Схема однополупериодного выпрямления.

 

На рисунке а приведена схема однополупериодного выпрямителя, а на рисунке б-временные диаграммы выпрямленного напряжения. Назначение трансформатора на схеме - получение нужного значения выходного напряжения. Такой выпрямитель имеет только одно достоинство, - простота. Низкое качество выпрямленного напряжения делает эту схему редко применяемой для питания маломощной нагрузки с низким требованием уровню пульсаций.

 

Рис. Схема однополупериодного выпрямителя (а) и временнаядиаграмма выходного напряжения (б)

Схемы двухполупериодных выпрямителей.

Существует два варианта реализации двухполупериодного выпрямления:

- схема с организацией среднего вывода обмотки трансформатора и мостовая схема.

На рисунке приведена схема, требующая организации двух одинаковых вторичных обмоток трансформатора, формирующего два одинаковых, но находящихся в противофазе вторичных напряжения u₁₂ и u₃₂. При работе схемы в разные полупериоды токи через диоды VD1 VD2 протекают в различные промежутки времени, складываясь в Rн.

Рис. Схема двухполупериодного выпрямителя со средней точкой

 

На рисунке представлена схема т. н. мостового двухполупериодного выпрямителя (схема Гретца). Этой удивительной схеме на требуется двух вторичных обмоток, но зато необходимо наличие четырёх диодов. В этой схеме в разные полупериоды ток протекает через разные пары диодов (VD3, VD2 или V4D, VD). В результате в нагрузке ток в оба полупериода имеет одно и то же направление. Графики входного и выходного напряжения соответствую двухполупериодному выпрямлению (рисунок)

Рис.. Схема мостового выпрямителя

Сравнение схем выпрямителей.

1. Схема на одном диоде:

-самая простая.

- снижает действующее напряжение;

- имеет повышенную пульсацию выходного напряжения.

2. Схема со средней точкой:

- требует двух вторичных обмоток трансформатора.

- в каждый полупериод последовательно с нагрузкой в прямом направлении включен только один диод, что даёт схеме преимущество при выпрямлении низких напряжений (меньше 5 вольт);

- к диодам в закрытом состоянии прикладывается удвоенное обратное напряжение, что требует применения более высоковольтных диодов;

3. Мостовая схема:

- не требует двух вторичных обмоток;

- может строиться на основе диодной сборки (интегральной схемы на основе четырёх диодов);

- последовательно с нагрузкой включены два диода, что вызывает потерю двух-трёх вольт при использовании кремниевых диодов;

- обратное напряжение делится между двумя диодами.

 

Сглаживающие фильтры.

Сгла́живающий фильтр — устройство для снижения (сглаживания) пульсаций выходного напряжения после выпрямления переменного тока.

В любой схеме выпрямления на выходе выпрямленное напряжение помимо постоянной составляющей содержит переменную, называемую пульсацией напряжения. Пульсация напряжения столь значительна, что непосредственно питание нагрузки от выпрямителя возможно относительно редко (при зарядке аккумуляторных батарей, для питания цепей сигнализации, электродвигателей и т. д.) — там, где приёмник энергии не чувствителен к переменной составляющей выпрямленного напряжения. Пульсация напряжения резко ухудшает, а чаще вообще нарушает работу радиоэлектронных устройств. Для уменьшения переменной составляющей выпрямленного напряжения, то есть, для ослабления пульсации, между выпрямителем и нагрузкой устанавливается сглаживающий фильтр, который обычно состоит из реактивных сопротивлений (то есть тех, которые включают в себя индуктивность и ёмкость). Такой фильтр действует как фильтр нижних частот, обрезая высшие гармоники.

Переменная составляющая выпрямленного напряжения в общем случае представляет собой совокупность ряда гармоник с различными амплитудами и фазами. При этом первая гармоника имеет амплитуду, во много раз превосходящую амплитуды высших гармоник. В зависимости от назначения аппаратуры предъявляют различные требования к величине и характеру пульсации выпрямленного напряжения. Чаще всего для радиотехнической аппаратуры качество сглаживания характеризуется величиной максимально допустимой амплитуды переменной составляющей. В этом случае фильтры рассчитывают на максимальное подавление основной гармоники.

Действие фильтра поясняется рисунком. Здесь ΔU амплитуда пульсаций, величина готорой зависит от параметров схемы фильтра.

 

Ри..К пояснению процесса сглаживания