58 Однополупериодный однофазный выпрямитель. Схема основные параметры и показатели.

Рисунок 1.3 – простейший однополупериодный выпрямитель на полупроводниковом диоде: а – схема; б – временные диаграммы, поясняющие работу схемы

По числу фаз силовой сети различают однофазные, двухфазные, трехфазные и шестифазные выпрямители. При этом под числом фаз питающего напряжения понимают число питающих напряжений с отличными друг от друга начальными фазами. На рисунке 1.3 приведены простейшая схема однополупериодного выпрямите­ля на полупроводниковом диоде (а) и временные диаграммы (б), поясняющие работу схемы. При первых (после включения) положительных полуволнах сину­соидального напряжения uтр на вторичной обмотке трансформатора («+» сверху) прямой ток, протекающий через диод, создаст падение напряжения на нагрузке и зарядит конденсатор до напряжения Uc = Uн. Поскольку прямое сопротивление диода мало, конденсатор зарядится почти до амплитудного Uтp. m значения напряжения uтр.

При отрицательных полуволнах напряжения u_тр диод находится под обратным напряжением: Uобр=u_тр+Uн и ток через него не протекает (током Iобр ввиду его малого значения пренебрегаем).

В это время конденсатор частично разряжается на сопротивление нагрузки, поддерживая на нем напряжение, близкое к Uтр.m. В установившемся режиме (которому соответствуют временные диаграммы, изображенные на рисунке 1.3, б) конденсатор будет подзаряжаться в течение времени t₁-t₂, t₃-t₄ и т.д., пока вы­полняется соотношение u_тр > Uн и диод находится под прямым напряжением: Uпр=u_тр –Uн.

На рисунке 1.3, б штриховой линией показано среднее за период значение пря­мого тока через диод Iпр ср. Если считать ток утечки через конденсатор равным нулю, то средний выпрямленный ток, протекающий через нагрузку, равен сред­нему значению прямого тока через диод: Iвыпр. ср = Iпр. Ср

59 Мостовая схема двухполуперодного выпрямителя на диодах. Основные параметры.

Рисунок 1.5 – Схема мостового двухполупериодного выпрямителя с одним входным напряжением

Вывод А сопротивления Нагрузки Rн постоянно подключен к средней точке источников первичного напряжения uвх и uвх. В то же время вывод В диодами VD1 и VD2 периодически переключается от вывода источника uвх к выводу источника uвх. В этом случае можно предположить, что если вывод А нагрузки при помощи второй аналогичной диодной схемы будет синхронно и противофазно подклю­чаться к неиспользуемым на соответствующем интервале выводам первичных ис­точников, то необходимость в средней точке входного источника отпадет и Uн. cp и Iн. ср увеличатся в 2 раза. Схемотехническая реализация такого решения приве­дена на рисунке 1.5. На интервале 0 < t < Т/2 сумма входных напряжений uвх + uвх = uвх смещает в прямом направлении включенные последовательно с нагрузкой диоды VD1 и VD4. При этом VD2 и VD3 смещены в обратном направлении напряжением, при­ложенным к нагрузке (Uд.обр = Uн).

На интервале T/2<t< Т суммарное входное напряжение смещает диоды VD₂ и VD₃ в прямом, а диоды VD₁ и VD₄ - в обрат­ном направлении. Из сказанного следует, что, как и в однофазной двухполупериодной схеме, напряжение прикладывается к нагрузке в течение всего периода из­менения входного напряжения, но при этом оно в 2 раза превышает выходное напряжение Поэтому при одном и том же напряжении нагрузки в схеме на рисунке. 1.5 к об-ратносмещенному диоду прикладывается напряжение, в 2 раза меньшее, чем в схеме на рисунке 1.4. Схема, представленная на рисунке 1.5, получила название одно­фазного мостового выпрямителя.

Особенностью рассмотренных однофазных двухполупериодных схем явля­ется то, что в схеме со средней точкой последовательно с нагрузкой постоянно включен только один диод, в то время как в мостовой схеме таких диодов два.

Поэтому при низких выходных напряжениях (до 4-5 В) из-за большего зна­чения КПД чаще применяют схем При повышении выходного напряжения разница в КПД этих двух схем уменьшается и опреде­ляющим фактором становится меньшее обратное напряжение, прикладываемое к запертым диодам схемы на рисунке 1.5.

Кн=0.67

U0=0,9U2

Uобрат=1.57U2