Принцип работы однополупериодного выпрямителя

Однополупериодный выпрямитель представлен на рисунке 1, временные диаграммы, поясняющие его принцип работы – на рисунке 2.

Подадим на вход выпрямителя со вторичной обмотки трансформатора синусоидальное напряжение. В положительный полупериод этого напряжения, когда на верхней точке обмотки (точке А) положительный потенциал относительно нижней точки (точки В), диод открыт, и через резистор нагрузки протекает ток. Напряжение, подаваемое на вход выпрямителя, распределяется на диоде и резисторе нагрузки: . В случае открытого диода напряжением на нём можно пренебречь, тогда , т.е. напряжение на резисторе меняется также как и входное напряжение.

В случае отрицательного полупериода входного напряжения (полярность напряжения указана в скобках) диод закрыт, и ток через резистор на течёт. Напряжение на резисторе нагрузки равно: .

Таким образом, выходное напряжение имеет форму половинок синусойды. Оно называется пульсирующим.

Рис.1

Рис.2

Принцип работы двухполупериодного выпрямителя

Рассмотримпринцип работы двухполупериодного выпрямителя, собранного на четырёх диодах (см.рис.3). Такое соединение диодов называют диодным мостом, а саму схему – мостовой. К одной из диагоналей моста присоединяют вторичную обмотку трансформатора, к другой – нагрузочный резистор. Временные диаграммы, поясняющие принцип работы, представлены на рисунке 4.

В положительный полупериод входного напряжения, когда на верхней точке обмотки (точке А) положительный потенциал относительно нижней точки (точки В), открыты диоды VD1 и VD3, а диоды VD2 и VD4 закрыты. Ток протекает по цепи: точка А, диод VD1, резистор нагрузки Rн, диод VD3, точка В. Напряжение, подаваемое на вход выпрямителя, распределяется на диодах и резисторе нагрузки: . В случае открытых диодов напряжением на них можно пренебречь, тогда , т.е. напряжение на резисторе меняется также как и входное напряжение. В отрицательный период сетевого напряжения (полярность показана в скобках) ток протекает по цепи: точка В, открытый диод VD4, резистор Rн, открытый диод VD2, точка А. Очевидно, что напряжение на резисторе меняется также, как и входное.

Таким образом, каждая пара диодов работает поочерёдно и оба полупериода ток через резистор имеет одно и тоже направление.

 

 

Рис.3

Рис.4

Использование фильтров

Выпрямленное напряжение, получаемое на выходе рассматриваемых выпрямителей, называют пульсирующим. Оно является постоянным только по направлению, а величины напряжения и тока меняются во времени. 

Для получения сигнала постоянного не только по направлению, но и по величине используют фильтры, сглаживающие пульсации выходного напряжения. Простейшим фильтром служит конденсатор (ёмкостный фильтр), включаемый параллельно резистору нагрузки (см.рис.5).

 

Рис.5

 

В интервал времени [ t₁, t₂ ] конденсатор через открытый(ые) диод(ы) заряжается в полярности, указанной на схеме (см.рис.5). Когда напряжение на входе выпрямителя становится меньше напряжения, до которого зарядился конденсатор, он начинает разряжаться через нагрузочный резистор. Причём направление разрядного тока Iр совпадает с направлением тока, протекающего в резисторе через открытый(ые) диод(ы). В следующий положительный полупериод конденсатор через открытый диод снова заряжается и процессы разрядки повторяются. Изменения формы выходного напряжения в выпрямителях с ёмкостным фильтром поясняют временные диаграммы, приведённые на рисунке 6 (в однополупериодном выпрямителе – диаграмма слева, в двухполупериодном - справа).

Рис.6