Назначение и состав схем выпрямления

Выпрямительные устройства используются для преобразования переменного напряжения в постоянное. Обычно они состоят из:

· повышающего или понижающего (в зависимости от назначения выпрямителя) трансфор­матора (на практике могут использоваться и бестрансформаторные схемы выпрямления);

· полупроводниковых диодов, осуществляющих выпрямление переменного напряжения;

· сглаживающего фильтра, уменьшающего пульсацию выпрямленного напряжения. Выпрямители без сглаживающего фильтра применяются сравнительно редко (только в тех случаях, когда пульсации напряжения на нагрузке не имеют существенного значения);

Так же могут включать в себя устройства стабилизации напряжения, устройства контроля, защиты и коммутации.

Схемы выпрямления могут быть с умножением выпрямленного напряжения.

 

Требования к выпрямителям

Выбор схемы выпрямителя зависит от ряда требуемых значений параметров, характеризующих выпрямительное устройство. К ним относятся:

· выпрямленное напряжение и мощность;

· частота пульсации выпрямленного напряжения;

· число диодов;

· обратное напряжение на диоде;

· коэффи­циент использования мощности трансформатора;

· напряжение вторичной обмотки.

 

Коэффициент пульсаций

Качество выпрямления переменного напряжения оценивают с помощью коэффициента пульсаций, под которым понимают отношение переменной и постоянной составляющих выпрямленного напряжения:

, (2)

где U₁ и U₀ – амплитуда переменной и постоянной составляющей выпрямленного напряжения соответственно.

 

Однополупериодная схема выпрямления

Состав

Однополупериодный выпрямитель (рисунок 16) состоит из трансформатора T1 и диода D1. В схеме для его исследования в качестве питающей сети используется источник переменного напряжения V1, в качестве нагрузки – резистор R1. Для получения временных диаграмм используется осциллограф.

 

Работа схемы

В моменты времени, когда диод включен в прямом направлении, ток протекает через диод и нагрузку. При этом собственное сопротивление диода значительно меньше сопротивления нагрузки, и практически все напряжение с вторичной обмотки трансформатора приложено к нагрузке.

В моменты обратного включения диодов собственное сопротивление диода превышает сопротивление нагрузки, ток через нагрузку не проходит, а все напряжение оказывается приложенным к диоду.

Рис. 16. Однополупериодный выпрямитель

 

Таким образом, на выходе однополупериодной схемы выпрямления имеют место импульсы напряжения, частота следования которых равна частоте питающей сети (рисунок 17).

а) б)

Рис. 17. Напряжение на входе (а) и выходе (б) однополупериодного
выпрямителя

Достоинства и недостатки

Достоинствами однополупериодной схемы выпрямления являются:

· простота;

· наличие только одного диода;

· использование однофазного трансформатора.

 

К недостаткам схемы следует отнести:

· относительно большое значение коэффициента пульсаций;

· низкий коэффициент использования мощности трансформатора, так как он работает только в течение одного полупериода;

· большая величина обратного напряжения на диоде.

 

Применение

Как правило, однополупериодную схему выпрямления применяют в маломощных выпрямителях с высокоомной нагрузкой, когда не требуется высокой степени сглаживания выпрямленного напряжения.