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. 29.4. 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: Однофазный однополупериодный выпрямитель — Club155.ru

Простейшим выпрямителем является схема однофазного однополупериодного выпрямителя (рис. 3.4-1а). Графики, поясняющие его работу при синусоидальном входном напряжении \(U_{вх} = U_{вх max} \sin{\left( \omega t \right)}\) , представлены на рис. 3.4-1б.

Рис. 3.4-1. Однофазный однополупериодный выпрямитель (а) и временные диаграммы, поясняющие его работу (б)

На интервале времени \(\left[ {0;} T/2 \right]\) полупроводниковый диод выпрямителя смещен в прямом направлении и напряжение, а следовательно, и ток в нагрузочном резисторе повторяют форму входного сигнала. 2 \operatorname{d} t} = \cfrac{I_{max}}{2} = {0,5} \cdot I_{max} \) 

Отношение среднего значения выпрямленного напряжения \(U_{н ср}\) к действующему значению входного переменного напряжения \(U_{вх д}\) называется коэффициентом выпрямления (\(K_{вып}\)). Для рассматриваемой схемы \(K_{вып} = {0,45}\).

Максимальное обратное напряжение на диоде \(U_{обр max} = U_{вх max} = \pi U_{н ср}\) , т.е. более чем в три раза превышает среднее выпрямленное напряжение (это следует учитывать при выборе диода для выпрямителя).

Спектральный состав выпрямленного напряжения имеет вид (разложение в ряд Фурье):

\(U_н = \cfrac{1}{\pi} U_{вх max} + \cfrac{1}{2} U_{вх max} \sin{\left( \omega t \right)} — \cfrac{2}{3 \pi} \cos{\left( 2 \omega t \right)} — \)

\( — \cfrac{2}{15 \pi} U_{вх max} \cos{\left( 4 \omega t \right)} — {…} \)

Коэффициент пульсаций, равный отношению амплитуды низшей (основной) гармоники пульсаций к среднему значению выпрямленного напряжения, для описываемой схемы однополупериодного выпрямителя равен:

\(K_п = \cfrac{U_{пульс max 01}}{U_{н ср}} = \cfrac{\pi}{2} = {1,57}\).  

Как видно, однополупериодное выпрямление имеет низкую эффективность из-за высокой пульсации выпрямленного напряжения.

Еще один отрицательный аспект однополупериодного выпрямления связан с неэффективным использованием силового трансформатора, с которого берется переменное напряжение. Это обусловлено тем, что в токе вторичной обмотки трансформатора существует постоянная составляющая, равная среднему значению выпрямленного тока. Такая составляющая не трансформируется, т.е.:

\(I_1 \cdot w_1 = \left( I_2 – I_{н ср} \right) w_2\) ,

где \(I_1\), \(I_2\) — токи первичной и вторичной обмоток, а \(w_1\), \(w_2\) — число витков первичной и вторичной обмоток трансформатора.

Временнáя диаграмма тока первичной обмотки трансформатора (рис. 3.4-2) подобна диаграмме тока вторичной обмотки, но смещена на величину \(I_{н ср} \cfrac{w_2}{w_1}\).

Рис. 3.4-2. Временная диаграмма токов в первичной и вторичной обмотках силового трансформатора, нагруженного на схему однофазного однополупериодного выпрямителя

В сердечнике трансформатора за счет постоянной составляющей тока вторичной обмотки создается постоянный магнитный поток \(\Phi_0 = w_2 \cdot I_0\). Это явление принято называть вынужденным намагничиванием сердечника трансформатора. Оно может вызвать насыщение магнитной системы трансформатора, т.е. увеличение тока холостого хода, действующего значения первичного тока и следовательно, расчетной мощности первичной обмотки трансформатора, что обусловливает увеличение необходимых размеров трансформатора в целом.

Дополнительный минус однополупериодного выпрямления состоит в наличии участка стабильного тока, что также снижает эффективность использования трансформатора по мощности. Максимальный коэффициент использования трансформатора по мощности для такой схемы не превышает \(k_{тр P} \approx {0,48}\).

Для снижения уровня пульсаций на выходе выпрямителя включаются разнообразные индуктивно-емкостные фильтры. Наличие конденсаторов и индуктивностей в цепи нагрузки оказывает значительное влияние на работу выпрямителя.

В маломощных выпрямителях обычно применяют простейший емкостный фильтр, который представляет собой конденсатор, включенный параллельно нагрузке (рис. 3.4-3).

Рис. 3.4-3. Схема однофазного однополупериодного выпрямителя с емкостным фильтром (а) и временные диаграммы, поясняющие его работу (б)

В установившемся режиме работы, когда напряжение на входе выпрямителя \(U_{вх}\) больше напряжения на нагрузке \(U_н\) и диод выпрямителя открыт, конденсатор будет подзаряжаться, накапливая энергию, поступающую от внешнего источника. Когда же напряжение на входе выпрямителя упадет ниже уровня открывания диода и он закроется, конденсатор начнет разряжаться через \(R_н\), предотвращая при этом быстрое падение уровня напряжения на нагрузке. Таким образом, результирующее напряжение на выходе выпрямителя (на нагрузке) окажется уже не таким пульсирующим, а будет значительно сглажено, причем тем сильнее, чем большую емкость будет иметь применяемый конденсатор.

Обычно, емкость конденсатора фильтра выбирают такой, чтобы его реактивное сопротивление было намного меньше сопротивления нагрузки (\(1/ \omega C \ll R_н\)). В этом случае пульсации напряжения на нагрузке малы и допустимо предполагать, что это напряжение постоянно (\(U_н \approx {const}\)). Примем: \(U_н = U_{вх max} \cos{\beta}\), где \(\beta\) — некоторая константа, определяющая значение напряжения на нагрузке. Очевидно, что в общем случае \(\beta\) зависит от емкости конденсатора, сопротивления нагрузки, частоты входного напряжения и т.п. Физический смысл этой величины можно понять из временных диаграмм, приведенных на рис. 3.4-4. Как видно, \(\beta\) отражает длительность временного интервала в одном периоде колебаний внешнего напряжения, когда диод выпрямителя находится в открытом состоянии (\(\beta = \omega \cdot t_{откр}/2\)). Угол \( \beta\) принято называть углом отсечки.

Рис. 3.4-4. График зависимости \(A(\beta)\)

Для тока, протекающего через диод в открытом состоянии, можно записать:

\( I_д = \cfrac{U_{вх} — U_н}{r} \) , 

где \(r\) — активное сопротивление, обусловленное сопротивлением диода в открытом состоянии и сопротивлением вторичной обмотки трансформатора (иногда его называют сопротивлением фазы выпрямителя).

Учитывая, что \(U_{вх} = U_{вх max} \sin{\left( \omega t \right)} \):

\(I_д = \cfrac{U_{вх max}}{r} \left( \sin{\left( \omega t \right)} — \cos{\left( \beta \right)} \right) = \cfrac{U_{вх max}}{r} \left(\sin{\left(\varphi \right)} — \cos{\left( \beta \right)} \right)\)   (3.4.1)

Среднее за период значение выпрямленного тока диода (учитывая, что диод открыт только на участке \(\varphi = \left[\pi/2 – \beta ; \pi/2 + \beta \right]\):

\(I_{д ср} =\cfrac{1}{2 \pi} {\huge \int \normalsize}_{\frac{\pi}{2} — \beta}^{\frac{\pi}{2} + \beta} \cfrac{U_{вх max}}{r} \left( \sin{ \left( \varphi \right)} — \cos{\left( \beta \right)} \right) \operatorname{d} \varphi =\)

\(= \cfrac{U_{вх max}}{\pi r} \left( \sin{\left( \beta \right)} — \beta \cos{\left( \beta \right)} \right) \)  

Поскольку \(U_{вх max} = \cfrac{U_н}{\cos{\left( \beta \right)}} \):

\(I_{д ср} =\cfrac{U_н}{\pi r} \cdot \cfrac{\sin{\left( \beta \right)} — \beta \cos{\left( \beta \right)}}{\cos{\left( \beta \right)} } = \cfrac{U_н}{\pi r} A \left( \beta \right) \),

где \( A \left( \beta \right) = \cfrac{\sin{\left( \beta \right)} — \beta \cos{\left( \beta \right)}}{\cos{\left( \beta \right)}} = \operatorname{tg} \left( \beta \right) — \beta \)    (3. 4.2)

Формула (3.4.2) очень важна при расчете выпрямителя. Ведь угол отсечки \(\beta\) не является заранее известным исходным параметром, как правило, его приходится вычислять на основании заданных выходного напряжения (\(U_н\)), сопротивления (\(R_н\)) или тока нагрузки (\(I_н\)), а также параметров применяемого диода и трансформатора (которые определяют сопротивление фазы \(r\)). Располагая этими данными и учитывая (3.4.2) можно определить значение коэффициента \(A\):

\(A \left( \beta \right) = \cfrac{I_{д ср} \pi r}{U_н} \)

Средний ток через диод \(I_{д ср}\) равен среднему току нагрузки \(I_{н ср}\), а учитывая, что напряжение на нагрузке предполагается неизменным, то и мгновенное значение тока через нагрузку равно току диода: \(I_н = I_{д ср}\). Таким образом:

\(A \left( \beta \right) = \cfrac{I_{н} \pi r}{U_н} = \cfrac{\pi r}{R_н} \)

Для нахождения угла отсечки \(\beta\) при известном коэффициенте \(A(\beta)\) на практике обычно пользуются графиком (рис. 3.4-4).

Максимальное значение тока диода достигается при \(U_{вх} = U_{вх max}\) в момент времени, когда \(\varphi = \pi/2 \), т.е. согласно выражения (3.4.1):

\( I_{д max} = \cfrac{U_{вх max}}{r} \left( 1 — \cos{\left( \beta \right)} \right) = \cfrac{U_н}{r} \cdot \cfrac{\pi \left( 1 — \cos{\left( \beta \right)} \right)}{\cos{\left( \beta \right)}} \)

И далее, учитывая (3.4.2) получим:

\( I_{д max} = \cfrac{I_{д ср} \cdot \pi}{A \left( \beta \right)} \cdot \cfrac{1- \cos{\left( \beta \right)}}{\cos{\left( \beta \right)}}\), где \(F \left( \beta \right) = \cfrac{\pi \cdot \left( 1 — \cos{\left( \beta \right)} \right)}{\sin{\left( \beta \right)} — \beta \cos{\left( \beta \right)}}\)

График функции \(F(\beta)\) представлен на рис. 3.4-5. Из него видно, что с уменьшением угла отсечки \(\beta\) существенно увеличивается амплитуда тока через вентили.

Рис. 3.4-5. График зависимости \(F(\beta)\)

Таким образом, емкостный характер нагрузки выпрямителя приводит к тому, что выпрямительный диод оказывается открытым в течение меньшего промежутка времени, а амплитуда тока, проходящего в это время через диод, оказывается больше, чем в аналогичной схеме, работающей на чисто активную нагрузку. Этот факт необходимо учитывать при выборе диода, который должен выдерживать повторяющийся ток соответствующей амплитуды и более того, нормально переносить первоначальный всплеск тока при включении, когда происходит первоначальная зарядка конденсатора.

Указанная закономерность справедлива не только для описываемой схемы однофазного однополупериодного выпрямления. Аналогичным образом будет происходить работа и других рассматриваемых далее схем, имеющих нагрузку емкостного характера.

Требуемый коэффициент пульсаций на выходе однофазного однополупериодного выпрямителя с емкостным фильтром \(K_п\) может быть получен при правильном выборе емкости сглаживающего конденсатора. Для ее нахождения используется следующая формула:

\( С = \cfrac{H(\beta)}{r \cdot K_п}\),

где \(H(\beta)\) — это еще один вспомогательный коэффициент, значение которого находится по графику (рис. 3.4-6).

Рис. 3.4-6. График зависимости \(H(\beta)\)

Емкостный фильтр характерен для выпрямителей, рассчитанных на малые токи нагрузки. При больших токах обычно применяют индуктивные фильтры. Такой фильтр представляет собой катушку индуктивности (обычно с ферромагнитным сердечником), включенную последовательно с нагрузкой (рис. 3.4-7). Наличие индуктивности в цепи нагрузки также как и емкость оказывает значительное влияние на режим работы вентилей выпрямителя.

Рис. 3.4-7. Схема однофазного однополупериодного выпрямителя с индуктивным фильтром (а) и временные диаграммы, поясняющие его работу (б)

Работа схемы на рис. {- \cfrac{R_н t}{L}} \sin{( \theta )} \right) \),

где \( \theta = \operatorname{arctg} \left( \cfrac{\omega L}{R_н} \right) \)

Временная диаграмма, отражающая эту зависимость приведена на рис. 3.4-7(б). По ней хорошо виден физический смысл константы \(\theta\). Она представляет собой угол, на который запаздывает основной всплеск тока в нагрузке относительно инициирующего его всплеска напряжения на входе выпрямителя.

Если проанализировать зависимость тока нагрузки \(I_н(t)\), можно заметить, что его амплитуда с увеличением индуктивности катушки падает (соответственно падает и его среднее значение). Т.е. среднее значение напряжения на нагрузке оказывается меньшим, чем в случае отсутствия индуктивности, уменьшаются также пульсации выходного напряжения. Сами колебания тока оказываются сдвинутыми относительно колебаний входного напряжения на угол \(\theta\). Это является причиной скачкообразного приложения к диоду в момент его запирания отрицательного обратного напряжения величиною до \(U_{обр} = U_{вх max}\).

Описанный режим работы вентилей (затягивание тока, уменьшение его амплитуды, скачкообразное приложение обратного напряжения) при наличии индуктивного фильтра характерен для всех схем выпрямителей. Индуктивный фильтр обычно применяют в схемах мощных выпрямителей, поскольку в этом случае требуемая для существенного изменения параметров выходного напряжения индуктивность оказывается незначительной.

Наиболее эффективно сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения осуществляется с помощью сложных многозвенных фильтров, в состав которых входят и катушки индуктивности и конденсаторы (основой таких фильтров являются т.н. Г- или П-образные звенья).

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.

Что такое плавающие пластины в выпрямителе для волос? > читать на сайте Mustang

Что такое плавающие пластины в выпрямителе для волос?

Выпрямитель для волос помогает создавать отличные прически, позволяет вам менять свой внешний вид так, как вам нравится — отличная штука, спору нет. Однако есть у выпрямителей и темная сторона. При регулярном использовании они способны нешуточно подрывать здоровье волос.

Особенно если это использование — неправильное. Особенно если сам выпрямитель сконструирован небезопасным.

То, как правильно и бережно использовать выпрямители для волос — отдельная тема, большая и серьезная. Но сегодня мы говорим не об этом. Мы поговорим о том, какие именно выпрямители способны предохранить ваши волосы от чрезмерной порчи их здоровья. А еще точнее — об одной прорывной технологии, которая сейчас начинает использоваться в выпрямителях и позволяет серьезно увеличивать их безопасность для здоровья волос — о плавающих пластинах.

Время чтения: 3 минуты.

Что такое плавающие пластины в выпрямителях для волос и как они берегут красоту вашей прически?

В чем проблема? Как выпрямитель без плавающих пластин вредит волосам?

Во-первых, важно понять, из-за чего выпрямители оказываются опасны для волос.

Есть два фактора. Первый ─ высокая температура. Без нее, конечно, нельзя обойтись полностью — потому что во многом возможность укладки и выпрямления достигается именно из-за использования высокой температуры. Нагретый волос меняет свою пластичность и склонен легко принимать новую форму и сохранять ее после, уже в остывшем состоянии. Однако от высокой температуры волосы пересушиваются, блекнут и начинают сечься. Необходимо защищать волосы от перегрева при использовании выпрямителей для волос — во-первых, специальными термозащитными средствами, во-вторых — функцией ионизации в пластинах выпрямителя.

Но есть и второй фактор повреждения волос при использовании выпрямителя. Этот фактор — давление. Понятно, что для того, чтобы как следует выпрямить прядь, вам требуется как следует сжать половинки выпрямителя на ней. Если давление окажется слишком слабым, то прядь, скорее всего, не будет выпрямлена так, как вам этого хочется.

Но обратная сторона медали заключается в том, что давление может быть не только слишком слабым, но и слишком сильным. В этом случае выпрямитель заламывает волосы — и всё. Волос выше залома, естественно, отмирает, ложится часто под неестественным углом, сохнет, блекнет и начинает сечься. Питательные вещества в него уже не поступают и естественный процесс восстановления не идет. И исцелить его уже никак нельзя — только отрезать и дать отрасти заново.

Понятно, что опытный парикмахер чаще будет выбирать правильное давление выпрямителя — опыт обязывает. Но даже он не огражден от возможности ошибки. Особенно в течение долгого рабочего дня, когда его руки и мозг устали.

А что уж говорить о начинающих мастерах или домашних пользователях выпрямителей!

Как плавающие пластины решают эту проблему?

Понятно, что все неприятности от того, что сила нажатия на половинки выпрямителя у человеческих рук — непостоянна. И нет никакого индикатора, который бы показывал, что вот сейчас сила нажатия находится в правильном диапазоне. И нет никакого компенсатора, который исправлял бы перекосы в ту или другую сторону.

Плавающие пластины — это именно такой компенсатор, исправляющий слишком сильное давление на половинки.

Это возможно благодаря тому, что плавающие пластины закреплены в корпусе выпрямителя не жестко. При нажатии, сила которого превышает необходимый показатель, эти пластины подаются вглубь корпуса, компенсируя излишек таким образом. Как амортизаторы у колес автомобилей и велосипедов, благодаря которым транспортное средство движется плавно даже по сильно пересеченной местности. Таким образом плавающие пластины снижают риск передавить или заломить волос выпрямителем и защищают здоровье всей прически.

Кроме того, в большинстве случаев плавающие пластины снижают и риск «недодавить» и оставить прядь не обработанной до конца, что заставит потом делать дополнительные проходы, подвергая волосы заново воздействию высокой температуры и вредя им по новой. Ведь по большей части «слишком слабые» нажатия делаются не потому, что у мастера не хватает силы — не стоит недооценивать силу рук мастера-парикмахера — а именно из-за того, что человек, держащий выпрямитель, бережется и старается не нажать слишком сильно. Когда этот страх исчезает, нажатие становится ровно таким, как надо, и процесс выпрямления волос оказывается быстрее и эффективнее. И, конечно, спокойнее.

Что в конечном итоге дает выпрямитель с плавающими пластинами мастеру-парикмахеру?

Вряд ли у читателя, который присматривает выпрямитель для собственного домашнего использования, возникнет такой вопрос. Разумеется, выпрямитель с плавающими пластинами даст ему ни много ни мало здоровую прическу в долгосрочной перспективе — целые, длинные, красивые волосы без повреждений.

А вот у некоторых мастеров-парикмахеров такой вопрос возникает. Окей, объясним последовательность событий.

Когда вы работаете с волосами своих постоянных клиентов «неэкологично», вредя им — клиенты могут не понимать, что причиной этого являются именно ваши действия. Собственно, на этом и держится дело у многих мастеров в области укладки, которые пренебрегают достойной защитой волос клиентов. Если бы те реально понимали, какой вред им наносится — они бы просто ходили к другим мастерам. Но человек думает «ой, у меня такие нездоровые волосы — наверное, это из-за плохой экологии или просто вот не повезло мне родится с такими волосами». Человек может думать так какое-то время. Но в итоге люди всегда задают вопросы.

И когда клиентка мастера, который стабильно пережигает ее волосы, спросит у своей подруги «слушай, а как у тебя сохраняются такие красивые волосы даже несмотря на то, что ты так же выпрямляешь их, как и я», эта подруга может ответить что-нибудь в духе «да не знаю — но если хочешь, можешь попробовать выпрямиться у моего мастера». И та выпрямится. Раз, другой… И поймет разницу. И всё. Постоянная клиентка потеряна. Одна постоянная клиентка, другая… Массовый исход.

Верно и обратное. Если вы бережно работаете с волосами своих клиенток, то именно ваши клиентки могут оказаться на месте той «подруги со здоровыми волосами», которой зададут такой же вопрос — и которая посоветует попробовать уложиться у вас. Одна клиентка, другая… Ваша клиентская база растет.

Выпрямители для волос Mustang с плавающими пластинами

В Mustang Professional мы заботимся об объеме вашей клиентской базы. И поэтому выпускаем качественные щипцы для выпрямления и завивки волос с плавающими пластинами. Оцените их эффект:

Выпрямительные схемы | Диоды и выпрямители

Что такое исправление?

Теперь мы подошли к самому популярному применению диода: выпрямительный . Проще говоря, выпрямление — это преобразование переменного тока (AC) в постоянный (DC). Это связано с устройством, которое допускает только односторонний поток электрического заряда. Как мы видели, именно это и делает полупроводниковый диод. Самым простым видом выпрямительной схемы является полуволновой выпрямитель .Это позволяет только половине формы волны переменного тока проходить через нагрузку. (Рисунок ниже)

Схема однополупериодного выпрямителя.

Полуволновое выпрямление

Для большинства силовых приложений однополупериодного выпрямления недостаточно. Гармоники выходного сигнала выпрямителя очень велики и, следовательно, их трудно фильтровать. Кроме того, источник питания переменного тока подает питание на нагрузку только половину за полный цикл, что означает, что половина его мощности не используется. Однако однополупериодное выпрямление — это очень простой способ уменьшить мощность резистивной нагрузки. Некоторые двухпозиционные переключатели яркости лампы подают полную мощность переменного тока на нить накала лампы для «полной» яркости, а затем полуволновое выпрямление для уменьшения 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 полуволновая выпрямленная мощность импульсов намного быстрее, чем нить накала успевает нагреться и остыть, лампа не мигает. Вместо этого его нить накала просто работает при более низкой температуре, чем обычно, обеспечивая меньшую светоотдачу.

Этот принцип быстрой «пульсации» мощности на медленно реагирующее нагрузочное устройство для управления поданной на него электрической мощностью является распространенным 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 из возможных методов подачи импульсной мощности на нагрузку, но ее достаточно для проверки правильности концепции.

Полноволновые выпрямители

Если нам необходимо выпрямить переменный ток, чтобы полностью использовать и полупериодов синусоидальной волны, необходимо использовать другую конфигурацию схемы выпрямителя. Такая схема называется двухполупериодным выпрямителем . Один из видов двухполупериодного выпрямителя, называемый конструкцией с центральным отводом , использует трансформатор с вторичной обмоткой с центральным отводом и двумя диодами, как показано на рисунке ниже.

Двухполупериодный выпрямитель, исполнение с центральным отводом.

Положительный полупериод

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

Двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением: Верхняя половина вторичной обмотки проводит ток в течение положительного полупериода входного сигнала, обеспечивая положительный полупериод на нагрузку.

Отрицательный полупериод

В течение следующего полупериода полярность переменного тока меняется на противоположную. Теперь другой диод и другая половина вторичной обмотки трансформатора пропускают ток, в то время как части схемы, которые ранее пропускали ток в течение последнего полупериода, остаются в режиме ожидания. Нагрузка по-прежнему «видит» половину синусоидальной волны той же полярности, что и раньше: положительная вверху и отрицательная внизу.(Рисунок ниже)

Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом: во время отрицательного полупериода на входе нижняя половина вторичной обмотки проводит ток, передавая положительный полупериод на нагрузку.

Недостатки конструкции двухполупериодного выпрямителя

Одним из недостатков этой конструкции двухполупериодного выпрямителя является необходимость трансформатора с вторичной обмоткой с центральным отводом. Если рассматриваемая схема является схемой большой мощности, размер и стоимость подходящего трансформатора значительны.Следовательно, выпрямитель с центральным отводом встречается только в маломощных приложениях.

Другие конфигурации

Полярность двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом на нагрузке может быть изменена путем изменения направления диодов. Кроме того, перевернутые диоды можно подключать параллельно к существующему выпрямителю с положительным выходом. Результатом является двухполюсный двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением, показанный на рисунке ниже. Обратите внимание, что подключение самих диодов такое же, как у моста.

Двухполюсный двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением

Полноволновые мостовые выпрямители

Существует еще одна, более популярная конструкция двухполупериодного выпрямителя, построенная на основе конфигурации четырехдиодного моста. По понятным причинам эта конструкция называется двухполупериодным мостом . (Рисунок ниже)

Двухполупериодный мостовой выпрямитель.

Направления тока для двухполупериодной схемы мостового выпрямителя показаны на рисунке ниже для положительного полупериода и на рисунке ниже для отрицательного полупериода сигнала источника переменного тока.Обратите внимание, что независимо от полярности входа ток течет через нагрузку в одном направлении. То есть отрицательный полупериод источника является положительным полупериодом при нагрузке.

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

Двухполупериодный мостовой выпрямитель: протекание тока для положительных полупериодов.

Двухполупериодный мостовой выпрямитель: протекание тока для отрицательных полупериодов.

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

Альтернативный стиль компоновки двухполупериодного мостового выпрямителя.

Полифазная версия с альтернативной компоновкой

Одним из преимуществ запоминания этой схемы для схемы мостового выпрямителя является то, что она легко расширяется до многофазной версии, показанной на рисунке ниже.

Трехфазная двухполупериодная мостовая схема выпрямителя.

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

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

Схема двухполупериодного шестифазного мостового выпрямителя.

Когда выпрямляется многофазный переменный ток, сдвинутые по фазе импульсы накладываются друг на друга, создавая более «плавный» выход постоянного тока (с меньшим содержанием переменного тока), чем полученный при выпрямлении однофазного переменного тока. Это очевидное преимущество в схемах выпрямителя большой мощности, где чисто физический размер фильтрующих компонентов был бы недопустимым, но при этом необходимо получать мощность постоянного тока с низким уровнем шума. Схема на рисунке ниже показывает двухполупериодное выпрямление трехфазного переменного тока.

Выход трехфазного переменного тока и трехфазного двухполупериодного выпрямителя.

Напряжение пульсации

В любом случае выпрямления — однофазном или многофазном — величина переменного напряжения, смешанного с выходом постоянного тока выпрямителя, называется пульсационным напряжением .В большинстве случаев, поскольку желаемой целью является «чистый» постоянный ток, пульсации напряжения нежелательны. Если уровни мощности не слишком велики, можно использовать сети фильтрации, чтобы уменьшить количество пульсаций выходного напряжения.

1-импульсные, 2-импульсные и 6-импульсные устройства

Иногда метод выпрямления упоминается путем подсчета количества выходных «импульсов» постоянного тока на каждые 360 ^o электрического «вращения». Таким образом, однофазная полуволновая выпрямительная схема будет называться 1-импульсным выпрямителем , потому что она производит одиночный импульс в течение одного полного цикла (360 ^o ) формы волны переменного тока.Однофазный двухполупериодный выпрямитель (независимо от конструкции, отводной или мостовой) будет называться 2-импульсным выпрямителем , потому что он выдает два импульса постоянного тока в течение одного периода переменного тока. Трехфазный двухполупериодный выпрямитель будет называться 6-импульсным блоком .

Фазы цепи выпрямителя

Современная электротехническая конвенция дополнительно описывает функцию схемы выпрямителя, используя трехполевую нотацию: фаз , путей и импульсов .Однофазная однополупериодная схема выпрямителя получила несколько загадочное обозначение 1Ph2W1P (1 фаза, 1 способ, 1 импульс), что означает, что напряжение питания переменного тока является однофазным, и этот ток на каждой фазе линий питания переменного тока движется только в одном направлении (пути), и что на каждые 360 ^o электрического вращения образуется один импульс постоянного тока.

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

Однофазный двухполупериодный мостовой выпрямитель будет обозначен как 1Ph3W2P: то же, что и для конструкции с центральным ответвлением, за исключением тока, может проходить обоими путями через линии переменного тока, а не только одним путем.

Схема трехфазного мостового выпрямителя, показанная ранее, будет называться выпрямителем 3Ph3W6P.

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

Ответ на этот вопрос — да: особенно в многофазных цепях.Благодаря творческому использованию трансформаторов, наборы двухполупериодных выпрямителей могут быть объединены таким образом, чтобы генерировать более шести импульсов постоянного тока для трех фаз переменного тока. Фазовый сдвиг 30, ^o вводится от первичной к вторичной трехфазного трансформатора, когда конфигурации обмоток не одного типа.

Другими словами, трансформатор, подключенный по схеме Y-Δ или Δ-Y, будет демонстрировать этот сдвиг фазы на 30 ^o , в то время как трансформатор, подключенный по схеме Y-Y или Δ-Δ, не будет.Это явление можно использовать, подключив один трансформатор по схеме Y-Y к мостовому выпрямителю, а другой трансформатор по схеме Y-Δ питает второй мостовой выпрямитель, а затем параллельно выходы постоянного тока обоих выпрямителей. (Рисунок ниже)

Поскольку формы пульсаций напряжения на выходах двух выпрямителей сдвинуты по фазе на 30 ^o друг от друга, их наложение приводит к меньшей пульсации, чем любой выход выпрямителя, рассматриваемый отдельно: 12 импульсов на 360 ^o вместо шести

Схема многофазного выпрямителя: 3-фазный, 2-канальный, 12-пульсный (3Ph3W12P)

ОБЗОР:

• Выпрямление — это преобразование переменного тока (AC) в постоянный (DC).
• Полупериодный выпрямитель — это схема, которая позволяет приложить к нагрузке только один полупериод формы волны переменного напряжения, что приводит к одной не меняющейся полярности на ней. Результирующий постоянный ток, подаваемый на нагрузку, значительно «пульсирует».
• Двухполупериодный выпрямитель — это схема, которая преобразует оба полупериода формы волны переменного напряжения в непрерывную серию импульсов напряжения одинаковой полярности. Результирующий постоянный ток, подаваемый на нагрузку, не так сильно «пульсирует».
• Полифазный переменный ток при выпрямлении дает гораздо более «гладкую» форму волны постоянного тока (менее пульсаций напряжения ), чем выпрямленный однофазный переменный ток.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

различных типов выпрямителей — Блог

Выпрямители используются в различных устройствах и могут применяться для модификации сетевых систем. Они классифицируются по-разному в зависимости от таких факторов, как тип источника питания, конфигурация моста и используемые компоненты.В целом выпрямители можно разделить на два типа — однофазные и трехфазные. Переходя на следующий уровень, их можно разделить на полуволновые, полноволновые и мостовые выпрямители.

Прежде чем мы перейдем к различным типам выпрямителей, стоит рассмотреть, что такое выпрямители. Выпрямитель — это диод, который преобразует переменный ток (известный как AC) в постоянный ток (DC). Постоянный ток течет только в одном направлении, тогда как переменный ток постоянно меняет направление.Выпрямители позволяют току течь в одном направлении.

принимают переменное напряжение и преобразуют его в высококачественное постоянное напряжение, необходимое для вашего телекоммуникационного оборудования. Традиционное телекоммуникационное оборудование обычно требует входного питания постоянного тока, но сетевое питание работает от переменного тока. Такие системы питания состоят из нескольких выпрямителей, которые преобразуют мощность переменного тока в мощность постоянного тока, чтобы они могли работать.

Без правильного выпрямителя мало шансов сконфигурировать вашу идеальную систему. Они являются сердцем энергосистемы, поскольку предлагают оптимизированные решения для каждого приложения. Использование выпрямителей означает, что вы можете адаптировать свою систему питания, не перестраивая каждый элемент.

Итак, ясно, что выпрямители являются ключевым компонентом любой сетевой системы, но нам нужно углубиться, чтобы понять кариозные типы. В зависимости от ситуации используются разные выпрямители в зависимости от системы, в которой они используются. Два верхних уровня — однофазные и трехфазные, которые указывают, сколько диодов используется в цепи.Затем мы переходим к полуволновым, двухполупериодным и мостовым выпрямителям, которые влияют на то, какие полупериоды производятся. Давайте рассмотрим каждый тип, чтобы лучше понять, какой выпрямитель следует использовать.

Однофазные выпрямители имеют вход однофазного переменного тока. Конструкции очень простые, требуются один, два или четыре диода (в зависимости от типа системы). Это означает, что однофазный выпрямитель вырабатывает небольшую мощность и имеет меньший коэффициент использования трансформатора (TUF). Однофазный выпрямитель использует только одну фазу вторичной обмотки трансформатора для преобразования, а диоды подключаются ко вторичной обмотке однофазного трансформатора. Это вызывает высокий коэффициент пульсации.

Трехфазные выпрямители имеют вход трехфазного AV-питания. Для структур требуется три или шесть диодов, и они подключаются к каждой фазе вторичной обмотки трансформатора. Трехфазные выпрямители используются вместо однофазных выпрямителей для уменьшения коэффициента пульсаций.

По сравнению с двумя типами выпрямителей, при использовании больших систем предпочтение отдается трехфазному.Это связано с тем, что они могут передавать большое количество энергии и не требуют дополнительного фильтра для уменьшения коэффициента пульсаций. Из-за этого трехфазные выпрямители более эффективны и имеют больший коэффициент использования трансформатора.

Полупериодные выпрямители преобразуют один полупериод на входе переменного тока в пульсирующий выход постоянного тока. Это позволяет половину цикла входного переменного тока, блокируя другую половину цикла. Половина цикла может быть как положительной, так и отрицательной.Это самый простой выпрямитель, поскольку используется только один диод. На рисунке 1 (ниже) показан выпрямитель положительной полуволны, тогда как выпрямитель отрицательной полуволны показывает, что диод смещен в обратном направлении (обращен в противоположную сторону). Из-за пульсирующего характера постоянного тока коэффициент пульсаций высок. Это означает, что полуволновые выпрямители не считаются эффективными, и им часто требуются фильтры для уменьшения коэффициента пульсаций.

Рисунок 1: однополупериодный выпрямитель

Двухполупериодные выпрямители преобразуют оба полупериода (положительный и отрицательный) на входе переменного тока в пульсирующий выход постоянного тока.Как показано на рисунке 2 (ниже), в этих схемах используется трансформатор с ответвлениями от средней точки, который подключается к середине вторичной обмотки трансформатора. Эти типы трансформаторов делят входной переменный ток на две части — положительную и отрицательную. Из-за этого двухполупериодные выпрямители считаются гораздо более эффективными, так как коэффициент пульсации намного ниже по сравнению с ними. Кроме того, поскольку оба цикла разрешены одновременно, это означает, что сигнал не теряется.

Рисунок 2: двухполупериодный выпрямитель

широко используются в источниках питания для подачи постоянного напряжения на компоненты.В них используются четыре или более диодов и нагрузочный резистор (см. Рисунок 3 ниже).

Рисунок 3: мостовой выпрямитель

Четыре диода расположены последовательно, и только два диода пропускают электрический ток в течение каждого полупериода. Считается, что диоды работают парами, при этом одна пара пропускает электрический ток через положительный полупериод, а другая половина пропускает ток в течение отрицательного полупериода. Входной переменный ток подается на две клеммы, а выходной постоянный ток получается через резистор индуктивности, который подключен между двумя другими клеммами.

Мостовые выпрямители пропускают электрический ток во время как положительных, так и отрицательных полупериодов входного сигнала переменного тока. Эти схемы не требуют трансформаторов с центральным ответвлением, которые могут быть очень дорогими.

Неуправляемые выпрямители — это когда в цепи используются только диоды. Все выпрямители, которые мы рассмотрели до сих пор, являются неуправляемыми выпрямителями. В схемах управляемого выпрямителя используются тиристоры для управления выходом постоянного тока.Они используются, когда необходимо более точно контролировать ток, поскольку диоды могут быть только включены или выключены. Управляемые выпрямители обеспечивают непрерывное управление и гарантируют отсутствие потерь мощности.

В телекоммуникационной отрасли выпрямители необходимы для построения сетевых систем. Их использование означает, что вам не придется начинать с нуля, когда что-то нужно изменить. Различные типы выпрямителей позволяют телекоммуникационным компаниям относительно легко переключать компоновку систем.Они также позволяют операторам связи адаптировать свои системы в соответствии со своими потребностями по мере необходимости в модификации.

Применения выпрямителей включают сети фиксированного доступа, сеть беспроводного доступа, сеть передачи и сеть связи предприятия. Выпрямители могут обеспечить стабильное и надежное питание для основных поставщиков и эффективно снизить энергопотребление. Из-за этого каждая телекоммуникационная компания должна учитывать различные типы выпрямителей, прежде чем настраивать или вносить изменения в свою систему.

Компания Carritech предлагает широкий выбор выпрямителей для удовлетворения потребностей вашей сети. Здесь вы найдете информацию о последних приобретенных нами продуктах. Не можете найти то, что ищете? Свяжитесь с отделом продаж, чтобы узнать об этом сегодня.

Источники: Физика и радиоэлектроника , Кабинет электротехники

Получайте все наши последние новости на свой почтовый ящик каждый месяц.

Что такое выпрямитель? Объясните различные типы выпрямителей —

В большом количестве электрических и электронных цепей для его работы требуется постоянное напряжение.Мы можем просто преобразовать переменное напряжение в постоянное, используя устройство, называемое диодом с PN переходом. Одним из наиболее важных применений диодов с PN переходом является выпрямление переменного тока в постоянный. Диод с PN-переходом пропускает электрический ток только в одном направлении, то есть в состоянии прямого смещения, и блокирует электрический ток в состоянии обратного смещения. Это единственное свойство диода позволяет ему редактировать как выпрямитель. В этой статье обсуждаются различные типы выпрямителей и их сравнение.

Выпрямитель — это электрическое устройство, которое передает переменный ток (AC) в постоянный ток (DC) с помощью одного или нескольких диодов P-N перехода.

Что такое выпрямитель?

Выпрямитель — это электрическое устройство, состоящее из одного или более чем одного диода, которое преобразует переменный ток (AC) в постоянный ток (DC). Он используется для выпрямления, где процесс ниже показывает, как он преобразует переменный ток в постоянный…

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

Выпрямители бывают двух типов:

1. неуправляемый выпрямитель

2. управляемый выпрямитель

Выпрямитель — это электрическое устройство, состоящее из одного или нескольких диодов, которые пропускают ток только в одном направлении. Он в основном преобразует переменный ток в постоянный. Выпрямители могут быть отлиты в нескольких формах в зависимости от необходимости, например, полупроводниковые диоды, кремниевые выпрямители, ламповые диоды, ртутно-дуговые клапаны и т. Д.В наших предыдущих статьях мы подробно объясняли диоды, типы диодов. Но здесь мы приведем мелочи выпрямителей, типы выпрямителей и их применение и т. Д.

Однополупериодный выпрямитель:

Как следует из названия, однополупериодный выпрямитель — это тип выпрямителя, который преобразует половину входного сигнала переменного тока (положительный полупериод) в пульсирующий выходной сигнал постоянного тока, а оставшаяся половина сигнала (отрицательный полупериод) блокируется или теряется. В схеме однополупериодного выпрямителя мы используем только один диод.

Во время положительной половины входного переменного тока диод смещается в прямом направлении, и через него начинают течь токи. Во время отрицательной половины входа переменного тока диод становится смещенным в обратном направлении, и ток перестает течь через него. Форма выходного сигнала через нагрузку показана на рисунке. Из-за высокого волнового содержания на выходе этот тип выпрямителя редко используется с чисто резистивной нагрузкой.

• Выпрямитель положительной полуволны:

Полупериодный выпрямитель, который преобразует только положительный полупериод и блокирует отрицательный полупериод.

• Выпрямитель отрицательной полуволны:

Отрицательный полуволновой выпрямитель преобразует только отрицательный полупериод переменного тока в постоянный.

Для всех типов выпрямителей, однополупериодный выпрямитель — самый простой из всех, поскольку он состоит только из одного диода.

Двухполупериодный выпрямитель передает как положительные, так и отрицательные полупериоды переменного тока (переменного тока) в постоянный (постоянный ток).Он обеспечивает двойное выходное напряжение по сравнению с полуволновым 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 4 диода для передачи обоих полупериодов входного переменного тока в выход постоянного тока.

Используя такое же вторичное напряжение, этот мостовой выпрямитель может выдавать почти вдвое большее выходное напряжение по сравнению с двухполупериодным трансформаторным выпрямителем с центральным ответвлением.В положительной половине входных диодов переменного тока D1 и D2 смещены в прямом направлении, а D3 и D4 — в обратном. Таким образом, ток нагрузки протекает через диоды D1 и D2. Во время отрицательного полупериода входных диодов D3 и D4 смещены в прямом направлении, а D1 и D2 — в обратном. Следовательно, ток нагрузки протекает через диоды D3 и D4.

Выпрямитель с центральным отводом:

В выпрямительной схеме этого типа используется трансформатор с вторичной обмоткой, отводимой в центральной точке. В схему включены два диода, так что каждый из них использует половину цикла входного переменного напряжения. Для выпрямления один диод использует переменное напряжение, показывающее верхнюю половину вторичной обмотки, а другой диод использует нижнюю половину вторичной обмотки. КПД и КПД этой схемы высоки, потому что источник переменного тока обеспечивает питание обеих половин.

Сравнение

Сравнения между различными типами выпрямителей в разных точках приведены в таблице ниже.

Недвижимость	Однополупериодный выпрямитель	Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом	Двухполупериодный мостовой выпрямитель
Количество диодов	1	2	4
Постоянный ток	Im / π	2 мкм / π	2 мкм / π
Необходим трансформатор	Нет	Есть	Нет
Максимальное значение тока	Вм / (RF + RL)	Вм / (RF + RL)	Вм / (2рф + РЛ)
Коэффициент пульсации	1. 21	0,482	0,482
Частота выходов	плавник	2 ребра	2 ребра
Макс.эффективность	40,6%	81,2%	81,2%
Пиковое обратное напряжение	Вм	2 Вм	2 Вм

Применения выпрямителей:

По сути, почти все электронные схемы работают от постоянного напряжения.Основная цель использования выпрямителя — это выпрямление, то есть преобразование переменного напряжения в постоянное. То есть выпрямители используются практически во всех выпрямительных и электронных устройствах.

Ниже приведен список общих применений и использования различных выпрямителей.

• Выпрямление, т.е. преобразование постоянного напряжения в переменное.
• Выпрямители используются в электрическом литье для обеспечения поляризованного напряжения.
• Он также используется в тяговых двигателях, подвижном составе и трехфазных тяговых двигателях, используемых для движения поездов.
• Полуволновые выпрямители используются в средствах от комаров и паяльниках.
• Полуволновой выпрямитель также используется в радио с амплитудной модуляцией в качестве детектора и детектора пика сигнала.
• Выпрямители также используются в умножителях модуляции, демодуляции и напряжения.

Нравится:

Нравится Загрузка …

Сводка

Название статьи

Что такое выпрямитель? Объяснение различных типов выпрямителей

Описание

Выпрямитель — это электрическое устройство, состоящее из одного или нескольких диодов, которые пропускают ток только в одном направлении.два типа выпрямителей

Автор

Хабиб

Имя издателя

Хабиб

Логотип издателя

Мостовые выпрямители

: что это такое? (Принципиальная электрическая схема и принцип работы)

Что такое мостовой выпрямитель?

Мостовые выпрямители — это схемы, которые преобразуют переменный ток (AC) в постоянный (DC) с помощью диодов, расположенных в конфигурации мостовой схемы.Мостовые выпрямители обычно состоят из четырех или более диодов. Генерируемая выходная волна имеет одинаковую полярность независимо от полярности на входе. Мостовые выпрямители

относятся к тому же классу электроники, что и однополупериодные выпрямители и двухполупериодные выпрямители. На рисунке 1 показан такой мостовой выпрямитель, состоящий из четырех диодов D ₁ , D ₂ , D _3, и D ₄ , в котором вход подается на две клеммы A и B на рисунке, а выход — собраны на нагрузочном резисторе R _L , подключенном между выводами C и D.

Теперь рассмотрим случай, когда на входе переменного тока появляется положительный импульс, то есть клемма A является положительной, а клемма B — отрицательной. Это заставляет диоды D ₁ и D ₃ смещаться в прямом направлении, и в то же время диоды D ₂ и D ₄ будут смещены в обратном направлении.

В результате ток течет по короткозамкнутому пути, создаваемому диодами D ₁ и D ₃ (считая диоды идеальными), как показано на рисунке 2a.Таким образом, напряжение, развиваемое на нагрузочном резисторе R _L , будет положительным на конце, подключенном к клемме D, и отрицательным на конце, подключенном к клемме C.

Далее, если отрицательный импульс появляется на входе переменного тока, тогда клеммы A и B отрицательны и положительны соответственно. Это прямое смещение смещает диоды D ₂ и D ₄ , в то время как обратное смещение D ₁ и D ₃ , что заставляет ток течь в направлении, показанном на рисунке 2b.

В этот момент следует отметить, что полярность напряжения, развиваемого на R _L , идентична полярности, возникающей, когда входящий импульс переменного тока был положительным по своей природе. Это означает, что как для положительного, так и для отрицательного импульса выход мостового выпрямителя будет идентичным по полярности, как показано формами волны на Рисунке 3.

Однако следует отметить, что постоянный ток мостового выпрямителя будет пульсирующим по своей природе. . Чтобы получить постоянный ток в чистом виде, необходимо использовать конденсатор в сочетании с мостовой схемой (рисунок 4).

В этой конструкции положительный импульс на входе заставляет конденсатор заряжаться через диоды D ₁ и D ₃ . Однако, когда отрицательный импульс поступает на вход, заряд конденсатора прекращается, и он начинает разряжаться через R _L .

Это приводит к генерации выходного сигнала постоянного тока, который будет иметь пульсации, как показано на рисунке. Этот коэффициент пульсации определяется как отношение составляющей переменного тока к составляющей постоянного тока в выходном напряжении.Кроме того, математическое выражение для напряжения пульсаций дается уравнением

, где
В _r представляет напряжение пульсаций.
I _l представляет собой ток нагрузки.
f представляет частоту пульсации, которая будет вдвое больше входной частоты.
C — емкость.

Кроме того, мостовые выпрямители в основном бывают двух типов, а именно однофазные выпрямители и трехфазные выпрямители. Кроме того, каждый из них может быть либо неконтролируемым, либо полууправляемым, либо полностью управляемым.

Мостовые выпрямители для конкретного применения выбираются с учетом требований тока нагрузки. Эти мостовые выпрямители весьма выгодны, поскольку они могут быть сконструированы с трансформатором или без него и подходят для приложений высокого напряжения.

Однако здесь два диода будут проводить каждый полупериод, поэтому падение напряжения на диодах будет выше. Наконец, следует отметить, что помимо преобразования переменного тока в постоянный, мостовые выпрямители также используются для определения амплитуды модулированных радиосигналов и подачи поляризованного напряжения для сварочных работ.

Что это такое? Как это работает?

Начнем с того, что ваше самое ценное имущество не могло бы функционировать без выпрямителя: нет, это не ваш телефон, а его зарядное устройство. Зарядное устройство вашего телефона и, если на то пошло, большинство ваших домашних электронных устройств работают не от источника переменного тока — переменного тока, вырабатываемого электростанциями, а затем подаваемого в ваш дом через кабели передачи, — а от источника постоянного тока: постоянного ток, который неизменно течет в одном направлении.

Выпрямитель — это схема, встроенная в ваше устройство, которая преобразует беспокойный источник переменного тока, поступающий в ваш дом, в постоянный источник постоянного тока, чтобы ваши устройства могли нормально работать. Однако как выпрямитель достигает выпрямления ?

Диод

Диод — одно из первых детищ полупроводниковой революции. Устройство представляет собой две склеенные друг с другом пластины полупроводников. Однако полупроводники различаются по своим свойствам: один обеднен электронами или имеет избыток положительных зарядов или дырок, в то время как другой наполнен электронами и, следовательно, демонстрирует избыток отрицательных зарядов.Вместе они составляют то, что называется соединением PN.

Основное назначение диода, в отличие от резистора, — позволить току течь в одном направлении. Ток через диод будет течь только тогда, когда его положительный полупроводник или анод , подключен к положительному выводу батареи, а его отрицательный полупроводник, или катод , подключен к отрицательному выводу батареи. При перекрестном соединении клемм ток подавляется.

Диод лежит в основе выпрямителя, где выпрямитель использует свои свойства для выполнения своего предназначения.

Rectification

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

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

Полупериодный выпрямитель

Мощность переменного тока уменьшается с помощью трансформатора и подается на эту конфигурацию диодов.Конфигурация будет исправлять только положительные циклы формы волны:

Положительный полуволновой выпрямитель

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

Однако, когда источник переменного тока меняется, полярности узлов меняются: теперь верхний узел заряжен отрицательно, а нижний узел заряжен положительно. Диоды перекрестно соединены, и ток перестает течь. Когда ток не достигает нагрузки, выходной сигнал для отрицательного цикла представляет собой линию, отслеживающую ось X, отображающую течение времени, но не ток.

Напряжение на нагрузке после выпрямления

Отрицательный цикл может быть исправлен (за счет положительного цикла, конечно) посредством некоторой настройки диодов:

Отрицательный полуволновой выпрямитель

таким образом, что нагрузка будет испытывать ток во время отрицательного цикла, точнее, когда отрицательный заряд получен на верхнем узле, а положительный заряд получен на нижнем узле.Конечно, будучи полуволновым выпрямителем, ток гасится, когда ток меняется и полярности меняются. Поскольку этот выпрямитель исправляет только отрицательные циклы, его выходной сигнал будет выглядеть следующим образом:

Напряжение на нагрузке после выпрямления

Однако можно наблюдать неровности формы сигнала: две волны производительности, разделенные нежелательной полостью бездействия или непродуктивность. Форму сигнала можно «сгладить» с помощью большого фильтрующего конденсатора. Конденсатор накапливает энергию в течение производственного цикла и высвобождает ее в течение непродуктивного цикла до начала следующего производственного цикла.Затем он снова накапливает энергию, и весь цикл повторяется. Результатом является соединение 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 унцию?

Полноволновой выпрямитель

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

Full Wave Rectifier

Схема выглядит запутанной и поэтому автоматически становится сложной и запутанной.Однако его функция, напротив, удивительно проста. Внимательно изучите схему, и вы увидите, что это буквально комбинация двух полуволновых выпрямителей, описанных выше.

Первый однополупериодный выпрямитель проводит в течение положительного цикла, а второй полуволновой выпрямитель проводит в течение отрицательного цикла. Поскольку ток проходит через нагрузку в течение обоих циклов, в форме выходного сигнала не обнаруживается пустот. Это непрерывная череда холмов или энергетический след.

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

Схема мостового выпрямителя — Детали конструкции и советы »Электроника

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

---

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

---

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

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

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

Типовой мостовой выпрямитель для монтажа на печатной плате

Цепи мостового выпрямителя

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

Двухполупериодный выпрямитель с использованием мостового выпрямителя

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

Электронные компоненты

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

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

Двухполупериодный мостовой выпрямитель, показывающий протекание тока

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

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

Примечание по сглаживанию конденсатора источника питания:

Конденсаторы

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

Подробнее о Конденсаторное сглаживание.

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

Период, в течение которого конденсатор источника питания заряжается

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

Мостовые выпрямители

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

Схема мостового выпрямителя и маркировка

В качестве альтернативы мостовые выпрямители поставляются в виде отдельных электронных компонентов, содержащих четыре диода в едином блоке или корпусе.Четыре соединения выведены и помечены «+», «-» и «~». Соединение «~» используется для подключения к переменному входу. Соединения + и — очевидны.

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

Некоторые мостовые выпрямители заключены в корпуса большего размера и предназначены для установки на радиаторе. Поскольку эти выпрямители рассчитаны на пропускание значительных уровней тока, они могут рассеивать значительный уровень тепла в результате падения напряжения на диодах, а также внутреннего сопротивления объемного кремния, используемого для диодов.

Рекомендации по проектированию схемы мостового выпрямителя

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

• Падения напряжения: Нельзя забывать, что ток, протекающий в мостовом выпрямителе, будет проходить через два диода. В результате выходное напряжение упадет на эту величину. Поскольку в большинстве мостовых выпрямителей используются кремниевые диоды, это падение будет минимум 1.2 вольта и будет увеличиваться с увеличением тока. Соответственно, максимальное выходное напряжение, которое может быть достигнуто, составляет минимум 1,2 вольт от пикового напряжения на входе переменного тока.

• Рассчитайте количество тепла, рассеиваемого в выпрямителе: Напряжение на диодах будет падать минимум на 1,2 вольта (при использовании стандартного кремниевого диода), которое будет расти с увеличением тока. Это результат стандартного падения напряжения на диоде, а также сопротивления внутри диода.Обратите внимание, что ток проходит через два диода внутри моста в течение любого полупериода. Сначала один комплект из двух диодов, затем другой.

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

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

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

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

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

  Двухполупериодный мостовой выпрямитель с обратным пиковым напряжением

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

Мостовые выпрямители — идеальный способ обеспечить выпрямленный выход на переменном входе. Мостовой выпрямитель обеспечивает двухполупериодный выпрямленный выход, что во многих случаях позволяет достичь лучших характеристик.

Мостовой выпрямитель с разделенным питанием

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

Двухполупериодный мостовой выпрямитель с двойным питанием

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

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

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

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

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

Выпрямители: все, что вам нужно знать

Инженерные обновления

Для клиентов, желающих модернизировать свое любимое оборудование, Dynapower с гордостью предлагает широкий спектр технических обновлений. Как правило, мы работаем с компанией, чтобы сначала определить области ее процесса, которые можно улучшить, внося изменения в существующее оборудование. К ним относятся такие элементы, как меры безопасности, чтобы гарантировать, что устройство соответствует требованиям, и что работы по техническому обслуживанию могут быть должным образом выполнены на самом устройстве.

При внедрении наших технических обновлений мы используем наш более чем 50-летний опыт работы в сфере источников питания, чтобы предложить вам наилучшие возможные обновления для ваших систем. К ним относятся такие улучшения, как дополнительные термодатчики, обратные клапаны давления воды, датчики вентилятора, датчики потока, датчики химического загрязнения и многое другое.

В довершение ко всему, Dynapower с гордостью предлагает тачпад, сенсорный экран и контроллеры Mutli-Unit. Наш контроллер тачпада может быть легко интегрирован как в кремниевые выпрямители, 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 обновлений, тогда не ищите ничего, кроме наших контроллеров сенсорного экрана и нашего нового контроллера выпрямителя Multi-Unit. Эти устройства легко интегрируются в выпрямители SCR и предлагают пользователям полный контроль над своими источниками питания. Многоблочный контроллер выпрямителя может управлять от одного до десяти выпрямителей с одного удобного сенсорного экрана.Этот мощный контроллер также имеет систему регистрации данных, которая позволяет вам легко загружать и вести записи, а также автоматизировать рецепты, диагностику неисправностей и регистрацию данных нескольких выпрямителей с одного сенсорного экрана.

Компания Dynapower предлагает широкий выбор запасных частей для выпрямителей для всех ваших потребностей в техническом обслуживании. Сюда входят такие элементы, как платы управления источником питания для регулирования выходного тока и напряжения источника питания, 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 (802) 860-7200, чтобы помочь вам найти нужную деталь.

Dynapower также предлагает обслуживание на месте и профилактическое обслуживание не только оборудования Dynapower и Rapid Power Technologies, но и большинства оборудования других производителей выпрямителей. Наше полевое обслуживание включает ввод в эксплуатацию, ремонт, текущее обслуживание и оценку оборудования.

Четыре уровня программ профилактического обслуживания Dynapower предназначены для обеспечения того, чтобы ваше оборудование регулярно проверялось и настраивалось, что продлевает надежный срок службы оборудования.Наша цель — предотвратить ненужные отказы оборудования, обеспечить его правильную работу и минимизировать ваши затраты на ремонт и эксплуатацию.

Важно следить за производительностью и обслуживанием выпрямителя, чтобы предотвратить такие проблемы, как потеря эффективности, сбой системы, травмы или длительные простои. Наша программа ремонта выпрямителя включает в себя полную очистку и повторную сборку всей энергосистемы сверху вниз. Вам не обязательно иметь выпрямитель Dynapower или Rapid Power, чтобы воспользоваться нашей программой ремонта выпрямителя.

Преимущества ремонта выпрямителя

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

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

Наконец, Dynapower с гордостью предлагает программу финансирования под низкие проценты для наших систем электроснабжения.Благодаря партнерству с Lease Corporation of America, мы можем предоставить вам программу финансирования, которая позволит вам получить необходимое оборудование СЕЙЧАС.