+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

принцип работы, схемы и т.д.

Двухполупериодный выпрямитель — устройство или контур, проводящий ток в течение обеих половин цикла переменного тока. Двухполупериодный выпрямитель состоит из трансформатора с центральным отводом вторичной обмотки, двух диодов и сопротивления нагрузки.

Схема двухполупериодного выпрямителя
Обратите внимание на основы электричества и на приборы электроники.

Принцип действия двухполупериодного выпрямителя

В течение первой половины цикла переменного тока верхний конец вторичной обмотки положителен, а нижний конец вторичной обмотки отрицателен. Диод D1 находится в состоянии прямого подключения, а диод D2 находится в состоянии обратного подключения, поскольку средняя точка отрицательна относительно положительной стороны вторичной обмотки и положительна относительно отрицательной стороны вторичной обмотки. Ток протекает от средней точки через сопротивление нагрузки, через D1 к положительной стороне вторичной обмотки. Падение напряжения на сопротивлении RL представляет собой положительную полуволну.

Путь тока через двухполупериодный выпрямитель: D1 находится в состоянии прямого подключения

В течение второй половины цикла переменного тока верхний конец вторичной обмотки отрицателен, а нижний конец вторичной обмотки положителен. Диод D1 находится в состоянии обратного подключения, а диод D2 находится в состоянии прямого подключения. Как изображено на рисунке 3-7, ток протекает от средней точки через сопротивление нагрузки, через D2 к положительной стороне вторичной обмотки. Падение напряжения на сопротивлении RL снова представляет собой положительную полуволну.

Путь тока в двухполупериодном выпрямителе: D2 находится в состоянии прямого подключения

Поскольку ток протекает через сопротивление RL в одном и том же направлении в течение обеих половин цикла входного напряжения, через RL проходят две полуволны в течение каждого полного цикла. Тем не менее, поскольку у этого трансформатора есть средняя точка, падение напряжения на сопротивлении нагрузки представляет собой лишь

половину того, что могло бы быть, если бы нагрузка была соединена ко всей вторичной обмотке. Форма кривой выходного сигнала двухполупериодного выпрямителя

Двухполупериодный полупроводниковый выпрямитель | Volt-info

   Для построения диодных выпрямителей чащё всего используются двухполупериодные схемы. Рассмотрим две, принципиально отличающиеся средствами достижения цели, но дающие одинаковый результат.

  Общее описание. 

      Двухполупериодный выпрямитель – устройство преобразования переменного напряжения в постоянное, работающее по принципу бесконтактной коммутации используемых выводов источника переменного напряжения с нагрузкой, создавая однополярное питание.

Трансформаторная схема с двойной обмоткой и общим выводом

Рисунок 1. Однофазный двухполупериодный выпрямитель. Трансформаторная схема с двойной обмоткой и общим выводом.

   На рисунке 1 а) изображена электрическая схема выпрямителя. На рисунках 1 б) и в) дано графическое пояснения принципа работы схемы. Прокомментирую:

   В один из полупериодов, назовём его условно «положительным», рисунок 1 б), на вторичной обмотке формируется напряжение положительной полярности на верхнем выводе относительно общего, и отрицательной полярности на нижнем выводе относительно общего. При этом, диод VD2 под действием обратного напряжения запирается, а диод VD1 под действием прямого напряжения открывается и коммутирует верхний вывод вторичной обмотки с нагрузкой. От верхнего вывода вторичной обмотки, через диод VD1, лампу HL1 и проводник, соединяющий лампу с общим выводом обмотки, течёт электрический ток. Ток изображён красной линией со стрелками, указывающими условное направление его протекания.

   Во второй, «отрицательный» полупериод, диод VD1 запирается обратным, а диод VD2 открывается прямым напряжениями. Ток течёт от нижнего вывода вторичной обмотки через диод VD2, лампу HL1 и проводник, соединяющий лампу с общим выводом вторичной обмотки.

   Обратите внимание на то, что в этой схеме оба полупериода являются рабочими. Поэтому схема носит название двухполупериодного выпрямителя. При этом в каждый из полупериодов через лампу течёт ток всегда в одном направлении, т.е. полярность питания на выводах лампы не изменяется. В этом суть выпрямления.

Диодный мост

   Ещё одна очень распространённая схема позволяет собрать выпрямитель без применения трансформатора.

Это схема диодного моста, рисунок 2.

 

Рисунок 2. Однофазный двухполупериодный выпрямитель типа «диодный мост».

   На рисунке 2 а) показана электрическая схема питания нагрузки постоянного тока от источника переменного через диодный мост. На рисунке 2 б) и в) дано графическое пояснение принципа действия схемы.

   Рисунок 2 б) и в) имеет «развёрнутый» вид схемы диодного моста, рисунка 2 а). Это сделано для визуального удобства пояснений. Комментирую:

   В «положительный» полупериод, рисунок 1 б), диоды VD2 и VD3 закрываются, а VD1 и VD4 открываются и через них течёт ток нагрузки. Путь протекания тока отмечен непрерывной красной линией со стрелками, условно показывающими направление тока.

   В «отрицательный» полупериод происходит переключение диодов. Диоды VD1 и VD4 запираются, VD2 и VD3 открываются. Через открывшиеся диоды VD2 и VD3 протекает ток нагрузки.

   В этой схеме также оба полупериода являются рабочими, а ток в каждый из них через нагрузку всегда течёт в одном направлении.

Достоинства схем

   Достоинством представленных схем является их простота и достаточно высокая эффективность. Наиболее эффективно работает трансформаторная схема с двойной обмоткой и общим выводом, рисунок 1, поскольку при передаче электрической энергии в процессе каждого полупериода участвует только один диод, потери мощности происходят в проводниках и одном p-n переходе диода. Но эта конструкция является более дорогостоящей из-за необходимости использования специфичного трансформатора. Схема диодного моста, показанная на рисунке 2, имеет несколько сниженную эффективность, в ней потери энергии происходят в проводниках и двух p-n переходах одновременно работающих диодов в каждом полупериоде. Тем не менее, эта схема не требует обязательного использования трансформатора, является более универсальной и дешёвой, и получила очень широкое применение в различных электротехнических устройствах.   

ВЫПРЯМИТЕЛИ

   В этой статье мы разберем какие бывают выпрямители, для какой цели служат, в чем заключаются особенности того или иного выпрямителя. Если мы решаем собрать какое-либо устройство или просто необходимо запитать готовое, то мы можем использовать питание от гальванических элементов (батареек), либо воспользоваться для этих целей аккумуляторами. Но как быть, если радиоустройство не планируется носить с собой и оно потребляет значительный ток? В таких случаях запитывают устройство от сети 220 вольт.

Фото трансформаторный блок питания

   Напрямую запитать от 220 вольт, разумеется, мы не можем, напряжение слишком высокое и ток переменный, а для питания электронных устройств почти всегда необходим постоянный ток и более низкое напряжение. Необходим так называемый сетевой адаптер.

Фотография трансформатора

   Понизить напряжение мы можем с помощью трансформатора, о нем мы поговорим в одной из следующих статей, пока нам достаточно знать, что с помощью трансформатора мы можем понизить или повысить напряжение при переменном токе.
Далее нам необходимо сделать из переменного тока постоянный, для этих целей и служит выпрямитель. Существуют три основных типа выпрямителей.

Однополупериодный выпрямитель


Схема однополупериодный выпрямитель

   Этот выпрямитель работает только в течение положительного полупериода синусоиды. Это можно видеть на следующем графике:

Выпрямленный ток после однополупериодного выпрямителя

   На выходе после диода мы получаем пульсирующее напряжение, нам нужно сделать из него постоянное, то есть из пульсирующего тока получить постоянный. Для этих целей служит электролитический конденсатор большой емкости, подключенный параллельно выходу питания в соответствии с полярностью. На фотографии ниже можно увидеть внешний вид подобного конденсатора:

Электролитический конденсатор большой емкости

    Такой конденсатор благодаря большой емкости разряжается в течении отрицательного полупериода синусоиды. Обычно для фильтрации напряжения в выпрямителях применяют электролитические конденсаторы от 2200 микрофарад. В усилителях и других устройствах, где важно чтобы напряжение не проседало при увеличении мощности нагрузки, ставят конденсаторы на большую емкость, чем 2200 микрофарад. Для устройств питающих бытовую аппаратуру обычно конденсаторов такой емкости бывает достаточно. На следующем графике (выделено красным), мы можем видеть, как конденсатор поддерживает напряжение стабильным во время прохождения отрицательной полуволны.

Выпрямленный ток в однополупериодном выпрямителе после конденсатора

Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой


Схема двухполупериодный выпрямитель со средней точкой

   Для этой схемы необходим трансформатор, с двумя вторичными обмотками. Напряжение на диодах в два раза выше, чем при включении схемы с однополупериодным выпрямителем или при включении мостовой схемы. В этой схеме попеременно работают оба полупериода. В течении положительного полупериода работает одна часть схемы обозначенная В1, во время отрицательного полупериода работает вторая часть схемы обозначенная В2. Эта схема является менее экономичной, чем мостовая схема, в частности у неё более низкий коэффициент использования трансформатора. В этой схеме после диодов получается также пульсирующее напряжение, но частота пульсаций в два раза выше. Что мы и можем видеть на следующем графике:

График двухполупериодного выпрямителя

Двухполупериодный выпрямитель, мостовая схема


Схема двухполупериодный выпрямитель мостовая схема

   И наконец, рассмотрим схему мостового выпрямителя, самую распространенную схему, по которой сделана большая часть всех выпущенных трансформаторных блоков питания. Сейчас объясню принцип работы диодного моста:

Диодный мост рисунок

   Ток у нас на выходе с трансформатора переменный, а переменный ток, как известно, в течение периода дважды меняет свое направление.
Говоря другими словам, конечно же упрощенно, при переменном токе с частотой 50 герц, ток у нас 100 раз в секунду меняет свое направление. То есть сначала он течет от вывода диодного моста под цифрой один, ко второму, потом в течение другой полуволны он течет от вывода под номером два к первому. 

Объяснение работы диодного моста

   Рассмотрим, что происходит с диодным мостом при подаче напряжения, мы видим, на рисунке обозначен красным путь тока, напрямую пройти к выводу диодного моста соединенного с переменным током не позволит диод, который получается у нас включенный в обратном включении, а в обратном включении, как мы помним, диоды не пропускают ток. Току остается только один путь (выделено на рисунке синим), через нагрузку и через диод уйти в провод соединенный с выводом переменного тока. Когда у нас ток меняет свое направление, то вступает в действие вторая часть диодного моста, которая действует аналогично той, что описал выше. В итоге у нас получается на выходе такой же график напряжения, как и у двухполупериодного выпрямителя со средней точкой:

График мостого выпрямителя

   При сборке выпрямителя нужно учитывать полярность на выходе диодного моста, если мы подключим электролитический конденсатор неправильно, то рискуем испортить конденсатор и можно считать, что повезло, если этим все ограничится. Поэтому при сборке диодного моста важно помнить одно правило, плюс на выходе с моста всегда будет в точке соединения 2 катодов диодов, а минус в точке соединения анодов. Встречается и такое обозначение на схемах диодного моста:

Еще одно изображение диодного моста

   Диодный мост можно собрать как из отдельных диодов, так и взять специальную сборку из 4 диодов, уже соединенных по мостовой схеме, и имеющий 4 вывода. В таком случае остается только подать переменный ток, идущий обычно с вторичной обмотки трансформатора на два вывода моста, а с оставшихся двух выводов снимать плюс и минус. Обычно на самой детали бывает обозначено, где какой вывод у моста. Так выглядит импортный диодный мост:

Фото импортного диодного моста

   На фото далее изображен отечественный диодный мост КЦ405.

Фото диодный мост кц405

Трехфазные выпрямители

   Существуют и трехфазные трансформаторы. Обычным однофазным диодным мостом с такого трансформатора не получится на выходе постоянный ток. Конечно, если нагрузка небольшая можно подключиться к одной фазе и к нулевому проводу трансформатора, но экономичным такое решение не назовешь.

Фото трехфазного трансформатора

   Для трехфазного тока существуют специальные схемы выпрямителей, две таких схемы приведены на рисунках ниже. Первая, известная как схема Миткевича, имеет низкий коэффициент габаритной мощности трансформатора. Эта схема применяется при небольших мощностях нагрузки.

Схема Миткевича

   Вторая схема, известная как Схема Ларионова, нашла широкое применение в электротехнике, так как имеет лучшие технико-экономические показатели по сравнению со схемой Миткевича.

Схема Ларионова

   Схема Ларионова может использоваться как «звезда-Ларионов” и «треугольник-Ларионов”. Вид подключения зависит от схемы подключения трансформатора, либо генератора, с выходом которого соединен этот выпрямитель. Автор статьи — AKV.

   Форум

   Форум по обсуждению материала ВЫПРЯМИТЕЛИ

Типы выпрямителей, двухполупериодная схема, однополупериодная схема, схема мостового выпрямления, двухполупериодная со средней точкой


Различные типы выпрямителей сущесвуют для преобразования переменного тока в постоянный. Но все выпрямители делятся на два главных типа: однополупериодные и двухполупериодные.

Двухполупериодная схема выпрямления

Ярчайшим представителем двухполупериодной схемы является схема мостового выпрямления. Такой выпрямитель может состоять из четырёх отдельных диодов или быть в монолитном корпусе с четырьмя выводами, внутри которого находятся всё те же четыре диода. Двухполупериодной эта схема называется потому, что на выходе используются обе половины каждого периода колебания переменного тока.

Схема двухполупериодного выпрямителя

Существует ещё одна схема двухполупериодного выпрямления, так называемая двухполупериодная со средней точкой, имеющая на выходе такую же диаграмму. Она значительно менее популярна, хотя там и используется всего два диода вместо четырёх. Но зато там используется двойная вторичная обмотка с отводом от середины. Этот средний вывод обмотки используется как ноль, а с двух других обмоток ток идёт через свой диод. Диоды подключены одинаково и соединяются между собой либо катодами, либо анодами. Использовать четыре диода вместо двух значительно проще, чем делать двойную обмотку на трансформаторе.

Однополупериодная схема выпрямления

Однополупериодная схема выпрямления подразумевает в качестве выпрямителя всего один диод. Поэтому на выходе такого выпрямителя из двух полупериодов остаётся только один. Отсюда и название — однополупериодная.

Схема однополупериодного выпрямителя

Такие пульсации довольно сложно сгладить до уровня, подходящего для питания электронных схем, если только это не слаботочные схемы. В слаботочных схемах сглаживающий конденсатор в фильтре не успевает полностью разрядиться между импульсами полупериодов.


Военно-техническая подготовка

1.7. Выпрямители

Выпрямитель (электрического тока) — преобразователь электрической энергии; механическое, электровакуумное, полупроводниковое или другое устройство, предназначенное для преобразования переменного входного электрического тока в постоянный выходной электрический ток.


1.7.1. Однополупериодный выпрямитель.

Простейшая схема однополупериодного выпрямителя состоит только из одного выпрямляющего ток элемента (диода). На выходе — пульсирующий постоянный ток. На промышленных частотах (50—60 Гц) не имеет широкого применения, так как для питания аппаратуры требуются сглаживающие фильтры с большими величинами ёмкости и индуктивности, что приводит к увеличению габаритно-весовых характеристик выпрямителя. Однако схема однополупериодного выпрямления нашла очень широкое распространение в импульсных блоках питания с частотой переменного напряжения свыше 10 кГц, широко применяющихся в современной бытовой и промышленной аппаратуре. Объясняется это тем, что при более высоких частотах пульсаций выпрямленного напряжения, для получения требуемых характеристик (заданного или допустимого коэффициента пульсаций), необходимы сглаживающие элементы с меньшими значениями ёмкости (индуктивности). Вес и размеры источников питания уменьшаются с повышением частоты входного переменного напряжения.

Однополупериодный выпрямитель или четвертьмост является простейшим выпрямителем и включает в себя один вентиль (диод или тиристор).

Напряжение со вторичной обмотки трансформатора проходит через вентиль на нагрузку только в положительные полупериоды переменного напряжения. В отрицательные полупериоды вентиль закрыт, всё падение напряжения происходит на вентиле, а напряжение на нагрузке Uн равно нулю. Среднее значение переменного тока по отношению к подведенному действующему составит:

.

Эта величина вдвое меньше, чем в полномостовом. Важно отметить, что среднеквадратичное значение напряжения на выходе однополупериодного выпрямителя будет в меньше подведенного действующего, а потребляемая нагрузкой мощность в 2 раза меньше (для синусоидальной формы сигнала).


1.7.2. Двухполупериодный выпрямитель.

Двухполупериодный выпрямитель может строиться по мостовой или полумостовой схеме (когда, например, в случае выпрямления однофазного тока, используется специальный трансформатор с выводом от средней точки вторичной обмотки и вдвое меньшим количеством выпрямляющих ток элементов. Такая схема ныне применяется редко, так как более металлоёмка и имеет большее эквивалентное активное внутреннее сопротивление, то есть большие потери на нагрев обмоток трансформатора).

Рис 1. Двухполупериодный выпрямитель с сглаживающим ёмкостным фильтром.

При построении двухполупериодного выпрямителя со сглаживающим конденсатором следует всегда помнить, что переменное напряжение всегда измеряется в «действующем» значении, которое в 1,41 раза меньше его максимальной амплитуды, а выпрямленное напряжение на конденсаторе, в отсутствие нагрузки, будет всегда равно амплитудному. Это означает, что, например, при измеренном напряжении однофазного переменного тока 12 вольт до мостового однофазного выпрямителя со сглаживающим конденсатором, на конденсаторе, (в отсутствие нагрузки), будет напряжение до 17 вольт. Под нагрузкой выпрямленное напряжение будет ниже, (но не ниже величины средневыпрямленного напряжения переменного тока, если внутреннее сопротивление трансформатора — источника переменного тока — принять равным нулю) и зависеть от ёмкости сглаживающего конденсатора.

Соответственно, выбор величины переменного напряжения вторичной обмотки трансформатора, должен строиться исходя из максимальной допустимой величины подаваемого напряжения, а ёмкость сглаживающего конденсатора — должна быть достаточно большой, чтобы напряжение под нагрузкой не снизилось меньше минимально допустимого. На практике также учитывается неизбежное падение напряжения под нагрузкой — на сопротивлении проводов, обмотке трансформатора, диодах выпрямительного моста, а также возможное отклонение от номинального величины питающего трансформатор напряжения электрической сети.

Рис 2. Входное переменное напряжение (жёлтого цвета) и постоянное выходное напряжение однополупериодного выпрямителя с фильтрующей ёмкостью.

Следует отметить, что в выпрямителях с сглаживающим конденсатором диоды открываются не на весь полупериод напряжения, а на короткие промежутки времени, когда мгновенное значение переменного напряжения превышает постоянное напряжение на фильтрующем конденсаторе (т. е. в моменты вблизи максимумов синусоиды). Поэтому протекающий через диоды (и обмотку трансформатора) ток представляет собой короткие мощные импульсы сложной формы, амплитуда которых значительно превышает средний ток, потребяемый нагрузкой выпрямителя. Этот факт следует учитывать при расчёте трасформатора (вариант расчёта для работы не на активную нагрузку, а на выпрямитель с ёмкостным фильтром), и принимать меры для подавления возникающих импульсных помех.


1.7.3. Мостовая схема выпрямления переменного тока.

Диодный мост — электрическая схема, предназначенная для преобразования («выпрямления») переменного тока в пульсирующий.

На вход (Input) схемы подаётся переменное напряжение (обычно, но не обязательно синусоидальное). В каждый из полупериодов ток проходит только через 2 диода, 2 других — заперты:

Рис 3. Выпрямление положительной полуволны

Рис 4.  Выпрямление отрицательной полуволны

Рис 5. Анимация принципа работы

В результате, на выходе (DC Output) получается напряжение, пульсирующее с частотой, вдвое большей частоты питающего напряжения:

Рис 6. Красным — исходное синусоидальное напряжение , зелёным — однополупериодное выпрямление (для сравнения), синим — рассматриваемое двухполупериодное

Преимущества

  • Двухполупериодное выпрямление с помощью моста (по сравнению с однополупериодным) позволяет:
  • Получить на выходе напряжение с повышенной частотой пульсаций, которое проще сгладить фильтром на конденсаторе.
  • Избежать постоянного тока подмагничивания в питающем мост трансформаторе.
  • Увеличить его КПД, что позволяет сделать его магнитопровод меньшего сечения.

Недостатки

  • Происходит двойное падение напряжения по сравнению с однополупериодным выпрямлением (прямое напряжение диода × 2 ≈ 1 В), это иногда нежелательно в низковольтных схемах. Частично этот недостаток может быть преодолен за счет использования диодов Шоттки с малым падением напряжения.
  • При перегорании одного из диодов схема превращается в однополупериодную, что может быть не замечено вовремя, и в устройстве появится скрытый дефект.

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. А следовательно, средний ток через каждую пару (обмотка — диод) равен, как бы, половине общего тока.
    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.
    Те же самые рекомендации по сечению провода относятся к схеме на рис. 2 и рис.3.

   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.

   Это довольно существенная потеря мощности на резисторах.
 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″>

Выпрямители: Однофазный мостовой двухполупериодный выпрямитель

 

Существенным недостатком схемы двухполупериодного выпрямления со средней точкой является потребность в двух источниках входного напряжения. Такая потребность обусловлена тем, что один из выводов сопротивления нагрузки периодически переключается между двумя источниками напряжения, а другой вывод постоянно подключен к средней точке этих источников.

Однако необходимость в средней точке отпадет, если и второй вывод нагрузки при помощи второй аналогичной диодной схемы будет синхронно и противофазно подключаться к неиспользуемым на соответствующем интервале времени выводам источников питания. Схемотехническая реализация такого метода представлена на рис. 3.4‑9. Эта схема носит название однофазного мостового выпрямителя и является, вероятно, самой распространенной из всех схем выпрямления, предназначенных для работы с однофазными источниками переменных напряжений.

 

Рис. 3.4-9. Схема однофазного мостового выпрямителя

 

Также как и в двухполупериодной схеме выпрямления со средней точкой, в мостовой схеме напряжение прикладывается к нагрузке в течение всего периода изменения напряжения \(U_{вх}\). При этом его значение при \(U_{вх} = U_{вх1} + U_{вх2}\) в два раза превышает выходное напряжение схемы рис. 3.4-8. Поэтому при одном и том же напряжении нагрузки в мостовой схеме к обратносмещенным диодам прикладывается напряжение в два раза меньшее, чем в схеме рис. 3.4-8 (\(U_{обр max} = U_{вх max} = \pi \cdot U_{н ср}/2 \) ).

Средние значения тока и напряжения на нагрузке для однофазного мостового двухполупериодного выпрямителя будут такими же, как и в двухполупериодной схеме со средней точкой:

\(U_{н ср} = \cfrac{2 \cdot U_{вх max}}{\pi} = 2 \sqrt{2} \cdot \cfrac{U_{вх д}}{\pi} = {0,637} \cdot U_{вх max} \)

\(I_{н ср} = \cfrac{2 \cdot I_{вх max}}{\pi} = 2 \sqrt{2} \cdot \cfrac{I_{вх д}}{\pi} = {0,637} \cdot I_{вх max} \)

Основная частота пульсаций выпрямленного напряжения в двухполупериодной мостовой схеме будет равна удвоенной частоте входного напряжения. Коэффициент пульсаций такой же, как и в двухполупериодной схеме со средней точкой: \(K_п = {0,67}\).

Особенностью мостовой схемы является то, что в ней последовательно с нагрузкой все время включено два диода, в то время как в описанных выше однофазной однополупериодной и однофазной двухполупериодной схемах такой диод один. Поэтому при низких входных напряжениях (4…5 В) использование мостовой схемы может оказаться неэффективным (падение напряжения на диодах по величине будет сравнимо с выходным напряжением выпрямителя) — для повышения КПД обычно применяют двухполупериодную схему со средней точкой (возможен также переход к использованию диодов Шоттки с малым падением напряжения при прямом смещении). С повышением напряжения разница в КПД схем уменьшается и определяющим фактором становится величина обратного напряжения, прикладываемого к запертым диодам в процессе работы выпрямителя. Поэтому при больших уровнях выходного напряжения обычно используют выпрямитель выполненный по мостовой схеме.

Если мостовую схему выпрямления использовать совместно с источником, снабженным средней точкой, и средний выход каждой пары диодов соединить со средней точкой входного источника через собственную нагрузку, на выходе выпрямителя получится два равных, но обратных по знаку напряжения (рис. 3.4-10). Такая схема выпрямителя часто используется для питания устройств, построенных с применением операционных усилителей.

 

Рис. 3.4-10. Схема мостового выпрямителя с двумя выходными напряжениями

 

 

< Предыдущая   Следующая >
Схема полнополупериодного выпрямителя-мостового выпрямителя

, конструкция и теория

Двухполупериодный выпрямитель — это схема, которая использует оба полупериода входного переменного тока (AC) и преобразует их в постоянный ток (DC). В нашем руководстве по полуволновым выпрямителям мы увидели, что полуволновый выпрямитель использует только половину цикла входного переменного тока. Таким образом, двухполупериодный выпрямитель намного эффективнее (двойной +), чем полуволновой выпрямитель.Этот процесс преобразования обоих полупериодов входного питания (переменного тока) в постоянный ток (DC) называется двухполупериодным выпрямлением.

Двухполупериодный выпрямитель

может быть сконструирован двумя способами. В первом методе используется трансформатор с отводом от центра и 2 диода. Эта конструкция известна как полноволновой выпрямитель с центральным отводом .

Во втором методе используется обычный трансформатор с 4 диодами, расположенными в виде моста. Это устройство известно как мостовой выпрямитель.

Теория полноволнового выпрямителя

Чтобы понять, что такое двухполупериодный мостовой выпрямитель , теория , вам нужно сначала изучить полуволновой выпрямитель. В руководстве по полуволновому выпрямителю мы четко объяснили основы работы выпрямителя. Кроме того, мы также объяснили теорию , лежащую в основе pn-перехода , и характеристики диода с pn-переходом .

Полноволновой выпрямитель — Работа и эксплуатация

Работа и эксплуатация двухполупериодного мостового выпрямителя довольно проста.Принципиальные схемы и формы сигналов, которые мы приводим ниже, помогут вам в совершенстве понять работу мостового выпрямителя. На принципиальной схеме 4 диода расположены в виде моста. Вторичная обмотка трансформатора подключена к двум диаметрально противоположным точкам моста в точках A и C. Сопротивление нагрузки R L подключено к мосту через точки B и D.

Полноволновой мостовой выпрямитель — принципиальная схема с формами входной и выходной волны
В течение первой половины цикла

В течение первого полупериода входного напряжения верхний конец вторичной обмотки трансформатора является положительным по отношению к нижнему концу. Таким образом, в течение первого полупериода диоды D1 и D 3 смещены в прямом направлении, и ток течет через плечо AB, входит в сопротивление нагрузки R L и возвращается обратно, протекая через плечо DC. В течение этой половины каждого входного цикла диоды D 2 и D 4 смещены в обратном направлении, и ток не может протекать в плечах AD и BC. На рисунке выше поток тока обозначен сплошными стрелками. Ниже мы разработали еще одну диаграмму, которая поможет вам быстро понять текущий поток.См. Схему ниже — зеленые стрелки указывают начало протекания тока от источника (вторичной обмотки трансформатора) до сопротивления нагрузки. Красные стрелки указывают обратный путь тока от сопротивления нагрузки к источнику, таким образом замыкая цепь.

Протекание тока в мостовом выпрямителе
Во время второго полупериода

Во время второго полупериода входного напряжения нижний конец вторичной обмотки трансформатора является положительным по отношению к верхнему концу. Таким образом, диоды D 2 и D 4 смещаются в прямом направлении, и ток течет через плечо CB, входит в сопротивление нагрузки R L и возвращается обратно к источнику, протекая через плечо DA.Течение тока показано на рисунке пунктирными стрелками. Таким образом, направление протекания тока через сопротивление нагрузки R L остается неизменным в течение обоих полупериодов входного напряжения питания. См. Схему ниже — зеленые стрелки указывают начало протекания тока от источника (вторичной обмотки трансформатора) до сопротивления нагрузки. Красные стрелки указывают обратный путь тока от сопротивления нагрузки к источнику, таким образом замыкая цепь.

Путь тока во 2-м полупериоде

Пиковое обратное напряжение двухполупериодного мостового выпрямителя:

Давайте проанализируем пиковое обратное напряжение (PIV) двухполупериодного мостового выпрямителя, используя принципиальную схему.В любой момент, когда вторичное напряжение трансформатора достигает положительного пикового значения Vmax, диоды D1 и D3 будут смещены в прямом направлении (проводящие), а диоды D2 и D4 будут смещены в обратном направлении (непроводящие). Если рассматривать идеальные диоды в мосте, то смещенные в прямом направлении диоды D1 и D3 будут иметь нулевое сопротивление. Это означает, что падение напряжения на проводящих диодах будет нулевым. Это приведет к тому, что все вторичное напряжение трансформатора будет развиваться через сопротивление нагрузки RL.

Таким образом, PIV мостового выпрямителя = Vmax (макс. Вторичное напряжение)

Анализ схемы мостового выпрямителя

Единственная разница в анализе между двухполупериодным и центральным выпрямителями состоит в том, что

  1. В схеме мостового выпрямителя два диода проводят в течение каждого полупериода, и прямое сопротивление становится двойным (2R F ).
  2. В схеме мостового выпрямителя Vsmax — это максимальное напряжение на вторичной обмотке трансформатора, тогда как в выпрямителе с центральным ответвлением Vsmax представляет собой максимальное напряжение на каждой половине вторичной обмотки.

Различные параметры объясняются уравнениями ниже:

  1. Пиковый ток

Мгновенное значение напряжения, подаваемого на выпрямитель, равно

.

vs = Vsmax Sin wt

Если предполагается, что диод имеет прямое сопротивление R F Ом и обратное сопротивление, равное бесконечности, ток, протекающий через сопротивление нагрузки, будет равен

.

i1 = Imax Sin wt и i2 = 0 для первого полупериода

и i1 = 0 и i2 = Imax Sin wt для второго полупериода

Полный ток, протекающий через сопротивление нагрузки R L , где является суммой токов i1 и i2, дается как

i = i1 + i2 = Imax Sin wt для всего цикла.

Где пиковое значение тока, протекающего через сопротивление нагрузки R L , задается как

Imax = Vsmax / (2R F + R L )

2. Выходной ток

Поскольку ток через сопротивление нагрузки RL в двух половинах цикла переменного тока одинаков, величина od постоянного тока Idc, которая равна среднему значению переменного тока, может быть получена путем интегрирования тока i1 между 0 и pi. или текущий i2 между пи и 2пи.

Выходной ток полноволнового выпрямителя
3. Выходное напряжение постоянного тока

Среднее или постоянное значение напряжения на нагрузке задается как

. Выходное напряжение постоянного тока полнополупериодного выпрямителя
4. Среднеквадратичное значение тока

Действующее значение или эффективное значение тока, протекающего через сопротивление нагрузки R L дается как

Действующее значение тока полнополупериодного выпрямителя
5. Среднеквадратичное значение выходного напряжения

Действующее значение напряжения на нагрузке составляет

. Действующее значение выходного напряжения двухполупериодного выпрямителя
6. Эффективность выпрямления

Мощность, передаваемая на нагрузку,

Эффективность выпрямления полноволнового выпрямителя
7. Коэффициент пульсации

Форм-фактор выпрямленного выходного напряжения двухполупериодного выпрямителя равен

. Коэффициент пульсаций полноволнового выпрямителя

Итак, коэффициент пульсаций, γ = 1,11 2 — 1) = 0,482

8. Постановление

Выходное напряжение постоянного тока равно

. Регулировка полнополупериодного выпрямителя

Достоинства и недостатки двухполупериодного выпрямителя над полуволновым выпрямителем

Достоинства — позвольте нам сначала поговорить о преимуществах двухполупериодного мостового выпрямителя перед полуволновой версией.На данный момент я могу выделить 4 конкретных достоинства.

  • Для двухполупериодного мостового выпрямителя КПД удваивается. Причина в том, что полуволновой выпрямитель использует только половину входного сигнала. Мостовой выпрямитель использует обе половины и, следовательно, удваивает эффективность
  • Остаточные пульсации переменного тока (до фильтрации) очень низкие на выходе мостового выпрямителя. Такой же процент пульсаций очень высок у полуволнового выпрямителя. Достаточно простого фильтра, чтобы получить постоянное напряжение от мостового выпрямителя.
  • Мы знаем, что эффективность моста FW вдвое выше, чем у выпрямителя HW. Это означает более высокое выходное напряжение, более высокий коэффициент использования трансформатора (TUF) и более высокую выходную мощность.

Недостатки — Двухполупериодный выпрямитель требует большего количества элементов схемы и является более дорогим.

Достоинства и недостатки мостового выпрямителя над выпрямителем с центральным отводом.

Выпрямитель с центральным ответвлением всегда сложно реализовать из-за использования специального трансформатора. Трансформатор с центральным ответвлением также дорог. Одно из ключевых различий между центральным отводом и мостовым выпрямителем заключается в количестве диодов, задействованных в конструкции. Двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением требует всего 2 диода, тогда как мостовой выпрямитель требует 4 диода. Но кремниевые диоды дешевле, чем трансформатор с центральным ответвлением, поэтому мостовой выпрямитель является более предпочтительным решением в источниках питания постоянного тока. Ниже приведены преимущества мостового выпрямителя над выпрямителем с центральным отводом.

  • Мостовой выпрямитель может быть сконструирован с трансформатором или без него.Если задействован трансформатор, то его сделает любой обычный понижающий / повышающий трансформатор. Эта роскошь недоступна для выпрямителя с центральным отводом. Здесь конструкция выпрямителя зависит от трансформатора с центральным ответвлением, который не подлежит замене.
  • Мостовой выпрямитель подходит для приложений высокого напряжения. Причина в высоком пиковом обратном напряжении (PIV) мостового выпрямителя по сравнению с PIV выпрямителя с центральным ответвлением.
  • Коэффициент использования трансформатора (TUF) выше для мостового выпрямителя.
Недостатки мостового выпрямителя над выпрямителем с центральным ответвлением

Существенным недостатком мостового выпрямителя над центральным отводом является использование 4 диодов в конструкции мостового выпрямителя. В мостовом выпрямителе 2 диода проводят одновременно на полупериоде входа. Выпрямитель с центральным ответвлением имеет только 1 диод, проводящий за половину цикла. Это увеличивает чистое падение напряжения на диодах в мостовом выпрямителе (оно вдвое превышает значение центрального отвода).

Применение двухполупериодного мостового выпрямителя

Двухполупериодный выпрямитель находит применение при создании источников питания постоянного постоянного напряжения, особенно в источниках питания общего назначения. Мостовой выпрямитель с эффективным фильтром идеально подходит для любого типа общих источников питания, таких как зарядка аккумулятора, питание устройства постоянного тока (например, двигателя, светодиода и т. Д.) И т. Д. Однако для аудиоприложения обычный источник питания может не подходить. довольно. Это связано с остаточным коэффициентом пульсаций в мостовом выпрямителе.Есть ограничения на фильтрацию ряби. Для аудиоприложений могут быть идеальными специально сконструированные источники питания (использующие регуляторы IC).

Полноволновой мостовой выпрямитель с конденсаторным фильтром

Выходное напряжение двухполупериодного выпрямителя непостоянно, оно всегда пульсирует. Но это не может быть использовано в реальных приложениях. Другими словами, нам нужен источник постоянного тока с постоянным выходным напряжением. Для достижения плавного и постоянного напряжения используется фильтр с конденсатором или катушкой индуктивности.На схеме ниже показан полуволновой выпрямитель с конденсаторным фильтром.

Полнопериодный выпрямитель — с конденсаторным фильтром
Коэффициент пульсаций мостового выпрямителя

Коэффициент пульсаций — это отношение остаточной составляющей переменного тока к составляющей постоянного тока в выходном напряжении. Коэффициент пульсаций мостового выпрямителя вдвое меньше, чем у полуволнового выпрямителя.

Ссылки

2. Чтобы создать простые для понимания изображения, мы сослались на эту статью .Принципиальная схема

, типы, работа и применение

Если вы знаете, что такое выпрямитель, то, возможно, вы знаете способы уменьшения пульсаций или колебаний напряжения постоянного постоянного напряжения путем подключения конденсаторов к сопротивлению нагрузки. Этот метод может быть подходящим для приложений с низким энергопотреблением, но не для приложений, требующих стабильного и плавного питания постоянного тока. Один из способов улучшить это — использовать каждый полупериод входного напряжения вместо любого другого полупериода сигнала.Схема, которая позволяет нам это делать, называется полноволновым выпрямителем (FWR). Давайте подробно рассмотрим теорию двухполупериодного выпрямителя. Как и в полуволновой схеме, работа этой схемы — это выходное напряжение или ток, который является чисто постоянным или имеет некоторое заданное постоянное напряжение.

Что такое полноволновой выпрямитель?

Полупроводниковое устройство, которое используется для преобразования полного цикла переменного тока в пульсирующий постоянный ток, известно как двухполупериодный выпрямитель. Эта схема использует полную волну i / p-сигнала переменного тока, тогда как полуволновой выпрямитель использует полуволны.Эта схема в основном используется для преодоления такого недостатка однополупериодных выпрямителей, как низкий КПД.


Схема полнополупериодного выпрямителя

Эти выпрямители имеют некоторые фундаментальные преимущества по сравнению со своими аналогами полуволновых выпрямителей. Среднее (постоянное) выходное напряжение выше, чем у полуволнового выпрямителя, выход этого выпрямителя имеет гораздо меньше пульсаций, чем у полуволнового выпрямителя, обеспечивая более плавную форму выходного сигнала. Схема полноволнового выпрямителя

Теория полноволнового выпрямителя

В этой схеме мы используем два диода, по одному на каждую половину волны. Используется многообмоточный трансформатор, вторичная обмотка которого разделена поровну на две половины с общим центральным ответвлением. Конфигурация приводит к тому, что каждый диод проводит по очереди, когда его анодный вывод является положительным по отношению к центральной точке трансформатора C, дает выходной сигнал в течение обоих полупериодов. Преимущества этого выпрямителя гибкие по сравнению с полуволновым выпрямителем.

Теория полнополупериодного выпрямителя

Эта схема состоит из двух силовых диодов, подключенных к одному сопротивлению нагрузки (RL), причем каждый диод принимает его, в свою очередь, для подачи тока на резистор нагрузки.Когда точка A трансформатора положительна по отношению к точке A, диод D1 проводит в прямом направлении, как показано стрелками. Когда точка B положительна в отрицательной половине цикла по отношению к точке C, диод D2 проводит в прямом направлении, а ток, протекающий через резистор R, находится в одном направлении для обоих полупериодов волны.

Выходное напряжение на резисторе R представляет собой векторную сумму двух форм сигнала, это также известно как двухфазная схема.Пространства между каждой полуволной, создаваемой каждым диодом, теперь заполняются другим. Среднее выходное напряжение постоянного тока на нагрузочном резисторе теперь вдвое больше, чем у схемы однополупериодного выпрямителя, и составляет примерно 0,637 В макс. Пикового напряжения, если допустить отсутствие потерь. VMAX — это максимальное пиковое значение в половине вторичной обмотки, а VRMS — это среднеквадратичное значение.


Работа полнополупериодного выпрямителя

Пиковое напряжение выходного сигнала такое же, как и прежде для полуволнового выпрямителя, при условии, что каждая половина обмоток трансформатора имеет одинаковое среднеквадратичное напряжение.Чтобы получить различное выходное напряжение постоянного тока, можно использовать разные коэффициенты трансформатора. Недостаток выпрямительной схемы этого типа заключается в том, что для данной выходной мощности требуется трансформатор большего размера с двумя отдельными, но идентичными вторичными обмотками, что делает этот тип двухполупериодной схемы выпрямления более дорогостоящей по сравнению со схемой мостового выпрямителя FW.

Формы выходных сигналов полнополупериодного выпрямителя

Эта схема дает обзор работы двухполупериодного выпрямителя. Схема, которая выдает ту же форму выходного сигнала, что и схема двухполупериодного выпрямителя, представляет собой схему полноволнового мостового выпрямителя.Однофазный выпрямитель использует четыре отдельных выпрямительных диода, соединенных в мостовую схему с обратной связью, для получения желаемой выходной волны. Преимущество этой мостовой схемы заключается в том, что она не требует специального трансформатора с центральным отводом, что снижает ее размер и стоимость. Одиночная вторичная обмотка подключена к одной стороне сети диодного моста, а нагрузка — к другой.

Четыре диода, обозначенные D1 – D4, расположены последовательно парами, при этом только два диода проводят ток в течение каждого полупериода.Когда проходит положительный полупериод питания, диоды D1, D2 проходят последовательно, в то время как диоды D3 и D4 смещены в обратном направлении, и ток течет через нагрузку. Во время отрицательного полупериода диоды D3 и D4 проводят последовательно, а диоды D1 и D2 отключаются, поскольку теперь они имеют конфигурацию с обратным смещением.

Ток, протекающий через нагрузку, является однонаправленным, и напряжение, развиваемое на нагрузке, также является однонаправленным напряжением, как и для двух предыдущих моделей двухполупериодного выпрямителя.Следовательно, среднее напряжение постоянного тока на нагрузке составляет 0,637 В. В течение каждого полупериода ток протекает через два диода вместо одного, поэтому амплитуда выходного напряжения на два падения напряжения на 1,4 В меньше, чем амплитуда входного VMAX, частота пульсаций теперь в два раза превышает частоту питания 100 Гц для 50 Гц. питания или 120 Гц для источника 60 Гц.

Типы полнополупериодного выпрямителя

Доступны две формы, а именно: двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением и мостовой выпрямитель.Каждый тип двухполупериодного выпрямителя имеет свои особенности, поэтому они используются в разных приложениях.

  • Двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением
  • Двухполупериодный мостовой выпрямитель
Двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением

Этот тип выпрямителя может быть построен с ответвленным трансформатором через вторичную обмотку, где AB отводится в центральной точке ‘C’ два диода типа D1, D2 подключены в верхней и нижней части схемы. Для выпрямления сигнала диод D1 использует переменное напряжение, которое появляется на верхней стороне вторичной обмотки, тогда как диод D2 использует нижнюю часть обмотки.Этот вид выпрямителя широко используется в термоэмиссионных клапанах и вакуумных лампах.

Центрированный отвод FWR

Схема двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом показана ниже. В схеме напряжение переменного тока, такое как Vin, протекает через два вывода, например AB, вторичной обмотки трансформатора после включения питания переменного тока.

Двухполупериодная схема мостового выпрямителя

Двухполупериодный выпрямитель с мостовым выпрямителем может быть сконструирован с четырьмя выпрямительными диодами. Он не использует нажатие на центр.Как следует из названия, схема включает мостовую схему. Подключение четырех диодов в схему можно выполнить по схеме моста с обратной связью. Этот выпрямитель дешевле и меньше по размеру из-за отсутствия трансформатора с центральным отводом.

Схема мостового выпрямителя FW

Диоды, используемые в этой схеме, называются D1, D2, D3 и D4, где два диода будут проводить одновременно, а не четыре, как D1 и D3 или D2 и D4, в зависимости от верхнего полупериода или нижнего полупериода. подается в цепь.

Разница между двухполупериодным и полуволновым выпрямителями

Разница между двухполупериодным и полуволновым выпрямителями, основанная на различных параметрах, обсуждается ниже. Разница между этими двумя выпрямителями заключается в следующем.

Полупериодный выпрямитель Полноволновый выпрямитель
Полупериодный выпрямитель тока только в течение положительного полупериода входного сигнала, поэтому он показывает однонаправленные характеристики. Двухполупериодный выпрямитель, обе половины входного сигнала используются одновременно, поэтому он показывает двунаправленные характеристики.
Эта схема полуволнового выпрямителя может быть построена с использованием одного диода Эта схема двухполупериодного выпрямителя может быть построена с двумя или четырьмя диодами
Коэффициент использования трансформатора для HWR составляет 0,287 Коэффициент использования трансформатора для FWR составляет 0,693
Базовая частота пульсаций HWR равна ‘f’ Базовая частота пульсаций FWE равна ‘2f’
Пиковое обратное напряжение полуволнового выпрямителя высокое с предоставленное входное значение. Пиковое обратное напряжение двухполупериодного выпрямителя вдвое превышает входное значение на входе.
Стабилизация напряжения полуволнового выпрямителя хорошая Стабилизация напряжения полуволнового выпрямителя лучше
Пик-фактор полуволнового выпрямителя составляет 2 Пик-фактор этого выпрямителя составляет 1,414
В этом выпрямителе возможно насыщение сердечника трансформатора В этом выпрямителе насыщение сердечника трансформатора невозможно
Стоимость HWR меньше Стоимость FWR высока
В HWR , центральный отвод не требуется В FWR требуется центральный отвод
Коэффициент пульсаций этого выпрямителя больше Коэффициент пульсаций этого выпрямителя меньше
Форм-фактор HWR равен 1 . 57 Форм-фактор FWR составляет 1,11
Наивысший КПД, используемый для выпрямления, составляет 40,6% Наивысший КПД, используемый для выпрямления, составляет 81,2%
Среднее значение тока HWR составляет Imav / π Среднее значение тока FWR составляет 2Imav / π

Характеристики полнополупериодного выпрямителя

Характеристики двухполупериодного выпрямителя обсуждаются ниже.

  • Коэффициент пульсаций
  • Форм-фактор
  • Выходной постоянный ток
  • Пиковое обратное напряжение
  • Среднеквадратичное значение тока нагрузки IRMS
  • КПД выпрямителя
Коэффициент пульсаций

Фактор пульсаций можно определить как отношение пульсации напряжения и чистого постоянного напряжения.Основная функция этого — измерение существующих пульсаций в сигнале постоянного тока o / p, поэтому на основе коэффициента пульсаций можно указать сигнал постоянного тока. Когда коэффициент пульсации высокий, это указывает на высокий пульсирующий сигнал постоянного тока. Точно так же, когда коэффициент пульсации низкий, это указывает на низкий пульсирующий сигнал постоянного тока.

Γ = √ (VrmsVDC) 2 −1

Где γ = 0,48.

Форм-фактор

Форм-фактор двухполупериодного выпрямителя можно определить как отношение действующего значения тока к выходному постоянному току.

Форм-фактор = действующее значение тока / постоянного тока на выходе.

Для двухполупериодного выпрямителя форм-фактор составляет 1,11

Выходной постоянный ток

Протекание тока в обоих диодах, таких как D1 и D2, на нагрузочном резисторе типа RL в одном направлении. Таким образом, o / p ток — это величина тока в обоих диодах

. Ток, генерируемый через диод D1, равен Imax / π.

Ток, генерируемый через диод D2, равен Imax / π.

Таким образом, выходной ток (I DC ) = 2Imax / π .

Где,

«Imax» — это максимальный постоянный ток нагрузки.

Пиковое обратное напряжение (PIV)

Пиковое обратное напряжение или PIV также известно как пиковое обратное напряжение. Это можно определить как когда диод может выдерживать максимальное напряжение в состоянии обратного смещения. Если приложенное напряжение выше по сравнению с PIV, диод выйдет из строя навсегда.

PIV = 2Vs max

Выходное напряжение постоянного тока

Напряжение постоянного тока может появиться на нагрузочном резисторе (RL) и может быть задано как VDC = 2Vmax / π .

Где

‘Vmax’ — максимальное вторичное напряжение.

I RMS

Среднеквадратичное значение тока нагрузки двухполупериодного выпрямителя составляет

I RMS = Im√2

VRMS

Среднеквадратичное значение значение напряжения нагрузки двухполупериодного выпрямителя составляет

В RMS = I RMS × R L = Im / √2 × RL

КПД выпрямителя

КПД выпрямителя Выпрямитель можно определить как долю мощности постоянного тока и мощности переменного тока. Эффективность выпрямителя показывает, насколько эффективно преобразует переменный ток в постоянный. Когда эффективность выпрямителя высока, его называют хорошим выпрямителем, тогда как эффективность низка — неэффективным выпрямителем.

Η = Выход (P DC ) / Вход (P AC )

КПД этого выпрямителя составляет 81,2%, что вдвое больше, чем у однополупериодного выпрямителя.

Преимущества

К преимуществам двухполупериодного выпрямителя серии относятся следующие.

  • По сравнению с полуволновым, эта схема имеет более высокий КПД.
  • В этой схеме используются оба цикла, поэтому нет потерь в выходной мощности.
  • По сравнению с однополупериодным выпрямителем коэффициент пульсаций у этого выпрямителя меньше.
  • После того, как оба цикла выпрямления не теряются в сигнале напряжения i / p
  • Вы можете использовать четыре отдельных силовых диода для Сделайте двухполупериодный мост, готовые компоненты мостового выпрямителя доступны в готовом виде в диапазоне различных значений напряжения и тока, которые можно припаять непосредственно к печатной плате или соединить с помощью лопаток.
  • Двухполупериодный мост дает нам большее среднее значение постоянного тока с меньшим количеством наложенных пульсаций, в то время как форма выходного сигнала в два раза превышает частоту входного источника питания. Поэтому увеличьте его средний выходной уровень постоянного тока еще выше, подключив подходящий сглаживающий конденсатор на выходе мостовой схемы.
  • Преимущества двухполупериодного мостового выпрямителя заключаются в том, что он имеет меньшее значение пульсации переменного тока для данной нагрузки и меньший резервуар или сглаживающий конденсатор, чем эквивалентная полуволновая схема.Основная частота пульсаций напряжения вдвое больше, чем частота источника переменного тока 100 Гц, тогда как для полуволны она точно равна частоте питания 50 Гц.
  • Величину пульсаций напряжения, которые накладываются диодами поверх напряжения питания постоянного тока, можно практически исключить, добавив значительно улучшенный π-фильтр к выходным клеммам моста. Фильтр нижних частот состоит из двух сглаживающих конденсаторов одинакового номинала и дросселя или индуктивности между ними, чтобы создать путь с высоким импедансом к переменной составляющей пульсаций.
  • Альтернативой является использование стандартной микросхемы трехконтактного стабилизатора напряжения, такой как LM78xx, где «xx» означает номинальное выходное напряжение для положительного выходного напряжения или его обратный эквивалент LM79xx для отрицательного выходного напряжения, что может снизить пульсация более чем на 70 дБ при постоянном выходном токе более 1 А.
  • Это основной компонент для получения постоянного напряжения для компонентов, которые работают с постоянным напряжением. Его работу можно описать как проект двухполупериодного выпрямителя.
  • Это сердце схемы, использующее диодный мост. Конденсаторы используются для избавления от ряби. Исходя из требований постоянного напряжения.

Недостатки

К недостаткам двухполупериодного выпрямителя серии можно отнести следующее.

  • В схеме используются четыре диода.
  • Эта схема не используется всякий раз, когда необходимо скорректировать небольшое напряжение, поскольку соединение двух диодов может быть выполнено последовательно и обеспечивает двойное падение напряжения из-за их внутреннего сопротивления.
  • По сравнению с полуволной сложнее.
  • Пиковое обратное напряжение диода велико, поэтому они больше и дороже.
  • Этот выпрямитель предназначен для размещения центрального отвода над второстепенной обмоткой.
  • DC o / p мало, потому что каждый диод использует половину вторичного напряжения трансформатора.

Приложения

К числу приложений двухполупериодного выпрямителя относятся следующие.

  • Этот вид выпрямителя в основном используется для определения амплитуды модулирующего радиосигнала.
  • При электросварке поляризованное напряжение постоянного тока может подаваться через мостовой выпрямитель.
  • Схема мостового выпрямителя используется в схемах источника питания для различных приложений, поскольку она может преобразовывать напряжение с высокого переменного тока в низкий постоянный ток.
  • Эти выпрямители используются для подачи питания на устройства, которые работают с постоянным напряжением, как светодиоды и двигатели.

Итак, это все о двухполупериодном выпрямителе, схеме, работе, характеристиках, преимуществах, недостатках и областях его применения.Вот вам вопрос, какие бывают выпрямители?

Полноволновые выпрямители | Electrical4U

Цепи, преобразующие переменный ток (AC) в постоянный (DC), известны как выпрямители. Если такие выпрямители выпрямляют как положительные, так и отрицательные полупериоды входной переменной формы волны, выпрямители называют двухполупериодными выпрямителями. С другой стороны, мы можем сказать, что выпрямитель — это устройство, которое преобразует переменный ток (AC) в постоянный (DC).Это достигается за счет использования диода или группы диодов. Мы знаем, что диод пропускает ток только в одном направлении и блокирует ток в другом. Мы используем этот принцип для создания различных выпрямителей.
Мы можем разделить выпрямители на два типа:

  1. Half Wave Rectifier
  2. Full Wave Rectifier

Мы обсудим здесь Full Wave Rectifier . Когда мы используем полуволновой выпрямитель, значительное количество энергии теряется, так как проходит только одна половина каждого цикла, а другая — блокируется.Более того, однополупериодный выпрямитель неэффективен (40,6%), и мы не можем использовать его для приложений, которым требуется плавный и устойчивый выход постоянного тока. Для более эффективного и устойчивого постоянного тока мы будем использовать двухполупериодный выпрямитель.

Двухполупериодный выпрямитель преобразует обе половины каждого цикла переменной волны (сигнал переменного тока) в пульсирующий сигнал постоянного тока.

Мы можем дополнительно классифицировать двухполупериодных выпрямителей на

  • Полноволновой выпрямитель с центральным отводом
  • Мостовой мостовой выпрямитель с отводом


Полноволновый выпрямитель с центральным отводом

Конструкция двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом

Система двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом состоит из:

  1. Трансформатор с центральным отводом
  2. Два диода
  3. Резистивная нагрузка

Трансформатор с центральным отводом: — Это обычный трансформатор с одной небольшой модификацией. Он имеет дополнительный провод, подключенный точно к центру вторичной обмотки. Этот тип конструкции делит напряжение переменного тока на два равных и противоположных напряжения, а именно напряжение + Ve (V a ) и напряжение -Ve (V b ). Полное выходное напряжение составляет

Принципиальная схема выглядит следующим образом:

Работа полноволнового выпрямителя с центральным отводом


Мы подаем переменное напряжение на входной трансформатор. Во время положительного полупериода переменного напряжения клемма 1 будет положительной, центральный отвод будет иметь нулевой потенциал, а клемма 2 будет иметь отрицательный потенциал.Это приведет к прямому смещению диода D 1 и вызовет протекание через него тока. В это время диод D 2 находится в обратном смещении и будет блокировать ток через него.

Во время отрицательного полупериода входного переменного напряжения клемма 2 станет положительной относительно клеммы 2 и центрального отвода. Это вызовет прямое смещение в диоде D 2 и вызовет протекание тока через него. В это время диод D 1 находится в обратном смещении и блокирует ток через него.

Во время положительного цикла диод D 1 проводит, а во время отрицательного цикла диод D 2 проводит и во время положительного цикла. В результате пропускаются оба полупериода. Среднее выходное напряжение постоянного тока здесь почти вдвое превышает выходное напряжение постоянного тока полуволнового выпрямителя.

Формы выходных сигналов

Схема фильтра


Мы получаем пульсирующее постоянное напряжение с множеством пульсаций на выходе двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом.Мы не можем использовать эту пульсацию для практических приложений. Итак, чтобы преобразовать пульсирующее постоянное напряжение в чистое постоянное напряжение, мы используем схему фильтра, как показано выше. Здесь мы помещаем конденсатор поперек нагрузки. Работа схемы емкостного фильтра состоит в том, чтобы закоротить пульсации и заблокировать составляющую постоянного тока, чтобы она протекала по другому пути и была доступна через нагрузку. Во время положительной полуволны диод D 1 начинает проводить. Конденсатор не заряжен, и когда мы подаем входное переменное напряжение, которое оказывается больше, чем напряжение конденсатора, он немедленно заряжает конденсатор до максимального значения входного напряжения.В этот момент напряжение питания равно напряжению конденсатора.

Когда приложенное переменное напряжение начинает уменьшаться и становится меньше, чем у конденсатора, конденсатор начинает медленно разряжаться, но это медленнее по сравнению с зарядкой конденсатора, и у него не хватает времени для полной разрядки, и зарядка начинается снова. Таким образом, разряжается примерно половина заряда конденсатора. Во время отрицательного цикла диод D 2 начинает проводить, и описанный выше процесс повторяется снова. Это заставит ток течь через нагрузку в том же направлении.

Полнополупериодный мостовой выпрямитель

Конструкция полноволнового мостового выпрямителя

Двухполупериодный мостовой выпрямитель — это тип выпрямителя, который будет использовать четыре или более диодов в структуре моста. Двухполупериодная мостовая выпрямительная система состоит из

  1. четырех диодов
  2. Резистивная нагрузка

Мы используем диоды, а именно A, B, C и D, которые образуют мостовую схему.Принципиальная схема выглядит следующим образом:

Принцип полноволнового мостового выпрямителя


Мы подаем переменный ток через мост. Во время положительного полупериода клемма 1 становится положительной, а клемма 2 становится отрицательной. Это приведет к смещению диодов A и C в прямом направлении, и через них будет протекать ток. Между тем диоды B и D станут смещенными в обратном направлении и заблокируют ток через них. Ток будет течь от 1 к 4 до 3 к 2.

Во время отрицательного полупериода клемма 1 станет отрицательной, а клемма 2 станет положительной.Это вызовет прямое смещение диодов B и D и пропустит через них ток. В то же время диоды A и C будут иметь обратное смещение и будут блокировать ток через них. Ток будет течь от 2 к 4 до 3 к 1.

Схема фильтра


Мы получаем пульсирующее постоянное напряжение с множеством пульсаций на выходе двухполупериодного мостового выпрямителя. Мы не можем использовать это напряжение для практических целей. Итак, чтобы преобразовать пульсирующее постоянное напряжение в чистое постоянное напряжение, мы используем схему фильтра, как показано выше.Здесь мы помещаем конденсатор поперек нагрузки. Работа схемы емкостного фильтра заключается в том, чтобы закоротить пульсации и заблокировать составляющую постоянного тока, чтобы она протекала по другому пути, а именно через нагрузку. Во время полуволны диоды A и C проводят ток. Он сразу заряжает конденсатор до максимального значения входного напряжения. Когда выпрямленное пульсирующее напряжение начинает уменьшаться и становится меньше напряжения конденсатора, конденсатор начинает разряжаться и подает ток на нагрузку. Эта разрядка происходит медленнее по сравнению с зарядкой конденсатора, и у нее не хватает времени для полной разрядки, и зарядка начинается снова в следующем импульсе формы волны выпрямленного напряжения.Таким образом, разряжается примерно половина заряда конденсатора. Во время отрицательного цикла диоды B и D начинают проводить, и описанный выше процесс повторяется снова. Это приводит к тому, что ток продолжает течь через нагрузку в том же направлении.

Характеристики двухполупериодного выпрямителя

Коэффициент пульсации (γ)

Выходной сигнал, который мы получим от выпрямителя, будет состоять из компонентов переменного и постоянного тока. Компоненты переменного тока для нас нежелательны и вызывают пульсации на выходе.Эти нежелательные компоненты переменного тока называются пульсациями. Выражение «коэффициент пульсации» приведено выше, где V rms — среднеквадратичное значение составляющей переменного тока, а V dc — составляющей постоянного тока в выпрямителе.
Для двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом получаем γ = 0,48.
Примечание. Чтобы создать хороший выпрямитель, нам нужно сохранить коэффициент пульсаций на минимальном уровне. Мы можем использовать конденсаторы или индукторы, чтобы уменьшить пульсации в цепи.
КПД выпрямителя (η)
КПД выпрямителя — это соотношение между выходной мощностью постоянного тока и входной мощностью переменного тока.

Для двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом η макс. = 81,2%
Форм-фактор (F.F)
Форм-фактор — это соотношение между среднеквадратичным значением и средним значением.

Для двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом, FF = 1,11

Преимущества двухполупериодных выпрямителей

  • Двухполупериодные выпрямители имеют более высокую эффективность выпрямления, чем однополупериодные выпрямители. Это означает, что они более эффективно преобразуют переменный ток в постоянный.
  • Они имеют низкие потери мощности, поскольку сигнал напряжения не теряется в процессе выпрямления.
  • Выходное напряжение двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом имеет более низкие пульсации, чем полуволновые выпрямители.

Недостатки полнополупериодных выпрямителей

  • Выпрямитель с центральным отводом дороже, чем однополупериодный выпрямитель, и, как правило, занимает много места.

Схема двухдиодного полноволнового выпрямителя »Электроника

Двухдиодная версия схемы двухполупериодного выпрямителя может использоваться в ряде случаев для использования обеих половин переменного сигнала.


Цепи диодного выпрямителя Включают:
Цепи диодного выпрямителя Полуволновой выпрямитель Двухполупериодный выпрямитель Двухдиодный двухполупериодный выпрямитель Двухполупериодный мостовой выпрямитель Синхронный выпрямитель


Схема с двумя диодами может обеспечить двухполупериодное выпрямление при использовании с трансформатором с центральным ответвлением.

Этот двухдиодный формат для двухполупериодного выпрямителя использует трансформатор с центральным ответвлением и широко использовался, когда использовались термоэмиссионные клапаны / вакуумные лампы.Это позволило сэкономить на количестве диодов и, следовательно, на количестве требуемых ламп / трубок, что значительно снизило затраты.

Сегодня с полупроводниковыми диодными мостовыми выпрямителями схема не так часто встречается, поскольку для мостовых выпрямителей требуется только одна обмотка на трансформаторе.

Схема двухдиодного двухполупериодного выпрямителя

В основной схеме двухполупериодного выпрямителя используются два диода и трансформатор с центральным ответвлением.

Двухполупериодный выпрямитель, использующий два диода и трансформатор с центральным ответвлением.

Эту схему очень легко реализовать, хотя для нее нужен трансформатор с центральным ответвлением.Есть только два электронных компонента, то есть диоды, и они легко подключаются.

Текущий ток в цепи можно увидеть на диаграмме ниже. Это полезно, чтобы увидеть, как работает схема и насколько она не так эффективна с точки зрения использования трансформатора, как схемы, такие как мостовой двухполупериодный выпрямитель.

Двухполупериодный выпрямитель с использованием двух диодов: протекание тока

Глядя на схему, можно увидеть, что в одной половине цикла ток проходит в одной половине трансформатора и проходит через диод.Другой диод имеет обратное смещение и не является проводником. Затем в течение второй половины цикла в игру вступает другая сторона схемы.

Пиковое значение обратного напряжения диода

Одним из важных вопросов при рассмотрении электронных компонентов, составляющих двухдиодную версию схемы мостового выпрямителя, является пиковое значение обратного напряжения, требуемое для используемых диодов.

Если посмотреть на схему, то один диод будет проводить одну половину цикла, а другой диод — другую половину цикла.

Рассмотрим случай, когда диод D1 является проводящим, поскольку напряжение на его половине вторичной обмотки начинает расти, как и напряжение на другой половине. Один диод в этом случае будет проводить, а другой диод D2 будет иметь обратное смещение.

Для диодов требуется 2 x √2 среднеквадратичного напряжения трансформатора, а желательно больше, чтобы приспособиться к переходным процессам.

Напряжение повысится до напряжения Vp, пикового напряжения от трансформатора, которое в √2 раз больше среднеквадратичного напряжения. Если к нагрузке подключить конденсатор для сглаживания, это напряжение будет поддерживаться, даже если у него будет небольшая пульсация.

При пиковом напряжении на нагрузке на пике цикла диод D2 будет видеть этот потенциал на одном конце диода, а на другом — пиковое напряжение в другом смысле от своей половины трансформатора. . Другими словами, он должен блокировать удвоенное пиковое напряжение, т. Е. В √2 раза больше среднеквадратичного выходного напряжения трансформатора.

Поскольку эта цепь часто подключается к сети сетевого источника питания, могут возникать переходные процессы, которые будут видны поверх нее диодом.Поэтому разумно увеличить пиковое значение обратного напряжения PIV для диода с хорошим запасом. Часто выбираются диоды с рейтингом PIV, по крайней мере, в четыре раза превышающим пиковое напряжение трансформатора.

Проблемы с этой формой двухполупериодного выпрямителя

Глядя на диаграмму тока, можно увидеть, что ток каждой половины вторичной обмотки используется только в течение половины цикла. Это приводит к очень неэффективному использованию трансформатора с точки зрения затрат и ресурсов.

  • Выходное напряжение трансформатора вдвое меньше, чем оно могло бы быть: Использование центрального ответвления в трансформаторе означает, что вместе может использоваться только половина полного напряжения на двух половинах ветра.
  • Повышенные тепловые потери: В результате того, как работает двухдиодная двухполупериодная схема выпрямителя, каждая половина трансформатора используется в течение половины времени. Это означает, что ток через каждую обмотку вдвое больше, чем если бы использовался истинный полуволновой выпрямитель, такой как мостовой выпрямитель. Поскольку тепловые потери равны квадрату силы тока, умноженного на сопротивление, это означает, что за половину времени рассеивается в четыре раза больше тепла.Это означает, что в течение полного цикла потери тепла в два раза больше, чем в эквивалентной схеме двухполупериодного мостового выпрямителя.
  • Повышенная стоимость трансформатора: Каждая половина вторичной обмотки должна обеспечивать полное напряжение, а также высокий уровень тока. Это означает, что трансформатор будет значительно дороже, чем трансформатор, требующий стандартной вторичной обмотки без центрального ответвителя.
  • Для диодов требуется высокий рейтинг PIV: Как видно из параграфа выше, пиковое обратное напряжение, PIV для диодов должно быть в два раза больше пикового напряжения от трансформатора, а для обеспечения запаса на переходные процессы оно должно быть больше. Для двухполупериодного выпрямителя мостового выпрямителя требуются диоды, которые имеют только половину PIV-рейтинга.

В результате вышеизложенного, для создания двухполупериодного мостового выпрямителя с использованием двухдиодной двухполупериодной выпрямительной системы потребуется трансформатор, в √2 раз превышающий размер, необходимый для мостового выпрямителя. Это будет стоить дороже, а также будет тяжелее и громоздче. Поскольку мостовые выпрямители теперь стоят очень дешево, это предпочтительный вариант для большинства приложений.

Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Конструкция транзистора Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы Схемы на полевых транзисторах Условные обозначения схем
Вернуться в меню «Конструкция схемы».. .

Двухполупериодный выпрямитель — Двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением

процесс преобразования переменного тока ток в постоянный ток ток называется выпрямлением. Исправление может быть достигается за счет использования одного диода или группа диодов. Эти диоды, которые преобразуют переменный ток преобразование тока в постоянный ток называют выпрямителями.

Выпрямители обычно делятся на два типа: половина волновой выпрямитель и двухполупериодный выпрямитель.

А полуволновой выпрямитель использует только один диод для преобразования переменного тока в округ Колумбия. Итак, очень легко построить полуволну выпрямитель. Однако единственный диод в полуволновом выпрямителе допускает только положительную половину цикла или отрицательную половину цикл входного сигнала переменного тока и оставшийся полупериод входной сигнал переменного тока заблокирован.В результате большая сумма силы тратится впустую. Кроме того, полуволновые выпрямители не подходят для приложений, требующих постоянного и плавное постоянное напряжение. Итак, полуволновые выпрямители не эффективные преобразователи переменного тока в постоянный.

ср можно легко преодолеть этот недостаток, используя другой тип выпрямитель, известный как двухполупериодный выпрямитель.Полная волна выпрямитель имеет ряд основных преимуществ перед полуволновым выпрямитель. Среднее выходное напряжение постоянного тока, создаваемое двухполупериодный выпрямитель выше, чем однополупериодный. Кроме того, выходной сигнал постоянного тока двухполупериодного выпрямителя имеет меньше пульсаций, чем полуволновой выпрямитель. Как результат, получаем более плавное выходное напряжение постоянного тока.

Let’s взгляните на двухполупериодный выпрямитель ………..

Полная волна выпрямитель определение

А двухполупериодный выпрямитель — это тип выпрямителя, который преобразует оба полупериода сигнала переменного тока в пульсирующий сигнал постоянного тока.

Как как показано на рисунке выше, двухполупериодный выпрямитель преобразует как положительные, так и отрицательные полупериоды входного переменного тока сигнал в выходной пульсирующий сигнал постоянного тока.

Двухполупериодный выпрямитель делится на два типа: двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением и двухполупериодный мост выпрямитель.

В в этом руководстве двухполупериодный выпрямитель с отводом объяснил.

Раньше переходя на работу двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом, Давайте сначала взглянем на трансформатор с центральным ответвлением.Поскольку трансформатор с центральным ответвлением играет ключевую роль в двухполупериодный выпрямитель с отводом по центру.

Центр трансформатор с ответвлениями

Когда дополнительный провод подключается точно посередине вторичная обмотка трансформатора, она известна как трансформатор с центральным ответвлением.

трос отрегулирован таким образом, чтобы он попадал точно в средняя точка вторичной обмотки.Итак, провод точно при нулевом напряжении сигнала переменного тока. Этот провод известен как центральный кран.

трансформатор с ответвлением от центра работает почти так же, как и обычный трансформатор. Как и у обычного трансформатора, в центре отводился трансформатор также увеличивает или снижает напряжение переменного тока. Однако трансформатор с центральным ответвлением имеет еще одно важное особенность.Это вторичная обмотка центрального отвода трансформатор делит входной переменный ток или сигнал переменного тока (В P ) на две части.

верхняя часть вторичной обмотки дает положительный напряжение В 1 и нижняя часть вторичной обмотка выдает отрицательное напряжение 2 В. Когда мы объедините эти два напряжения при выходной нагрузке, мы получим полную Сигнал переменного тока.

Т.е. V Итого = V 1 + V 2

напряжения V 1 и V 2 равны величина, но противоположная по направлению. То есть напряжения (В 1 и V 2 ) производятся верхней частью и нижней часть вторичной обмотки сдвинута по фазе на 180 градусов друг с другом.Однако при использовании двухполупериодного выпрямителя с трансформатором с центральным ответвлением, мы можем производить напряжения которые находятся в фазе друг с другом. Проще говоря, по с использованием двухполупериодного выпрямителя с трансформатором с центральным ответвлением, мы можем произвести ток, который течет только в одном направление.

Что такое двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением

А Двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением — это тип выпрямителя который использует трансформатор с отводом от центра и два диода для преобразовать полный сигнал переменного тока в сигнал постоянного тока.

Двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением состоит из переменного тока источник, трансформатор с центральным ответвлением, два диода и нагрузка резистор.

Источник переменного тока подключен к первичной обмотке центра. ответвительный трансформатор. Подключен центральный отвод (дополнительный провод) точно в середине среднего обмотка делит входное напряжение на две части.

Верхняя часть вторичной обмотки подключена к диод D 1 и нижняя часть вторичной обмотка подключена к диоду D 2 . Оба диода D 1 и диод D 2 подключены к общая нагрузка R L с помощью центрального метчика трансформатор. Центральный кран обычно считается точка заземления или точка отсчета нулевого напряжения.

Как центр двухполупериодный выпрямитель с отводом работает

центр Двухполупериодный выпрямитель с ответвлениями использует трансформатор с ответвлениями для преобразования входного переменного напряжения в выходное постоянное напряжение.

Когда подается входное переменное напряжение, вторичная обмотка трансформатор с ответвлениями делит это входное переменное напряжение на две части: положительная и отрицательная.

Во время положительный полупериод входного сигнала переменного тока, клемма A станет положительным, клемма B станет отрицательной и центральный кран заземлен (ноль вольт). Положительный вывод A подключен к p-стороне диода D 1 и отрицательная клемма B подключена к стороне n диода Д 1 . Значит диод D 1 смещен в прямом направлении. в течение положительного полупериода и пропускает электрический ток через это.

Вкл. с другой стороны, отрицательный вывод B подключен к Сторона p диода D 2 и положительный вывод А подключен к стороне n диода D 2 . Так диод D 2 имеет обратное смещение во время положительный полупериод и не пропускает электрический ток через это.

диод D 1 подает постоянный ток на нагрузку R L . В Постоянный ток, произведенный на нагрузке R L , вернется ко вторичной обмотке через центральный отвод.

Во время положительный полупериод, ток течет только в верхнем часть схемы, а нижняя часть схемы не переносят ток на нагрузку, потому что диод D 2 имеет обратное смещение. Таким образом, во время положительного полупериода входного сигнала переменного тока только диод D 1 пропускает электрический ток, а диод D 2 не пропускает электрический ток.

Во время отрицательный полупериод входного сигнала переменного тока, клемма A становится отрицательным, клемма B становится положительной и отводится по центру заземлен (ноль вольт). Отрицательный вывод A подключен к p-стороне диода D 1 и положительная клемма B подключена к стороне n диода Д 1 .Значит диод D 1 имеет обратное смещение. во время отрицательного полупериода и не допускает электрического ток через него.

Вкл. с другой стороны, положительный вывод B подключен к Сторона p диода D 2 и отрицательный вывод А подключен к стороне n диода D 2 . Так диод D 2 смещен вперед во время отрицательный полупериод и пропускает через него электрический ток.

диод D 2 подает постоянный ток на нагрузку R L . В Постоянный ток, произведенный на нагрузке R L , вернется ко вторичной обмотке через центральный отвод.

Во время отрицательный полупериод, ток течет только в нижнем часть схемы, а верхняя часть схемы не переносят ток на нагрузку, потому что диод D 1 имеет обратное смещение.Таким образом, во время отрицательный полупериод входного сигнала переменного тока, только диод D 2 пропускает электрический ток, а диод D 1 не допускает пропустить электрический ток.

Таким образом, диод D 1 пропускает электрический ток во время положительный полупериод и диод D 2 позволяет электрическое ток в течение отрицательного полупериода входного переменного тока сигнал.В результате оба полупериода (положительный и отрицательный) входного сигнала переменного тока. Итак, на выходе Напряжение постоянного тока почти равно входному напряжению переменного тока.

А небольшое напряжение теряется на диоде D 1 и диоде D 2 , чтобы заставить их вести себя. Однако это напряжение очень мало по сравнению с напряжением, возникающим на выход.Таким образом, этим напряжением пренебрегают.

диоды D 1 и D 2 обычно подключен к нагрузке R L. Таким образом, ток нагрузки равен сумма индивидуальных токов диодов.

ср знайте, что диод пропускает электрический ток только в одном направление. Из приведенной выше диаграммы мы видим, что как диоды D 1 и D 2 допускают ток в том же направлении.

ср знайте, что ток, который течет только в одном направлении, называется постоянным током. Таким образом, результирующий ток на выход (нагрузка) — постоянный ток (DC). Однако прямая на выходе появился ток не чистый постоянный ток но пульсирующий постоянный ток.

значение пульсирующего постоянного тока изменяется в зависимости от ко времени.Это связано с рябью выходного сигнала. Эти колебания можно уменьшить с помощью таких фильтров, как конденсатор и индуктор.

среднее выходное постоянное напряжение на нагрузочном резисторе в два раза больше схема однополупериодного выпрямителя.

Выход формы сигналов двухполупериодного выпрямителя

Формы выходных сигналов двухполупериодного выпрямителя показаны на рисунок ниже.

Первый сигнал представляет входной сигнал переменного тока. Вторая форма волны и третья форма волны представляет собой сигналы постоянного тока или постоянный ток, создаваемый диодом D 1 и диод D 2 . Последний сигнал представляет общий выходной постоянный ток, создаваемый диодами D 1 и Д 2 . Из приведенных выше осциллограмм мы можем сделать вывод что выходной ток, производимый на нагрузочном резисторе, не чистый постоянный ток, но пульсирующий постоянный ток.

Характеристики двухполупериодного выпрямителя

Пульсация фактор

коэффициент пульсации используется для измерения количества ряби присутствует в выходном сигнале постоянного тока. Высокий коэффициент пульсации указывает на высокий пульсирующий сигнал постоянного тока, в то время как низкий уровень пульсации коэффициент указывает на слабый пульсирующий сигнал постоянного тока.

Пульсация коэффициент определяется как отношение пульсаций напряжения к чистому Напряжение постоянного тока

коэффициент пульсации равен

Наконец, получаем

γ = 0. 48

Выпрямитель эффективность

Выпрямитель КПД показывает, насколько эффективно выпрямитель преобразует Переменный ток в постоянный. Высокий процент КПД выпрямителя указывает на исправный выпрямитель, а низкий процент КПД выпрямителя указывает на неэффективный выпрямитель.

Выпрямитель КПД определяется как отношение выходной мощности постоянного тока к Входная мощность переменного тока.

Это математически можно записать как

η = выход P DC / вход P AC

выпрямитель КПД двухполупериодного выпрямителя составляет 81,2%.

выпрямитель КПД двухполупериодного выпрямителя вдвое выше, чем у однополупериодный выпрямитель. Таким образом, двухполупериодный выпрямитель больше КПД полуволнового выпрямителя

Пик обратный напряжение (PIV)

Пиковое обратное напряжение или пиковое обратное напряжение является максимальным напряжение, которое диод может выдержать в условиях обратного смещения. Если приложенное напряжение больше пикового обратного напряжение, диод выйдет из строя.

пиковое обратное напряжение (PIV) = 2 В smax

выход постоянного тока текущий

в выходной резистор нагрузки R L , оба диода D 1 и в диоде D 2 протекают токи в одном направлении. Таким образом, выходной ток представляет собой сумму D 1 и D 2 токи.

ток, вырабатываемый D 1 , составляет I max / π, а ток, производимый D 2 , равен I max / π.

Итак, на выходе ток I DC = 2I макс. / π
Где,
I макс = максимальный постоянный ток нагрузки

выход постоянного тока напряжение

Появившееся выходное постоянное напряжение на нагрузочном резисторе R L задано как

В постоянного тока = 2 В макс / π
Где,
В макс = максимальное вторичное напряжение

Среднее значение квадрат (RMS) значение тока нагрузки I

RMS

среднеквадратичное (RMS) значение тока нагрузки в полной волне выпрямитель


Среднее значение квадратное (RMS) значение выходного напряжения нагрузки В

RMS

среднеквадратичное значение выходного напряжения нагрузки в двухполупериодный выпрямитель

Форм-фактор

Форма Фактор — это отношение действующего значения тока к выходному постоянному току. текущий

Это математически можно записать как

Ф.F = действующее значение тока / выходного постоянного тока

форм-фактор двухполупериодного выпрямителя

F.F = 1,11

Преимущества двухполупериодного выпрямителя с центральным отводным трансформатором

Высокая КПД выпрямителя

Полный волновой выпрямитель имеет высокий КПД выпрямителя, чем половина волновой выпрямитель.Это означает, что двухполупериодный выпрямитель преобразует Переменный ток в постоянный более эффективно, чем однополупериодный выпрямитель.

Низкий потеря мощности

В полупериодный выпрямитель, только полупериод (положительный или отрицательный полупериод) допускается, а оставшийся полупериод заблокирован. В результате больше половины напряжения потрачено. Но в двухполупериодном выпрямителе оба полупериода (положительные и отрицательные полупериоды) допускаются одновременно. время.Таким образом, в двухполупериодном выпрямителе сигнал не теряется.

Низкий рябь

выходной сигнал постоянного тока в двухполупериодном выпрямителе имеет меньше пульсаций чем полуволновой выпрямитель.

Недостатки двухполупериодного выпрямителя с центральным отводным трансформатором

Высокая стоимость

Трансформаторы с центральным ответвлением дороги и занимают много места. Космос.


«Это статья касается только двухполупериодного выпрямителя с отводом по центру. Если вы хотите прочитать о полной волне с центральным отводом выпрямитель с посещением фильтра: полный волновой выпрямитель с фильтром «

Схема мостового выпрямителя

— Конструктивные особенности и советы »Электроника

Мостовой выпрямитель, состоящий из четырех диодов, обеспечивает двухполупериодное выпрямление без использования трансформатора с центральным ответвлением.


Цепи диодного выпрямителя Включают:
Цепи диодного выпрямителя Полуволновой выпрямитель Двухполупериодный выпрямитель Двухдиодный двухполупериодный выпрямитель Двухполупериодный мостовой выпрямитель Синхронный выпрямитель


Мостовой выпрямитель — это электронный компонент, который широко используется для обеспечения двухполупериодного выпрямления, и, возможно, это наиболее широко используемая схема для этого приложения.

Используя четыре диода в мостовом выпрямителе, схема имеет характерный формат, принципиальная схема которого основана на квадрате с одним диодом на каждой ножке.

Благодаря своим характеристикам и возможностям двухполупериодный мостовой выпрямитель используется во многих линейных источниках питания, импульсных источниках питания и других электронных схемах, где требуется выпрямление.

Типовой мостовой выпрямитель для монтажа на печатной плате

Цепи мостового выпрямителя

Схема основной схемы мостового выпрямителя имеет блок мостового выпрямителя в центре. Он состоит из мостовой схемы с четырьмя диодами. Это могут быть отдельные диоды, или также легко получить мостовые выпрямители в виде единого электронного компонента.

Двухполупериодный выпрямитель с использованием мостового выпрямителя

Мостовой выпрямитель обеспечивает двухполупериодное выпрямление и имеет преимущество перед двухполупериодным выпрямителем, использующим два диода, в том, что в трансформаторе не требуется центральный отвод. Это означает, что для обеих половин цикла используется одна обмотка.

Электронные компоненты с обмоткой дороги, и наличие центрального ответвителя означает, что для обеспечения двухполупериодного выпрямления необходимы две идентичные обмотки, каждая из которых обеспечивает полное напряжение.Это удваивает количество витков и увеличивает стоимость трансформатора. Это может быть особенно важно при разработке линейных источников питания или других электронных устройств.

Чтобы увидеть, как работает двухполупериодный выпрямитель с мостовым диодом, полезно увидеть ток, протекающий в течение полного цикла входящей формы волны.

Двухполупериодный мостовой выпрямитель, показывающий протекание тока

В большинстве приложений источников питания, будь то линейные регуляторы напряжения или импульсные источники питания, выход мостового выпрямителя будет подключен к сглаживающему конденсатору как часть нагрузки.

Эти электронные компоненты принимают заряд во время высоковольтных частей сигнала, а затем отдают заряд на нагрузку при падении напряжения. Таким образом, они обеспечивают более постоянное напряжение, чем прямой выход мостового выпрямителя. Это позволяет другим схемам, таким как линейные регуляторы напряжения и импульсные источники питания, работать правильно.

Примечание по сглаживанию конденсатора источника питания:
Конденсаторы

используются во многих источниках питания как для линейных регуляторов напряжения, так и для импульсных источников питания для сглаживания выпрямленной формы волны, которая в противном случае варьировалась бы от пикового напряжения формы волны до нуля.Сглаживая форму волны, можно запускать электронные схемы из нее.

Подробнее о Конденсаторное сглаживание.

Что касается мостового выпрямителя и его диодов, включение конденсатора означает, что ток, проходящий через диоды, будет иметь значительные пики при зарядке конденсатора.

Период, в течение которого конденсатор источника питания заряжается

При выборе электронных компонентов для мостового выпрямителя необходимо убедиться, что они могут выдерживать пиковые уровни тока.

Мостовые выпрямители

Компоненты мостового выпрямителя могут быть разных форм. Их можно сделать с помощью дискретных диодов. Кольцо из четырех диодов легко может быть выполнено как на бирке, так и в составе печатной платы. Необходимо следить за тем, чтобы диоды достаточно вентилировались, так как они могут рассеивать тепло под нагрузкой.

Схема мостового выпрямителя и маркировка

В качестве альтернативы мостовые выпрямители поставляются как отдельные электронные компоненты, содержащие четыре диода в едином блоке или корпусе.Четыре соединения выведены и помечены «+», «-» и «~». Соединение «~» используется для подключения к переменному входу. Соединения + и — очевидны.

Некоторые из этих мостовых выпрямителей предназначены для монтажа на печатной плате и могут иметь провода для монтажа в сквозные отверстия. Другие могут быть устройствами для поверхностного монтажа.

Некоторые мостовые выпрямители заключены в корпуса большего размера и предназначены для установки на радиаторе. Поскольку эти выпрямители спроектированы так, чтобы пропускать значительный ток, они могут рассеивать значительное количество тепла в результате падения напряжения на диодах, а также внутреннего сопротивления объемного кремния, используемого для диодов.

Рекомендации по проектированию схемы мостового выпрямителя

При использовании мостового выпрямителя для обеспечения выхода постоянного тока от входа переменного тока необходимо учитывать несколько моментов:

  • Падения напряжения: Нельзя забывать, что ток, протекающий в мостовом выпрямителе, будет проходить через два диода. В результате выходное напряжение упадет на эту величину. Поскольку в большинстве мостовых выпрямителей используются кремниевые диоды, это падение будет минимум 1.2 вольта и будет увеличиваться с увеличением тока. Соответственно, максимальное выходное напряжение, которое может быть достигнуто, составляет минимум 1,2 вольт от пикового напряжения на входе переменного тока.
  • Рассчитайте количество тепла, рассеиваемого в выпрямителе: Напряжение на диодах будет падать минимум на 1,2 вольта (при использовании стандартного кремниевого диода), которое будет расти с увеличением тока. Это результат стандартного падения напряжения на диоде, а также сопротивления внутри диода.Обратите внимание, что ток проходит через два диода внутри моста в течение любого полупериода. Сначала один комплект из двух диодов, затем другой.

    Чтобы увидеть падение напряжения для предполагаемого уровня тока, стоит обратиться к паспорту диодов мостового выпрямителя или всего электронного компонента мостового выпрямителя.

    Падение напряжения и ток, проходящий через выпрямитель, вызывают нагрев, который необходимо отводить. В некоторых случаях его можно легко отвести за счет воздушного охлаждения, но в других случаях мостовой выпрямитель может потребоваться прикрутить болтами к радиатору.Многие мостовые выпрямители для этой цели крепятся болтами к радиатору.

  • Пиковое обратное напряжение: Очень важно обеспечить, чтобы максимальное обратное напряжение мостового выпрямителя или отдельных диодов не превышалось, в противном случае диоды могут выйти из строя.

    Рейтинг PIV диодов в мостовом выпрямителе меньше, чем требуется для конфигурации с двумя диодами, используемой с центральным ответвленным трансформатором. Если пренебречь падением напряжения на диодах, для мостового выпрямителя требуются диоды с половиной PIV-рейтинга выпрямителя с центральным отводом для того же выходного напряжения.Это может быть еще одним преимуществом использования этой конфигурации.

    Пиковое обратное напряжение на диодах равно пиковому вторичному напряжению V с , потому что в течение одного полупериода диоды D1 и D4 проводят ток, а диоды D2 и D3 имеют обратное смещение.

    Двухполупериодный мостовой выпрямитель с обратным пиковым напряжением

    Предположение, что диоды идеальны, и на них нет падения напряжения — хорошее предположение для этого объяснения. Используя это, можно увидеть, что точки A и B будут иметь такой же потенциал, как и точки C и D.Это означает, что пиковое напряжение от трансформатора появится на нагрузке. Такое же напряжение появляется на каждом непроводящем диоде.

Мостовые выпрямители — идеальный способ обеспечить выпрямленный выходной сигнал от переменного входа. Мостовой выпрямитель обеспечивает двухполупериодный выпрямленный выход, что во многих случаях позволяет достичь лучших характеристик.

Мостовой выпрямитель с разделенным питанием

Для многих схем, таких как операционные усилители, могут потребоваться разделенные источники питания от линейного источника питания.Можно очень легко создать разделенный источник питания для этих и других приложений, используя двухполупериодный мостовой выпрямитель. Хотя он возвращается к использованию разделенного трансформатора, то есть с центральным ответвлением, может быть стоит получить импульсный или линейный источник питания с комбинацией как отрицательного, так и положительного источников с использованием мостового выпрямителя.

Двухполупериодный мостовой выпрямитель с двойным питанием

Схема работает эффективно и рационально, поскольку обе половины входной волны используются в каждой секции вторичной обмотки трансформатора.

Мостовой выпрямитель с двойным питанием требует использования трансформатора с центральным ответвлением, но для обеспечения двойного питания часто требуется вторая обмотка.

Схема двухполупериодного выпрямителя, основанная на диодном мосту, работает хорошо и используется в большинстве приложений двухполупериодного выпрямителя. Он использует обе половины формы волны в обмотке трансформатора и, как следствие, снижает тепловые потери для данного уровня выходного тока по сравнению с другими решениями.Кроме того, это решение не требует трансформатора с центральным ответвлением (за исключением версии с двумя источниками питания), и в результате снижаются затраты.

Мостовой выпрямитель, вероятно, наиболее известен своим использованием в импульсных источниках питания и линейных источниках питания, но он также используется во многих других схемах.

Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Конструкция транзистора Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы Схемы на полевых транзисторах Условные обозначения схем
Вернуться в меню «Конструкция схемы».. .

Шахрам Маривани — ПОЛНОВолновые выпрямители и источники питания

ПОЛНОВОЛНОВЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ И ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ

Цель:

Целью этого эксперимента является изучение рабочих характеристик и характеристик двухполупериодных выпрямителей и источников питания постоянного тока, использующих стабилитрон в качестве устройства стабилизации напряжения. Будут изучены и измерены характеристики двухполупериодного выпрямителя, а также стабилитрона.

Введение:

Одно из важных применений диодов с P-N переходом — преобразование переменного тока (AC) в постоянный (DC). Можно использовать полуволновые выпрямители, но они очень неэффективны при преобразовании мощности переменного тока в мощность постоянного тока. Кроме того, они имеют высокое содержание гармоник, которые трудно отфильтровать и сгладить пульсации выпрямленного переменного тока. С другой стороны, двухполупериодный выпрямитель повышает эффективность преобразования мощности переменного тока в мощность постоянного тока.Это также уменьшит содержание гармоник в выпрямленном сигнале и снизит требования к сглаживающему фильтру, необходимому для уменьшения пульсаций выпрямленного сигнала. Типичная форма сигнала двухполупериодного выпрямителя показана на рисунке 1.


Рисунок 1 — Формы выходных сигналов двухполупериодного выпрямителя; темная линия — это фильтрованный вывод, а более тонкая линия — нефильтрованный вывод. Стабилитроны

— это специальные диоды, предназначенные для поддержания фиксированного напряжения на нагрузке. Они предназначены для «пробоя» надежным и неразрушающим образом, когда они смещены в обратном направлении напряжением, превышающим напряжение пробоя.Типичная характеристика постоянного тока стабилитрона показана на рисунке 2. Перегиб в области обратного смещения на рисунке 2 — это «напряжение пробоя» стабилитрона. Однако это напряжение также известно как напряжение Зенера.


Рисунок 2 — Вольт-амперная характеристика кремниевого стабилитрона. Стабилитроны

имеют номинальное напряжение пробоя и максимальную мощность. Минимальное доступное напряжение стабилитрона составляет 2,7 В, тогда как номинальная мощность составляет 400 мВт и 1,3 Вт. Схема подключения стабилитрона в качестве базовой цепи стабилизации напряжения показана на рисунке 3.


Рисунок 3 — Подключение стабилитрона в качестве регулятора напряжения

Полный и стабилизированный источник питания может быть получен путем использования выпрямительных диодов для изменения мощности переменного тока на мощность постоянного тока. Выпрямленное напряжение фильтруется, чтобы уменьшить пульсации выпрямленного сигнала. Затем используется стабилитрон для регулировки напряжения до желаемого конечного значения. Простая блок-схема источника питания показана на рисунке 4.

На блок-схеме Рисунка 4 каждый отдельный блок описан более подробно ниже:

  • Трансформатор: понижает напряжение сети переменного тока высокого напряжения до переменного тока низкого напряжения.
  • Диодный выпрямитель: преобразует переменный ток в постоянный, но на выходе постоянного тока присутствует большая составляющая пульсаций.
  • Фильтр: сглаживает постоянный ток от сильных колебаний и уменьшает составляющую пульсации.
  • Регулятор напряжения: устраняет пульсации, устанавливая на выходе постоянного тока фиксированное напряжение.
  • Нагрузка: это часть цепи, в которую подается питание постоянного тока для выполнения полезной работы.

Рисунок 4 — Простая блок-схема стабилизированного источника постоянного тока

Лабораторная работа:

  1. Измерение характеристики постоянного тока стабилитрона:
    1. Установите напряжение постоянного тока источника питания на 0 В.
    2. Подключите схему стабилитрона, как показано на рисунке 5.
    3. Изменяйте напряжение питания постоянного тока небольшими шагами. С помощью цифрового вольтметра измерьте V в , V R и V D , как показано на рисунке 5. Сведите данные измерений в таблицу.
    4. Для каждого шага рассчитайте постоянный ток через диод, который равен (V R /2000).
    5. Поменяйте полярность источника питания постоянного тока на рис. 5. Повторите шаги измерения, начиная с 1.от a до 1.d.

    Рисунок 5 — Схема подключения для измерения характеристики постоянного тока стабилитрона
  2. Характеристика мостового выпрямителя:
    1. Подключите двухполупериодную схему выпрямителя, как показано на рисунке 6, где R L = 1 кОм. Не подключайте конденсатор к нагрузке.
    2. Monitor V o (см. Рисунок 6) на осциллографе. ЗАПРЕЩАЕТСЯ контролировать на осциллографе V s и V o одновременно.Измерьте пиковое входное и пиковое выходное напряжения. Захватите отображаемую форму волны. С помощью цифрового вольтметра измерьте напряжение постоянного тока на R L .
    3. Подключите 47 мкФ к R L . Наблюдайте за V или на осциллографе и фиксируйте форму сигнала. Повторите измерение с конденсатором 10 мкФ. Сравните две формы выпрямленного сигнала, полученные с разными конденсаторами.
    4. Измените нагрузочный резистор на 10 кОм и 100 кОм и контролируйте выпрямленное напряжение на выходе.Прокомментируйте влияние сопротивления нагрузки на пульсации на выходе.

  3. Рисунок 6 — Нефильтрованный двухполупериодный выпрямитель с мостовым соединением диодов
  4. Характеристика двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом:
    1. Выполните необходимые измерения на трансформаторе с центральным ответвлением, чтобы определить, какой вывод является центральным ответвлением.
    2. Подключите двухполупериодную схему выпрямителя, как показано на рисунке 7, где R L = 1 кОм.Не подключайте конденсатор к нагрузке.
    3. Контролируйте на осциллографе одновременно V s и V o (см. Рисунок 7). Измерьте пиковое входное и пиковое выходное напряжения. Захватите отображаемые формы сигналов. С помощью цифрового вольтметра измерьте напряжение постоянного тока на R L .
    4. Подключите 47 мкФ к R L . Наблюдайте за V s и V o на осциллографе и фиксируйте обе формы сигнала.

  5. Рисунок 7 — Схема нефильтрованного двухполупериодного выпрямителя, использованная в эксперименте
  6. Регулируемый источник питания постоянного тока:
    1. Рассмотрим схему источника питания постоянного тока, показанную на рисунке 8.Используя ранее измеренные выпрямленные напряжения постоянного тока и стабилитроны, рассчитайте минимальное значение R s , необходимое для защиты стабилитрона в условиях, когда нагрузка представляет собой разомкнутую цепь (это наихудший случай). Стабилитрон рассчитан на 400 мВт, а минимальный ток Зенера составляет 5 мА. Обсудите результат с инструктором лаборатории, прежде чем использовать его в эксперименте.
Схем

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *