Однофазные выпрямители переменного напряжения: однополупериодные, двухполупериодные, мостовые.

Однополупериодный выпрямитель с емкостной нагрузкой

Диаграмма:

 

При включении выпрямителя, когда напряжение на зажимах конденсатора С равно нулю, ток через диод VD1 будет протекать с того момента, как только на анод диода будет подан положительный потенциал. При этом конденсатор начнет заряжаться. По мере заряда конденсатора С напряжение на нем будет возрастать, а ток, протекающий через него уменьшаться. Когда конденсатор зарядится до максимального напряжения, равного амплитуде напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора U_2m, ток через диод VD1 прекратится и заряд конденсатора С на этом закончится. Диод перестанет проводить ток, когда как напряжение на зажимах трансформатора начнет уменьшаться и анод диода VD1 станет отрицательным по отношению к катоду, и после закрывания диода конденсатор окажется замкнутым на сопротивление нагрузки R и будет разряжаться через это сопротивление. При этом будет падать напряжение на его зажимах. Если сопротивление R значительно по величине и емкость конденсатора достаточно велика, то ток разряда мал и, конденсатора разрядится незначительно и к началу следующего полупериода выпрямляемого тока на конденсаторе будет еще достаточно большое напряжение. Катод диода при этом будет оставаться более положительным, чем анод и ток через диод не будет проходить. В следующий полупериод напряжение на вторичной обмотке снова станет больше напряжения на конденсаторе и диод снова начнет пропускать ток. Таким образом, время протекания тока через диод будет сопровождаться отсечкой анодного тока. Обычно величина емкости С и нагрузки R выбираются так, чтобы время протекания тока через диод составляло 0.1…0.2 периода выпрямляемого тока.

Среднее значение тока диода равно току нагрузки:

Ёмкость конденсатора:

где f — частота входного напряжения.

Недостатки: большое обратное напряжение, действующее значение тока I2 в 2.5…3 раза больше тока нагрузки.

Схемы выпрямителя с удвоением напряжения

Такую схему можно представить как две однотактные схемы, соединенные последовательно по постоянному току. Каждая схема работает с емкостной нагрузкой и создает на одном из конденсаторов (С1 или С2) напряжение, равное половине выпрямленного напряжения на нагрузке, а нагрузка подключена параллельно конденсаторам С1 и С2, включенным последовательно. В течение одного полупериода ток протекает через диод VD1 и заряжает конденсатор С1. Во время другого полупериода ток зарядит конденсатор С2. В момент отсутствия тока через диоды происходит разряд конденсаторов через нагрузку R. Все ранее сказанное о схемах выпрямления с емкостной нагрузкой действительно и для этой схемы.

Схема последовательного выпрямителя с удвоением напряжения представляет собой два однополупериодных выпрямителя, подключенных к одной обмотке трансформатора. В один из полупериодов входного напряжения, когда потенциал точки б положителен, а потенциал точки а отрицателен, диод VD1 открыт, а диод VD2 закрыт. В этот момент времени конденсатор С1 заряжается через диод VD1 до амплитудного значения U2m. В следующий полупериод диод VD1 будет закрыт, а диод VD2 – открыт. Конденсатор С2 при этом начинает заряжаться через диод VD2, но от напряжения, равного сумме напряжения вторичной обмотки трансформатора U2 и напряжения ранее заряженного конденсатора С1. Следовательно, напряжение на резисторе Rн будет равно удвоенному значению напряжения U2m. Последовательный выпрямитель имеет ряд преимуществ по сравнению с параллельным удвоителем: пульсации выходного напряжения меньше, астабильность работы выше.

Однофазная мостовая схема выпрямителя с емкостной нагрузкой

Обратное напряжение прикладывается одновременно к двум непроводящим диодам на интервале проводимости двух других диодов. При этом оно создается напряжением вторичной обмотки трансформатора, т.е. оно вдвое меньше, чем в только что рассмотренных схемах однотактного и двухтактного выпрямления.