Двухполупериодный выпрямитель

Двухполупериодные выпрямители бывают двух ти­пов: мостовые и с выводом средней точки вторичной об­мотки трансформатора.

Большее распространение получил мостовой вы­прямитель (рис. 95). В один из полупериодов напряжения сети (u₁), когда верхний зажим вторичной обмотки транс­форматора имеет положительный потенциал по отноше­нию к нижнему зажиму, диоды 1 и 3 открыты, а диоды 2 и 4 закрыты. В этот полупериод ток проходит от верхнего зажима вторичной обмотки трансформатора через диод 1 (ток i₁), нагрузочный резистор R_H, диод 3 (ток iз) к нижнему зажиму обмотки трансформатора.

Рис. 95. Схема (а) и временные диаграммы (б) мостового электронного выпрямителя

В отрицательный полупериод напряжения u₂ диоды 1 и 3 закрыты, а диоды 2 и 4 открыты, ток проходит от нижнего зажима через диод 2 (ток i₂), нагрузочный рези­стор Rн, диод 4 (ток i₄) к верхнему зажиму обмотки транс­форматора. При этом в течение всего периода ток i_н через резистор R_h и напряжение на нем имеют одно и то же на­правление.

Для рассматриваемого двухполупериодного вы­прямителя справедливы следующие соотношения:

где Uт гарм - амплитуда наибольшей гармоники, которая для двухполупериодного выпрямителя имеет частоту вдвое большую, чем частота питающей сети.

По сравнению с однополупериодным, мостовой выпрямитель более эффективен: средние значения вы­прямленного тока и напряжения у него в 2 раза больше, а пульсации значительно меньше.

Коэффициент пульсаций напряжения Кпульс, пи­тающего электронную аппаратуру, должен составлять до­ли процента. Двухполупериодный выпрямитель создает пульсирующее напряжение с Кпульс = 0,67. Поэтому для уменьшения пульсаций до требуемого уровня применяют устройства, называемые сглаживающими фильтрами. Раз­личают емкостные, индуктивные, комбинированные (Т-образные, П-образные) фильтры.

Емкостной фильтр

На схеме однополупериодного выпрямителя (рис. 96 а) емкостной фильтр выполнен в виде конденсатора Сф, включенного параллельно нагрузочному резистору Rн. Конденсатор Сф заряжается через диод до амплитудного значения напряжения и₂ в моменты времени, когда напря­жение u₂ на вторичной обмотке трансформатора превышает напряжение на конденсаторе. Когда напряжение и_с > и₂, ди­од закрыт и конденсатор разряжается через нагрузочное со­противление R_H с постоянной времени τ _разр = RнСф.

Рис. 96. Схема (а) и временные диаграммы (б) однополупериодного выпрямителя с емкостным фильтром

Как показывает временная диаграмма на рис. 96 б, при разряде Сф, напряжение и_н не уменьшается до нуля во вторую половину периода, а пульсирует в некоторых пределах, увеличивая среднее значение выпрямленного напряжения по сравнению с однополупериодным вы­прямителем без фильтра. Аналогично работает емкост­ный фильтр в двухполупериодном выпрямителе, с той лишь разницей, что коэффициент пульсаций получается меньшим.

Емкость конденсатора Сф выбирают такой, чтобы выполнялось соотношение

τ _разр = RнСф > 5 Т. Здесь Т = 1 / f_ocн, - период основной, наибольшей гармоники пульсирующего напряжения.

Коэффициент пульсаций выпрямителя с емкост­ным фильтром может быть снижен до 10^-2. Емкостный фильтр целесообразно применять с высокоомным нагру­зочным резистором, т.е. при малых токах нагрузки. При этом мощность Рн не должна быть больше нескольких де­сятков ватт.

Индуктивный фильтр

Действие индуктивного фильтра Lф основано на том, что сопротивление катушки индуктивности постоян­ному току мало, а сопротивление переменному току Xl = ωL может быть сделано большим. Поэтому при вклю­чении L_Ф последовательно с активным сопротивлением нагрузки Rн (рис. 97) падение напряжения на Rн от пере­менной составляющей тока снижается, т.е. пульсации вы­прямленного напряжения уменьшаются.

Рис. 97. Схема включения индуктивного фильтра

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: