Випрямлячі

1.Однонапівперіодна схема випрямлення

При невеликій потужності випрямленого струму і невисоких вимог до пульсацій застосовується однонапівперіодна схема випрямлення (рис. 2.2). Перевага схеми простота, недоліки малий ККД і великі пульсації випрямленої напруги. У даній схемі діод знаходиться у відкритому стані на протязі одного напівперіода змінної напруги, постійна складова вихідної напруги при цьому дорівнює

U₀=U_m/3,14=0.318U_m=0.45U₂.

де U₂ - діюча напруга на виході вторинної обмотки трансформатора,

U _m= 2 U₂ - амплітудне значення напруги на виході вторинної обмотки трансформатора

У другому напівперіоді діод знаходиться у непровідному (зачиненому) стані. При цьому напруга прикладається до нього у зворот’ньому напрямку. Ця напруга називається зворотною, її значення дорівнює U_зв=U_m=1,41U₂

Якщо значення зворотной напруги перевищить припустиму зворотну напругу застосованого діода, відбудеться електричний пробій діода і, отже, порушиться робота схеми випрямляча.

При використанні ємнісного фільтра на виході випрямляча зворотна напруга діода збільшується вдвічі і дорівнює

U_зв=2U_m=2,82U₂

Частота пульсацій дорівнює частоті живлющої напруги і для промислової мережі становить 50 Гц.

2 Двонапівперіодні схеми випрямлення

Двонапівперіодні схеми випрямлення широко застосовують у джерелах електроживлення середньої потужності. Достоїнстью цих схем є вдвічі більше значення постійної складової вихідної напруги і вдвічі вища частота пульсацій (рівна 100 Гц при частоті живлячої напруги 50 Гц) у порівнянні зі схемою однонапівперіодного випрямлення. Чим вища частота пульсації, тим легше вона фільтрується (сглажується). Розрізняють одно - і двотактні схеми двонапівперіодних випрямлячів. До однотактних відносять схеми, в яких струм протікає по вторинній обмотці трансформатора тільки один раз за повний період. До двотактних відносять схеми, в яких струм протікає по вторинній обмотці трансформатора двічі за один період в протилежних напрямках.

Схему однотактного двонапівперіодного випрямляча (рис.2.3) можна розглядати як два паралельно увімкнених однонапівперіодних випрямляча на діодах VD1, VD2, які працюють на спільне навантаження Rн, живлення яких здійснюється від двох однакових протифазних напруг U' і U, що забезпечує вторинна обмотка трансформатора із середнім виходом.

У даній схемі діод VD1 відкритий під час першого напівперіода і закритий під час другого. Постійна складова U₀ вихідної напруги при цьому дорівнює

U₀ = 2U_m /  = 0,636 U_m = 0,9 U₂

де U₂ = U₂ = U₂ - діюча значення на виході кожної половини вторинної обмотки;U_m = 2 U₂ - амплітудне значення напруги на виході кожної половини вторинної обмотки.

Значення зворотної напруги діодів вдвічі більше, ніж для схеми однонапівперіодного випрямлення і дорівнює

U_зв = 2,82 U₂

При наявності ємкісного фільтра на виході випрямляча зворотна напруга буде також дорівнювати

U_зв = 2 U_m = 2,82 U₂

До недоліків однотактної схеми двонапівперіодноїго випрямляча належить наявність виводу від середини вторинної обмотки, кожна половина якої містить однакову кількість витків. При цьому сумарна кількість витків вдвічі більша, ніж для однонапівперіодного випрямлення.

Вказаного недоліку позбавлена двотактна схема двонапівперіодного випрямлення, для живлення випрямлячів якого використовується вторинна обмотка трансформатора без виводу середньої точки. Кількість витків при цьому вдвічі менша, ніж для однотактної схеми при однаковому значенні вихідної напруги, але кількість діодів вдвічі більша. Схема двотактної двонапівперіодного випрямлення (її часто називають мостовою схемою випрямлення) і діаграми напруг наведені на рис.2.4, а,б.

Під час кожного напівперіода струм проходить послідовно через два діода. Так під час першого напівперіода для позитивної напівхвилі вхідної напруги струм проходить через діоди VD3, VD2 (рис. 2.4, в), а під час другого напівперіода для негативної напівхвилі вхідної напруги струм проходить через діоди VD4,VD1 (рис.2.4, г).

Постійна складова U₀ вихідної напруги випрямляча дорівнює

U₀ = 2U_m /  = 0,636 U_m = 0,9 U₂

Зворотна напруга, яка одночасно прикладається до двох діодів різних плечей мосту, вдвічі менше, ніж для однотактної схеми, і дорівнює

U_зв = 1.41 U₂,

а при наявності ємкісного фільтра на виході випрямляча зворотна напруга буде також дорівнювати

U_зв = 1.41 U₂

Коли використовуються діоди з меншою допустимою зворотною напругою, ніж у схемі випрямлення, необхідно застосувати послідовне увімкнення діодів. Для рівномірного ділення зворотної напруги, яка прикладається, кожен з послідовно з'єднаних діодів треба зашунтувати резистором 50...200к0м.