33. На рисунке изображена схема двухполупериодного выпрямителя.

Для этой схемы требуются два диода и трансформатор с выводом от середины вторичной обмотки. Этот вывод от середины обмотки заземлен. Напряжение на каждом выводе вторичной обмотки трансформатора сдвинуто по фазе на 180 градусов относительно друг друга.

Двухполупериодный выпрямитель работает в течение положительного полупериода входного напряжения. 

На аноде диода D_x положительный потенциал, а на аноде диода D₂ — отрицательный. Диод Dj смещен в прямом направлении и проводит ток. Диод D₂ смещен в обратном направлении и не проводит ток. Ток течет от центрального вывода трансформатора через нагрузку и диод Dj к верхнему выводу вторичной обмотки трансформатора. Это позволяет ему во время положительного полупериода проходить на нагрузку.

На рисунке тот же двухполупериодный выпрямитель работает в течение отрицательного полупериода синусоиды.

На аноде диода D₂ появился положительный потенциал, а на аноде диода D₁ — отрицательный. Теперь диод D₂ смещен в прямом направлении и проводит ток. Диод смещен в обратном направлении и не проводит ток. Ток течет от центрального вывода трансформатора через нагрузку и диод D₂ к нижнему выводу вторичной обмотки трансформатора.

Таким образом, в двухполупериодном выпрямителе ток течет в течение обоих полупериодов. Это означает, что частота пульсаций в два раза больше частоты входного переменного тока.

Недостатком двухполупериодного выпрямителя является то, что его выходное напряжение в два раза меньше выходного напряжения однополупериодного выпрямителя, использующего такой жетрансформатор. Этот недостаток преодолевается при использовании мостовой схемы выпрямителя.

34. СГЛАЖИВАЮЩИЙ ФИЛЬТР – электрическая цепь, позволяющая уменьшить пульсации напряжения, получаемые на выходе выпрямителя. Основной характеристикой фильтра является коэффициент сглаживания пульсаций S, представляющий собой отношение коэффициента пульсаций на входе фильтра P_вх к коэффициенту пульсаций на выходе P_вых

S = P_вх / P_{вых .}

Различают емкостные, индуктивные и емкостно-индуктивные фильтры.

Емкостной фильтр состоит из конденсатора, подключенного к нагрузке. Напряжение на вентиле U_в равно разности напряжений источника питания U и на конденсаторе U_c

U_в = U – U_c.

Ток через вентиль проходит только тогда, когда U – U_c > 0. Поэтому с момента t', в котором U – U_c = 0, конденсатор начнет заряжаться и через вентиль будет проходить зарядный ток i_с и ток нагрузки i_н:

i_в = i_с + i_н.

Заряд конденсатора прекратится в момент t'', когда U – U_c = 0. С этого времени напряжение U становится меньше, чем U_c, и конденсатор начнет разряжаться на нагрузку R_н. При этом напряжение на конденсаторе уменьшается по закону

Uc = Uco e ^{- 1/RC} ,

где U_C0 – напряжение на конденсаторе при запирании вентиля в момент t''; RC – постоянная времени RC-цепочки.

При RC >> T напряжение U_c уменьшается медленно и его величина до следующего открытия вентиля изменяется незначительно. За это время разрядный ток конденсатора (он же ток нагрузки) также изменяется мало. В следующий полупериод процесс повторяется и т.д. Напряжение на нагрузке U_н = U_c выравнивается так же, как и ток в нагрузке

I_н = U_н / R_н.

В течение отрицательного полупериода напряжение источника питания суммируется с напряжением нагрузки, поэтому максимальное обратное напряжение диода равно U.

Индуктивный фильтр (рис. а) представляет собой реактивную катушку (дроссель) с индуктивностью L (индуктивное сопротивление x_L = 6,28fL) и активным сопротивлением R_ф. Катушка включается последовательно с сопротивлением нагрузки R_н. Фильтр работает эффективно в цепях с большим током, если выполняются условия 6,28fmL >> R_н и R_ф << R_н. В этом случае постоянная составляющая напряжения на входных зажимах фильтра мало отличается от постоянной составляющей напряжения на выходе, так как

U_овх / U_овых = I_o (R_ф + R_н) / I_oR_н = R_н / R_н = 1.

Для большего сглаживания применяются многозвенные фильтры.

Г-образный фильтр (рис. б) состоит из индуктивности (дросселя) L_ф, включенной последовательно с параллельно соединенными сопротивлениями нагрузки R_н и емкости C_ф. Повышение сглаживания (уменьшение пульсаций) происходит из-за того, что переменная составляющая пульсирующего тока дважды проходит через фильтрующие цепи.

Если коэффициент сглаживания недостаточен, применяют фильтры, состоящие из нескольких Г-образных звеньев (рис. в). В этом случае результирующий коэффициент сглаживания равен произведению коэффициентов сглаживания всех звеньев фильтра

S = S₁ S₂ S_{3 .}

Наряду с Г-образными фильтрами широко применяются П-образные (рис. г). Они представляют собой сочетание емкостного и Г-образного фильтров и состоят из двух конденсаторов и дросселя. Коэффициент сглаживания П-образного фильтра выше, чем у Г-образного. Он равен произведению коэффициентов сглаживания емкостного фильтра S_c1 и Г-образного S_г

S = S_c1 S_г.