Двухполупериодная схема выпрямителя. | Электрознайка. Домашний Электромастер.
data-ad-client=»ca-pub-5076466341839286″
data-ad-slot=»8969066382″>
Самая простая двух-полупериодная схема выпрямления переменного тока получается из двух однополупериодных схем.
Вторичная обмотка трансформатора состоит из двух одинаковых обмоток II и III, каждая из которых выдает нужное переменное напряжение Uвых.
Через диоды проходит только положительная полуволна синусоидального переменного тока.
Работает поочередно или обмотка II и диод VD1, или обмотка III и диод VD2. Средняя величина тока проходящего через каждую обмотку и диод, в двухполупериодном выпрямителе, равна половине выходного тока выпрямителя. В этом случае обмотки можно мотать проводом с вдвое меньшим сечением и применять диоды с меньшим допустимым током.
Такие схемы двухполупериодного выпрямления предпочтительны тогда, когда на выходе выпрямителя нужно получить большой ток (5 — 10 ампер и более) при небольших напряжениях (5 – 20 вольт).
Желательно применять германиевые диоды (на них меньше падение напряжения, чем на кремниевых диодах) они меньше греются. Мощные диоды, при больших токах нагрузки, нужно обязательно ставить на радиатор.
При таком способе включения, оба диода можно ставить на один радиатор, так как аноды (плюсы) их имеют вывод на корпус, под гайку. Конструктивно это очень удобно. Два диода и радиатор составляют одну конструкцию и ее ставят на одну изолирующую подставку.
Форма выходного напряжения двухполупериодного выпрямителя представляет собой пульсирующее напряжение: полусинусоиды положительной и, перевернутой вверх, полусинусоиды отрицательной.
На рисунках приведены варианты таких схем получения, на выходе выпрямителя, выходного напряжения положительной (рис. 1) или отрицательной (рис. 2) полярности относительно корпуса.
Достоинства такой схемы двухполупериодного выпрямления против одно полупериодной схемы:
— трансформатор работает без токов подмагничивания;
— частота пульсаций на выходе выпрямителя f = 100 герц;
— коэффициент пульсаций существенно меньше.
Недостатки такой схемы:
- — обратное напряжение на каждом диоде превышает выходное напряжение выпрямителя Uвых. в два раза (напряжение обоих обмоток складывается).
В случае, если нет возможности достать диоды на рассчитываемый ток, можно включать их параллельно по два, а то и по три в каждом плече, как на рисунке 3.
В этой схеме все диоды можно ставить на один радиатор, без изоляционных прокладок. Резисторы ставятся для того, чтобы уравнять внутренние «тепловые» сопротивления диодов.
Резисторы должны быть равны между собой и иметь величину соответствующую динамическому сопротивлению диода — от 0,2 до 1 Ом, и мощность 1 ватт и более.
Недостаток схемы: – большая потеря мощности на резисторах.
Разберем на примере применение данных схем.
Пусть нам нужно построить выпрямитель на напряжение 12 вольт и номинальный ток до 15 ампер.
Рассмотрим сначала схему на рис. 1. Каждая вторичная обмотка трансформатора (обмотки II и III) должна быть рассчитана на переменное напряжение 13 – 14 вольт, с учетом падения напряжения на самой обмотке и самом сопротивлении диода.
Эти обмотки включаются последовательно – конец обмотки II с началом обмотки III. Средняя точка – общий, минусовой вывод. Два диода соединенные анодами вместе – это плюсовой вывод.
Выходной ток двухполупериодного выпрямителя состоит из двух полуволн. Каждая из полуволн, за один период проходит сначала по одной половинке и диоду, затем по второй и диоду и имеет величину по 15 ампер. После диодов они сливаются вместе и имеют во времени форму пульсирующего напряжения.
В каждой паре (обмотка и диод) ток, в течении одного периода, половину периода идет, половину периода не идет. Электрическая мощность, проходящая по каждой паре (обмотка — диод) в течение периода, равна половине общей мощности за это время.
Сечение провода вторичных обмоток и максимально допустимый ток диодов так же подбирается из этого расчета.
Из этого следует, что в нашем примере сечение провода вторичных обмоток может быть рассчитано на ток в 7,5 ампер, то есть в два раза меньше. Диоды подбираются на ток до 10 ампер (всегда берутся с запасом), а не 7,5 ампер.
Пример на схеме рис.3 относится к случаю, когда у нас нет в наличии диодов рассчитанных на ток 10 ампер, а есть диоды на 5 ампер. В этом случае ставим 4 диода: в «плечо» по два диода в параллель.Через каждый диод будет протекать ток 15 : 4 = 3,75 ампера.
Определим величину омического сопротивления резисторов R1 – R4. Падение напряжения на диоде, при протекании через него максимального тока, равно около Uд = 1,0 вольта.
Его динамическое сопротивление при токе I = 3,75 ампер будет примерно равно:
R = Uд : I = 1,0 : 3,75 = 0,266 Ом.
Сопротивление каждого из резисторов R1 – R4 должно быть 1 – 2 Uд = 0,26 – 0,5 Ома.R1 – R4 д
При резисторе R = (0,26 — 0,5) Ома падение напряжения на нем будет:
U = R х I = (0,26 — 0,5) х 3,75 = от 0,975 до 1,875 вольта.
Электрическая мощность выделяемая на каждом резисторе равна:
P = I х U = 3,75 (0,95 – 1,875) = от 3,56 до 7,03 ватта.
Такие резисторы изготавливают из толстого высокоомного провода, рассчитанного на ток 3,75 ампер и сильное выделение тепла.
Такова расплата за использование не соответствующих току диодов.
Если же не ставить эти уравнительные резисторы, одни диоды будут работать с перегрузкой и сильно греться (тепловой пробой), другие будут работать с малыми токами.
data-ad-client=»ca-pub-5076466341839286″
data-ad-slot=»8969066382″>
|
Расчет выпрямителя Поскольку в преобладающем большинстве конструкций
блоков питания используется двухполупериодный выпрямитель, диоды которого
включены по мостовой схеме (рис. 1), о выборе его элементов здесь и пойдет
разговор. Рассчитать выпрямитель — значит правильно выбрать выпрямительные диоды
и конденсатор фильтра, а также определить необходимое переменное напряжение,
снимаемое для выпрямления с вторичной обмотки сетевого трансформатора. Исходными
данными для расчета выпрямителя служат: требуемое напряжение на нагрузке
(Uн) и потребляемый ею максимальный ток
(Iн). Расчет ведут в таком порядке: 1. U2 = B Uн, где: Uн — постоянное напряжение на нагрузке, В;
2. Iд = 0,5 С Iн, где: Iд — ток через диод, А; 3. Подсчитывают обратное напряжение, которое будет приложено к каждому диоду выпрямителя: Uобр = 1,5 Uн, где: Uобр — обратное напряжение,
В; 4. Выбирают диоды, у которых значения выпрямленного тока и допустимого обратного напряжения равны или превышают расчетные. 5. Определяют емкость конденсатора фильтра: Сф = 3200 Iн / Uн Kп, где: Сф — емкость конденсатора фильтра,
мкФ; Для различных нагрузок коэффициент пульсаций не
должен превышать определенного значения, иначе в динамической головке или
громкоговорителе будет прослушиваться фон переменного тока. Для питания
портативных приемников и магнитофонов, например, допустим коэффициент пульсации
выпрямленного напряжения в пределах 10-3…10-2,
усилителей ВЧ и ПЧ — 10-4…10-3, предварительных каскадов
усилителей НЧ и микрофонных усилителей — 10-5…10-4. Если
выходное напряжение выпрямителя будет дополнительно стабилизироваться
транзисторным стабилизатором напряжения, то расчетная емкость конденсатора
фильтра может быть уменьшена в 5…10 раз.
| ||||||
Определяют переменное напряжение, которое должно быть на вторичной обмотке
сетевого трансформатора:
По току нагрузки определяют максимальный ток, текущий через каждый диод
выпрямительного моста:
Двухполярный выпрямитель | 2 Схемы
Схема представляет из себя самый обычный симметричный нестабилизированный источник питания, состоящий из выпрямительного диодного моста и фильтрующих конденсаторов. Блок питания такой в основном используется для питания усилителей звука. Мост выпрямительный необходимо подобрать по потреблению тока усилителем (например KBU10M на 1000 вольт и 10 ампер). К нему остаётся подключить хороший сетевой трансформатор на 220 В, желательно тороидальный, с двумя обмотками.
Корпуса под конденсаторы на плате были подобраны таким образом, чтобы позволить припайку элементов различных размеров, вплоть до максимального диаметра. Двухполярный БП был создан для питание УМЗЧ, а его простота и качество позволяют рекомендовать его и для установки в другие аналогичные проекты.
Принцип действия выпрямителя
Схема двухполярного блока питания представлена на рисунке. Разъемы ввода напряжения — AR1 (TB2) и AR2 (TB2), к которым необходимо подключить вторичные обмотки трансформатора.
Переменное напряжение выпрямляется с помощью выпрямительного моста BR1 (KBU10M) и далее фильтруется с помощью конденсаторов C1-C2 (4700uF/50V), C3-C4 (470uF/50V) и C5-C6 (100nF). В качестве выходных разъемов используются паяные соединения.
Сборка двухполярного выпрямителя
Поможет в монтаже платы этот рисунок со стороны элементов. В этом случае порядок монтажа деталей является произвольным.
Выпрямительный мост можно установить на слегка согнутых выводах, если необходимо установить его на радиаторе. Двойную обмотку трансформатора можно прикрутить к болтовым соединениям. Для этого предусмотрено 4 контакта, поскольку подавляющее большинство симметричных трансформаторов имеет две отдельные обмотки (а не одну с отводом от центра).
Убедитесь, что эти обмотки соединены в ряд, и их напряжение складывается — если одну из обмоток подключить неправильно — напряжения будут вычитаться и станет на выходе ноль.
В качестве выходных разъемов используются паяные соединения, но можете при сборке БП применить любые другие контактные разъемы, обращая внимание на максимальный ток такого гнезда.
Диодный мост и двухполупериодный выпрямитель.
В одной из недавних статей мы разбирались с устройством и принципом работы однополупериодного выпрямителя, так вот, сегодня продолжим эту тему! И перейдем, как и собирались, к более сложной схеме выпрямителя, и в то же время самой популярной. Речь идет, конечно же, о двухполупериодном выпрямителе, сердцем которого является диодный мост.
Диодный мост – это электронное устройство, которое как раз и предназначено для решения задачи выпрямления тока. Изобретателем этой схемы является немецкий физик Лео Гретц, поэтому также можно встретить название мост Гретца, что весьма логично 🙂
Базовый диодный мост состоит из 4-х диодов, соединенных следующим образом:
Но зачастую на принципиальных схемах можно встретить упрощенное обозначение:
Собственно, давайте рассмотрим непосредственно схему двухполупериодного выпрямителя:
Здесь также возможны некоторые вариации, например:
Несмотря на разное изображение, электрическое подключение остается неизменным, и все-таки первый вариант используется значительно чаще, так что и мы будем придерживаться именно его.
Резистор R_н в данном примере играет роль полезной нагрузки. Как и при разборе однополупериодного выпрямителя рассмотрим случай с синусоидальным напряжением на входе:
В случае положительного полупериода сигнала (U_{вх} \gt 0), ток будет протекать через диоды D1 и D3. Давайте рассмотрим путь тока более наглядно:
А на отрицательном полупериоде, напротив, диоды D1 и D3 будут закрыты, а протекание тока обеспечат D2 и D4:
В обоих случаях ток через нагрузку будет течь в одном и том же направлении, от точки, помеченной знаком “+” на схеме, к точке “-“. А именно для этого мы и используем выпрямитель – чтобы ток через нагрузку протекал только в одном направлении! И в результате выходной сигнал имеет такой вид:
Сразу же очевидно отличие от однополупериодной схемы, когда сигнал на выходе был только на протяжении одного полупериода. В данном же случае, ток через нагрузку течет как на положительном, так и на отрицательном полупериоде! Поэтому схема и называется двухполупериодной.
Но! Также как и в случае с однополупериодным выпрямителем на выходе мы получаем пульсирующий ток, а не строго постоянный. Поэтому необходимо использовать сглаживающий фильтр, который в самом простом варианте может состоять из одного конденсатора:
Емкость должна быть такой, чтобы конденсатор не успевал быстро разрядиться. Итак, добавляем конденсатор в схему выпрямителя на диодном мосте и проверяем напряжение на нагрузке:
Совсем другое дело!
Существуют специальные диодные сборки, которые представляют из себя четыре одинаковых по характеристикам диода, соединенные по мостовой схеме, помещенные в один корпус. Соответственно, такая сборка имеет четыре вывода, все в точности как на нашей схеме. Выводы, предназначенные для подключения переменного тока (входного сигнала) могут обозначаться символом “~” или буквами AC, традиционными для переменного тока. Выводы же, к которым подключается нагрузка, обозначаются “+” и “-“. Но все это, конечно, индивидуально и зависит от использующегося устройства.
Несколько примеров диодных мостов в сборке:
И по традиции, в завершение статьи, резюмируем плюсы и минусы двухполупериодного выпрямителя по сравнению с однополупериодным:
- В первую очередь, поскольку здесь используются уже оба полупериода сигнала, то, естественно, КПД схемы больше.
- Кроме того, пульсирующее напряжение на выходе имеет в 2 раза большую частоту, а такие пульсации сгладить проще.
Но, как и всегда, есть и свои недостатки:
- Во-первых, это двойное падение напряжения. Поскольку при прохождении тока через диод на самом диоде падает напряжение, то в данном случае оно удвоено, поскольку ток в итоге проходит через два диода. Именно поэтому в схеме двухполупериодного выпрямителя часто отдают предпочтение диодам Шоттки, имеющим пониженное падение напряжения.
- И второй недостаток, имеющий скорее практический смысл. Если один из диодов диодного моста выйдет из строя, то схема просто превратится в однополупериодный выпрямитель, но работать не перестанет! То есть получается, что возникшую проблему заметить сразу будет довольно проблематично.
И вот на этом точно заканчиваем на сегодня 🙂 Всем спасибо за внимание, любые вопросы можно задавать на нашем форуме, в группе ВКонтакте или в комментариях к статье!
Однополупериодный выпрямитель тока. Схема и принцип работы.
Выпрямитель тока – это устройство, позволяющее выполнить преобразование тока переменного направления в ток постоянного направления. И сегодня мы рассмотрим базовую схему выпрямителя – однополупериодный выпрямитель. Разберем схему, принцип работы, а также достоинства и недостатки.
Однополупериодный выпрямитель.
Схема однополупериодного выпрямителя выглядит следующим образом:
Пусть на входе у нас переменное напряжение, меняющееся по синусоидальному закону:
Резистор же R_н играет роль нагрузки. То есть мы должны обеспечить протекание через него постоянного тока. Давайте разберемся как эта простейшая схема сможет решить нашу задачу!
Итак, диод D_1 пропускает ток только в одном направлении, в те моменты, когда к нему приложено прямое смещение, что соответствует положительным полупериодам (U_{вх}\gt0) входного сигнала. Когда к диоду будет приложено обратное смещение (отрицательные полупериоды), он будет закрыт и по цепи будет протекать только незначительный обратный ток. И в результате сигнал на нагрузке будет выглядеть так:
Обратным током обычно можно пренебречь, поэтому в итоге мы получаем, что ток через нагрузку протекает только в одном направлении. Но назвать его постоянным не представляется возможным 🙂 Ток через нагрузку хоть и является выпрямленным (протекает только в одном направлении), но носит пульсирующий характер.
Для сглаживания этих пульсаций в схему выпрямителя тока обычно добавляется конденсатор:
Идея заключается в том, что во время положительного полупериода, конденсатор заряжается (запасает энергию). А во время отрицательного полупериода конденсатор, напротив, разряжается (отдает энергию в нагрузку).
Таким образом, за счет накопленной энергии конденсатор обеспечивает протекание тока через нагрузку и в отрицательные полупериоды входного сигнала. При этом емкость конденсатора должна быть достаточной для того, чтобы он не успевал разряжаться за время, равное половине периода.
Проверяем напряжение на нагрузке для этой схемы:
В точке 1 конденсатор заряжен до напряжения U_1. Далее входное напряжение понижается, а конденсатор, в свою очередь, начинает разряжаться на нагрузку. Поэтому выходное напряжение не падает до нуля вслед за входным.
В точке 2 конденсатор успел разрядиться до напряжения U_2. В то же время значение входного сигнала также становится равным этой же величине, поэтому конденсатор снова начинает заряжаться. И эти процессы в дальнейшем циклически повторяются.
А теперь поэкспериментируем и используем в схеме однополупериодного выпрямителя конденсатор меньшей емкости:
И здесь мы видим, что конденсатор из-за меньшей емкости успевает разрядиться гораздо сильнее, и это приводит к увеличению пульсаций, а следовательно к ухудшению работы всей схемы.
На промышленных частотах 50 – 60 Гц однополупериодный выпрямитель практически не применяется из-за того, что для таких частот потребуются конденсаторы с очень большой емкостью (а значит и внушительными габаритами).
Смотрите сами, чем ниже частота, тем больше период сигнала (а вместе с тем, и длительности положительного и отрицательного полупериодов). А чем больше длительность отрицательного полупериода, тем дольше конденсатор должен быть способен разряжаться на нагрузку. А это уже требует большей емкости.
Таким образом, на более низких частотах в силу своих ограничений эта схема не нашла широкого применения. Однако, на частотах в несколько десятков КГц однополупериодный выпрямитель используется вполне успешно.
Рассмотрим преимущества и недостатки однополупериодного выпрямителя:
- К основным достоинствам схемы, в первую очередь, конечно же, можно отнести простоту и, соответственно, небольшую себестоимость – используется всего один диод.
- Кроме того, снижено падение напряжения. Как вы помните, при протекании тока через диод на нем самом падает определенное напряжение. По сравнению с мостовой схемой (которую мы разберем в следующей статье), ток протекает только через один диод (а не через два), а значит и падение напряжения меньше.
Основных недостатков также можно выделить несколько:
- Схема использует энергию только положительного полупериода входного сигнала. То есть половина полезной энергии, которую также можно было бы использовать, уходит просто в никуда. В связи с этим КПД выпрямителя крайне низок.
- И даже с использованием сглаживающих конденсаторов величина пульсаций довольно-таки значительна, что также является очень серьезным недостатком.
Итак, давайте резюмируем! Мы разобрали схему и принцип работы однофазного однополупериодного выпрямителя тока, а в следующей статье перейдем к более сложным схемам выпрямителей, не пропустите!
Электронные схемы — двухполупериодные выпрямители
Цепь выпрямителя, которая выпрямляет как положительные, так и отрицательные полупериоды, может называться двухполупериодным выпрямителем, поскольку выпрямляет полный цикл. Конструкция двухполупериодного выпрямителя может быть двух типов. Они есть
- Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом
- Мостовой двухполупериодный выпрямитель
Оба из них имеют свои преимущества и недостатки. Давайте теперь рассмотрим как их построение, так и работу с их формами волны, чтобы узнать, какая из них лучше и почему.
Полноволновой выпрямитель с центральным отводом
Цепь выпрямителя, чья вторичная обмотка трансформатора подключена для получения требуемого выходного напряжения, с использованием двух диодов для альтернативного выпрямления полного цикла, называется двухполупериодной цепью выпрямителя с центральным отводом . В отличие от других случаев трансформатор здесь отводится по центру.
Особенности центрирующего трансформатора —
-
Постукивание осуществляется путем вытягивания провода в средней точке вторичной обмотки. При этом эта обмотка делится на две равные половины.
-
Напряжение в повернутой средней точке равно нулю. Это формирует нейтральную точку.
-
Отвод по центру обеспечивает два отдельных выходных напряжения, которые равны по величине, но противоположны по полярности друг другу.
-
Для получения различных уровней напряжений можно вытянуть несколько обмоток.
Постукивание осуществляется путем вытягивания провода в средней точке вторичной обмотки. При этом эта обмотка делится на две равные половины.
Напряжение в повернутой средней точке равно нулю. Это формирует нейтральную точку.
Отвод по центру обеспечивает два отдельных выходных напряжения, которые равны по величине, но противоположны по полярности друг другу.
Для получения различных уровней напряжений можно вытянуть несколько обмоток.
Трансформатор с центральным отводом и двумя выпрямительными диодами используется в конструкции двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом . Принципиальная электрическая схема двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом показана ниже.
Работа CT-FWR
Работу двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом можно понять по приведенному выше рисунку. Когда прикладывается положительный полупериод входного напряжения, точка М на вторичной обмотке трансформатора становится положительной по отношению к точке N. Это делает диод D1 смещенным в прямом направлении. Следовательно, ток i1 протекает через нагрузочный резистор от A до B. Теперь у нас есть положительные полупериоды на выходе
Когда прикладывается отрицательный полупериод входного напряжения, точка М на вторичной обмотке трансформатора становится отрицательной по отношению к точке N. Это делает диод D2 смещенным в прямом направлении. Следовательно, ток i2 протекает через нагрузочный резистор от А до В. Теперь у нас есть положительные полупериоды на выходе, даже во время отрицательных полупериодов на входе.
Формы волны CT FWR
Форма входных и выходных сигналов двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом выглядит следующим образом.
Из приведенного выше рисунка видно, что выходные данные получены как для положительных, так и для отрицательных полупериодов. Также наблюдается, что выходной сигнал через нагрузочный резистор имеет одинаковое направление для обоих полупериодов.
Пиковое обратное напряжение
Поскольку максимальное напряжение на половине вторичной обмотки составляет Vm, все вторичное напряжение появляется на непроводящем диоде. Следовательно, пиковое обратное напряжение в два раза превышает максимальное напряжение на полу-вторичной обмотке, т.е.
PIV=2Vm
Недостатки
Есть несколько недостатков для выпрямителя с центральным ответвлением, таких как —
- Расположение центра постукивания сложно
- Выходное напряжение постоянного тока мало
- PIV диодов должен быть высоким
Следующим типом двухполупериодной выпрямительной цепи является мостовая двухполупериодная выпрямительная схема .
Мостовой двухполупериодный выпрямитель
Это такая двухполупериодная схема выпрямителя, в которой используются четыре диода, соединенных в виде моста, чтобы не только создавать выходной сигнал в течение полного цикла ввода, но и устранять недостатки двухполупериодной выпрямительной схемы с центральным отводом.
В этой цепи нет необходимости в центральном постукивании трансформатора. Четыре диода, называемые D1, D2, D3 и D4, используются при построении сети мостового типа, так что два из диодов проводят один полупериод, а два — другой полупериод входного питания. Схема мостового двухполупериодного выпрямителя показана на следующем рисунке.
Работа мостового двухполупериодного выпрямителя
Двухполупериодный выпрямитель с четырьмя диодами, соединенными в мостовой схеме, используется для получения лучшего отклика на двухволновом выходе. Когда задан положительный полупериод входного питания, точка P становится положительной по отношению к точке Q. Это делает диод D1 и D3 смещенным в прямом направлении, а D2 и D4 — в обратном направлении. Эти два диода теперь будут последовательно подключены к нагрузочному резистору.
На следующем рисунке это показано вместе с обычным током в цепи.
Следовательно, диоды D1 и D3 проводят в течение положительного полупериода входного питания, чтобы создать выходной сигнал вдоль резистора нагрузки. Поскольку два диода работают для получения выходной мощности, напряжение будет вдвое превышать выходное напряжение двухполупериодного выпрямителя с центральным выводом.
Когда задан отрицательный полупериод входного питания, точка P становится отрицательной по отношению к точке Q. Это делает диод D1 и D3 смещенным в обратном направлении, тогда как D2 и D4 смещены в обратном направлении. Эти два диода теперь будут последовательно подключены к нагрузочному резистору.
На следующем рисунке это показано вместе с обычным током в цепи.
Следовательно, диоды D2 и D4 проводят во время отрицательного полупериода входного питания, создавая выход вдоль нагрузочного резистора. Здесь также два диода работают, чтобы произвести выходное напряжение. Ток течет в том же направлении, что и во время положительного полупериода входа.
Форма волны моста FWR
Форма входных и выходных сигналов двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом выглядит следующим образом.
Из приведенного выше рисунка видно, что выходные данные получены как для положительных, так и для отрицательных полупериодов. Также наблюдается, что выходной сигнал через нагрузочный резистор имеет одинаковое направление для обоих полупериодов.
Пиковое обратное напряжение
Всякий раз, когда два из диодов параллельны вторичной обмотке трансформатора, максимальное напряжение вторичной обмотки на трансформаторе появляется в непроводящих диодах, что делает PIV цепи выпрямителя. Следовательно, пиковое обратное напряжение является максимальным напряжением на вторичной обмотке, т.е.
PIV=Vm
преимущества
Мостовой двухполупериодный выпрямитель имеет много преимуществ, таких как —
- Нет необходимости постукивать по центру.
- Выходное напряжение постоянного тока в два раза выше, чем у FWR центральных отводов.
- PIV диодов в два раза меньше, чем у FWR центрального датчика.
- Конструкция схемы проще с лучшим выходом.
Давайте теперь проанализируем характеристики двухполупериодного выпрямителя.
Анализ двухполупериодного выпрямителя
Чтобы проанализировать схему двухполупериодного выпрямителя, предположим, что входное напряжение Vi равно
Vi=Vm sin omegat
Ток i1 через нагрузочный резистор RL определяется как
i1=Im sin omegat quadдля quad0 leq omegat leq pi
i1= quad0 quad quad quadдля quad pi leq omegat leq2 pi
куда
im= гидроразрываVmRF+RL
Rf — сопротивление диода в состоянии ВКЛ.
Аналогично, ток i2, протекающий через диод D2 и нагрузочный резистор RL, определяется как
i2= quad0 quad quad quadдля quad0 leq omegat leq pi
i2=Im sin omegat quadдля quad pi leq omegat leq2 pi
Общий ток, протекающий через RL, является суммой двух токов i1 и i2, т.е.
I=i1+i2
DC или средний ток
Среднее значение выходного тока, которое показывает амперметр постоянного тока, определяется как
Idc= frac12 pi int2 pi0i1d left( omegat right)+ frac12 pi int2 pi0i2d left( omegat right)
= frac12 pi int pi
Полнополупериодный мостовой выпрямитель— принцип работы, преимущества и недостатки
В полноволновом мостовом выпрямителе вместо трансформатора с центральным отводом используется обычный трансформатор. Схема образует мост, соединяющий четыре диода D 1 , D 2, D 3 и D 4 . Принципиальная схема полноволнового мостового выпрямителя показана ниже.
В комплекте:
Электропитание переменного тока, которое необходимо выпрямить, подается по диагонали к противоположным концам моста.При этом нагрузочный резистор R L включен поперек оставшихся двух диагоналей противоположных концов моста.
Работа полноволнового мостового выпрямителя
При включении питания переменного тока на клеммах AB вторичной обмотки трансформатора, который требует выпрямления, появляется переменное напряжение V в . Во время положительного полупериода вторичного напряжения конец A становится положительным, а конец B становится отрицательным, как показано на рисунке ниже.
Диоды D 1 и D 3 смещены в прямом направлении, а диоды D 2 и D 4 имеют обратное смещение. Следовательно, диод D 1 и D 3 проводят, а диод D 2 и D 4 не проводят. Ток (i) протекает через диод D 1 , нагрузочный резистор R L (от M к L), диод D 3, и вторичную обмотку трансформатора. Форма сигнала двухполупериодного мостового выпрямителя показана ниже.
Во время отрицательного полупериода конец A становится отрицательным, а конец B положительным, как показано на рисунке ниже:
Из приведенной выше диаграммы видно, что диоды D 2 и D 4 находятся под прямым смещением, а диоды D 1 и D 3 имеют обратное смещение. Следовательно, диоды D 2 и D 4 проводят, а диоды D 1 и D 3 не проводят. Таким образом, ток (i) протекает через диод D 2 , нагрузочный резистор R L (от M к L), диод D 4, и вторичную обмотку трансформатора.
Ток протекает через нагрузочный резистор R L в одном направлении (от M к L) в течение обоих полупериодов. Следовательно, на нагрузочном резисторе получается выходное напряжение постоянного тока V out .
Пиковое обратное напряжение полноволнового мостового выпрямителя
Когда вторичное напряжение достигает максимального положительного значения и клемма A положительная, а клемма B отрицательная, как показано на принципиальной схеме ниже.
В этот момент диоды D 1 и D 3 смещены в прямом направлении и проводят ток.Следовательно, клемма M достигает того же напряжения, что и A ‘или A, тогда как клемма L достигает того же напряжения, что и B’ или B. Следовательно, диод D 2 и D 4 смещены в обратном направлении, а пиковый инверсный напряжение на обоих из них составляет В · м .
Следовательно,
Преимущества полноволнового мостового выпрямителя
- Преобразователь центрального отвода исключен.
- Выходной сигнал в два раза больше, чем у двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом для того же вторичного напряжения.
- Пиковое обратное напряжение на каждом диоде составляет половину цепи центрального отвода диода.
Недостатки полноволнового мостового выпрямителя
- Требуется четыре диода.
- Схема не подходит, когда требуется выпрямить небольшое напряжение. Это потому, что в этом случае два диода соединены последовательно и дают двойное падение напряжения из-за своего внутреннего сопротивления.
См. Также: Полуволновой и полноволновой выпрямитель
Полупериодный выпрямитель — Полупериодный выпрямитель положительной и отрицательной полярности
А выпрямитель не что иное, как простой диод или группа диодов, которая преобразует переменный Ток (AC) в постоянный Ток (постоянный ток).
ср знайте, что диод пропускает электрический ток в одном направлении и блокирует электрический ток в другом направлении. Мы используя этот принцип для построения различных типов выпрямители.
Выпрямители
находятся
классифицируются на разные типы в зависимости от количества
диоды, используемые в цепи или расположение диодов в
цепь.Основные типы выпрямителей: полуволновые
выпрямитель и полный
волновой выпрямитель.
Давай
взгляните на однополупериодный выпрямитель ….
Полуволна выпрямитель определение
Полуволна выпрямитель — это тип выпрямителя, который преобразует положительный полупериод (положительный ток) входного сигнала в пульсирующий выходной сигнал DC (постоянный ток).или
Полуволна выпрямитель — это тип выпрямителя, который позволяет только половину цикл (либо положительный полупериод, либо отрицательный полупериод) входного сигнала переменного тока, в то время как другой полупериод заблокирован.
Для Например, если положительный полупериод разрешен, то отрицательный полупериод заблокирован.Аналогично, если отрицательный допускается полупериод, тогда положительный полупериод равен заблокирован. Однако однополупериодный выпрямитель не позволит положительные и отрицательные полупериоды одновременно.
Следовательно, полупериод (положительный или отрицательный) входа сигнал теряется.
Что такое однополупериодный выпрямитель?
полуволновой выпрямитель — это простейшая форма выпрямителя.Мы используем только один диод для построения полуволны
выпрямитель.
однополупериодный выпрямитель состоит из источника переменного тока, трансформатора (понижающий), диод и резистор (нагрузка). В диод ставится между трансформатором и резистором (нагрузкой).
переменного тока источник
Источник переменного тока подает в цепь переменный ток.В переменный ток часто представлен синусоидальным форма волны.
Трансформатор
Трансформатор это устройство, которое снижает или увеличивает напряжение переменного тока. В понижающий трансформатор снижает напряжение переменного тока с высокого до низкий, тогда как повышающий трансформатор увеличивает напряжение переменного тока от низкого до высокого. В однополупериодных выпрямителях обычно используется понижающий трансформатор, потому что напряжение нужно для диода очень мало.Применяя большой Напряжение переменного тока без использования трансформатора будет постоянно разрушить диод. Так что используем понижающий трансформатор пополам волновой выпрямитель. Однако в некоторых случаях мы используем повышающий трансформатор.
В понижающий трансформатор, первичная обмотка имеет больше витков, чем вторичная обмотка. Так что ступенька трансформатор снижает напряжение от первичной обмотки до вторичная обмотка.
Диод
А диод — двухполюсное устройство, пропускающее электрический ток. в одном направлении и блокирует электрический ток в другом направление.
Резистор
А резистор — это электронный компонент, ограничивающий текущий поток до определенного уровня.
Полуволна работа выпрямителя
Положительная половина волновой выпрямитель
Когда высоко Подается переменное напряжение (60 Гц), понижающий трансформатор снижает это высокое напряжение до низкого напряжения.Таким образом, низкий напряжение создается на вторичной обмотке трансформатор. Низкое напряжение на вторичной обмотке обмотка трансформатора называется вторичным напряжением ( V S ). Напряжение переменного тока или сигнал переменного тока, подаваемый на трансформатор, ничего, кроме входного сигнала переменного тока или входного переменного напряжения.
низкое переменное напряжение, создаваемое понижающим трансформатором, составляет
применяется непосредственно к диоду.
Когда на диод (D) подается низкое переменное напряжение во время положительный полупериод сигнала, диод вперед смещен и пропускает электрический ток, тогда как во время отрицательный полупериод, диод обратный смещен и блокирует электрический ток. Простыми словами, диод допускает положительный полупериод входного переменного тока сигнал и блокирует отрицательный полупериод входного переменного тока сигнал.
положительный полупериод входного сигнала переменного тока или напряжения переменного тока приложенное к диоду аналогично прямому напряжению постоянного тока примененный к диоду p-n перехода аналогично отрицательный полупериод входного сигнала переменного тока, подаваемого на диод, составляет аналогично обратному постоянному напряжению, приложенному к p-n переходной диод.
ср знайте, что диод пропускает электрический ток, когда он направлен вперед смещен и блокирует электрический ток, когда он обратный предвзято.Точно так же в цепи переменного тока диод позволяет электрический ток в течение положительного полупериода (вперед смещен) и блокирует электрический ток во время отрицательной половины цикл (обратное смещение).
выпрямитель положительной полуволны не полностью блокирует
отрицательные полупериоды. Допускает небольшую часть негативных
полупериоды или небольшой отрицательный ток.Этот ток
производятся неосновными носителями в диоде.
ток, производимый неосновными носителями, очень мал. Так
им пренебрегают. Мы не можем визуально увидеть небольшую часть
отрицательные полупериоды на выходе.
В идеальный диод, отрицательные полупериоды или отрицательный ток равно нулю.
резистор, установленный на выходе, потребляет постоянный ток генерируется диодом. Следовательно, резистор также известен как электрическая нагрузка. Выходное постоянное напряжение или постоянный ток измеряется на нагрузочном резисторе R L .
электрическая нагрузка — это не что иное, как электрический компонент цепь, потребляющая электрический ток.В полуволне выпрямитель, резистор потребляет постоянный ток, генерируемый диод. Значит резистор в полуволновом выпрямителе известен как груз.
Иногда, нагрузка также относится к мощности, потребляемой цепь.
нагрузочные резисторы используются в однополупериодных выпрямителях для ограничения или заблокировать необычный избыточный постоянный ток, производимый диод.
Таким образом, однополупериодный выпрямитель допускает положительные полупериоды и блокирует отрицательные полупериоды. Полуволновой выпрямитель, который разрешает положительные полупериоды и блокирует отрицательные полупериоды называется положительным полуволновым выпрямителем. Выход DC сигнал тока или постоянного тока, создаваемый положительной полуволной выпрямитель — это серия положительных полупериодов или положительных синусоидальные импульсы.
Сейчас давайте посмотрим на отрицательную полуволну выпрямитель ……..
Отрицательный однополупериодный выпрямитель
строительство а работа выпрямителя отрицательной полуволны почти аналогичен выпрямителю с положительной полуволной. Единственная вещь мы меняем вот направление диода.
Когда Подается переменное напряжение, понижающий трансформатор снижает высокое напряжение к низкому напряжению. Это низкое напряжение подается на диод.
В отличие от выпрямитель положительной полуволны, отрицательная полуволна выпрямитель пропускает электрический ток во время отрицательного полупериод входного сигнала переменного тока и блокирует электрический ток в течение положительного полупериода входного сигнала переменного тока.
Во время отрицательный полупериод, диод смещен вперед и во время положительного полупериода диод имеет обратное смещение, поэтому выпрямитель отрицательной полуволны пропускает электрический ток только во время отрицательного полупериода.
Таким образом,
выпрямитель с отрицательной полуволной допускает отрицательные полупериоды
и блокирует положительные полупериоды.
Схема полноволнового выпрямителя
»Электроника
Мостовой выпрямитель имеет значительные преимущества перед полуволновым выпрямителем, обеспечивая лучшее сглаживание и лучшую эффективность.
Цепи диодного выпрямителя Включают:
Цепи диодного выпрямителя
Полупериодный выпрямитель
Двухполупериодный выпрямитель
Двухдиодный двухполупериодный выпрямитель
Двухполупериодный мостовой выпрямитель
Синхронный выпрямитель
Хотя однополупериодный выпрямитель находит применение для обнаружения сигналов и пиков, он не получил широкого распространения в выпрямлении мощности.Именно в области выпрямления мощности мостовой выпрямитель является наиболее распространенной формой выпрямителя.
Двухполупериодный выпрямитель сложнее, чем полуволновой, но двухполупериодный выпрямитель предлагает некоторые существенные преимущества, и в результате он почти исключительно используется в этой области.
Двухполупериодный выпрямитель: основы
Концепция двухполупериодного выпрямителя заключается в том, что он использует обе половины формы волны для обеспечения выходного сигнала, что значительно повышает его эффективность.
Сравнение работы полуволнового и двухполупериодного выпрямителейЕще одним преимуществом при использовании в источнике питания является то, что результирующий выход намного легче сгладить. При использовании сглаживающего конденсатора время между пиками для полуволнового выпрямителя намного больше, чем для двухполупериодного.
Двухполупериодный выпрямитель обеспечивает лучшее сглаживание.Из принципиальной схемы видно, что основная частота выпрямленного сигнала в два раза больше, чем у исходного сигнала — в выпрямленном сигнале вдвое больше пиков.Это часто можно услышать, когда в аудиосхеме присутствует небольшой фоновый гул.
Преимущества и недостатки двухполупериодного выпрямителя
Хотя для схемы двухполупериодного выпрямителя требуется больше диодов, чем для схемы полуволнового выпрямителя, она имеет преимущества с точки зрения использования обеих половин альтернативной формы волны для обеспечения выходного сигнала.
Преимущества двухполупериодного выпрямителя
- Использует обе половины сигнала переменного тока
- Проще обеспечить сглаживание за счет частоты пульсаций
Недостатки двухполупериодного выпрямителя
- Более сложный, чем полуволновой выпрямитель
- Двухчастотный гул звуковой цепи может быть более слышимым
Типы двухполупериодных выпрямительных схем
Существует два основных типа схемы двухполупериодного выпрямителя.Каждый тип имеет свои особенности и подходит для разных приложений.
- Двухдиодная двухполупериодная схема выпрямителя: Двухдиодная двухполупериодная схема выпрямителя не так широко используется с полупроводниковыми диодами, поскольку требует использования трансформатора с отводом от центра. Однако эта схема выпрямителя широко использовалась во времена термоэмиссионных клапанов / вакуумных ламп. Поскольку выпрямительная схема с четырьмя клапанами была бы большой, вариант с двумя диодами был намного предпочтительнее.
Двухполупериодный выпрямитель с двумя диодами и трансформатором с центральным ответвлением - Схема мостового выпрямителя: Схема двухполупериодного мостового выпрямителя гораздо более широко используется в наши дни. Он предлагает более эффективное использование трансформатора, а также не требует трансформатора с центральным отводом. Дополнительная стоимость — два дополнительных диода, что в наши дни не является дорогим дополнением. Часто четыре диодных моста можно купить по отдельности, что значительно упрощает конструкцию всей схемы.