскольку диод смещен в прямом направлении в течение полупериода переменного тока, выходной сигнал доступен только в течение этого полупериода.
— Реклама —
Для уменьшения пульсаций в цепи выпрямителя с емкостным фильтром:
- RL увеличить.
- входная частота должна быть уменьшена.
- входная частота должна быть увеличена. Следует использовать конденсаторы
- с большой емкостью.
Двухполупериодный выпрямитель
Как и схема полупериодного выпрямителя, схема двухполупериодного выпрямителя создает выходное напряжение или ток, который является постоянным или имеет определенную постоянную составляющую. Двухполупериодные выпрямители имеют некоторые фундаментальные преимущества по сравнению со своими однополупериодными аналогами. Среднее выходное напряжение постоянного тока выше, чем для однополупериодного выпрямителя, выход двухполупериодного выпрямителя имеет меньшую пульсацию, чем у однополупериодного выпрямителя, что дает относительно более гладкую форму выходного сигнала.
Часто используются два основных типа двухполупериодных выпрямителей. В конструкции меньшего размера используются два диода вместо одного диода, используемого в полуволновом диоде, то есть по одному на каждую половину цикла.
Используется многообмоточный трансформатор, в котором вторичная обмотка разделена поровну на две половины с соединением с отводом посередине. Ниже показано подключение двухполупериодного выпрямителя с отводом от середины.
В другой конфигурации требуется четыре диода, подключенных по схеме Н-моста. Четыре диода, обозначенные от D1 до D4, расположены «последовательными парами», при этом только два диода проводят ток в течение каждого полупериода. Во время положительного полупериода питания диоды D1 и D2 работают последовательно, а диоды D3 и D4 смещены в обратном направлении, и ток течет через нагрузку. Во время отрицательного полупериода питания диоды D3 и D4 работают последовательно, но диоды D1 и D2 отключаются, так как теперь они смещены в обратном направлении. Ток, протекающий через нагрузку, имеет то же направление, что и раньше.
Фильтрация выпрямленного напряжения
Выходной сигнал на диодах в описанных выше шагах не является ни полным, ни полностью постоянным. Выход не является устойчивым постоянным током, и его нецелесообразно использовать в цепях. Схема фильтра, также известная как сглаживающий конденсатор, добавлена к схеме выпрямителя для улучшения выходного сигнала. Сглаживающие конденсаторы включены параллельно нагрузке на выходе двухполупериодного мостового выпрямителя. Эта схема фильтра увеличивает средний уровень выходного постоянного тока, поскольку конденсатор действует как запоминающее устройство. Сглаживающий конденсатор преобразует пульсирующий выходной сигнал выпрямителя в более плавный выходной сигнал постоянного тока.
Выход конденсатораТем не менее, небольшие пульсации на выходе все еще присутствуют, их можно сгладить путем изменения номиналов конденсатора. Напряжение пульсаций обратно пропорционально емкости сглаживающего конденсатора. Эти два параметра связаны следующей формулой:
В пульсация = I нагрузка /(fxC)
Альтернативой является использование микросхемы стабилизатора напряжения для постоянного источника питания.
Что такое форм-фактор?
Форм-фактор представляет собой отношение среднеквадратичного значения к значению постоянного тока.
Форм-фактор однополупериодного выпрямителя равен 1,57, а двухполупериодного выпрямителя равен 1,11.
Вы можете ознакомиться с созданием выпрямителя полного моста здесь с видеоруководством:
Посмотреть это видео на YouTube
Видео предоставлено:
ElectroBOOMВпервые эта статья была опубликована 8 августа 2017 г., а недавно — 13 декабря 2019 г.
Что такое выпрямитель? Как работает выпрямитель?
администратор 11 комментариев Мостовой двухполупериодный выпрямитель, двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом, принципиальная схема мостового двухполупериодного выпрямителя, принципиальная схема двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом, принципиальная схема однополупериодного выпрямителя, однополупериодный выпрямитель, формы входных и выходных волн всех выпрямителей, работа выпрямителей
Содержание
Что такое выпрямитель? Как работают выпрямители?
Полное руководство по всем типам выпрямителей.
Всем нам знакомо название Rectifier, но новичкам и новым студентам очень интересно узнать, что делают Rectifier?
Когда они узнают о выпрямителях, у них возникает много новых вопросов, и им становится любопытно узнать о них все. Итак, вот полное руководство по всем типам выпрямителей.
Здесь мы собираемся изучить некоторые важные темы о выпрямителях, которые должны знать все новички. Итак, вот некоторые моменты, которые мы обсудим в этой статье.
- Что делают выпрямители?
- Как работают выпрямители?
- Какие бывают типы выпрямителей?
- Как узнать выходное постоянное напряжение любого выпрямителя?
- Сравнение всех типов.
- Какой тип предпочтительнее?
Прежде чем приступить к изучению выпрямителей, вы должны знать основы, поэтому прочитайте, что такое регулируемый источник питания постоянного тока? Блок-схема регулируемого источника питания постоянного тока и функции каждой части, используемой в нем.
Давайте обсудим здесь все типы конструкции выпрямителей, принципиальную схему, рабочие детали.
Что делает выпрямитель?
Процесс преобразования двунаправленного переменного напряжения в однонаправленное постоянное напряжение называется выпрямлением.
Электронная схема состоит из кристаллического диода / PN-перехода Диод, который преобразует двунаправленное переменное напряжение в постоянное напряжение, называется схемой выпрямителя. Выпрямитель исключает использование батареи, поэтому его также называют «выпрямителем батареи».
Обычно для выпрямления используются три цепи, поэтому ниже приведены три типа выпрямителей.
- Однополупериодный выпрямитель.
- Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом.
- Мостовой двухполупериодный выпрямитель.
Однополупериодный выпрямитель
Однополупериодный выпрямитель представляет собой простую и недорогую схему выпрямителя. Используется, когда не требуется высокое качество постоянного тока.
На следующей принципиальной схеме показан однополупериодный выпрямитель.
Он состоит из диода, включенного последовательно с нагрузочным резистором R L , а выходное напряжение снимается с нагрузочного резистора R L .
Рабочие детали
Во время положительного полупериода переменного тока вторичная клемма трансформатора A положительна по отношению к клемме B, диод переходит в состояние прямого смещения и диод проводит. Ток, протекающий от клеммы А через диод D и R L к клемме B, как показано на принципиальной схеме. Таким образом, выходное напряжение формируется на R L аналогично положительному полупериоду переменного тока.
Во время отрицательного полупериода переменного тока вторичная клемма трансформатора A является отрицательной по отношению к клемме B, диод переходит в состояние обратного смещения и диод не проводит ток. Таким образом, ток не может течь от клеммы A к B.
Таким образом, диод будет проводить только для положительного полупериода переменного тока, так называемого однополупериодного выпрямителя 9.0003
Среднее напряжение постоянного тока Vdc = Vp/π
Номинал PIV диода Vp = Vp
Частота пульсаций Fo = F в
Эффективность HWR =40,8%
Коэффициент пульсации: –
Это важный фактор, который определяет качество выпрямителя.
Отношение среднеквадратичного значения составляющей переменного тока к составляющей постоянного тока на выходе выпрямителя называется коэффициентом пульсаций.
Коэффициент пульсаций = среднеквадратичное значение составляющей переменного тока / составляющей постоянного тока = 1,21
% Пульсация = коэффициент пульсации × 100 %
Преимущества и недостатки однополупериодного выпрямителя
Преимущества
1. Однополупериодный выпрямитель имеет простую и недорогую схему.
2. Требуется обычный трансформатор и только один диод.
Недостатки
1. Он преобразует только положительный полупериод входной волны переменного тока, поэтому получается меньшее выходное напряжение.
2. Он не может использовать отрицательный полупериод, поэтому его эффективность составляет всего 40,6%.
3. Поскольку его частота пульсаций меньше, поэтому он производит низкое качество постоянного тока.
Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом
Для использования отрицательного полупериода переменного тока к диодам подключен специальный тип трансформатора, называемый трансформатором с центральным отводом. В этом трансформаторе средняя клемма отводится так, что верхняя клемма А и нижняя клемма В становятся противоположными по фазе.
Конструкция
Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом состоит из трансформатора с центральным отводом и двух диодов D1 и D2, соединенных с трансформатором с центральным отводом, как показано на принципиальной схеме, а выходной сигнал подключается к сопротивлению нагрузки RL.
Диод D1 использует переменное напряжение на верхней половине CA вторичной обмотки, а диод D2 использует нижнюю половину CB вторичной обмотки.
Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом и его формы
Рабочие детали
В двухполупериодном выпрямителе с центральным отводом диоды работают в чередующемся цикле, так что ток через сопротивление нагрузки R L течет в одном направлении в течение обоих полупериодов.
Во время положительного полупериода переменного тока клемма А становится положительной, а клемма В становится отрицательной по отношению к общей клемме С. Диод D 1 становится смещенным в прямом направлении, а диод D 2 смещается в обратном направлении. Следовательно, только диод D 1 проводит и действует как замкнутый переключатель. Таким образом, ток течет от клеммы A – D 1 и через сопротивление нагрузки R L к центральной клемме ответвления C. Когда ток протекает через сопротивление нагрузки R L , выходное напряжение возникает на R L .
Во время отрицательного полупериода питания переменного тока полярность клемм A и B меняется. Клемма B становится положительной, а клемма A становится отрицательной по отношению к общей клемме C. Диод D 2 смещается в прямом направлении, а диод D 1 смещается в обратном направлении. Следовательно, только диод D 2 проводит и действует как замкнутый переключатель. Таким образом, ток течет от клеммы B – D 2 и через сопротивление нагрузки R L к центральной клемме C отвода. Когда ток течет через сопротивление нагрузки R L , выходное напряжение возникает на R L . Направление тока совпадает с направлением положительного полупериода, поэтому мы получаем однонаправленное выходное напряжение.
Выходное напряжение определяется как В постоянного тока = 2Vp/π
Номинал PIV диода Vp + Vp = 2 Vp
Частота пульсаций Fo = 2 Fin
Недостатки
2
2 трудно найти центральную обмотку отвода.
2. Стоимость трансформатора с центральным отводом выше, чем у обычного трансформатора.
3. Рейтинг PIV диода равен 2VP, поэтому стоимость диода больше.
4. Выходное напряжение постоянного тока меньше, так как каждый диод использует только половину сек. напряжения.
Мостовой двухполупериодный выпрямитель
В мостовом выпрямителе трансформатор с центральным отводом исключен за счет использования четырех диоды соединены в виде моста. Как четыре диода соединены в мост этот выпрямитель называется мостовым двухполупериодным выпрямителем.
Конструкция
Диоды D
1, D 2 , D 3, и D 4 используются для формирования мостовой схемы, как показано на схеме. Вторичная обмотка трансформатора подключается по диагонали к противоположному концу моста. Сопротивление нагрузки R L соединяется между двумя другими концами перемычки.
Рабочие детали
Во время положительного полупериода переменного тока вторичная клемма A положительна по отношению к клемме B.
Диоды D1 и D3 смещены в прямом направлении, а диоды D2 и D4 смещены в обратном направлении. Поэтому только диоды D1 и D3 являются проводящими и работают как замкнутый переключатель. Условный ток течет от клеммы A через диод D1, затем через сопротивление нагрузки RL и через диод D3 к клемме B. Мы получаем выходное напряжение, развиваемое на RL.
Во время отрицательного полупериода переменного тока клемма вторичной обмотки трансформатора B положительна по отношению к клемме A. Диод D 2 и D 4 смещается в прямом направлении, а диоды D 1 и D 3 становится обратным смещением. Поэтому только диоды D 2 и D 4 являются проводящими и работают как замкнутый переключатель. Условный ток течет от вывода В через диод D 2, затем через сопротивление нагрузки R L, и через диод D 4 на клемму А. Получаем выходное напряжение, развиваемое на RL.
Направление тока через нагрузочный резистор RL совпадает с направлением положительного полупериода, поэтому мы получаем однонаправленное выходное напряжение на нагрузочном сопротивлении R L .
Среднее выходное напряжение определяется как В постоянного тока = 2Vp/π
Рейтинг диода PIV = VP
Эффективность FWR = 81,2%
RIPPLE -частота = 2F в
. требуется трансформатор с центральным отводом, следовательно, это недорогой выпрямитель.
Недостатки
- Требуется четыре диода.
- Так как во время каждого полупериода переменного тока на входе два диода являются проводящими, поэтому внутреннее падение напряжения составляет 1,4 В, что снижает выходное напряжение.
Сравнение всех выпрямителей
| Sr. № | Точки сравнения (Параметры) | Полубляная волна Delifier | Центр Центр.
Похожие записи
|