Однополупериодный выпрямитель: временные диаграммы, основные характеристики, достоинства и недостатки.

Выпрямитель – это устройство, позволяющее получать однополярное выходное напряжение при двухполярном входном.

Основные схемы выпрямителей можно разделить на однополупериодные и двухполупериодные. Входы выпрямителей подключаются ко вторичным обмоткам силового трансформатора, а выходы, как правило, к сглаживающему фильтру. На рис.1 представлена схема однополупериодного выпрямителя с использованием диода VD и временные диаграммы, поясняющие его работу.

Рис.1. Схема однополупериодного выпрямителя – а), временные диаграммы его работы – б)

Напряжение – это напряжение на вторичной обмотке силового трансформатора в интервалы времени, когда верхний зажим вторичной обмотки силового трансформатора более положителен, чем нижний . В дальнейшем будем говорить, что на вторичной обмотке положительная полуволна. Когда диод VD находится в прямосмещенном состоянии, его проводимость высока, а сопротивление мало, и практически все напряжение подается в сопротивление нагрузки (рис.1б), при этом по нему протекает ток . Пренебрегая потерями напряжения на омическом сопротивлении вторичной обмотки трансформатора и падением напряжения на диоде, можно считать, что все напряжение прикладывается к сопротивлению нагрузки .

Когда напряжение имеет отрицательную полуволну (напряжение на верхнем зажиме вторичной обмотки более отрицательное по отношению к нижнему), диод VD переходит в состояние с низкой проводимостью, что эквивалентно разрыву цепи. Таким образом, в интервале времени (см. рис.1б) напряжение на нагрузке нулевое.

С качественной точки зрения всегда интересует вопрос о среднем напряжении на нагрузке и о среднеквадратичном напряжении U на нагрузке.

Полагая напряжение сети синусоидальным, найдем для напряжения, выделяемого на сопротивлении нагрузки в случае однополупериодного напряжения. Пусть в интервале времени , а в интервале , тогда

Из последнего выражения видно, что среднее напряжение, а значит и средний ток в нагрузке, составляет . Поскольку ток в нагрузке протекает только в одном направлении, то и ток во вторичной обмотке силового трансформатора также протекает в одном направлении, т. е. через трансформатор протекает постоянный ток. Это является основным недостатком данного выпрямителя и ограничивает его использование только для маломощных схем (иначе трансформатор может быть замагничен). Другим недостатком является значительный уровень пульсаций выходного напряжения.

Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой, временные диаграммы, основные характеристики, достоинства и недостатки.

Выпрямитель – это устройство, позволяющее получать однополярное выходное напряжение при двухполярном входном. Основные схемы выпрямителей можно разделить на однополупериодные и двухполупериодные. Входы выпрямителей подключаются ко вторичным обмоткам силового трансформатора, а выходы, как правило, к сглаживающему фильтру. Схема выпрямителя со средней точкой и временные диаграммы, поясняющие его работу, представлены на рис. 1.

Рис.1. Схема двухполупериодного выпрямителя со средней точкой – а), временные диаграммы его работы – б)

Данный выпрямитель отличается от однополупериодного тем, что требует наличия двух идентичных обмоток силового трансформатора. Обмотки включены таким образом, что когда на верхнем выводе обмотки положительная полуволна, на нижнем выводе обмотки – отрицательная (относительно общего вывода обмоток). Кроме этого, в выпрямителе используется дополнительный диод VD2. В результате схема представляет собой два однополупериодных выпрямителя, работающих через половину периода на общее сопротивление нагрузки. Схема отличается от рассмотренной ранее тем, что через силовой трансформатор не протекает постоянный ток. Однако за это приходится платить дополнительной обмоткой и дополнительным диодом. Средний ток через обмотки и диод в два раза меньше, чем ток нагрузки. По среднему току и напряжению на нагрузке схема в два раза эффективней:

; .

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 Следующая ⇒