Выпрямители

 

4.3. Выпрямители

 

Из курса физики Вам известно, что выпрямитель представляет собой прибор, преобразующий переменный по величине и направлению ток в ток одного направления. Выпрямители относятся к вторичным источникам электропитания.

Простейший выпрямитель переменного тока состоит из трансформатора и полупроводникового диода (рис. 4.11 а). Для простоты будем считать трансформатор и диод идеальными, то есть у трансформатора активное сопротивление обмоток равно нулю, прямое сопротивление диода также равно нулю, а обратное сопротивление диода равно бесконечности (обратным током можно пренебречь).

На вход выпрямителя со вторичной обмотки трансформатора подается синусоидальное напряжение (рис. 4.11 б). В первый полупериод, когда на верхней (по схеме) точке обмотки положительный потенциал относительно нижней точки, диод открыт и через нагрузочный резистор протекает ток.

Во второй полупериод (полярность напряжения указана в скобках) диод закрыт и ток в резисторе отсутствует. Таким образом, выходное напряжение (оно снимается с нагрузочного резистора) имеет форму половинок синусоиды (рис. 4.11в). Оно называется пульсирующим.

Рассмотренный выпрямитель называется однополупериодным, поскольку в нем используются только половины каждого из периодов сетевого напряжения. Схема однополупериодного выпрямителя в практике применяется очень редко, поскольку получается большой коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения (по сравнению с двухполупериодным выпрямителем при одинаковых сопротивлениях нагрузки).

В практике применяются двухполупериодные выпрямители. Они бывают мостовыми и с выводом от средней точки вторичной обмотки трансформатора. В двухполупериодных выпрямителях используются оба полупериода напряжения сети, поэтому они являются более эффективными, чем однополупериодные.

Рассмотрим работу двухполупериодного выпрямителя с двумя диодами и выводом от средней точки вторичной обмотки трансформатора (рис. 4.12а). Его можно рассматривать как совокупность двух однополупериодных выпрямителей, к которым подсоединен один и тот же резистор нагрузки.

Пусть в первый полупериод на верхней (по схеме) точке обмотки трансформатора оказался положительный потенциал относительно нижней точки и, соответственно, относительно средней точки. Тогда ток будет протекать от верхней точки обмотки через диод VD1 к выводу “+”, через резистор нагрузки к выводу “-” и средней точке обмотки. Во второй полупериод на нижней (по схеме) точке обмотки окажется положительный потенциал относительно средней и верхней точки. Ток в этом случае будет протекать от нижней точки обмотки через диод VD2 к выводу “+”, через резистор нагрузки к выводу “-” и средней точке вторичной обмотки трансформатора. Таким образом, ток через резистор все время протекает в одном направлении и на выходе получается форма напряжения, изображенная на рисунке

4.12 в.

Недостатком рассмотренного выпрямителя является то, что в каждый из полупериодов напряжение снимается только с половины вторичной обмотки трансформатора. Более экономичным является двухполупериодный выпрямитель, собранный на четырех диодах (рис. 4.13 а). Эта схема называется мостовой, поскольку в ней применен диодный мост. К одной из диагоналей моста присоединяют вторичную обмотку трансформатора, а к другой — нагрузочный резистор. Иногда на схемах диодный мост изображают с помощью одного диода (рис. 4.13 б

).

В положительный полупериод сетевого напряжения (сверху по схеме на обмотке “+”, снизу “-”) ток протекает от верхней точки обмотки через диод VD2 к клемме “+”, через резистор нагрузки к клемме “-”, через  диод VD4  к

нижней точке обмотки. В отрицательный полупериод сетевого напряжения (полярность показана в скобках) ток протекает от нижней точки обмотки через диод VD3 к клемме “+”, через резистор нагрузки к клемме “-”, через диод VD1 к верхней точке обмотки. Таким образом, каждая пара диодов работает поочередно и оба полупериода ток через резистор нагрузки имеет одно и то же направление.

Для питания операционных усилителей необходимо иметь два источника питания разной полярности, имеющих общую точку. На рисунке 4.13в показана схема выпрямителя, обеспечивающего двухполупериодное выпрямление каждого из напряжений на резисторах R

Н1, R_Н2

 Выпрямленное напряжение, получаемое на выходе всех рассмотренных типов выпрямителей, является пульсирующим; в нем можно выделить постоянную и переменную составляющие. Постоянная составляющая выпрямленного напряжения — это среднее значение напряжения за период. Коэффициент пульсаций — это отношение амплитуды первой гармоники выпрямленного напряжения к постоянной составляющей выпрямленного напряжения. Для нормальной работы большинства электронных устройств необходимо, чтобы пульсации напряжения были как можно меньше. Поэтому на выходе выпрямителей достаточно часто устанавливают сглаживающие фильтры, уменьшающие пульсации выпрямленного напряжения.

Основными элементами фильтров служат конденсаторы, катушки индуктивности и транзисторы, сопротивления которых различны для постоянного и переменного токов. В зависимости от используемых элементов различают емкостные, индуктивные и электронные фильтры.

Простейшим емкостным фильтром служит конденсатор, включаемый параллельно резистору нагрузки. Рассмотрим, как изменится выходное напряжение при использовании такого фильтра в однополупериодном выпрямителе (рис. 4.14а). В интервал времени Dt положительного полупериода сетевого напряжения конденсатор через открытый диод заряжается в полярности, указанной на схеме. Когда напряжение на вторичной обмотке трансформатора становится меньше напряжения, до которого зарядился конденсатор, он начинает разряжаться через нагрузочный резистор. Причем направление разрядного тока совпадает с направлением тока, протекающего в резисторе через открытый диод. В следующий положительный полупериод конденсатор через открытый диод снова заряжается и процессы разрядки повторяются.

Тем самым заполняются паузы в токе, протекающем через резистор, и пульсации выпрямленного напряжения сглаживаются (рис. 4.14 в).

В выпрямителях применяются емкостно — индуктивные, емкостно — резистивные и электронные фильтры. Простейшие варианты схем таких фильтров приведены на рисунках 4.15 а, б, в соответственно. Емкостно-резистивные фильтры в настоящее время применяются очень редко и при очень небольших токах нагрузки. Для фильтрации выпрямленного напряжения достаточно часто используются электронные фильтры. В качестве примера на рисунке 4.16 приведена схема электронного фильтра, примененного в экономичном импульсном стабилизаторе напряжения [42]. Ток базы транзистора VT2 протекает по цепи: плюс источника, резистор R2, переход баз-эмиттер транзистора, резистор нагрузки, минус источника. Ток базы транзистора VT1 протекает по цепи: плюс источника питания, переход эмиттер-база  транзистора VT1, выводы коллектор-эмиттер транзистора VT2, резистор нагрузки, минус источника питания.

Напряжение на конденсаторе С₂ изменяется в основном за счет изменения силы тока базы транзистора VT2, а ток базы этого транзистора существенно меньше тока нагрузки (транзисторы должны иметь большой коэффициент усиления по  току).

Для получения высоких напряжений обычно используют схемы умножения напряжения. На рисунке 4.17а приведена схема умножителя напряжения. Умножители напряжения позволяют получить большое значение выпрямленного напряжения при не очень больших обратных напряжениях, приложенных к диодам. Выпрямители по схеме умножения напряжения используют для питания электронно-лучевых трубок осциллографов и телевизоров.

Если в распоряжении пользователя нет полупроводниковых диодов с необходимым обратным напряжением, то диоды можно включать последовательно для повышения допустимого обратного напряжения. Чтобы диоды не вышли из строя из-за разброса их обратных сопротивлений параллельно каждому диоду подключают резисторы сопротивлением 30-100 кОм (рис. 4.17 б). Сопротивление резисторов должно быть одинаковым и меньше наименьшего из обратных сопротивлений диодов. Тогда к каждому из диодов будут приложены примерно одинаковые обратные напряжения.

Если нужно получить прямой ток, больший предельного тока одного диода, используют параллельное соединение диодов (рис. 4.17в). Чтобы диоды не вышли из строя из-за разброса прямых токов (даже у однотипных диодов разброс может составлять десятки процентов) последовательно с диодами включают уравнительные резисторы сопротивлением десятые доли ома или единицы ом. Сопротивления резисторов подбирают экспериментально, чтобы токи через диоды были одинаковыми.

 

 

Выпрямитель и простейший блок питания, как это сделать самому

Выпрямитель и простейший блок питания, как это сделать самому

Блок питания (БП) — устройство, предназначенное для формирования напряжения, необходимого системе, из напряжения электрической сети.

Выпрямитель — это устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное. Это одна из самых часто встречающихся деталей в электроприборах, начиная от фена для волос, заканчивая всеми типами блоков питания с выходным напряжением постоянного тока. Есть разные схемы выпрямителей и каждая из них в определённой мере справляется со своей задачей. В этой статье мы расскажем о том, как сделать однофазный выпрямитель, и зачем он нужен.

Определение

Выпрямителем называется устройство, предназначенное для преобразования переменного тока в постоянный. Слово «постоянный» не совсем корректно, дело в том, что на выходе выпрямителя, в цепи синусоидального переменного напряжения, в любом случае окажется нестабилизированное пульсирующие напряжение. Простыми словами: постоянное по знаку, но изменяющееся по величине.

Различают два типа выпрямителей:

— Однополупериодный. Он выпрямляет только одну полуволну входного напряжения. Характерны сильные пульсации и пониженное относительно входного напряжение.

— Двухполупериодный. Соответственно, выпрямляется две полуволны. Пульсации ниже, напряжение выше чем на входе выпрямителя – это две основных характеристики.

Что значит стабилизированное и нестабилизированное напряжение?

Стабилизированным называется напряжение, которое не изменяется по величине независимо ни от нагрузки, ни от скачков входного напряжения. Для трансформаторных источников питания это особенно важно, потому что выходное напряжение зависит от входного и отличается от него на Ктрансформации раз.

Нестабилизированное напряжение – изменяется в зависимости от скачков в питающей сети и характеристик нагрузки. С таким блоком питания из-за просадок возможно неправильное функционирование подключенных приборов или их полная неработоспособность и выход из строя.

Выходное напряжение

Основные величины переменного напряжения — амплитудное и действующее значение. Когда говорят «в сети 220В переменки» имеют в виду действующее напряжение.

Если говорят об амплитудной величине, то имеют в виду, сколько вольт от нуля до верхней точки полуволны синусоиды.

Опустив теорию и ряд формул можно сказать, что действующее напряжение в 1.41 раз меньше амплитудного. Или:

Uа=Uд*√2

Амплитудное напряжение в сети 220В равняется:

220*1.41=310

Схемы

Однополупериодный выпрямитель состоит из одного диода. Он просто не пропускает обратную полуволну. На выходе получается напряжение с сильными пульсациями от нуля до амплитудного значения входного напряжения.

Если говорить совсем простым языком, то в этой схеме к нагрузке поступает половина от входного напряжения. Но это не совсем корректно.

Двухполупериодные схемы пропускают к нагрузке обе полуволны от входного. Выше в статье упоминалось об амплитудном значении напряжения, так вот напряжение на выходе выпрямителя то же ниже по величине, чем действующее переменное на входе.

Но, если сгладить пульсации с помощью конденсатора, то, чем меньшими будут пульсации, тем ближе напряжение будет к амплитудному.

О сглаживания пульсаций мы поговорим позже. А сейчас рассмотрим схемы диодных мостов.

Их две:

1. Выпрямитель по схеме Гретца или диодный мост;

2. Выпрямитель со средней точкой.

Первая схема более распространена. Состоит из диодного моста – четыре диода соединены между собой «квадратом», а в его плечи подключена нагрузка. Выпрямитель типа «мост» собирается по схеме приведенной ниже:

Её можно подключить напрямую к сети 220В, так сделано в современных импульсных блоках питания, или на вторичные обмотки сетевого (50 Гц) трансформатора. Диодные мосты по этой схеме можно собирать из дискретных (отдельных) диодов или использовать готовую сборку диодного моста в едином корпусе.

Вторая схема – выпрямитель со средней точкой не может быть подключена напрямую к сети. Её смысл заключается в использовании трансформатора с отводом от середины.

По своей сути – это два однополупериодных выпрямителя, подключенные к концам вторичной обмотки, нагрузка одним контактом подключается к точке соединения диодов, а вторым – к отводу от середины обмоток.

Её преимуществом перед первой схемой является меньшее количество полупроводниковых диодов. А недостатком – использование трансформатора со средней точкой или, как еще называют, отводом от середины. Они менее распространены чем обычные трансформаторы со вторичной обмоткой без отводов.

Сглаживание пульсаций

Питание пульсирующим напряжением неприемлемо для ряда потребителей, например, источники света и аудиоаппаратура. Тем более, что допустимые пульсации света регламентируются в государственных и отраслевых нормативных документах.

Для сглаживания пульсаций используют фильтры – параллельно установленный конденсатор, LC-фильтр, разнообразные П- и Г-фильтры…

Но самый распространенный и простой вариант – это конденсатор, установленный параллельно нагрузке. Его недостатком является то, что для снижения пульсаций на очень мощной нагрузке придется устанавливать конденсаторы очень большой емкости – десятки тысяч микрофарад.

Его принцип работы заключается в том, что конденсатор заряжается, его напряжение достигает амплитуды, питающее напряжение после точки максимальной амплитуды начинает снижаться, с этого момента нагрузка питается от конденсатора. Конденсатор разряжается в зависимости от сопротивления нагрузки (или её эквивалентного сопротивления, если она не резистивная). Чем больше емкость конденсатора – тем меньшие будут пульсации, если сравнивать с конденсатором с меньшей емкостью, подключенного к этой же нагрузке.

Простым словами: чем медленнее разряжается конденсатор – тем меньше пульсации.

Скорости разряда конденсатора зависит от потребляемого нагрузкой тока. Её можно определить по формуле постоянной времени:

t=RC,

где R – сопротивление нагрузки, а C – емкость сглаживающего конденсатора.

Таким образом, с полностью заряженного состояния до полностью разряженного конденсатор разрядится за 3-5 t. Заряжается с той же скоростью, если заряд происходит через резистор, поэтому в нашем случае это неважно.

Отсюда следует – чтобы добиться приемлемого уровня пульсаций (он определяется требованиями нагрузки к источнику питания) нужна емкость, которая разрядится за время в разы превышающее t. Так как сопротивления большинства нагрузок сравнительно малы, нужна большая емкость, поэтому в целях сглаживания пульсаций на выходе выпрямителя применяют электролитические конденсаторы, их еще называют полярными или поляризованными.

Обратите внимание, что путать полярность электролитического конденсатора крайне не рекомендуется, потому что это чревато его выходом из строя и даже взрывом. Современные конденсаторы защищены от взрыва – у них на верхней крышке есть выштамповка в виде креста, по которой корпус просто треснут. Но из конденсатора выйдет струя дыма, будет плохо, если она попадет вам в глаза.

Расчет емкости ведется исходя из того какой коэффициент пульсаций нужно обеспечить. Если выражаться простым языком, то коэффициентом пульсаций показывает, на какой процент проседает напряжение (пульсирует).

Чтобы посчитать емкость сглаживающего конденсатора можно использовать приближенную формулу:

C=3200*Iн/Uн*Kп,

Где Iн – ток нагрузки, Uн – напряжение нагрузки, Kн – коэффициент пульсаций.

Для большинства типов аппаратуры коэффициент пульсаций берется 0.01-0.001. Дополнительно желательно установить керамический конденсатор как можно большей емкости, для фильтрации от высокочастотных помех.

Как сделать блок питания своими руками?

Простейший блок питания постоянного тока состоит из трёх элементов:

1. Трансформатор;

2. Диодный мост;

3. Конденсатор.

Если нужно получить высокое напряжение, и вы пренебрегаете гальванической развязкой то можно исключить трансформатор из списка, тогда вы получите постоянное напряжение вплоть до 300-310В. Такая схема стоит на входе импульсных блоков питания, например, такого как у вас на компьютере.

Это нестабилизированный блок питания постоянного тока со сглаживающим конденсатором. Напряжение на его выходе больше чем переменное напряжение вторичной обмотке. Это значит, что если у вас трансформатор 220/12 (первичная на 220В, а вторичная на 12В), то на выходе вы получите 15-17В постоянки. Эта величина зависит от емкости сглаживающего конденсатора. Эту схему можно использовать для питания любой нагрузки, если для нее неважно, то, что напряжение может «плавать» при изменениях напряжения питающей сети.

Важно:

У конденсатора две основных характеристики – емкость и напряжение. Как подбирать емкость мы разобрались, а с подбором напряжения – нет. Напряжение конденсатора должно превышать амплитудное напряжение на выходе выпрямителя хотя бы в половину. Если фактическое напряжение на обкладках конденсатора превысит номинальное – велика вероятность его выхода из строя.

Старые советские конденсаторы делались с хорошим запасом по напряжению, но сейчас все используют дешевые электролиты из Китая, где в лучшем случае есть малый запас, а в худшем – и указанного номинального напряжения не выдержит. Поэтому не экономьте на надежности.

Стабилизированный блок питания отличается от предыдущего всего лишь наличием стабилизатора напряжения (или тока). Простейший вариант – использовать L78xx или другие линейные стабилизаторы, типа отечественного КРЕН.

Так вы можете получить любое напряжение, единственное условие при использовании подобных стабилизаторов, это то, напряжение до стабилизатора должно превышать стабилизированную (выходную) величину хотя бы на 1.5В. Рассмотрим, что написано в даташите 12В стабилизатора L7812:

Входное напряжение не должно превышать 35В, для стабилизаторов от 5 до 12В, и 40В для стабилизаторов на 20-24В.

Входное напряжение должно превышать выходное на 2-2.5В.

Полная версия даташита https://www.jameco.com/Jameco/Products/ProdDS/889305.pdf

Т.е. для стабилизированного БП на 12В со стабилизатором серии L7812 нужно, чтобы выпрямленное напряжение лежало в пределах 14.5-35В, чтобы избежать просадок, будет идеальным решением применять трансформатора с вторичной обмоткой на 12В.

Но выходной ток достаточно скромный – всего 1.5А, его можно усилить с помощью проходного транзистора. Если у вас есть PNP-транзисторы, можно использовать эту схему:

На ней изображено только подключение линейного стабилизатора «левая» часть схемы с трансформатором и выпрямителем опущена.

Если у вас есть NPN-транзисторы типа КТ803/КТ805/КТ808, то подойдет эта:

Стоит отметить, что во второй схеме выходное напряжение будет меньше напряжения стабилизации на 0.6В – это падение на переходе эмиттер база. Для компенсации этого падения в цепь был введен диод D1.

Можно и в параллель установить два линейных стабилизатора, но не нужно! Из-за возможных отклонений при изготовлении нагрузка будет распределяться неравномерно и один из них может из-за этого сгореть.

Установите и транзистор, и линейный стабилизатор на радиатор, желательно на разные радиаторы. Они сильно греются.

Регулируемые блоки питания

Простейший регулируемый блок питания можно сделать с регулируемым линейным стабилизатором LM317, её ток тоже до 1. 5 А, вы можете усилить схему проходным транзистором, как было описано выше.

Вот более наглядная схема для сборки регулируемого блока питания.

Чтобы получить больший ток можно и использовать более мощный регулируемый стабилизатор LM350.

В последних двух схемах есть индикация включения, которая показывает наличие напряжения на выходе диодного моста, выключатель 220В, предохранитель первичной обмотки.

Вот пример регулируемого зарядного устройства для аккумулятора с тиристорным регулятором в первичной обмотке, по сути такой же регулируемый блок питания.

Кстати похожей схемой регулируют и сварочный ток:

Заключение

Выпрямитель используется в источниках питания для получения постоянного тока из переменного. Без его участия не получится запитать нагрузку постоянного тока, например светодиодную ленту или радиоприемник.

Также используются в разнообразных зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов, есть ряд схем с использованием трансформатора с группой отводов от первичной обмотки, которые переключаются галетным переключателем, а во вторичной обмотке установлен только диодный мост. Переключатель устанавливают со стороны высокого напряжения, так как, там в разы ниже ток и его контакты не будут пригорать от этого.

По схемам из статьи вы можете собрать простейший блок питания как для постоянной работы с каким-то устройством, так и для тестирования своих электронных самоделок.

Схемы не отличаются высоким КПД, но выдают стабилизированное напряжение без особых пульсаций, следует проверить емкости конденсаторов и рассчитать под конкретную нагрузку. Они отлично подойдут для работы маломощных аудиоусилителей, и не создадут дополнительного фона. Регулируемый блок питания станет полезным автолюбителями и автоэлектрикам для проверки реле регулятора напряжения генератора.

Регулируемый блок питания используется во всех областях электроники, а если его улучшить защитой от КЗ или стабилизатором тока на двух транзисторах, то вы получите почти полноценный лабораторный блок питания.

Ранее ЭлектроВести писали, что компании Nissan Energy и OPUS Campers представили любопытную новинку — концептуальный автомобиль-кемпер Nissan x OPUS. Главная идея Nissan x OPUS заключается в том, чтобы обеспечить путешественников электроэнергией вдали от цивилизации. Для этого предлагается использовать отработанные аккумуляторные батареи электромобилей.

По материалам: electrik.info.

Как выбрать выпрямитель для гальваники?

Выпрямители для гальваники | выпрямитель тока для гальваники | выпрямители переменного тока | выпрямители постоянного тока | агрегаты выпрямительные | источники питания | выпрямитель тока Флекс Крафт | регулируемые выпрямители тока | простой выпрямитель переменного тока | регулируемый выпрямитель тока | выпрямители гальванических ванн | компактные выпрямители для гальванических ванн | модульный выпрямитель | высоковольтные выпрямители | выпрямитель тока FlexKraft

Компания «СибМашПолимер» предлагает выпрямители тока «FlexKraft», идеально подходящие для всех видов гальванических процессов. Выпрямители изготовлены исключительно из самых качественных компонентов и зарекомендовали себя как высококлассное и безотказное оборудование. Регулируются и выпрямители Флекс Крафт как по напряжению (от 0,01 В), так и по току(от 0,1 А). При работе выпрямителей пользователь может регулировать выходной ток или напряжение в нагрузке в соответствии с параметрами покрываемой детали и требованиями тех. процесса или задать специально подготовленные заранее программы.

Выпрямители Flex Kraft могут опционально оснащаться:

1. выносными пультами управления
2. аналоговым интерфейсом ввода/вывода информации (гальванически изолированным)
3. цифровым интерфейсом ввода/вывода информации (гальванически изолированным)
4. контактором для прекращения подачи энергии к силовым модулям
5. внешним эталонным шунтом 60мВ
6. устройством реверса для переключения полярности в определенных технологических процессах
7. выпрямители, изготовленные с индивидуальными требованиями заказчика

Выбор выпрямители «FlexKraft» производится исходя из его технических характеристик (выходное напряжение и выходной ток).

Примерные практические данные по напряжению:

Гальванические процессы	Номинальное напряжение, В
Никелирование	6
Меднение	6
Лужение	6
Цинкование	6
Копи-хром	6
Анодирование	18-24
Электрополирование	18-24
Хромирование	9-12
Электрохимическое обезжиривание	9-12
Золочение	6
Серебрение	6
Родирование	6
Паладирование	6

Нужную силу тока можно рассчитывают по формуле: Сила тока = Площадь детали Х Плотность тока

Площадь детали измеряется в дм2, а плотность тока в А/дм2

Плотность тока для каждого процесса разная и обычно указывается в технологическом описании процесса.

Вот диапазон плотностей тока для различных процессов гальваноосаждения:

Гальванические процессы	Плотность тока А/дм2
Никелирование	1-4
Меднение	1-6
Лужение	1-3
Цинкование	0,5-2
Копи-хромирование	1-4
Анодирование	1-1,5
Электрополирование	35-50
Хромирование	15-25
Электрохимическое обезжиривание	3-10
Золочение	0,3-1
Серебрение	0,3-1
Родирование	0,3-0,8
Палладирование	0,25-1

 

Для того чтобы получить отличное покрытие, необходимо быть уверенным в точности подачи выходного тока и напряжения. Выпрямители FlexKraft на практике показали себя с самой наилучшей стороны:

1. Погрешность выходного тока и напряжения практически равна нулю, менее 1%
2. Пульсация тока менее 0,2% — покрытия получаются отличного качества и зачастую не требуют дополнительной полировки (важнейший фактор при хромировании), причем для этого не нужен дополнительный внешний фильтр.
3. Очень низкая реактивная составляющая мощности
4. Технология высокочастотного переключения позволяет экономить 34% электроэнергии по сравнению с тиристорными выпрямителями (имеется соответствующий протокол испытаний)
5. Можно расположить непосредственно у ванн, что позволяет экономить место и делает процесс удобнее для гальваника.
6. Возможность безотказной работы на 100% мощности (тиристорные выпрямители могут работать в постоянном режиме лишь на 75% мощности, в противном случае очень быстро выходят из строя)

Наши клиенты, будучи уверенными в качестве и надежности выпрямителей Флекс Крафт, могут самостоятельно подобрать выпрямитель с необходимыми характеристиками либо получить консультацию и ответы на технические вопросы от специалиста.

Тел: (383) 363-94-02

e-mail: [email protected]

Выпрямители тока

Существует два типа выпрямителей:

1. Однополупериодный выпрямитель, показан на рис. 29.1. Диод D₁ в схеме на рис. 29.1 (а) проводит ток только в течение положительных полупериодов входного напряжения, обеспечивая формирование на выходе выпрямителя напряжение только положительной полярности. Если изменить полярность включения диода (рис. 29.1(б)), то на выхо­де выпрямителя будут воспроизводиться только отрицательные полу­периоды входного напряжения. Выходное напряжение содержит по­стоянную составляющую (рис. 29.2), уровень которой приблизительно втрое ниже максимального (пикового) уровня напряжения (0,318V_p, где V_p – максимальное напряжение).

2. Двухполупериодный выпрямитель, показан на рис. 29.3. В этом слу­чае используется трансформатор с отводом от средней точки вторич­ной обмотки. ЭДС, индуцируемые в каждой из половин вторичной обмотки, в любой момент времени равны по величине и противоположны по знаку.

Рис. 29.1. Однополупериодный выпрямитель с положительной (а)

и отрицательной (б) полярностью выходного напряжения.

 

Рис. 29.2
	Рис. 29.3. Двухполупериодный выпрямитель с использованием трансформатора с отводом от средней точки вторичной обмотки.

 

 

 

 

Рис. 29.4. Уровень постоянной составляющей при двухполупериодном выпря­млении синусоидального тока вдвое выше (0,636V_р), чем при однополупериодном выпрямлении.

Для одного полупериода входного напряжения потенциал точки А положителен, а потенциал точки В отрицателен по отноше­нию к среднему выводу вторичной обмотки, для другого полупериода ситуация изменяется на обратную. В первом случае открыт диод diи через этот диод и нагрузку R_L протекает ток I₁. Во втором случае открыт диод D₁ и ток I₂ протекает через нагрузку R_L в том же на­правлении, что и ток I₁. Форма выходного напряжения показана на рис. 29.4. В данном случае уровень постоянной составляющей на выходе выпрямителя вдвое выше, чем при однополупериодном выпрямле­нии тока (0,636V_p, или приблизительно две трети от максимального напряжения).

Мостовой выпрямитель                     

Еще одна схема, обеспечивающая двухполупериодное выпрямление тока, показана на рис. 29.5. Это так называемый мостовой выпрямитель. В те­чение положительного полупериода входного напряжения (рис. 29.6(а)) потенциал точки А положителен, а потенциал точки В отрицателен. Дио­ды D₁и D₃ открыты, и ток I₁ протекает через нагрузку R_Lв направлений, указанном стрелкой (сверху вниз на рисунке). В течение отрицательного полупериода (рис. 29.6(б)), напротив, потенциал точки А отрицателен, а потенциал точки В положителен.

 

Рис. 29.5. Мостовой выпрямитель.

Рис. 29.6.

Теперь открыты диоды D₂ и D₄, и ток протекает через нагрузку R_Lв том же самом направлении.

Для мостового выпрямителя не нужен трансформатор с отводом от средней точки вторичной обмотки. Однако трансформатор может быть использован для изменения уровня переменного напряжения на входе этого выпрямителя.

 

Накопительный конденсатор

Для снижения уровня переменных составляющих выпрямленного тока используется накопительный конденсатор С₁, включаемый параллельно нагрузке (рис. 29.7). Этот конденсатор заряжается до максимального входного напряжения и затем разряжается через нагрузку R_L, предот­вращая быстрый спад напряжения. На рис. 29.8 иллюстрируется влияние накопительного конденсатора на форму выходного напряжения однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей. В обоих случаях выходное напряжение содержит значительную по величине постояннуюсоставляющую, на которую наложены малые пульсации напряжения. Амплитуда этих пульсаций определяется постоянной времени       (RC-постоянной) для используемого накопительного конденсатора и нагрузочного резистора.

 

Рис. 29.7. Источник питания постоянного тока с накопительным конденсато­ром.

 

Рис. 29.8. Влияние накопительного конденсатора на форму выпрямленного

 синусоидального напряжения.

Поэтому накопительный конденсатор должен иметь значительную емкость – от 100             до 5000 мкФ (и даже больше).

Сравнение двух временных диаграмм, представленных на рис. 29.8, показывает, что двухполупериодное выпрямление тока имеет следующие преимущества:          

                                   

1. Время разряда накопительного конденсатора меньше, поэтому амплитуда пульсаций выходного напряжения тоже меньше.            

2. Частота пульсаций вдвое превышает частоту входного питающего напряжения переменного тока, тогда как при однополупериодном выпрямлении частота пульсаций совпадает с частотой питающего напряжения. Например, если выпрямитель питается от бытовой электросети, то для двухполупериодного выпрямителя частота пульсаций будет равна 2 · 50 = 100 Гц, а для однополупериодного — только 50 Гц. Как будет показано далее, более высокочастотные пульсации отфильтро­вываются легче.

 

Напряжение холостого хода

Напряжением холостого хода называют величину выходного напряжений источника питания при нулевом токе нагрузки, т. е. при отключенной нагрузке.

Рис. 29.9. Напряжение холостого хода равно максимальному входному напря­жению.

На рис 29.9 показан простой источник питания без нагрузочного резистора. Накопительный конденсатор заряжается, как обычно, до максимального значения входного напряжения. Однако, если нагрузка подключена (noload), этот конденсатор сохраняет свой заряд и обеспечивает тем самым постоянное значение выходного напряжения (равное максимальному входному напряжению) без каких-либо пульсаций. Та­ким образом, напряжение холостого хода V_nl – это максимально воз­можное выходное напряжение источника питания. При питании от бы­товой электросети с напряжением V_ср.кв. = 240 В (среднеквадратическое значение) напряжение холостого хода

Максимальное обратное напряжение

Важный фактор, который необходимо принимать во внимание при выборе диодов для источников питания постоянного тока, — максимальное на­пряжение, приложенное к диоду в «непроводящем» полупериоде. Эта ве­личина называется максимальным обратным напряжением. Рассмотрим схему на рис. 29.9. Максимальное значение потенциала катода диода Dравно напряжению холостого хода 336 В. Потенциал катода изменяет­ся от положительного максимума +336 В до отрицательного минимума -336 В. Максимальное обратное напряжение, которое должен выдержи­вать диод, достигается, когда потенциал анода отрицателен и максима­лен по абсолютной величине, то есть, равен -336 В. В этом случае на диоде падает напряжение 336 + 336 = 672 В. Таким образом, максималь­ное обратное напряжение вдвое больше напряжения холостого хода, т. е. вдвое больше максимального входного напряжения.

RC-сглаживание

Пульсации напряжения в выходном сигнале выпрямителя могут быть Уменьшены с помощью фильтра нижних частот (сглаживающего филь­ма). Резистор R₁ и конденсатор С₂ в схеме на рис. 29.10 образуют про­стейший RC-фильтр. Для эффективного ослабления пульсаций постоянная времени R₁C₂ должна быть очень велика по сравнению с пери­одом пульсаций.

Рис. 29.10. Источник питания с RC-фильтром.

При заданной постоянной времени, чем короче период пульсаций (т. е. чем выше их частота), тем эффективнее осуществляется сглаживание. Именно поэтому пульсации на выходе двухполупериодного выпрямителя сглаживаются лучше, чем пульсации на выходе однополупериодного выпрямителя.

Емкость конденсатора C₂ сглаживающего фильтра должна быть боль­шой — от 100 до 5000 мкФ, т. е. сравнима с емкостью накопительного кон­денсатора C₁. Сопротивление резистора R₁, наоборот, должно быть мало, в противном случае ток нагрузки будет создавать на нем большое паде­ние напряжения и выходное напряжение источника питания уменьшится. Номинал этого резистора выбирается в диапазоне 1 – 100 Ом в зависимости от величины тока нагрузки.

 LC-сглаживание

Более эффективная схема сглаживания пульсаций показана на рис. 29.11. Катушка индуктивности L₁ и конденсатор C₂ образуют фильтр нижних частот. Дроссель L₁ сглаживающего фильтра имеет большую индуктив­ность (100 мГн — 10 Гн), благодаря чему сглаживаются изменения тока, протекающего через дроссель, и, как следствие, пульсации выходного на­пряжения. Низкое активное сопротивление дросселя — одно из его пре­имуществ, большие габариты — недостаток. Заметим, что в отличие от накопительного конденсатора, который повышает уровень постоянной со­ставляющей выходного напряжения источника питания, сглаживающая цепь оставляет этот уровень практически неизменным. Она только осла­бляет переменную составляющую на выходе источника питания.

Стабилизация

Увеличение тока, потребляемого от источника питания, приводит к уменьшению его выходного напряжения.

Рис. 29.11. Источник питания постоянного тока с LC-фильтром.

 

Рис. 29.12. Нагрузочная характеристика нестабилизированного источника пи­тания.

Это связано с тем, что источник питания имеет свое внутреннее сопротивление, представляющее собой сумму сопротивлений обмотки трансформатора, выпрямительных диодов и резистора или дросселя сглаживающего фильтра. Рисунок 29.12 иллю­стрирует изменение напряжения на выходе источника питания при из­менении тока нагрузки. Представленная кривая называется нагрузочной характеристикой (кривой). Выходное напряжение максимально, когда ток нагрузки равен нулю, т. е. при холостом ходе. Напряжение на выходе источника питания, которое он обеспечивает при установленной полной нагрузке или номинальном (полном) токе нагрузки (fullload), называется номинальным выходным напряжением источника питания V_fl.

Изменение выходного напряжения при изменении тока нагрузки от нуля до номинального значения задается в процентах и определяется как

Напряжение холостого хода — Номинальное напряжение                        V_nl – V_fl  

———————————————————————————  · 100% = ———— · 100%

Номинальное напряжение                                                        V_fl

 

В этом видео рассказывается о выпрямительных схемах:

Добавить комментарий

Выпрямители в частотных преобразователях

С началом внедрения микропроцессорных и полупроводниковых технологий, преобразователи частоты получили новые возможности на пути к осуществлению своих прямых функций – регулирования частоты подаваемого тока с целью регулирования скоростью вращения электродвигателя. Для электроприводов, которые работают в больших диапазонах регулируемых скоростей используют ПЧ, содержащие промежуточное звено постоянного тока. В таких частотниках поступаемое с сети напряжение сначала будет выпрямляться, а в последствии снова преобразовываться в переменное. При этом амплитуда и регулируемая частота будет задана в соответствие с требованиями. Для таких целей, рекомендуем у нас купить преобразователи частоты со следующими составными элементами:

• выпрямитель;
• промежуточная цепь;
• инвертор;
• схема управления.

В этом случае, выпрямитель является первым звеном неслучайно. Его задача – формировать требуемое пульсирующее напряжение в момент подключения к сети питания с токонесущей одной или тремя фазами. В зависимости от элементов, составляющих конструктивную основу устройства, выпрямители могут быть управляемыми, неуправляемыми или полууправляемыми.

1. Управляемые. Главное составное такого выпрямителя – тиристоры. Они выполняют пропуск тока в одном направлении. Имеет три электрода, один из которых играет роль затвора, срабатывающего при подаче управляющего сигнала.
2. Неуправляемые. Основываются на диодах, задающих протекание тока только в одном направлении. В отличие от других полупроводников, величина тока диода не регулируется. Приходящее напряжение переменного тока, в том числе и при трёхфазном варианте, диодом преобразуется в напряжение пульсирующее постоянного тока.
3. Полууправляемые. Подразумевают содержание и диодов, и тиристоров.

Принцип действия частотника с управляемыми выпрямителями следующий: на вход выпрямителя подаётся переменное напряжение с определённой частотой сети. На выходе это напряжение преобразовывается в напряжение с постоянным током, значение которого будет зависеть от сигнала управления, поступающего от блока управления данным выпрямителем. Далее, выходной ток поступает на инвертор и снова преобразовывается в ток с переменным напряжением. Какая будет частота выходного напряжения, так же зависит от поступающего на инвертор управляющего сигнала с блока управления инвертором. Возможность независимо проводить регулирование как выпрямителя, так и инвертора так же является довольно большим преимуществом данного типа частотных преобразователей.

Для выбора схемы выпрямителя учитывается необходимость в обеспечении следующих требований:

• Регулирование выходного напряжения;
• Влияние на источник подающегося на ПЧ переменного напряжения;
• Требуемый допустимый уровень пульсаций в выпрямленном напряжении и прочее.

Наша электротехническая компания рекомендует в промышленных условиях использовать частотные преобразователи с выпрямителем, выполненным по трёхфазной мостовой схеме. В случае необходимости максимально уменьшить напряжение высших гармоник, возникающих при ослаблении основной гармоники, так же, рекомендуем приобрести у нас специальные фильтры ёмкостного или индуктивного характера. Выбор фильтра завит исключительно от схемы выполнения инвертора в применяемом в Ваших условиях преобразователе частоты.

Остались вопросы?
Специалисты ЭНЕРГОПУСК ответят на Ваши вопросы:
8-800-700-11-54 (8-18, Пн-Вт)

устройство, принцип работы, назначение, схемы

Мы рассматривали пассивные компоненты электронных схем, такие как резисторы и конденсаторы. Но кроме них электрикам и радиолюбителям приходится сталкиваться и с другими, например полупроводниковыми диодами, стабилитронами и т. д. В этой статье мы расскажем, что такое диодный мост, как он работает и для чего нужен.

Определение

Диодный мост – это схемотехническое решение, предназначенное для выпрямления переменного тока. Другое название – двухполупериодный выпрямитель. Строится из полупроводниковых выпрямительных диодов или их разновидности – диодов Шоттки.

Мостовая схема соединения предполагает наличие нескольких (для однофазной цепи – четырёх) полупроводниковых диодов, к которым подключается нагрузка.

Он может состоять из дискретных элементов, распаянных на плате, но в 21 веке чаще встречаются соединенные диоды в отдельном корпусе. Внешне это выглядит, как и любой другой электронный компонент – из корпуса определенного типоразмера выведены ножки для подключения к дорожкам печатной платы.

Стоит отметить, что несколько совмещенных в одном корпусе вентилей, которые соединены не по мостовой схеме, называют диодными сборками.

В зависимости от сферы применения и схемы подключения диодные мосты бывают:

• однофазные;
• трёхфазные.

Обозначение на схеме может быть выполнено в двух вариантах, какое использовать УГО на чертеже зависит от того, собирается мост из отдельных элементов или используется готовый.

Принцип действия

Давайте разбираться, как работает диодный мост. Начнем с того, что диоды пропускают ток в одном направлении. Выпрямление переменного напряжения происходит за счет односторонней проводимости диодов. За счет правильного их подключения отрицательная полуволна переменного напряжения поступает к нагрузке в виде положительной. Простыми словами – он переворачивает отрицательную полуволну.

Для простоты и наглядности рассмотрим его работу на примере однофазного двухполупериодного выпрямителя.

Принцип работы схемы основам на том, что диоды проводят ток в одну сторону и состоит в следующем:

• На вход диодного моста подают переменный синусоидальный сигнал, например 220В из бытовой электросети (на схеме подключения вход диодного моста обозначается как AC или ~).
• Каждая из полуволн синусоидального напряжения (рисунок ниже) пропускается парой вентилей, расположенных на схеме по диагонали.

Положительную полуволну пропускают диоды VD1, VD3, а отрицательную — VD2 и VD4. Сигнал на входе и выходе схемы вы видите ниже.

Такой сигнал называется – выпрямленное пульсирующее напряжение. Для того, чтобы его сгладить, в схему добавляется фильтр с конденсатором.

Основные характеристики

Рассмотрим основные характеристики полупроводниковых диодов. Латинскими буквами приведено их обозначение в англоязычной технической документации (т.н. Datasheet):

• V_rpm – пиковое или максимальное обратное напряжение. При превышении этого напряжения pn-переход необратимо разрушается.
• V_r(rms) – среднее обратное напряжение. Нормальное для работы, то же что и U_обр в характеристиках отечественных компонентов.
• I_o – средний выпрямленный ток, то же что и I_пр у отечественных.
• I_fsm – пиковый выпрямленный ток.
• V_fm – падение напряжения в прямом смещении (в открытом проводящем состоянии) обычно 0.6-0.7В, и больше у высокотоковых моделей.

При ремонте электронной техники и блоков питания или их проектировании новички спрашивают: как правильно выбрать диодный мост?

В этом случае самыми важными для вас параметрами будут обратное напряжение и ток. Например, чтобы подобрать диодный мост на 220В, нужно смотреть на модели с номинальным напряжением больше 400В и нужный ток, например, KBPC106 (или 108, 110). Его технические характеристики:

• максимальный выпрямленный ток – 3А;
• пиковый ток (кратковременно) – 50А;
• обратное напряжение – 600В (800В, 1000В у KBPC108 и 110 соответственно).

Запомните эти характеристики и вы легко сможете определить, какой выбрать вариант по каталогу.

Схемы выпрямителей

Выпрямление тока в блоках питания – основное назначение, среди других компонентов схемы можно выделить входной фильтр, который подключают после выпрямителя – он предназначен для сглаживания пульсаций. Давайте разберемся в этом вопросе подробнее!

В первую очередь стоит отметить, что диодным мостом называют схему однофазного выпрямителя из 4 диодов или трёхфазного из 6. Но любители часто так называют схему выпрямителя со средней точкой.

У двухполупериодного выпрямителя к нагрузке поступает две полуволны, а у однополупериодного – одна.

Чтобы не было путаницы, давайте разбираться в терминологии.

Ниже вы видите однофазную двухполупериодную схему, её правильное название «Схема Гретца», именно её чаще всего подразумевают под названием «диодный мост».

Схема Ларионова – трёхфазный диодный мост, на выходе сигнал двухполупериодный. Диоды в нём пропускают полуволны, открываясь на линейное напряжение, т.е. поочередно: верхний диод фазы A и нижний диод фазы B, верхний фазы B и нижний фазы C и т.д.

Для полноты картины следует рассказать и о других схемах выпрямителей переменного напряжения.

Однополупериодный выпрямитель из 1 диода, включенного последовательно с нагрузкой. Применяется в балластных блоках питания, маломощных миниатюрных блоках питания, а также в приборах, нетребовательных к коэффициенту пульсаций. К нагрузке поступает только одна полуволна.

Двухполупериодный со средней точкой – это и есть то, что ошибочно называют мостом из 2 диодов. Здесь каждую полуволну проводит только один диод. Её преимуществом является больший КПД, чем у схемы Гретца, за счет меньшего числа полупроводниковых вентилей. Однако её использование осложнено тем, что нужен трансформатор с отводом от средней точки, что отражено на схеме принципиальной. Её нельзя использовать для выпрямления сетевого напряжения 220В.

Выпрямитель из сборок Шоттки. Используется в импульсных блоках питания, потому что у диодов Шоттки меньше время обратного восстановления, малая барьерная ёмкость (быстрее переход из открытого состояния в закрытое) и малое прямое падение напряжения (меньше потерь). Чаще всего Шоттки встречаются в сборках, с общим анодом или катодом, как изображено на рисунке ниже.

Поэтому для сборки схемы моста потребуется несколько сборок. Ниже приведен пример из 3 сборок Шоттки с общим катодом.

Из 4 сборок с общим катодом. Отличается от предыдущей тем, что выдерживает больший ток, при тех же компонентах потому, что Шоттки в ней соединены параллельно.

Из 2 сборок Шоттки – одна с общим анодом и одна с общим катодом. Узнать о том, что такое анод и катод, вы можете в нашей отдельной статье.

Как спаять и подключить

Изучать и знать схемы не сложно, основные трудности возникают, когда новичок решает спаять диодный мост своими руками. Для пайки выпрямителя из 4 советских экземпляров типа кд202 используйте иллюстрацию приведенную ниже.

Для сборки диодного моста из современных дискретных диодов типа маломощных 1n4007 (и других – все выглядят аналогично и отличаются только размерами) внимательно посмотрите на следующую иллюстрацию.

Но если вы не собираете его из отдельных деталей, а используете готовый мост, то смотрите ниже, как правильно подключить его в цепь.

Также новичкам будет интересно посмотреть видео о том, как сделать простейший блок питания на 12В:

Область применения и назначение

Чаще всего диодные мосты используют в блоках питания. В трансформаторных БП они подключаются ко вторичной обмотке трансформатора

В импульсных БП – ко входу сети 220В. При этом электронная схема управления и силовая цепь ИБП питается от выпрямленного и сглаженного (не всегда) сетевого напряжения (достигает порядка 300-310 Вольт).

На выводах вторичной обмотки импульсного блока питания высокочастотное переменное напряжение. Для того, чтобы его выпрямить, устанавливают сборки из сдвоенных диодов Шоттки. В связи с этим часто используют схему выпрямления со средней точкой.

В автомобилях и мотоциклах используются трёхфазные диодные мосты, собранные по схеме Ларионова с тремя дополнительными вентилями, потому что для питания бортовой сети используется трёхфазный генератор. Мост в генераторе выполняется в виде сектора окружности и устанавливается на его задней части.

 

Исключение составляют некоторые современные автомобили Toyota и прочих марок, в них используют 6 фазный генератор, для реализации двенадцатипульсной схемы выпрямления из 12 вентилей. Это нужно для снижения пульсации и увеличения выходного тока.

Способы проверки

Для проверки диодного моста лучше всего подходит мультиметр в режиме проверки диодов.

Для этого нужно прозвонить на короткое замыкание входную, затем выходную (диодный мост должен быть выпаян).

Не выпаивая прямо на плате, вы можете измерить падение напряжения на переходах диодов. Для этого нужно определить цоколевку моста, обычно она указывается прямо на корпусе, что мы и рассматривали выше.

На экране мультиметра в прямом смещении должно отображаться цифры в пределах 500-800 мВ, а в обратном – выше 1500 и до бесконечности (зависит от конкретного компонента и измерительного прибора). Тоb же самое можно сделать в режиме Омметра, как показано на рисунке ниже.

Более подробно этот процесс описан в статье «как проверить диодный мост», где кроме методики проверки мы рассказали и о признаках неисправности. Также ознакомьтесь с видео о том, как проверить однофазный выпрямитель и диодный мост автомобильного генератора:

На этом мы и заканчиваем наше подробное объяснение. Надеемся, теперь вам стало понятно, для чего нужен диодный мост и что он делает в электрической цепи. Если возникли вопросы, задавайте их в комментариях под статьей!

Материалы по теме:

Выпрямитель используемый в устройствах большой мощности называется. Типы выпрямителей переменного тока Какие бывают выпрямители? Структурная схема и классификация выпрямителей

Данная страница содержит красивые арабские цифры , которые не напечатать с клавиатуры. Их можно скопировать и вставить туда, где нельзя изменить шрифт (в соц. сетях). Кроме цифр, которыми пользуются европейцы, тут есть и настоящие — те что применяют сами арабы. А для комплекта, пусть тут же полежат и римские цифры и индийские. Есть же не попросят, я надеюсь. Все они из Юникода, узнать про них подробнее вы сможете, забив их в поиск на сайте.

Арабские:

① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ ⑪ ⑫ ⑬ ⑭ ⑮ ⑯ ⑰ ⑱ ⑲ ⑳

❶ ❷ ❸ ❹ ❺ ❻ ❼ ❽ ❾ ❿ ⓫ ⓬ ⓭ ⓮ ⓯ ⓰ ⓱ ⓲ ⓳ ⓴ ⓿ ❶ ❷ ❸ ❹ ❺ ❻ ❼ ❽ ❾ ❿

⓵ ⓶ ⓷ ⓸ ⓹ ⓺ ⓻ ⓼ ⓽ ⓾

¼ ½ ¾ ⅐ ⅑ ⅒ ⅓ ⅔ ⅕ ⅖ ⅗ ⅘ ⅙ ⅚ ⅛ ⅜ ⅝ ⅞ ⅟

⑴ ⑵ ⑶ ⑷ ⑸ ⑹ ⑺ ⑻ ⑼ ⑽ ⑾ ⑿ ⒀ ⒁ ⒂ ⒃ ⒄ ⒅ ⒆ ⒇

⒈ ⒉ ⒊ ⒋ ⒌ ⒍ ⒎ ⒏ ⒐ ⒑ ⒒ ⒓ ⒔ ⒕ ⒖ ⒗ ⒘ ⒙ ⒚ ⒛

𝟎 𝟏 𝟐 𝟑 𝟒 𝟓 𝟔 𝟕 𝟖 𝟗 𝟘 𝟙 𝟚 𝟛 𝟜 𝟝 𝟞 𝟟 𝟠 𝟡 𝟢 𝟣 𝟤 𝟥 𝟦 𝟧 𝟨 𝟩 𝟪 𝟫 𝟬 𝟭 𝟮 𝟯 𝟰 𝟱 𝟲 𝟳 𝟴 𝟵 𝟶 𝟷 𝟸 𝟹 𝟺 𝟻 𝟼 𝟽 𝟾 𝟿

Римские:

Ⅰ – 1 ; ⅩⅠ — 11

Ⅱ – 2 ; ⅩⅡ — 12

Ⅲ – 3 ; ⅩⅢ — 13

Ⅳ – 4 ; ⅩⅣ — 14

Ⅴ – 5 ; ⅩⅤ — 15

Ⅵ – 6 ; ⅩⅥ — 16

Ⅶ – 7 ; ⅩⅦ — 17

Ⅷ – 8 ; ⅩⅧ — 18

Ⅸ – 9 ; ⅩⅨ — 19

Ⅹ – 10 ; ⅩⅩ — 20

Ⅽ – 50 ; ⅩⅩⅠ — 21

Арабские для арабов = индийские в письменности деванагари = понятные нам

Немного истории. Считается, что арабская система счисления зародилась в Индии, примерно, в V веке. Хотя, возможно, что ещё раньше и в Вавилоне. Арабскими цифры называются потому, что в Европу пришли от арабов. Сначала, в мусульманскую часть Испании, а в X веке уже и папа римский Сильвестр II призывал забросить громоздкую латинскую запись. Серьёзным толчком к распространению арабских цифр стал перевод на латинский язык книги Аль-Хорезми «Об индийском счёте».

Индо-арабская система записи чисел является десятичной. Любое число составляется из 10 знаков. Юникод, кстати, использует шестнадцатеричные числа. Удобнее римской она потому, что позиционная. В таких системах, величина которую обозначает цифра зависит от её положения в числе. В числе 90 цифра 9 значит девяносто, а в числе 951 – девятьсот. В непозиционных системах расположение символа не играет такой роли. Римская Х означает десять и в числе XII и в числе MXC. Подобным непозиционным образом записывали числа многие народы. У греков и у славян некоторые буквы алфавита имели и цифровое значение.

В первую очередь модели делятся по фазам. Существуют двухфазные, а также трехфазные модификации. Мостовые устройства изготавливаются исключительно для преобразователей. По мощности выделяют силовые элементы, а также модели сигналов. По наличию устройств стабилизации они делятся на полноволновые, неполноволновые, двухпериодные и трансформаторные модификации. Для того чтобы разобраться в выпрямителях, необходимо рассмотреть схему обычной модели.

Схема выпрямителя

Схема выпрямителя тока включает в себя проводники с различной проводимостью тока. Также в устройствах используются каналы. Электронные вентили устанавливаются различной чувствительности. Если рассматривать мостовые модификации, то у них применяются стабилитроны. Также на рынке представлены диодные устройства.

Принцип действия

Принцип работы выпрямителя основывается на преобразовании тока. Осуществляется данный процесс за счет изменения частоты. Для этого в устройстве имеется электронный вентиль. Для стабилизации процесса преобразования используются каналы. Чтобы избежать проблем с отрицательной полярностью, устанавливаются стабилитроны. Непосредственно подключение устройства осуществляется через проводники.

Силовые устройства

Выпрямители тока данного типа используются в различных блоках питания. Наиболее часто их можно встретить в персональных компьютерах. Схема устройства предполагает использование векторного транзистора. Если рассматривать двухканальную модификацию, то подключение осуществляется через расширитель.

В некоторых устройствах используются тетроды. Если рассматривать трехканальные элементы, то они рассчитаны для блоков питания на 20 В. В данном случае тетроды никогда не применяются. Принцип работы выпрямителей построен на изменении частоты. Многие модификации продаются с электронными вентилями. Если говорить про параметры, то чувствительность устройства колеблется в районе 23 мВ. Непосредственно проводимость тока у моделей не превышает 2 мк.

Принцип работы выпрямителей сигналов

Выпрямители сигналов работают от обратной связи. Использоваться модели могут только в сети с переменным током. Если рассматривать устройства на 12 Вт, то следует отметить, что фильтры применяются только полудуплексного типа. Также стандартная схема выпрямителя подразумевает использование транзистора с ресивером.

У моделей на три канала обязательно используются триггеры. Данные устройства устанавливаются через изоляторы. Выходное напряжение у моделей, как правило, не превышает 20 В. Силовая электроника у выпрямителей позволила решить проблему с перепадами напряжения за счет установки

Мостовые устройства

Мостовые выпрямители продаются для блоков питания и преобразователей. Действуют устройства в сети с переменным током. Непосредственно изменение частоты осуществляется за счет работы расширителя. Указанный элемент в выпрямителе играет роль проводника. В некоторых случаях он устанавливается с изоляторами. По системе защиты мостовые выпрямители довольно сильно отличаются.

Если рассматривать модификации на три канала, то у них используются триггеры. Данные элементы могут устанавливаться с обкладкой и без нее. Модификации на четыре канала встречаются очень редко. Показатель проводимости тока у выпрямителей не превышает 40 мк. В данном случае чувствительность устройства равняется 2,5 мк.

Двухфазные модификации

Двухфазные выпрямители тока производятся для транспортных средств. Работают модели по принципу изменения частоты. Осуществляться этот процесс может за счет расширителя либо триггера. Наиболее часто модели встречаются без тетродов. Параметр предельной перегрузки у модификаций не превышает 6 А. Фильтры используются, как правило, проводного типа.

Если рассматривать модификации на три канала, то у них есть двухразрядный триггер. Показатель его чувствительности составляет не более 3 мк. В свою очередь, выходное напряжение максимум равняется 35 В. Силовая электроника у двухфазных устройств дала возможность решить проблему с перегрузками напряжения благодаря использованию диодных мотов.

Трехфазные модели

Трехфазный выпрямитель встретить можно только в трансформаторных подстанциях. Работают устройства от высоковольтной чети. В данном случае принцип работы модели построен то резком увеличении частоты. Параметр выходного напряжения при этом остается неизменными. Выпускаются модели на три и четыре канала. Подсоединение у них происходит через проводники.

Трехфазный выпрямитель на три канала выпускается с тетродами. В некоторых случаях для стабилизации процесса преобразования применяются расширители. Если говорить про выпрямители на четыре канала, то важно отметить, что они производятся всегда с усилителями. В данном случае показатель проводимости тока лежит в пределах 70 мк. Чувствительность выпрямителя равняется не более 4,2 мВ.

Полноволновые устройства

Полноволновый выпрямитель напряжения тока работает за счет смены полярности на расширителях. Транзисторы, как правило, используются открытого типа. Подходят данные устройства для преобразователей на 20 и 30 В. Непосредственно параметр чувствительности у них равняется 3 мВ. В свою очередь, проводимость тока находится в районе 4,5 мк.

Если говорить про модификации на три канала, то они устанавливаются только в блоки питания с усилителями. Фильтры для выпрямителей подходят в основном расширительного типа. Если говорить про устройства на четыре канала, то у них показатель проводимости тока лежит в районе 3 мк. Для модели не подходят.

Неполноволновые модификации

Неполноволновые выпрямители тока отличаются отсутствием электронного вентиля. Выпускаются элементы только с двумя каналами. Непосредственно подсоединение модификации осуществляется через контакты. Изоляторы используются как с обкладкой, так и без нее. В некоторых случаях применяются усилители.

Также важно отметить, что устанавливаются выпрямители данного типа в контроллерах. Параметр выходного напряжения у них, как правило, не превышает 30 В. В среднем чувствительность устройств составляет 75 мВ. В данном случае проводимость тока зависит от типа используемых фильтров.

Однопериодные модификации

Однопериодные выпрямители тока производятся для различных ресиверов. Отличительной чертой элементов принято считать высокий параметр проводимости тока. Работают устройства от обратной полярности. Выпускаются модели на два и три канала. Если рассматривать первый вариант, то важно отметить, что проводники используются с обкладкой. В данном случае расширители устанавливаются редко. Параметр проводимости тока у выпрямителей колеблется в районе 3 мк.

Если говорить про устройства на три канала, то они всегда выпускаются с тетродами. Также схема модификации подразумевает использование модуляторов. Для низкочастотных ресиверов указанные выпрямители подходят идеально. В данном случае чувствительность составляет не более 60 мВ.

Схема двухпериодных устройств

Двухпериодный выпрямитель тока производится для преобразования тока от приводных устройств. В данном случае процесс происходит за счет изменения частоты напряжения. Расширители у моделей используются, как правило, отрытого типа. Если говорить про модификации на два канала, то у них применяются распределительные фильтры. В некоторых случаях устанавливаются триггеры. Для подключения устройств к приводным установкам необходимы типа. Выпускаются они с различной емкостью. Как правило, на рынке представлены модификации на 20 пФ.

Особенности трансформаторных устройств

Трансформаторный выпрямитель (преобразователь электрической энергии) способен работать в сети с постоянным и переменным током. В данном случае триггеры используются трехразрядного типа. Для подключения устройств применяются проводники. Встретить трансформаторные выпрямители можно на подстанциях. Данные устройства рассчитаны на высокое выходное напряжение.

Система защиты у них устанавливается с хроматическими фильтрами. В данном случае параметр чувствительности лежит в пределах 80 мВ. Для приводных механизмов указанные устройства не подходят однозначно. Показатель приводимости тока у них равняется 20 мк. Триггеры для цепей подбираются как открытого, так и закрытого типа. В среднем параметр пороговой перегрузки находится на уровне 5 А.

Модели с умножением напряжения

Выпрямители данного типа на сегодняшний день активно используются в преобразователях. Стандартная схема модификации включает в себя вентиль, а также транзисторы. В среднем показатель их емкости равняется 2 пФ. Непосредственно проводимость тока составляет не более 3 мк.

Если говорить про модификации на два канала, то у них используются расширители. Устанавливаются они как открытого, так и закрытого типа. Во многих моделях есть регуляторы. Если говорить про выпрямители на четыре канала, то они производятся с модуляторами. Для их работы используются различные триггеры. Чаще всего они встречаются трехразрядного типа.

Модификации с гальванической развязкой

Устройства с работают по принципу понижения частоты. Подключаются они только от сети с переменным током. В данном случае транзисторы устанавливаются на 20 пФ. Непосредственно показатель чувствительности равняется 88 мВ. Если говорить про модификации на три канала, то у них применяются импульсные модуляторы. Во многих моделях есть защитные системы, которые помогают справляться с перегрузами. Фильтры используются с лучевыми тетродами.

Ещё в начале ХХ века имел место очень принципиальный спор между корифеями электротехники. Какой ток выгоднее передавать потребителю на большие расстояния: постоянный или переменный? Научный спор выиграли сторонники передачи переменного тока по проводам высоковольтных линий от подстанции к потребителю. Эта система принята во всём мире и успешно эксплуатируется до сих пор.

Но большинство электронной техники и не только бытовой, но и промышленной питается постоянными напряжениями и это привело к созданию целой отрасли электрики – преобразование (выпрямление) переменного тока. После того как электронная лампа была забыта, главным элементом любого выпрямителя стал полупроводниковый диод.

Схемотехника выпрямителей весьма обширна, но самым простым является однополупериодный выпрямитель .

Однополупериодный выпрямитель.

Напряжение с вторичной обмотки силового трансформатора подаётся на один единственный диод. Вот схема.

Поэтому выпрямитель и назван однополупериодным. Выпрямляется только один полупериод и на выходе получается импульсное напряжение. Форма его показана на рисунке.

Схема проста и не требует большого количества элементов. Это и сказывается на качестве выпрямленного напряжения. При низких частотах переменного напряжения (например, как в электросети — 50 Гц) выпрямленное напряжение получается сильно пульсирующим. А это очень плохо.

Для того чтобы снизить величину пульсации выпрямленного напряжения приходится брать величину конденсатора С1 очень большую, порядка 2000 – 5000 микрофарад, что увеличивает размер блока питания, так как электролиты на 2000 — 5000 мкф имеют довольно большие размеры. Поэтому на низких частотах эта схема практически не используется. Зато однополупериодные выпрямители прекрасно зарекомендовали себя в импульсных блоках питания работающих на частотах 10 – 15 кГц (килогерц). На таких частотах величина ёмкости фильтра может быть очень небольшой, а простота схемы уже не столь сильно влияет на качество выпрямленного напряжения.

Примером использования однополупериодного выпрямителя может служить простой зарядник от сотового телефона. Так как зарядник сам по себе маломощный, то в нём применяется однополупериодная схема, причём как во входном сетевом выпрямителе 220V (50Гц), так и в выходном, где требуется выпрямить переменное напряжение высокой частоты со вторичной обмотки импульсного трансформатора.

К несомненным достоинствам такого выпрямителя следует отнести минимум деталей, низкую стоимость и простые схемные решения. В обычных (не импульсных) блоках питания многие десятилетия успешно работают двухполупериодные выпрямители.

Двухполупериодные выпрямители.

Они бывают двух схемных решений: выпрямитель со средней точкой и мостовая схема, известная, как схема Гретца. Выпрямитель со средней точкой требует более сложного в исполнении силового трансформатора, хотя диодов там используется в два раза меньше чем в мостовой схеме. К недостаткам двухполупериодного выпрямителя со средней точкой можно отнести то, что для получения одинакового напряжения, число витков во вторичной обмотке трансформатора должно быть в два раза больше, чем при использовании мостовой схемы. А это уже не совсем экономично с точки зрения расходования медного провода.

Величина пульсаций выпрямленного напряжения меньше чем у однополупериодного выпрямителя и величину конденсатора фильтра так же можно использовать гораздо меньшую. Наглядно увидеть, как работает двухполупериодная схема можно по рисунку.

Как видим, на выходе выпрямителя уже в два раза меньше «провалов» напряжения — тех самых пульсаций.

Активно применяется схема выпрямителя со средней точкой в выходных выпрямителях импульсных блоков питания для ПК. Так как во вторичной обмотке высокочастотного трансформатора требуется меньшее число витков медного провода, то гораздо эффективнее применять именно эту схему. Диоды же применяются сдвоенные, т.е. такие, у которых общий корпус и три вывода (два диода внутри). Один из выводов — общий (как правило катод). По виду сдвоенный диод очень похож на транзистор.

Наибольшую популярность приобрела в бытовой и промышленной аппаратуре мостовая схема . Взгляните.

Можно без преувеличения сказать, что это самая распространённая схема. На практике вы с ней ещё не раз встретитесь. Она содержит четыре полупроводниковых диода, а на выходе, как правило, ставится RC-фильтр или только электролитический конденсатор для сглаживания пульсаций напряжения.

О данной схеме уже рассказывалось на странице про диодный мост. Стоит отметить, что и у мостовой схемы есть недостатки. Как известно, у любого полупроводникового диода есть так называемое прямое падение напряжения (Forward voltage drop — V F ). Для обычных выпрямительных диодов оно может быть 1 — 1,2 V (зависит от типа диода). Так вот, при использовании мостовой схемы на диодах теряется напряжение, равное 2 x V F , т.е. около 2 вольт. Это происходит потому, что в выпрямлении одной полуволны переменного тока участвуют 2 диода (затем другие 2). Получается, что на диодном мосте теряется часть напряжения, которое мы снимаем со вторичной обмотки трансформатора, а это явные потери. Поэтому в некоторых случаях в составе диодного моста применяются диоды Шоттки, у которых прямое падение напряжения невелико (около 0,5 вольта). Правда, стоит учесть, что диод Шоттки не рассчитан на большое обратное напряжение и очень чувствителен к его превышению.

Большой интерес вызывает выпрямитель с удвоением напряжения .

Выпрямитель с удвоением напряжения.

Принцип удвоителя напряжения Латура-Делона-Гренашера основан на поочерёдном заряде-разряде конденсаторов С1 и С2 разными по полярности полуволнами входного напряжения. В результате между катодом одного диода и анодом второго диода возникает напряжение в два раза превышающее входное. Схема в студию:)

Стоит отметить, что данная схема применяется в блоках питания нечасто. Но её можно смело использовать, если необходимо вдвое увеличить напряжение, которое снимается со вторичной обмотки трансформатора. Это будет более логичным и правильным решением, чем перематывать вторичную обмотку трансформатора с целью увеличить выходное напряжение вторичной обмотки в 2 раза (ведь при этом придётся наматывать вторичную обмотку с вдвое большим числом витков). Так что, если не удалось найти подходящий трансформатор — смело применяем данную схему.

Развитием схемы стало создание умножителя на полупроводниковых диодах.

Умножитель напряжения.

Каждый диод и конденсатор образуют «звено» и эти звенья можно соединять последовательно до получения напряжения в несколько десятков киловольт. Конечно, для этого входное напряжение тоже должно быть достаточно большим.

На рисунке изображён четырёхзвенный умножитель и на выходе мы получаем напряжение в четыре раза превышающее входное (U ). Эти выпрямители получили большое распространение там, где нужно получить высокое напряжение при достаточно малом токе. Например, по такой схеме были выполнены источники высокого напряжения в старых телевизорах и осциллографах для питания анода электронно-лучевой трубки.

Сейчас такие источники питания используются в научных лабораториях, в детекторах элементарных частиц, в медицинской аппаратуре (люстра Чижевского) и в оружии самообороны (электрошокер). При повторении подобных конструкций и подборе деталей, следует учитывать рабочее напряжение , как диодов, так и конденсаторов исходя из напряжения, которое вы хотите получить. Весь умножитель, как правило, заливается специальным компаундом или эпоксидной смолой во избежание высоковольтных пробоев между элементами схемы.

Для нормальной работы некоторых устройств как, например, люстры Чижевского необходимы достаточно высокие напряжения. Как считают специалисты, излучатель отрицательных аэроионов, эффективен только при напряжении не менее 60 киловольт.

Трёхфазные выпрямители.

Устройства, которые используются для получения постоянного тока из переменного трёхфазного тока, называются трёхфазными выпрямителями. Трёхфазные выпрямители в бытовой технике, конечно, не используются. Единственный прибор, который может использоваться в быту это сварочный аппарат. В качестве трёхфазных выпрямителей используются наработки двух известных электротехников Миткевича и Ларионова. Самая простая схема Миткевича называется «три четверти моста параллельно», что означает три силовых диода включенных параллельно через вторичные обмотки трёхфазного трансформатора. Схема.

Коэффициент пульсаций на нагрузке очень мал, что позволяет использовать конденсаторы фильтра небольшой ёмкости и малых габаритов.

Более сложной является схема Ларионова, которая называется «три полумоста параллельно», что это такое хорошо видно из рисунка.

В схеме используется уже шесть диодов и немного другая схема включения. Вообще схем трёхфазных выпрямителей достаточно много и наиболее совершенной, хотя редко употребляемой является схема «шесть мостов параллельно», а это уже 24 диода! Зато эта схема может выдавать высокое напряжение при большой мощности.

Трёхфазные мощные выпрямители используются в электровозах, городском электротранспорте (трамвай, троллейбус, метро), в промышленных установках для электролиза. Так же промышленные системы очистки газовых смесей, буровое и сварочное оборудование используют трёхфазные выпрямители.

Теперь вы знаете, какие бывают выпрямители переменного тока и сможете легко обнаружить их на принципиальной схеме или печатной плате любого прибора.

В данной статье расскажем что такое выпрямитель тока, принципы его работы и схемы выпрямления электрического тока.

Выпрямитель электрического тока – электронная схема, предназначенная для преобразования переменного электрического тока в постоянный (одно полярный) электрический ток.

В полупроводниковой аппаратуре выпрямители исполняются на полупроводниковых диодах. В более старой и высоковольтной аппаратуре выпрямители исполняются на электровакуумных приборах – кенотронах. Раньше широко использовались – селеновые выпрямители.

Для начала вспомним, что собой представляет переменный электрический ток. Это гармонический сигнал, меняющий свою амплитуду и полярность по синусоидальному закону.

В переменном электрическом токе можно условно выделить положительные и отрицательные полупериоды. Всё то, что больше нулевого значения относится к положительным полупериодам (положительная полуволна – красным цветом), а всё, что меньше (ниже) нулевого значения – к отрицательным полупериодам (отрицательная полуволна – синим цветом).

Выпрямитель, в зависимости от его конструкции «отсекает», или «переворачивает» одну из полуволн переменного тока, делая направление тока односторонним.

Схемы построения выпрямителей сетевого напряжения можно поделить на однофазные и трёхфазные, однополупериодные и двухполупериодные.

Для удобства мы будем считать, что выпрямляемый переменный электрический ток поступает с вторичной обмотки трансформатора. Это соответствует истине и потому, что даже электрический ток в домашние розетки квартир домов приходит с трансформатора понижающей подстанции. Кроме того, поскольку сила тока – величина, напрямую зависящая от нагрузки, то при рассмотрении схем выпрямления мы будем оперировать не понятием силы тока, а понятием – напряжение, амплитуда которого напрямую не зависит от нагрузки.

На рисунке изображена схема и временная диаграмма выпрямления переменного тока однофазным однополупериодным выпрямителем.

Из рисунка видно, что диод отсекает отрицательную полуволну. Если мы перевернём диод, поменяв его выводы – анод и катод местами, то на выходе окажется, что отсечена не отрицательная, а положительная полуволна.

Среднее значение напряжения на выходе однополупериодного выпрямителя соответствует значению:

U ср = U max / π = 0,318 U max

Однополупериодные выпрямители используются в качестве выпрямителей сетевого напряжения в схемах, потребляющих слабый ток, а также в качестве выпрямителей импульсных источников питания. Они абсолютно не годятся в качестве выпрямителей сетевого напряжения синусоидальной формы для устройств, потребляющих большой ток.

Наиболее распространёнными являются однофазные двухполупериодные выпрямители. Существуют две схемы таких выпрямителей – мостовая схема и балансная.

Рассмотрим мостовую схему однофазного двухполупериодного выпрямителя и его работу.

Если ток вторичной обмотки трансформатора течёт по направлению от точки «А» к точке «В», то далее от точки «В» ток течёт через диод VD3 (диод VD1 его не пропускает), нагрузку R н , диод VD2 и возвращается в обмотку трансформатора через точку «А».

Когда направление тока вторичной обмотки трансформатора меняется на противоположное, то вышедший из точки «А», ток течёт через диод VD4, нагрузку R н , диод VD1 и возвращается в обмотку трансформатора через точку «В».

Таким образом, практически отсутствует промежуток времени, когда напряжение на выходе выпрямителя равно нулю.

Рассмотрим балансную схему однофазного двухполупериодного выпрямителя.

По своей сути это два однополупериодных выпрямителя, подключенных параллельно в противофазе, при этом начало второй обмотки соединено с концом первой вторичной обмотки. Если в мостовой схеме во время действия обоих полупериодов сетевого напряжения используется одна вторичная обмотка трансформатора, то в балансной схеме две вторичных обмотки (2 и 3) используются поочерёдно.

Среднее значение напряжения на выходе двухполупериодного выпрямителя соответствует значению:

U ср = 2*U max / π = 0,636 U max

где: π — константа равная 3,14.

Представляет интерес сочетание мостовой и балансной схемы выпрямления, в результате которого, получается двухполярный мостовой выпрямитель, у которого один провод является общим для двух выходных напряжений (для первого выходного напряжения, он отрицательный, а для второго — положительный):

Трёхфазные выпрямители электрического тока (Схема Ларионова)

Трёхфазные выпрямители обладают лучшей характеристикой выпрямления переменного тока – меньшим коэффициентом пульсаций выходного напряжения по сравнению с однофазными выпрямителями. Связано это с тем, что в трёхфазном электрическом токе синусоиды разных фаз «перекрывают» друг друга. После выпрямления такого напряжения, сложения амплитуд различных фаз не происходит, а выделяется максимальная амплитуда из значений всех трёх фаз входного напряжения.

На следующем рисунке представлена схема трёхфазного однополупериодного выпрямителя и его выходное напряжение (красным цветом), образованное на «вершинах» трёхфазного напряжения.

За счёт «перекрытия» фаз напряжения, выходное напряжение трёхфазного однополупериодного выпрямителя имеет меньшую глубину пульсации. Вторичные обмотки трансформатора могут быть использованы только по схеме подключения «звезда», с «нулевым» выводом от трансформатора.

На следующем рисунке представлена схема трёхфазного двухполупериодного мостового выпрямителя (схема Ларионова) и его выходное напряжение (красным цветом).

За счёт использования положительной и перевернутой отрицательной полуволны трёхфазного напряжения, выходное напряжение (выделено красным цветом), образованное на вершинах синусоид, имеет самую маленькую глубину пульсаций выходного напряжения по сравнению со всеми остальными схемами выпрямления. Вторичные обмотки трансформатора могут быть использованы как по схеме подключения «звезда», без «нулевого» вывода от трансформатора, так и «треугольник».

При конструировании блоков питания

Для выбора выпрямительных диодов используют следующие параметры, которые всегда указаны в справочниках:

— максимальное обратное напряжение диода – U обр ;

— максимальный ток диода – I max ;

— прямое падение напряжения на диоде – U пр .

Необходимо выбирать все эти перечисленные параметры с запасом, для исключения выхода диодов из строя.

Максимальное обратное напряжение диода U обр должно быть в два раза больше реального выходного напряжения трансформатора. В противном случае возможен обратный пробой p-n , который может привести к выходу из строя не только диодов выпрямителя, но и других элементов схем питания и нагрузки.

Значение максимального тока I max выбираемых диодов должно превышать реальный ток выпрямителя в 1,5 – 2 раза. Невыполнение этого условия, также приводит к выходу из строя сначала диодов, а потом других элементов схем.

Прямое падение напряжения на диоде – U пр , это то напряжение, которое падает на кристалле p-n перехода диода. Если по пути прохождения тока стоят два диода, значит это падение происходит на двух p-n переходах. Другими словами, напряжение, подаваемое на вход выпрямителя, на выходе уменьшается на значение падения напряжения.

Схемы выпрямителей электрического тока предназначены для преобразования переменного — изменяющего полярность напряжения в однополярное — не изменяющее полярность. Но этого недостаточно для превращения переменного напряжения в постоянное. Для того, чтобы оно преобразовалось в постоянное необходимо применение сглаживающих фильтров питания , устраняющих резкие перепады выходного напряжения от нуля до максимального значения.

Выпрямителем электрического тока называют особое устройство, которое предназначено для получения выходного постоянного электрического тока из входного переменного тока. В большинстве выпрямителей принимают фильтры, чтобы сгладить создаваемые ими однонаправленные пульсирующие напряжения и токи.

Зачем нужен выпрямитель

Основным недостатком гальванических элементов, питающих многие электроприборы, является малый срок их службы. Эти неудобства особенно ощутимы, если нагрузке требуются токи большой силы. Для питания электронных потребителей лучше всего подходит электрический ток промышленной электросети. Но подключать устройство, предусмотренное для питания батареей, непосредственно в сеть нельзя. Необходимо преобразовать переменное напряжение сети в постоянное. Поэтому очень полезно разобраться в том, как сделать выпрямитель. Для питания аппаратуры обычно используются напряжения меньше, чем напряжения сети. Это достигается благодаря применению силового трансформатора. Затем преобразуют переменное напряжение в постоянное. Постоянное получают в два этапа:

сначала переменное изображение преобразуют в пульсирующее, то есть, изменяющееся от нулевого значения только в одну сторону. После этого фильтр преобразовывает пульсирующее напряжение в постоянное.

Виды выпрямителей

• Однополупериодный – выпрямитель, состоящий из конденсатора и одного полупроводникового диода. Его конструкция очень простая. Отличается малым коэффициентом полезного действия, поэтому используется только для питания маломощных потребителей.
• Двухполупериодный – выпрямитель, состоит из обмоток трансформатора, конденсатора и четырех диодов. Обычно его выполняют по мостовой схеме. Применяется для питания радиоаппаратуры.

Диоды выбирают по таким параметрам: величине постоянного (выпрямленного) тока на выходе выпрямителя и величине обратного напряжения. Эти параметры берутся из справочников. Выпрямленный ток не может быть меньшим, чем ток, который потребляет нагрузка. Диоды не будут нагреваться, если выпрямленный ток будет большим в 2 раза, чем ток необходимый потребителю. Обратное напряжение состоит из напряжения вторичной обмотки и напряжению на конденсаторе.

Изготовление выпрямителя

• Возьмем полулитровую стеклянную банку или стакан, пластины площадью 40х100 мм – алюминиевую и медную, резиновую трубу с диаметром 2 см. Отрежем 2 см от трубы и наденем на алюминиевую пластину. Это делается потому, что электролит во время работы сильно разъедает алюминий. Если на него надеть резину, то она защитит металл от коррозии, и выпрямитель прослужит гораздо дольше.
• Как электролит будем использовать раствор питьевой соды. Ее понадобится 5-7 грамм на 100 мл воды. За положительный полюс примем алюминий, а за отрицательный — свинец. Ток пойдет, если подключить выпрямитель свинцовой пластиной в сеть. Но идти ток будет только в одном направлении. Алюминиевая пластина будет постоянным положительным полюсом напряжения.
• Если в сеть включить алюминиевую пластину, то свинцовая пластина будет выступать отрицательным полюсом. Это будет однополупериодный выпрямитель, через который течет ток только одного полупериода. В этом случае будет течь ток положительного направления.
• Двухполупериодные выпрямители применяют, чтобы полностью использовать напряжение. Количество элементов, из которых они состоят, зависит от необходимой величины выпрямленного тока. Подключают их в обе фазы электросети.
• Используйте предохранители, когда включаете прибор в сеть. При помощи реостата можно регулировать напряжение.

Расчет выпрямителя

• Определим переменное напряжение вторичной обмотки трансформатора:

  Uн — постоянное напряжение нагрузки, В;

  В — коэффициент, который зависит от тока нагрузки.

• Определяем максимальный ток, протекающий через диоды:

  Iд = 0,5 С Iн,

  Iд – ток, идущий через диод,

  Iн — наибольшее значение тока,

  С — коэффициент, зависящий от нагрузки.

• Определим обратное напряжение:

  Uобр = 1,5 Uн,

  Uобр — обратное напряжение,

  Uн — напряжение нагрузки.

• Выберем диоды, у которых величина выпрямленного тока и обратного напряжения выше расчетных.
• Найдем величину емкости конденсатора:

  Сф = 3200 Iн / Uн Kп,

  Сф — емкость конденсатора фильтра,

  Iн — максимальный ток нагрузки.;

  Uн — напряжение на нагрузке,

  Kп – коэффициент пульсации (10 -5 -10-2).

Сварочный выпрямитель

Сварочный выпрямитель ВД применяется в качестве источника питания при сварке любыми электродами. Его используют для исключения межтоковых перерывов при сварке, благодаря чему получается качественный сварочный шов.

• Выпрямитель универсален, может использоваться в самых тяжелых условиях работы.
• Нечувствителен к температурным колебаниям, изменению влажности, падению напряжения в сети, запыленности.
• Надежен
• Долговечен
• Имеет небольшую стоимость и способен заменять дорогие установки.

Теперь вы знаете все о том, кто хочет знать, как сделать выпрямитель в домашних условиях. Это позволит вам решить проблемы по его отсутствию самостоятельно и с наименьшей затратой средств.

Что такое выпрямитель? Типы выпрямителей, работа и применение

Различные типы выпрямителей – работа и применение

В электронике схема выпрямителя является наиболее используемой схемой, потому что почти каждый электронный прибор работает от постоянного тока (постоянный ток) , но доступность источников постоянного тока ограничена, например, электрические розетки в наших домах обеспечивают переменного тока (переменного тока). текущий) . Выпрямитель является идеальным кандидатом для этой работы в промышленности и дома для преобразования AC в DC .Даже наши зарядные устройства для сотовых телефонов используют выпрямители для преобразования AC от наших домашних розеток в DC . Различные типы выпрямителей используются для конкретных приложений.

У нас в основном есть два типа типов напряжения, которые широко используются в наши дни. Они бывают переменного и постоянного напряжения. Эти типы напряжения могут быть преобразованы из одного типа в другой с помощью специальных схем, разработанных для этого конкретного преобразования. Эти преобразования происходят везде.

Наше основное питание, которое мы получаем от электросетей, носит переменный характер, а приборы, которые мы используем в наших домах, обычно требуют небольшого напряжения постоянного тока. Этот процесс преобразования переменного тока в постоянный называется выпрямлением. Преобразованию переменного тока в постоянный предшествует дальнейший процесс, который может включать фильтрацию, преобразование постоянного тока в постоянный и так далее. Одной из наиболее распространенных частей электронного блока питания является мостовой выпрямитель.

Многие электронные схемы требуют выпрямленного источника питания постоянного тока для питания различных электронных основных компонентов от доступной сети переменного тока.Простой мостовой выпрямитель используется в различных электронных силовых устройствах переменного тока.

Другой способ взглянуть на схему выпрямителя состоит в том, что можно сказать, что он преобразует токи вместо напряжения. Это имеет более интуитивный смысл, потому что мы привыкли использовать ток для определения природы компонента. Короче говоря, выпрямитель принимает ток, который имеет как отрицательную, так и положительную составляющие, и выпрямляет его так, что остается только положительная составляющая тока.

Мостовые выпрямители

широко используются в источниках питания, которые обеспечивают необходимое постоянное напряжение для электронных компонентов или устройств. Наиболее эффективными коммутационными устройствами, характеристики которых полностью известны, являются диоды. Теоретически вместо диодов можно использовать любой твердотельный переключатель, которым можно или нельзя управлять.

Обычно типы выпрямителей классифицируются на основе их выходной мощности. В этой статье мы обсудим многие типы выпрямителей, такие как:

• Однофазные выпрямители
• Трехфазные выпрямители
• Управляемые выпрямители
• Неуправляемые выпрямители
• Однополупериодные выпрямители
• Двухполупериодные выпрямители
• Мостовые выпрямители
• Выпрямители с центральным отводом

Что такое выпрямитель?

Выпрямитель представляет собой электрическое устройство, состоящее из одного или нескольких диодов, которое преобразует переменный ток ( AC ) в постоянный ток ( DC ). Он используется для выпрямления, где приведенный ниже процесс показывает, как он преобразует переменный ток в постоянный.

Что такое исправление?

Выпрямление — это процесс преобразования переменного тока (который периодически меняет направление) в постоянный ток (течение в одном направлении).

Типы выпрямителей

В основном есть два типа выпрямителей:

1. Неуправляемый выпрямитель
2. Управляемый выпрямитель

Мостовые выпрямители бывают разных типов, и основанием для классификации может быть множество, например, тип питания, конфигурации мостовой схемы, возможности управления и т. д.Мостовые выпрямители можно разделить на однофазные и трехфазные выпрямители в зависимости от типа входного сигнала, на который они работают. Оба этих типа включают в себя эти дополнительные классификации, которые можно разделить как на однофазные, так и на трехфазные выпрямители.

Дальнейшая классификация основана на коммутационных устройствах, используемых в выпрямителе, и включает неуправляемые, полууправляемые и полностью управляемые выпрямители. Некоторые из типов выпрямителей обсуждаются ниже.

В зависимости от типа схемы выпрямления выпрямители делятся на две категории.

• Однополупериодный выпрямитель
• Двухполупериодный выпрямитель

Однополупериодный выпрямитель преобразует только половину волны переменного тока в сигнал постоянного тока, тогда как двухполупериодный выпрямитель полностью преобразует сигнал переменного тока в постоянный.

Мостовой выпрямитель

является наиболее часто используемым выпрямителем в электронике, и в этом отчете речь пойдет о его работе и изготовлении. Простая мостовая схема выпрямления является наиболее популярным методом двухполупериодного выпрямления.

Мы подробно обсудим как управляемые, так и неуправляемые (полуволновые и двухполупериодные мостовые) выпрямители с принципиальными схемами и работой следующим образом.

Неуправляемый выпрямитель:

Тип выпрямителя, выходное напряжение которого не может регулироваться , называется неуправляемым выпрямителем .

Выпрямитель использует для работы переключатели. Выключатели могут быть различных типов, в широком смысле, управляемые выключатели и неуправляемые выключатели. Диод — это однонаправленное устройство, которое позволяет току течь только в одном направлении. Работа диода не контролируется, так как он будет работать, пока он смещен в прямом направлении.

При такой конфигурации диодов в любом данном выпрямителе выпрямитель не находится полностью под контролем оператора, поэтому такие типы выпрямителей называются неуправляемыми выпрямителями. Он не позволяет мощности изменяться в зависимости от требований нагрузки. Таким образом, этот тип выпрямителя обычно используется в постоянных или фиксированных источниках питания.

В неуправляемом выпрямителе

используются только диоды, и они дают фиксированное выходное напряжение, зависящее только от входа переменного тока .

Типы неуправляемого выпрямителя:

Неуправляемые выпрямители делятся на два типа:

1. Однополупериодный выпрямитель
2. Двухполупериодный выпрямитель

Однополупериодный выпрямитель:

Тип выпрямителя, который преобразует только полупериода переменного тока (AC) в постоянный ток (DC), известен как однополупериодный выпрямитель.

• Положительный однополупериодный выпрямитель:

Однополупериодный выпрямитель, преобразующий только положительный полупериод в и блокирующий отрицательный полупериод.

• Выпрямитель отрицательной полуволны:

Однополупериодный выпрямитель преобразует только отрицательный полупериод переменного тока в постоянный.

Во всех типах выпрямителей однополупериодный выпрямитель является самым простым из всех, поскольку он состоит только из одного диода .

Диод пропускает ток только в одном направлении, известном как прямое смещение . Нагрузочный резистор RL включен последовательно с диодом.

Положительный полупериод:

Во время положительного полупериода диодная клемма , анод , станет положительной, а , катод , станет отрицательной, что известно как прямое смещение . И это позволит позитивному циклу протекать.

Отрицательный полупериод:

Во время отрицательного полупериода анод станет отрицательным, а катод станет положительным, что известно как обратное смещение . Таким образом, диод заблокирует отрицательный цикл.

Таким образом, когда источник переменного тока подключен к однополупериодному выпрямителю, через него будет проходить только полупериода , как показано на рисунке ниже.

Выход этого выпрямителя подключен к нагрузочному резистору RL .если мы посмотрим на график вход-выход , он покажет пульсирующий положительный полупериод входа.

На выходе однополупериодного выпрямителя слишком много пульсаций и использование этого выхода в качестве источника постоянного тока нецелесообразно. Чтобы сгладил этот пульсирующий выход, через резистор вводится конденсатор . Конденсатор будет заряжаться во время положительного цикла и разряжаться во время отрицательного цикла, чтобы выдавать плавный выходной сигнал.

Выпрямители такого типа тратят впустую мощность полупериода входного переменного тока.

Двухполупериодный выпрямитель:

Двухполупериодный выпрямитель преобразует положительных и отрицательных полупериода переменного тока (переменного тока) в постоянный ток (постоянный ток). Он обеспечивает двойное выходное напряжение по сравнению с однополупериодным выпрямителем

.

Двухполупериодный выпрямитель состоит из более чем одного диода.

Существует два типа двухполупериодных выпрямителей.

1. Мостовой выпрямитель
2. Выпрямитель с центральным отводом

Мостовой выпрямитель

Мостовой выпрямитель использует четыре диода для преобразования обоих полупериодов входного переменного тока в выходной постоянный ток.

В выпрямителе этого типа диоды подключены особым образом, как показано ниже.

Положительный полупериод:

Во время положительного полупериода входного сигнала диод D1 и D2 смещается в прямом направлении, а диод D3 и D4 — в обратном направлении. Диоды D1 и D2 образуют замкнутый контур, который обеспечивает положительное выходное напряжение на нагрузочном резисторе RL .

Отрицательный полупериод:

Во время отрицательного полупериода диод D3 и D4 смещается в прямом направлении, а D1 и D2 — в обратном направлении.Но полярность нагрузочного резистора RL остается прежней и обеспечивает положительный выход на нагрузке.

Выход двухполупериодного выпрямителя имеет низкие пульсации по сравнению с однополупериодным выпрямителем, но, тем не менее, он не является гладким и устойчивым.

Чтобы выходное напряжение было плавным и устойчивым, на выходе установлен конденсатор , как показано на рисунке ниже.

Зарядка и разрядка конденсатора с плавными переходами между полупериодами.

Работа схемы мостового выпрямителя

Из схемы видно, что диоды подключены особым образом. Это уникальное расположение дало конвертеру его название. В мостовом выпрямителе напряжение, подаваемое на вход, может быть от любого источника. Это может быть трансформатор, который используется для повышения или понижения напряжения, или это может быть сеть нашего домашнего источника питания. В этой статье мы используем трансформатор 6-0-6 с центральным отводом для обеспечения напряжения переменного тока.

В первой фазе работы выпрямителя, во время положительного полупериода, диоды D3-D2 смещаются в прямом направлении и становятся проводящими. Диоды D1-D4 смещаются в обратном направлении и не проводят ток в течение этого полупериода, действуя как открытые переключатели. Таким образом, на выходе мы получаем положительный полупериод. И наоборот, в отрицательный полупериод диоды D1-D4 смещаются в прямом направлении и начинают проводить, тогда как диоды D3-D2 смещаются в обратном направлении и не проводят в этот полупериод.

Снова получаем положительный полупериод на выходе.В конце процесса выпрямления отрицательная часть переменного тока преобразуется в положительный цикл. На выходе выпрямителя два полуположительных импульса той же частоты и амплитуды, что и на входе.

В отличие от работы однополупериодного выпрямителя, у мостового выпрямителя есть еще одна ветвь, которая позволяет ему проводить отрицательную половину волны напряжения, чего полумостовой выпрямитель не мог сделать. Таким образом, среднее напряжение на выходе мостового выпрямителя вдвое больше, чем у полумостового выпрямителя.

Хотя мы используем четыре отдельных силовых диода для изготовления двухполупериодного мостового выпрямителя, предварительно изготовленные компоненты мостового выпрямителя доступны «в готовом виде» в диапазоне различных значений напряжения и тока, которые можно использовать непосредственно для создания рабочей схемы. .

Форма волны выходного напряжения после выпрямления не соответствует постоянному току, поэтому мы можем попытаться преобразовать ее в форму волны постоянного тока, используя конденсатор для фильтрации. Сглаживающие или накопительные конденсаторы, подключенные параллельно нагрузке к выходу схемы двухполупериодного мостового выпрямителя, увеличивают средний уровень постоянного тока на выходе до требуемого среднего постоянного напряжения на выходе, поскольку конденсатор действует не только как фильтрующий компонент, но и также периодически заряжается и разряжается, эффективно увеличивая выходное напряжение.

Конденсатор заряжается до тех пор, пока сигнал не достигнет своего пика, и равномерно не разрядится в цепь нагрузки, когда сигнал начнет снижаться. Поэтому, когда выход становится низким, конденсатор поддерживает подачу надлежащего напряжения в цепь нагрузки, тем самым создавая постоянный ток.

Преимущества мостового выпрямителя:

1. Низкие пульсации выходного сигнала постоянного тока
2. Высокоэффективный выпрямитель
3. Низкие потери мощности

Недостатки мостового выпрямителя:

1. Мостовой выпрямитель более сложен, чем однополупериодный выпрямитель
2. Больше потерь мощности по сравнению с двухполупериодным выпрямителем с отводом от средней точки.

Выпрямитель с центральным отводом

Двухполупериодный выпрямитель этого типа использует трансформатор с центральным отводом и два диода.

Трансформатор со средним отводом представляет собой трансформатор двойного напряжения с двумя входами ( I1 и I2 ) и тремя выходными клеммами ( T1, T2, T3 ). Клемма T2 подключена к центру выходной катушки, которая действует как опорная земля ( o вольт, ссылка ).Клемма T1 производит положительного напряжения , а клемма T3 производит отрицательного напряжения по отношению к T2 .

Конструкция выпрямителя со средним отводом приведена ниже:

Положительный полупериод:

Во время входного положительного полупериода T1 будет производить положительное, а T2 — отрицательное напряжение. Диод D1 станет прямым смещением, а диод D2 станет обратным смещением.Это создает замкнутый путь от T1 до T2 через нагрузочный резистор RL , как показано ниже.

Отрицательный полупериод:

Теперь во время входного отрицательного полупериода T1 будет генерировать отрицательный цикл, а T2 будет генерировать положительный цикл. Это поставит диод D1 в режим обратного смещения, а диод D2 в режим прямого смещения. Но полярность нагрузочного резистора RL остается той же, поскольку ток проходит путь от T3 до T1 , как показано на рисунке ниже.

Выходной сигнал DC выпрямителя с центральным отводом также имеет пульсации, и он не является плавным и устойчивым DC . Конденсатор на выходе удалит пульсации и создаст устойчивый выход DC .

Управляемый выпрямитель:

Тип выпрямителя, выходное напряжение которого может быть измененным или измененным , называется управляемым выпрямителем .

Необходимость в управляемом выпрямителе становится очевидной, если мы рассмотрим недостатки неуправляемого мостового выпрямителя.Чтобы превратить неуправляемый выпрямитель в управляемый, мы используем твердотельные устройства с регулируемым током, такие как SCR, MOSFET и IGBT. У нас есть полный контроль над тем, когда тиристоры включаются или выключаются, в зависимости от подаваемых на них стробирующих импульсов. Как правило, они более предпочтительны, чем их неконтролируемые аналоги.

Он состоит из одного или более SCR ( Silicon Controlled Rectifier ).

Тиристор , также известный как тиристор  , представляет собой трехвыводной диод.Эти клеммы: Анод , Катод и вход управления, известный как Затвор .

Точно так же, как простой диод, SCR проводит ток при прямом смещении и блокирует ток при обратном смещении, но начинает прямую проводимость только при наличии импульса на входе затвора . Таким образом, выходным напряжением можно управлять с помощью входа затвора.

Типы управляемого выпрямителя

Существует два типа управляемого выпрямителя.

Однополупериодный управляемый выпрямитель

Однополупериодный управляемый выпрямитель состоит из одного SCR (кремниевого управляемого выпрямителя).

Однополупериодный управляемый выпрямитель

имеет ту же конструкцию, что и неуправляемый однополупериодный выпрямитель, за исключением того, что мы заменили диод на SCR , как показано на рисунке ниже.

SCR не работает при обратном смещении, поэтому он блокирует отрицательный полупериод.

Во время положительного полупериода SCR будет проводить ток при одном условии, когда на вход затвора подается импульс.Вход затвора, конечно же, представляет собой периодический импульсный сигнал, предназначенный для активации тиристора SCR в каждом положительном полупериоде.

Таким образом, мы можем контролировать выходное напряжение этого выпрямителя.

Выход SCR также представляет собой пульсирующее постоянное напряжение/ток . Эти импульсы удаляются с помощью конденсатора , параллельного нагрузочному резистору RL .

Двухполупериодный регулируемый выпрямитель

Тип выпрямителя, который преобразует как положительные, так и отрицательные полупериоды переменного тока в постоянный, а также управляет выходной амплитудой , известен как двухполупериодный управляемый выпрямитель.

Как и неуправляемый выпрямитель, управляемый двухполупериодный выпрямитель бывает двух типов.

Управляемый мостовой выпрямитель

В этом выпрямителе диодный мост заменен мостом SCR ( Тиристор ) такой же конфигурации, как показано на рисунке ниже.

Положительный полупериод:

Во время положительного цикла SCR (тиристор) T1 и T2 будут проводить при подаче стробирующего импульса. T3 и T4 будут иметь обратное смещение, поэтому они будут блокировать ток. Выходное напряжение будет установлено на нагрузочном резисторе RL , как показано ниже.

Отрицательный полупериод:

Во время отрицательного полупериода тиристор T3 и T4 будет смещаться в прямом направлении с учетом входного импульса затвора, а тиристор T1 и T2 станет смещаться в обратном направлении. Выходное напряжение появится на нагрузочном резисторе RL .

В конце вывода конденсатор используется для устранения пульсаций и делает вывод устойчивым и гладким.

Управляемый Выпрямитель с центральным отводом:

Как и в неуправляемом выпрямителе с центральным отводом, в этой конструкции используются два SCR вместо двух диодов.

Оба этих переключения SCR будут синхронизированы по-разному в зависимости от входной частоты AC .

Работает так же, как и неуправляемый выпрямитель, его схематическая конструкция приведена ниже.

Однофазные и трехфазные выпрямители

Эта классификация основана на типе входа, на который работает выпрямитель. Название довольно простое. Когда вход однофазный, выпрямитель называется однофазным выпрямителем, а когда вход трехфазным, он называется трехфазным выпрямителем.

Однофазный мостовой выпрямитель состоит из четырех диодов, в то время как трехфазный выпрямитель использует шесть диодов, расположенных определенным образом для получения желаемой выходной мощности.Это могут быть управляемые или неуправляемые выпрямители в зависимости от переключающих компонентов, используемых в каждом выпрямителе, таких как диоды, тиристоры и т. д.

Сравнение

Выпрямителей

В следующей таблице показано соотношение между различными типами выпрямителей, такими как однополупериодный выпрямитель, двухполупериодный выпрямитель и выпрямитель с отводом от средней точки.

Применение выпрямителей

Практически все электронные схемы работали от постоянного напряжения.Основной целью использования выпрямителя является выпрямление, что означает преобразование переменного напряжения в постоянное напряжение. Это означает, что выпрямители используются почти во всех силовых выпрямительных и электронных устройствах.

Ниже приведен список общих применений и способов использования различных выпрямителей.

• Выпрямление, т. е. преобразование постоянного напряжения в переменное.
• Выпрямители применяются в электросварке для обеспечения поляризованного напряжения.
• Он также используется в тяговых, подвижных составах и трехфазных тяговых двигателях, используемых для движения поездов.
• Однополупериодные выпрямители используются в средствах от комаров и паяльниках.
• Однополупериодный выпрямитель также используется в AM Radio в качестве детектора и детектора пиков сигнала.
• Выпрямители также используются в модуляции, демодуляции и умножителях напряжения.

Похожие сообщения:

Что такое выпрямитель? — Определение из Техопедии

Что означает выпрямитель?

Выпрямитель представляет собой электрическое устройство, состоящее из одного или нескольких диодов, которое преобразует переменный ток (AC) в постоянный ток (DC).Диод похож на односторонний клапан, который позволяет электрическому току течь только в одном направлении. Этот процесс называется ректификацией.

Выпрямитель может принимать форму нескольких различных физических форм, таких как твердотельные диоды, ламповые диоды, ртутные дуговые вентили, выпрямители с кремниевым управлением и различные другие полупроводниковые переключатели на основе кремния.

Выпрямители применяются в различных устройствах, в том числе:

• Блоки питания постоянного тока
• Радиосигналы или детекторы
• Источник энергии вместо генерирования тока
• Высоковольтные системы передачи электроэнергии постоянного тока
• В некоторых бытовых приборах для выработки электроэнергии используются выпрямители, например в ноутбуках, игровых приставках и телевизорах.

Techopedia объясняет выпрямитель

Выпрямитель — это электрическое устройство, которое преобразует переменный ток в постоянный. AC регулярно меняет направление, в то время как DC течет только в одном направлении.

Выпрямление производит тип постоянного тока, который охватывает активные напряжения и токи, которые затем преобразуются в тип постоянного напряжения постоянного тока, хотя это зависит от конечного использования тока. Ток может течь непрерывно в одном направлении, и ток не может течь в противоположном направлении.

Почти все выпрямители содержат более одного диода в определенных схемах. Выпрямитель также имеет различные формы сигналов, например:

• Половина волны: проходит либо положительная, либо отрицательная волна, а другая волна блокируется. Это неэффективно, потому что только половина формы входного сигнала достигает выхода.
• Полная волна: инвертирует отрицательную часть формы волны переменного тока и объединяет ее с положительной
.
• Однофазный переменный ток: два диода могут образовывать двухполупериодный выпрямитель, если трансформатор имеет отвод от средней точки.Четыре диода, расположенные в виде моста, необходимы, если нет центрального ответвления.
• Трехфазный переменный ток: обычно используются три пары диодов

Одна из основных проблем с выпрямителями заключается в том, что мощность переменного тока имеет пики и минимумы, которые могут не обеспечивать постоянное напряжение постоянного тока. Обычно сглаживающая цепь или фильтр должны быть соединены с силовым выпрямителем для получения плавного постоянного тока.

Схемы выпрямителя | Диоды и выпрямители

Что такое исправление?

Теперь мы подошли к самому популярному применению диода: выпрямление .Проще говоря, выпрямление — это преобразование переменного тока (AC) в постоянный ток (DC). Это включает в себя устройство, которое допускает только односторонний поток электрического заряда. Как мы видели, это именно то, что делает полупроводниковый диод. Самый простой вид схемы выпрямителя — это двухполупериодный выпрямитель . Он позволяет только половине формы сигнала переменного тока проходить к нагрузке. (Рисунок ниже)

Схема однополупериодного выпрямителя.

Однополупериодное выпрямление

Для большинства силовых приложений однополупериодного выпрямления недостаточно.Гармонический состав выходного сигнала выпрямителя очень велик и, следовательно, его трудно отфильтровать. Кроме того, источник переменного тока подает питание на нагрузку только в половине полных циклов, а это означает, что половина его мощности не используется. Однако однополупериодное выпрямление — это очень простой способ уменьшить мощность до резистивной нагрузки. Некоторые двухпозиционные диммеры для ламп подают полную мощность переменного тока на нить накала лампы для «полной» яркости, а затем полуволновое выпрямление для меньшей светоотдачи. (рисунок ниже)

Применение однополупериодного выпрямителя: двухуровневый диммер лампы.

В положении переключателя «Dim» лампа накаливания получает примерно половину мощности, которую она обычно получает при работе от двухполупериодного переменного тока. Поскольку импульсы мощности полуволнового выпрямления намного быстрее, чем успевает нагреться и остыть нить накала, лампа не мигает. Вместо этого его нить просто работает при более низкой температуре, чем обычно, обеспечивая меньший световой поток.

Этот принцип быстрой «импульсной» подачи питания на медленно реагирующее нагрузочное устройство для управления подаваемой на него электрической мощностью распространен в мире промышленной электроники.Поскольку управляющее устройство (в данном случае диод) является либо полностью проводящим, либо полностью непроводящим в любой момент времени, оно рассеивает мало тепловой энергии при управлении мощностью нагрузки, что делает этот метод управления мощностью очень энергоэффективным. Эта схема, возможно, является самым грубым методом подачи импульсного питания на нагрузку, но ее достаточно для проверки концепции приложения.

Двухполупериодные выпрямители

Если нам нужно выпрямить мощность переменного тока, чтобы получить полное использование обоих полупериодов синусоиды, необходимо использовать другую конфигурацию схемы выпрямителя.Такая схема называется двухполупериодным выпрямителем . Один тип двухполупериодного выпрямителя, называемый конструкцией с отводом от середины отвода , использует трансформатор с вторичной обмоткой с отводом от середины и двумя диодами, как показано на рисунке ниже.

Двухполупериодный выпрямитель с отводом от средней точки.

Положительный полупериод

Работу этой схемы легко понять по одному полупериоду за раз. Рассмотрим первый полупериод, когда полярность напряжения источника положительная (+) сверху и отрицательная (-) снизу.В это время работает только верхний диод; нижний диод блокирует ток, а нагрузка «видит» первую половину синусоиды, положительную сверху и отрицательную снизу. Только верхняя половина вторичной обмотки трансформатора пропускает ток в течение этого полупериода, как показано на рисунке ниже.

Двухполупериодный выпрямитель со средним отводом: верхняя половина вторичной обмотки проводит ток во время положительного полупериода на входе, отдавая положительный полупериод на нагрузку.

Отрицательный полупериод

Во время следующего полупериода полярность переменного тока меняется на противоположную.Теперь другой диод и другая половина вторичной обмотки трансформатора пропускают ток, в то время как части цепи, ранее проводившие ток в течение последнего полупериода, простаивают. Нагрузка по-прежнему «видит» половину синусоиды той же полярности, что и раньше: положительную сверху и отрицательную снизу. (Рисунок ниже)

Двухполупериодный выпрямитель со средним отводом: во время отрицательного входного полупериода нижняя половина вторичной обмотки проводит, обеспечивая положительный полупериод на нагрузку.

Недостатки конструкции двухполупериодного выпрямителя

Одним из недостатков этой конструкции двухполупериодного выпрямителя является необходимость трансформатора с вторичной обмоткой с отводом от средней точки. Если рассматриваемая цепь имеет большую мощность, размер и стоимость подходящего трансформатора будут значительными. Следовательно, конструкция выпрямителя с центральным отводом используется только в маломощных устройствах.

Другие конфигурации

Полярность двухполупериодного выпрямителя с отводом от средней точки на нагрузке может быть изменена на обратную путем изменения направления диодов.Кроме того, реверсивные диоды можно подключить параллельно существующему выпрямителю с положительным выходом. В результате получается двухполярный двухполупериодный выпрямитель с отводом от средней точки, показанный на рисунке ниже. Обратите внимание, что подключение самих диодов имеет ту же конфигурацию, что и мост.

Двухполярный двухполупериодный выпрямитель со средним отводом

Двухполупериодные мостовые выпрямители

Существует другая, более популярная конструкция двухполупериодного выпрямителя, построенная на четырехдиодной мостовой схеме. По понятным причинам эта конструкция называется двухполупериодным мостом . (Рисунок ниже)

Двухполупериодный мостовой выпрямитель.

Направление тока для схемы двухполупериодного мостового выпрямителя показано на рисунке ниже для положительных полупериодов и на рисунке ниже для отрицательных полупериодов формы волны источника переменного тока. Обратите внимание, что независимо от полярности входа ток протекает в одном направлении через нагрузку. То есть отрицательный полупериод источника является положительным полупериодом на нагрузке.

Ток течет через два последовательно включенных диода для обеих полярностей. Таким образом, в диодах теряется два диодных падения напряжения источника (0,7·2=1,4 В для Si). Это недостаток по сравнению с полноволновой конструкцией с центральным отводом. Этот недостаток характерен только для источников питания с очень низким напряжением.

Двухполупериодный мостовой выпрямитель: ток для положительных полупериодов.

Двухполупериодный мостовой выпрямитель: ток для отрицательных полупериодов.

Схема альтернативного двухполупериодного мостового выпрямителя

Запоминание правильного расположения диодов в схеме двухполупериодного мостового выпрямителя часто может разочаровать новичка, изучающего электронику. Я обнаружил, что альтернативное представление этой схемы легче запомнить и понять. Это точно такая же схема, за исключением того, что все диоды нарисованы горизонтально, все «указывая» в одном направлении. (Рисунок ниже)

Альтернативный вид компоновки двухполупериодного мостового выпрямителя.

Многофазная версия с альтернативной компоновкой

Одним из преимуществ запоминания этой компоновки схемы мостового выпрямителя является то, что ее легко расширить до многофазной версии, показанной на рисунке ниже.

Схема трехфазного двухполупериодного мостового выпрямителя.

Каждая трехфазная линия подключается между парой диодов: один для направления питания на положительную (+) сторону нагрузки, а другой — на отрицательную (-) сторону нагрузки.

Многофазные системы с более чем тремя фазами легко встраиваются в схему мостового выпрямителя.Возьмем, к примеру, схему шестифазного мостового выпрямителя на рисунке ниже.

Схема шестифазного двухполупериодного мостового выпрямителя.

При выпрямлении многофазного переменного тока сдвинутые по фазе импульсы накладываются друг на друга, создавая более «гладкий» выходной сигнал постоянного тока (с меньшим содержанием переменного тока), чем выходной сигнал, получаемый при выпрямлении однофазного переменного тока. Это неоспоримое преимущество в схемах мощных выпрямителей, где физические размеры фильтрующих компонентов были бы непомерно высокими, но необходимо обеспечить мощность постоянного тока с низким уровнем шума.На приведенной ниже схеме показано двухполупериодное выпрямление трехфазного переменного тока.

Выход трехфазного переменного тока и трехфазного двухполупериодного выпрямителя.

Напряжение пульсаций

В любом случае выпрямления — однофазного или многофазного — величина напряжения переменного тока, смешанного с выходным напряжением постоянного тока выпрямителя, называется напряжением пульсаций . В большинстве случаев, поскольку желаемой целью является «чистый» постоянный ток, пульсации напряжения нежелательны. Если уровни мощности не слишком велики, можно использовать фильтрующие сети для уменьшения пульсаций выходного напряжения.

1-импульсные, 2-импульсные и 6-импульсные модули

Иногда метод выпрямления называют путем подсчета количества выходных «импульсов» постоянного тока на каждые 360 ^o электрического «оборота». Таким образом, однофазная схема однополупериодного выпрямителя будет называться 1-импульсным выпрямителем , потому что она вырабатывает один импульс в течение времени одного полного цикла (360 ^o ) формы волны переменного тока. Однофазный двухполупериодный выпрямитель (независимо от конструкции, с центральным отводом или мостом) будет называться двухимпульсным выпрямителем , поскольку он выдает два импульса постоянного тока в течение одного периода переменного тока.Трехфазный двухполупериодный выпрямитель будет называться 6-пульсным блоком .

Фазы цепи выпрямителя

Современное электротехническое соглашение дополнительно описывает функцию схемы выпрямителя, используя трехпольное обозначение фаз , путей и количество импульсов . Однофазная схема однополупериодного выпрямителя имеет несколько загадочное обозначение 1Ph2W1P (1 фаза, 1 путь, 1 импульс), что означает, что напряжение питания переменного тока является однофазным, что ток на каждой фазе линий питания переменного тока движется только в одном направлении (путь), и что на каждые 360 ^o электрического вращения производится один импульс постоянного тока.

Однофазная двухполупериодная схема выпрямителя со средним отводом будет обозначаться как 1Ph2W2P в этой системе обозначений: 1 фаза, 1 путь или направление тока в каждой половине обмотки и 2 импульса или выходного напряжения за цикл.

Однофазный двухполупериодный мостовой выпрямитель будет обозначаться как 1Ph3W2P: то же, что и для конструкции с центральным отводом, за исключением тока, может проходить в обоих направлениях через линии переменного тока, а не только в одном направлении.

Схема трехфазного мостового выпрямителя, показанная ранее, будет называться выпрямителем 3Ф3В6П.

Можно ли получить больше импульсов, чем удвоенное число фаз в цепи выпрямителя?

Ответ на этот вопрос положительный, особенно в многофазных цепях. Благодаря творческому использованию трансформаторов наборы двухполупериодных выпрямителей могут быть соединены параллельно таким образом, что для трех фаз переменного тока будет производиться более шести импульсов постоянного тока. Фазовый сдвиг 30 ^o вводится с первичной обмотки на вторичную в трехфазном трансформаторе, когда конфигурации обмоток не одного типа.

Другими словами, трансформатор, соединенный либо Y-Δ, либо Δ-Y, будет демонстрировать фазовый сдвиг 30 ^o , в то время как трансформатор, соединенный Y-Y или Δ-Δ, не будет. Это явление можно использовать, если один трансформатор, подключенный Y-Y, питает мостовой выпрямитель, а другой трансформатор, подключенный Y-Δ, питает второй мостовой выпрямитель, а затем запараллеливает выходы постоянного тока обоих выпрямителей. (Рисунок ниже)

Поскольку формы пульсаций напряжения на выходе двух выпрямителей сдвинуты по фазе на 30 ^o относительно друг друга, их наложение приводит к меньшим пульсациям, чем на любом выходе выпрямителя, рассматриваемом отдельно: 12 импульсов на 360 ^o вместо шести:

Схема многофазного выпрямителя: 3-фазный 2-ходовой 12-импульсный (3Ph3W12P)

ОБЗОР:

• Выпрямление — это преобразование переменного тока (AC) в постоянный ток (DC).
• Однополупериодный выпрямитель представляет собой схему, которая позволяет подавать на нагрузку только один полупериод формы волны переменного напряжения, что приводит к одной неизменной полярности на ней. Результирующий постоянный ток, подаваемый на нагрузку, значительно «пульсирует».
• Двухполупериодный выпрямитель представляет собой схему, которая преобразует оба полупериода сигнала переменного напряжения в непрерывную серию импульсов напряжения той же полярности. Результирующий постоянный ток, подаваемый на нагрузку, не так сильно «пульсирует».
• Многофазный переменный ток при выпрямлении дает гораздо более «гладкую» форму волны постоянного тока (меньше пульсаций напряжения), чем выпрямленный однофазный переменный ток.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Что это такое? Как это работает?

Начнем с того, что ваше самое ценное имущество не сможет работать без выпрямителя: нет, это не ваш телефон, а его зарядное устройство. Ваше зарядное устройство для телефона и, если уж на то пошло, большинство ваших бытовых электронных устройств работают не от источника переменного тока — переменного тока, вырабатываемого электростанциями и затем подаваемого в ваш дом по кабелям передачи, — а скорее от источника постоянного тока: постоянного ток, который неизменно течет в одном направлении.

Выпрямитель — это схема, встроенная в ваше устройство, которая преобразует нестабильный источник переменного тока, поступающего в ваш дом, в стабильный источник постоянного тока, чтобы ваши устройства могли нормально функционировать. Однако как выпрямитель достигает этого выпрямления ?

Диод

Диод — одно из первых детищ полупроводниковой революции. Устройство представляет собой две пластины полупроводников, склеенных друг с другом. Однако полупроводники различаются по своим свойствам: один беден электронами или имеет избыток положительных зарядов или дырок, а другой насыщен электронами и поэтому имеет избыток отрицательных зарядов.Вместе они составляют так называемый узел PN.

Основное назначение диода, в отличие от резистора, — пропускать ток в одном направлении. Ток через диод будет течь только тогда, когда его положительный полупроводник, или анод , подключен к положительной клемме батареи, а его отрицательный полупроводник, или катод , , подключен к отрицательной клемме батареи. Ток подавляется при перекрестном соединении клемм.

Диод лежит в основе выпрямителя, где выпрямитель использует свои свойства для выполнения своей задачи.

Выпрямление

Во-первых, резко снижается напряжение переменного тока, так как трехзначное напряжение поджарит ваш тостер или зарядное устройство. Это достигается с помощью трансформатора или регулятора напряжения. Затем уменьшенный источник переменного тока подается на устройство, где его сначала встречает выпрямитель. Выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный, а затем передает его в основную цепь устройства.

Выпрямитель может генерировать источник постоянного тока либо путем выпрямления только одного цикла (положительного или отрицательного) источника переменного тока, либо путем выпрямления обоих циклов. Поэтому первый называется однополупериодным выпрямителем, так как он выпрямляет только одну половину формы волны питания, а второй называется двухполупериодным выпрямителем, поскольку он выпрямляет обе половины или всю форму волны.

Однополупериодный выпрямитель

Величина источника переменного тока уменьшается с помощью трансформатора и подается на диоды этой конкретной конфигурации. Конфигурация будет выпрямлять только положительные циклы сигнала:

Положительный однополупериодный выпрямитель

Во время положительного цикла на верхнем узле получается положительный заряд, а на нижнем узле — отрицательный. Теперь, поскольку диод будет пропускать ток только тогда, когда анод (треугольник) подключен к положительной клемме, а катод (палочка) подключен к отрицательной клемме, оба диода в конфигурации будут проводить ток во время положительной клеммы. цикл.Таким образом, на нагрузку подается ток: положительный цикл повторяется на ее выходной волне.

Однако, когда переменный ток меняется, полярность узлов меняется: теперь верхний узел заряжен отрицательно, а нижний — положительно. Диоды перепутаны и ток перестает течь. Когда ток не достигает нагрузки, выходной сигнал для отрицательного цикла представляет собой линию, очерчивающую ось X, отображающую течение времени, но не ток.

Напряжение на нагрузке после выпрямления

Отрицательный цикл можно выпрямить (конечно, за счет положительного цикла) путем изменения конфигурации диодов:

Отрицательный полупериодный выпрямитель

Конфигурация следующая таким образом, чтобы нагрузка испытывала ток во время отрицательного цикла, а именно, когда на верхнем узле получается отрицательный заряд, а на нижнем узле получается положительный заряд. Конечно, будучи полуволновым выпрямителем, ток подавляется, когда ток чередуется и меняется полярность. Поскольку этот выпрямитель выпрямляет только отрицательные циклы, его выходной сигнал будет выглядеть следующим образом:

Напряжение на нагрузке после выпрямления

Однако можно заметить, насколько неровны формы сигналов: две волны производительности, разделенные нежелательной пустотой бездействия или непродуктивность. Форма сигнала может быть «сглажена» с помощью большого фильтрующего конденсатора. Конденсатор будет накапливать энергию во время продуктивного цикла и отдавать ее во время непроизводительного цикла, пока не начнется следующий продуктивный цикл.Затем он снова накапливает энергию, и весь цикл повторяется. Результатом является перекрытие долины – постоянный однонаправленный источник постоянного тока.

Тем не менее, преобразование крайне неэффективно: почему мы должны тратить половину всей энергии? Почему бы нам не использовать каждую его унцию?

Двухполупериодный выпрямитель

Один выпрямитель выпрямляет только положительные половины, а другой выпрямляет только отрицательные половины. Итак, как нам разработать выпрямитель, который последовательно выпрямляет обе половины? Просто объединив два выпрямителя!

Двухполупериодный выпрямитель

Схема кажется запутанной и поэтому автоматически сложной и запутанной.Однако функция его, наоборот, удивительно проста. Внимательно изучите схему, и вы заметите, что это буквально комбинация двух полуволновых выпрямителей, описанных выше.

Первый однополупериодный выпрямитель проводит во время положительного цикла, а второй однополупериодный выпрямитель проводит во время отрицательного цикла. Поскольку ток проходит через нагрузку в течение обоих циклов, в выходном сигнале не обнаруживается пустот. Это непрерывная череда холмов или тропа энергии.

Конечно, промежутки между холмами существуют, но они намного уже, чем промежутки в форме выходного сигнала однополупериодного выпрямителя. Мы можем устранить эти небольшие несоответствия, опять же, с помощью большого фильтрующего конденсатора. Сглаженная форма волны обеспечивает еще более стабильный, энергоэффективный и высококачественный источник постоянного тока.

Выпрямители: все, что вам нужно знать

Технические усовершенствования

Для клиентов, желающих обновить свое любимое оборудование, Dynapower с гордостью предлагает широкий спектр технических усовершенствований.Как правило, мы будем работать с компанией, чтобы сначала определить области их процесса, которые можно улучшить, внеся коррективы в их существующее оборудование. К ним относятся такие элементы, как исправления безопасности, чтобы гарантировать, что устройство соответствует требованиям и что работы по техническому обслуживанию могут быть выполнены на самом устройстве должным образом.

Внедряя наши технические усовершенствования, мы используем наш более чем 50-летний опыт работы в сфере энергоснабжения, чтобы предоставить вам наилучшие возможные обновления для ваших систем. К ним относятся такие усовершенствования, как дополнительные термодатчики, обратные клапаны давления воды, датчики вентилятора, датчики расхода, датчики химического загрязнения и многое другое.

В довершение ко всему, Dynapower с гордостью предлагает сенсорную панель, сенсорный экран и контроллеры Mutli-Unit. Наш контроллер сенсорной панели можно легко интегрировать как в выпрямители с кремниевым управлением, так и в импульсные источники питания. Эти контроллеры дают вам возможность точно регулировать напряжение, длительность импульса, время цикла и время задержки.

Если вы ищете самое лучшее с точки зрения технических усовершенствований, обратите внимание на наши контроллеры с сенсорным экраном и наш совершенно новый контроллер многоблочного выпрямителя.Эти устройства легко интегрируются в выпрямители SCR и предлагают пользователям полный контроль над своими источниками питания. Контроллер многоблочного выпрямителя может управлять от одного до десяти выпрямителей с одного удобного сенсорного экрана. Этот мощный контроллер также оснащен системой регистрации данных, которая обеспечивает легкий доступ к загрузке и ведению записей, а также автоматизацию рецептов, диагностику неисправностей и регистрацию данных нескольких выпрямителей с одного сенсорного экрана.

Планы профилактического обслуживания и выездное обслуживание

Dynapower имеет в наличии широкий ассортимент запасных частей для выпрямителей для всех ваших потребностей в техническом обслуживании.К ним относятся такие элементы, как платы управления источником питания для регулирования тока источника питания и выходного напряжения, термовыключатели, все типы предохранителей от быстродействующих до низковольтных и различные выпрямительные диоды. Если вы не видите нужную деталь, у нас есть горячая линия по запасным частям по телефону (802) 860-7200, которая поможет вам найти нужную деталь.

Dynapower также предлагает обслуживание на месте и профилактическое обслуживание не только оборудования Dynapower и Rapid Power Technologies, но и большинства других производителей оборудования выпрямителей.Наш выездной сервис включает в себя ввод в эксплуатацию, ремонт, плановое техническое обслуживание и оценку оборудования.

Четыре уровня программ профилактического обслуживания Dynapower предназначены для обеспечения регулярной проверки и регулировки вашего оборудования, что продлевает срок службы оборудования. Наша цель — предотвратить ненужные сбои оборудования, обеспечить его правильную работу и свести к минимуму ваши затраты на ремонт и эксплуатацию.

Ремонт выпрямителя

Важно следить за производительностью и обслуживанием выпрямителя, чтобы предотвратить такие проблемы, как снижение эффективности, сбой системы, травмы или длительное время простоя.Наша программа ремонта выпрямителей включает в себя полную очистку и повторную сборку всей системы питания сверху донизу. Вам не обязательно иметь выпрямитель Dynapower или Rapid Power, чтобы воспользоваться преимуществами нашей программы восстановления выпрямителей.

Преимущества восстановления выпрямителя

• Сэкономьте от 30% до 60% при покупке нового выпрямителя, повысив надежность, эффективность и безопасность.
• Увеличенный срок службы оборудования, в том числе соблюдение действующих норм и правил безопасности.
• Интеграция современных деталей и элементов управления для повышения простоты использования.
• Стандартное обслуживание.
• Меньшее воздействие на окружающую среду.

Хотя мы рады провести оценку выпрямителя на месте, Dynapower также предлагает полный процесс восстановления на месте с использованием нашего передового испытательного оборудования. Мы используем разрешение на возврат товара (RMA) для доставки и точного отслеживания устройства для тестирования на нашем предприятии. В зависимости от процесса и наличия блоков мы также предоставляем выпрямители в аренду клиентам, у которых нет резервных копий.В некоторых случаях мы покрываем расходы на доставку, и в каждом случае мы предоставляем нашим клиентам сроки и варианты ремонта. Перейдите сюда, чтобы узнать больше о нашей программе восстановления выпрямителей.

Финансирование выпрямителя

Наконец, Dynapower с гордостью предлагает программу финансирования наших систем электропитания с низкой процентной ставкой. Благодаря партнерству с Lease Corporation of America мы можем предоставить вам программу финансирования, которая позволит вам получить необходимое оборудование СЕЙЧАС. А с помощью Раздела 179 IRS вы можете получить тысячи потенциальных сбережений, вычитая 100% стоимости приобретенного вами оборудования в первый год его использования.

Финансовые льготы выпрямителя

• Получите необходимое оборудование СЕЙЧАС — платите за него постепенно
• Сохраните свой оборотный капитал
• Простой процесс подачи заявки и утверждения
• Тысячи долларов потенциальной экономии на налогах согласно Разделу 179 IRS
• Позвольте оборудованию окупить себя за счет его использования
• Вариант покупки за 1 доллар позволяет вам владеть оборудованием в конце срока аренды

Для получения дополнительной информации перейдите сюда или свяжитесь с нами сегодня по телефону (802) 860-7200

Power Rectifier — обзор

11.1 Введение

Экспоненциальное увеличение вычислительной мощности за последние 40 лет было достигнуто за счет уменьшения площади устройства более чем в 100 000 раз, с 10 мкм в 1970 г. до 25 нм в 2010 г. Стоимость единицы вычислительной мощности аналогичными темпами снижалась (рис. 11.1) [2]. Уменьшение размера устройства увеличило скорость обработки за счет уменьшения расстояния, которое носители должны пройти в канале. Это увеличило плотность и количество устройств на кристалл, тем самым увеличив вычислительную мощность и доступную память.Это колоссальное увеличение вычислительных мощностей с эффектом затрат стало основной движущей силой повышения производительности мировой экономики. Это также основной драйвер доступных расходных материалов в виде интернет-контента, такого как потоковое кино и видеоигры, которые доступны на портативных устройствах, таких как смартфоны.

Рисунок 11.1. Историческая стоимость бита DRAM [1].

Помимо поддержки многих других отраслей, полупроводниковый бизнес сам по себе очень велик, и его доход в 2010 году превысил 300 миллиардов долларов [3].Полупроводниковые устройства в основном делятся на два основных типа: процессоры и память. Существует несколько небольших, но значительных типов продуктов, таких как светоизлучающие диоды (СИД), силовые выпрямители и датчики изображения. В этой главе основное внимание будет уделено применению тонких пленок в полупроводниковых запоминающих устройствах. Тонкие пленки сыграли важную роль в обеспечении такого значительного улучшения возможностей полупроводников. В этой главе будут рассмотрены два основных типа полупроводниковой памяти, включая прошлые и современные архитектуры и интеграцию процессов, роль конкретных тонких пленок в каждой из них и методы осаждения тонких пленок, используемые в промышленности.Он завершится обзором потенциальных будущих устройств памяти и тонкопленочных применений в них.

Полупроводниковая память делится на энергозависимую и энергонезависимую категории. Энергозависимая память состоит в основном из динамической памяти с произвольным доступом или DRAM и сохраняет информацию только тогда, когда на устройство постоянно подается ток. Еще одно меньшее по размеру, но очень важное запоминающее устройство — это статическая оперативная память, или SRAM. Рынок DRAM намного превышает рынок устройств SRAM, хотя небольшое количество устройств SRAM используется почти во всех логических микросхемах и микросхемах памяти.Полупроводниковая энергонезависимая память состоит в основном из так называемых «флэш-устройств» и сохраняет информацию даже при отключении питания. Другие энергонезависимые полупроводниковые запоминающие устройства включают постоянную память с маской (MROM), одноразовую программируемую память (OTP) на основе защиты от предохранителей и электрически стираемую постоянную память (EEPROM).

На самом деле, разделение рынка на отдельные типы памяти, такие как энергозависимая и энергонезависимая, размывается из-за все более сложных архитектур системного уровня, которые используют несколько типов памяти для обеспечения высокоскоростной передачи данных между памятью и процессором.На рис. 11.2 показана типичная система «кэширования», используемая для передачи данных с больших, но медленных устройств хранения, таких как магнитные жесткие диски и DRAM, на процессор с высокой скоростью передачи данных [4].

Рисунок 11.2. Иерархия кэша памяти. Кэши L1 и L2 являются встроенными устройствами SRAM, тогда как L3 часто представляет собой встроенную DRAM [3].

Улучшения масштабирования стали настолько регулярными и ожидаемыми, что отрасль опубликует прогноз размеров и производительности устройств на следующие несколько лет. Международная технологическая дорожная карта для полупроводников (ITRS) публикуется ежегодно и доступна на http://www.itrs.net. Дорожная карта расширялась с каждым годом и теперь включает разделы, посвященные проектированию, тестированию, моделированию, транзисторам и межсоединениям, а также другим темам. Определены потенциальные препятствия для масштабирования. Дорожная карта оказалась полезным инструментом для решения общих проблем отрасли.

SRAM — это матрица ячеек памяти, которые сохраняют информацию, пока подается питание, без «обновления» данных. Ячейка памяти SRAM представляет собой бистабильную схему, состоящую из четырех-шести транзисторов. Структуры ячеек SRAM с четырьмя транзисторами и двумя поликремниевыми нагрузочными резисторами (4T2R) являются общими, как и конструкции с шестью транзисторами. Хотя конструкция с шестью транзисторами занимает больше места, они менее подвержены утечкам и менее подвержены программным ошибкам, чем конструкция 4T2R. В SRAM правят логикоподобное производство и материалы, а повышение производительности происходит за счет устройств меньшего размера [5]. Поскольку в ячейках SRAM используется создание и интеграция логики, они не будут рассматриваться в этой главе.

Огромное снижение стоимости бита и увеличение доступного объема памяти флэш-памяти NAND привели к появлению совершенно новой категории устройств — твердотельных накопителей (SSD).Впервые представленные для ноутбуков высокого класса, твердотельные накопители быстро завоевывают всеобщее признание. Твердотельные накопители обеспечивают гораздо более быструю загрузку, снижают энергопотребление и имеют меньшие форм-факторы, чем магнитные жесткие диски. В 2011 году твердотельный жесткий диск емкостью 128 ГБ был широко доступен в рознице по цене менее 200 долларов США.

Как работает мостовой выпрямитель — шаг за шагом

Мостовые выпрямители

 

Что такое выпрямитель?

В электронной промышленности одним из самых популярных применений полупроводниковых диодов является преобразование сигнала переменного тока (AC) любой частоты, которая обычно составляет 60 или 50 Гц, в сигнал постоянного тока (DC).Этот сигнал постоянного тока может использоваться для питания электронных устройств, а не батарей. Схема, которая преобразует переменный ток в сигнал постоянного тока, обычно состоит из особого набора блокированных диодов и известна как выпрямитель. В схемах питания обычно используются два типа выпрямительных схем — полуволновые и двухполупериодные. Полупериодные выпрямители допускают только половину цикла, тогда как двухполупериодные выпрямители допускают прохождение как верхней, так и нижней половины цикла, преобразуя нижнюю половину в ту же полярность, что и верхняя.Эта разница между ними показана на рисунке 1.

Рис. 1. Разница между выходной мощностью однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей

 

Из этих двух типов двухполупериодный выпрямитель более эффективен, поскольку он использует полный цикл входящего сигнала. Существует два типа двухполупериодных выпрямителей: двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением, для которого требуется трансформатор с центральным ответвлением, и мостовой выпрямитель, для которого не требуется трансформатор с центральным ответвлением. В этой статье будет обсуждаться мостовой выпрямитель, поскольку он является наиболее популярным и обычно поставляется в виде предварительно собранных модулей, что упрощает их использование.

 

В мостовых выпрямителях

используются четыре диода, которые удачно расположены для преобразования напряжения питания переменного тока в напряжение питания постоянного тока. Выходной сигнал такой схемы всегда имеет одну и ту же полярность, независимо от полярности входного сигнала переменного тока. На рисунке 2 изображена схема мостового выпрямителя с блокированными диодами по мостовой схеме. Сигнал переменного тока подается на входные клеммы a и b, а выходной сигнал наблюдается через нагрузочный резистор R1.

Рис. 2 Мостовой выпрямитель с нагрузочным резистором

 

Давайте посмотрим, как эта схема выпрямителя реагирует на сигнал переменного тока с изменением полярности в каждом цикле:

1. В первом положительном полупериоде сигнала переменного тока диоды D2 и D3 смещаются в прямом направлении и начинают работать.В то же время диоды D1 и D4 будут иметь обратное смещение и не будут проводить. Ток будет протекать через нагрузочный резистор через два диода с прямым смещением. Напряжение на выходе будет положительным на клемме d и отрицательным на клемме c.
2. Теперь, во время отрицательного полупериода сигнала переменного тока, диоды D1 и D4 будут смещены в прямом направлении, а диоды D2 и D3 будут смещены в обратном направлении. На аноде D4 появится положительное напряжение, а на катоде D1 будет приложено отрицательное напряжение.Здесь стоит отметить, что ток, протекающий через нагрузочный резистор, будет иметь то же направление, что и при положительном полупериоде. Следовательно, независимо от полярности входного сигнала полярность на выходе всегда будет одинаковой. Мы также можем сказать, что отрицательный полупериод сигнала переменного тока был инвертирован и проявляется как положительное напряжение на выходе.

 

Как работает конденсатор в качестве фильтра?

Тем не менее, это выходное напряжение одной полярности не является чистым напряжением постоянного тока, так как оно носит пульсирующий характер, а не прямолинейный.Эта проблема быстро решается путем подключения конденсатора параллельно нагрузочному резистору, как показано на рисунке 3. В этой новой конструкции положительный полупериод заряжает конденсатор через диоды D2 и D3. А во время отрицательного полупериода конденсатор перестанет заряжаться и начнет разряжаться через нагрузочный резистор.

 

Рис. 3. Мостовой выпрямитель с нагрузочным резистором и фильтрующим конденсатором

 

Этот процесс известен как фильтрация, и конденсатор действует как фильтр.Конденсатор улучшил пульсирующий характер выходного напряжения, и теперь на нем будет только пульсация. Эта форма волны теперь намного ближе к чистой форме волны постоянного напряжения. Форму сигнала можно дополнительно улучшить, используя другие типы фильтров, такие как L-C-фильтр и круговой фильтр.

 

Типы мостовых выпрямителей

Только что рассмотренный мостовой выпрямитель относится к однофазному типу, однако его можно расширить до трехфазного выпрямителя. Эти два типа можно разделить на полностью управляемые, полууправляемые или неуправляемые мостовые выпрямители.Схема, которую мы только что обсуждали, является неконтролируемой, поскольку мы не можем контролировать смещение диода, но если все четыре диода заменить тиристором, его смещение можно контролировать, управляя его углом зажигания через его сигнал затвора. В результате получается полностью управляемый мостовой выпрямитель. В полууправляемом мостовом выпрямителе половина схемы содержит диоды, а другая половина — тиристоры.

 

 

Применение мостового выпрямителя

• Для подачи поляризованного постоянного напряжения при сварке.
• Внутренние источники питания
• Внутренние зарядные устройства
• Внутри ветряных турбин
• Для определения амплитуды модулирующих сигналов
• Для преобразования высокого переменного напряжения в низкое постоянное

 

 

 

.