Выпрямитель тока схема: Выпрямители переменного тока: схемы однополупериодного и двухполупериодного

Выпрямители тока.Схемы выпрямителей. — Elektrolife

Выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный; выпрямительные схемы являются самыми простыми и наиболее полезными в практическом отношении диодными схемами (иногда диоды даже называют выпрямителями).

Однополупериодный выпрямитель

Символ «Перем» используется для обозначения источника переменного напряжения; в электронных схемах он обычно используется с трансформатором, питающимся от силовой линии переменного тока. Для синусоидального входного напряжения, значительно превышающего прямое напряжение диода (обычно в выпрямителях используют кремниевые диоды, для которых прямое напряжение составляет 0,6 В). Если  вспомнить, что диод – это проводник, пропускающий ток только в одном направлении, то нетрудно понять, как работает схема выпрямителя.

Представленная схема называется

однополупериодным выпрямителем, так как она использует только половину входного сигнала (половину периода).

  Схема двухполупериодного выпрямителя    

Двухполупериодный мостовой выпрямительВыходной сигнал схемы двухполупериодного выпрямителя

Из графика видно, что входной сигнал используется при выпрямлении полностью.

На графике выходного напряжения наблюдаются интервалы с нулевым значением напряжения, они обусловлены прямым напряжением диодов. В рассматриваемой схеме два диода всегда подключены последовательно к входу; об этом следует помнить при разработке низковольтных источников питания.

Фильтрация в источниках питания

Выпрямленные сигналы еще не могут быть использованы как сигналы постоянного тока. Дело в том, что их можно считать сигналами постоянного тока только в том отношении, что они не изменяют свою полярность. На самом деле в них присутствует большое количество «пульсаций» (периодических колебаний напряжения относительно постоянного значения), которые необходимо сгладить для того, чтобы получить настоящее напряжение постоянного тока. Для этого схему выпрямителя нужно дополнить фильтром низких частот.

Вообще говоря, последовательный резистор здесь не нужен, и его, как правило, не включают в схему (если же резистор присутствует, то он имеет очень маленькое сопротивление и служит для ограничения пикового тока выпрямителя).

Дело в том, что диоды предотвращают протекание тока разряда конденсаторов, и последние служат скорее как накопители энергии, а не как элементы классического фильтра низких частот. Энергия, накопленная конденсатором, определяется выражением W  = 1/2CU ². Если емкость С измеряется в фарадах, а напряжение U – в вольтах, то энергия W будет измеряться в джоулях (в ваттах в 1 с).

Конденсатор подбирают так, чтобы выполнялось условие

R_нC  >> 1/f  (где f  – частота пульсаций, в нашем случае 100 Гц). При этом происходит ослабление пульсаций за счет того, что постоянная времени для разрядки конденсатора существенно превышает время между перезагрузками.

Определение напряжения пульсаций.  Приблизительно определить напряжение пульсаций нетрудно, особенно если оно невелико по сравнению с напряжением постоянного тока

Определение напряжения пульсаций источника

Нагрузка вызывает разряд конденсатора, который происходит в промежутке между циклами (или половинами циклов для двухполупериодного выпрямления) выходного сигнала.

Если предположить, что ток через нагрузку остается постоянным (это справедливо для небольших пульсаций), то ΔU = (I /C) Δt (напомним, что I = C (dU /dt). Подставим значение 1/f (или 1/2f для двухполупериодного выпрямления) вместо Δt  (такая замена допустима, так как конденсатор начинает снова заряжаться меньше, чем через половину цикла). Получим

ΔU = I_нагр /fC

(однополупериодное выпрямление),

ΔU = I_нагр /2fC

(двухполупериодное выпрямление).

Если воспользоваться экспоненциальной функцией, определяющей изменение напряжения на конденсаторе при его разряде, то результат получим неправильным по следующим причинам:

Разряд конденсатора описывается экспоненциальной зависимостью только в том случае, если нагрузка резистивна; в большинстве случаев это не так.

Часто на выходе выпрямителя устанавливают стабилизатор напряжения, который обеспечивает постоянство выпрямленного напряжения – он выступает в роли нагрузки, через которую протекает постоянный ток.

Для источников питания используют, как правило, конденсаторы с точностью 20 % и более. При разработке схем следует учитывать разброс параметров компонентов и для страховки производить расчет для наиболее неблагоприятного сочетания их значений. В таком случае, если считать, что в начальный момент разряд конденсаторов происходит по линейному закону, приближение будет весьма точным, особенно если пульсации невелики. Неточности приближения приводят лишь к некоторой перестраховке – они проявляются в завышении расчетного напряжения пульсаций по сравнению с его истинным значением.

Схемы выпрямителей для источников питания

Двухполупериодная мостовая схема. На рисунке показана схема источника питания постоянного тока с мостовым выпрямителем

Схема мостового выпрямителя. Значок полярности и электрод в виде дуги служат для обозначения поляризованного конденсатора, заряжать его с другой полярностью недопустимо

Двухполупериодный однофазный выпрямитель.  Схема двухполупериодного однофазного выпрямителя приведена на рисунке ниже

Двухполупериодный выпрямитель на основе трансформатора со средней точкой

Выходное напряжение здесь в 2 раза меньше, чем в схеме мостового выпрямителя. Схема двухполупериодного однофазного выпрямителя не является эффективной с точки зрения использования трансформатора, так как каждая половина вторичной обмотки используется только в одном полупериоде. В связи с этим ток в обмотке за этот интервал времени в 2 раза больше, чем в простой двухполупериодной схеме. Согласно закону Ома, температура нагрева обмотки пропорциональна произведению

I²R , значит, за время в 2 раза меньшее нагрев будет в 4 раза больше или в среднем больше по сравнению с эквивалентной двухполупериодной схемой.

Трансформатор для этой схемы следует выбирать так, чтобы его предельный ток был в 1,4 (в √2) раз больше, чем у трансформатора мостовой схемы, в противном случае такой выпрямитель будет более дорогим и более громоздким, чем мостовой.

Расщепление напряжения питания. Широко распространена мостовая однофазная двухполупериодная схема выпрямителя

Формирование двухполярного (расщепленного) напряжения питания.

Она позволяет расщеплять напряжение питания (получать на выходе одинаковые напряжения положительной и отрицательной полярности).

Эта схема эффективна, так как в каждом полупериоде входного сигнала используются обе половины вторичной обмотки.

Умножители напряжения или выпрямители с умножением напряжения. Схема, показанная на рисунке называется удвоителем напряжения.

Удвоитель напряжения

Для того чтобы понять, как работает эта схема, представьте, что она состоит из двух последовательно соединенных выпрямителей. Фактически эта схема является двухполупериодным выпрямителем, так как она работает в каждом полупериоде входного сигнала – частота пульсаций в 2 раза превышает частоту колебаний питающей сети. Разновидности этой схемы позволяют увеличивать напряжение в 3, 4 и более раз.

На рисунках  показаны схемы выпрямителей, обеспечивающие увеличение напряжения в 2, 3 и 4 раза, в которых один конец обмотки трансформатора заземлен.

Схемы умножения напряжения

Военно-техническая подготовка

1.7. Выпрямители

Выпрямитель

(электрического тока) — преобразователь электрической энергии; механическое, электровакуумное, полупроводниковое или другое устройство, предназначенное для преобразования переменного входного электрического тока в постоянный выходной электрический ток.

1.7.1. Однополупериодный выпрямитель.

Простейшая схема

однополупериодного

выпрямителя состоит только из одного выпрямляющего ток элемента (диода). На выходе — пульсирующий постоянный ток. На промышленных частотах (50—60 Гц) не имеет широкого применения, так как для питания аппаратуры требуются сглаживающие фильтры с большими величинами ёмкости и индуктивности, что приводит к увеличению габаритно-весовых характеристик выпрямителя. Однако схема однополупериодного выпрямления нашла очень широкое распространение в импульсных блоках питания с частотой переменного напряжения свыше 10 кГц, широко применяющихся в современной бытовой и промышленной аппаратуре. Объясняется это тем, что при более высоких частотах пульсаций выпрямленного напряжения, для получения требуемых характеристик (заданного или допустимого коэффициента пульсаций), необходимы сглаживающие элементы с меньшими значениями ёмкости (индуктивности). Вес и размеры источников питания уменьшаются с повышением частоты входного переменного напряжения.

Однополупериодный выпрямитель или четвертьмост является простейшим выпрямителем и включает в себя один вентиль (диод или тиристор).

Напряжение со вторичной обмотки трансформатора проходит через вентиль на нагрузку только в положительные полупериоды переменного напряжения. В отрицательные полупериоды вентиль закрыт, всё падение напряжения происходит на вентиле, а напряжение на нагрузке Uн равно нулю. Среднее значение переменного тока по отношению к подведенному действующему составит:

.

Эта величина вдвое меньше, чем в полномостовом. Важно отметить, что среднеквадратичное значение напряжения на выходе однополупериодного выпрямителя будет в

меньше подведенного действующего, а потребляемая нагрузкой мощность в 2 раза меньше (для синусоидальной формы сигнала).

1.7.2. Двухполупериодный выпрямитель.

Двухполупериодный выпрямитель

может строиться по мостовой или полумостовой схеме (когда, например, в случае выпрямления однофазного тока, используется специальный трансформатор с выводом от средней точки вторичной обмотки и вдвое меньшим количеством выпрямляющих ток элементов. Такая схема ныне применяется редко, так как более металлоёмка и имеет большее эквивалентное активное внутреннее сопротивление, то есть большие потери на нагрев обмоток трансформатора).

Рис 1. Двухполупериодный выпрямитель с сглаживающим ёмкостным фильтром.

При построении двухполупериодного выпрямителя со сглаживающим конденсатором следует всегда помнить, что переменное напряжение всегда измеряется в «действующем» значении, которое в 1,41 раза меньше его максимальной амплитуды, а выпрямленное напряжение на конденсаторе, в отсутствие нагрузки, будет всегда равно амплитудному. Это означает, что, например, при измеренном напряжении однофазного переменного тока 12 вольт до мостового однофазного выпрямителя со сглаживающим конденсатором, на конденсаторе, (в отсутствие нагрузки), будет напряжение до 17 вольт. Под нагрузкой выпрямленное напряжение будет ниже, (но не ниже величины средневыпрямленного напряжения переменного тока, если внутреннее сопротивление трансформатора — источника переменного тока — принять равным нулю) и зависеть от ёмкости сглаживающего конденсатора.

Соответственно, выбор величины переменного напряжения вторичной обмотки трансформатора, должен строиться исходя из максимальной допустимой величины подаваемого напряжения, а ёмкость сглаживающего конденсатора — должна быть достаточно большой, чтобы напряжение под нагрузкой не снизилось меньше минимально допустимого. На практике также учитывается неизбежное падение напряжения под нагрузкой — на сопротивлении проводов, обмотке трансформатора, диодах выпрямительного моста, а также возможное отклонение от номинального величины питающего трансформатор напряжения электрической сети.

Рис 2. Входное переменное напряжение (жёлтого цвета) и постоянное выходное напряжение однополупериодного выпрямителя с фильтрующей ёмкостью.

Следует отметить, что в выпрямителях с сглаживающим конденсатором диоды открываются не на весь полупериод напряжения, а на короткие промежутки времени, когда мгновенное значение переменного напряжения

превышает постоянное напряжение на фильтрующем конденсаторе (т. е. в моменты вблизи максимумов синусоиды). Поэтому протекающий через диоды (и обмотку трансформатора) ток представляет собой короткие мощные импульсы сложной формы, амплитуда которых значительно превышает средний ток, потребяемый нагрузкой выпрямителя. Этот факт следует учитывать при расчёте трасформатора (вариант расчёта для работы

не

на активную нагрузку, а на выпрямитель с ёмкостным фильтром), и принимать меры для подавления возникающих импульсных помех.

1.7.3. Мостовая схема выпрямления переменного тока.

Диодный мост

— электрическая схема, предназначенная для преобразования («выпрямления») переменного тока в пульсирующий.

На вход (Input) схемы подаётся переменное напряжение (обычно, но не обязательно синусоидальное). В каждый из полупериодов ток проходит только через 2 диода, 2 других — заперты:

Рис 5. Анимация принципа работы

В результате, на выходе (DC Output) получается напряжение, пульсирующее с частотой, вдвое большей частоты питающего напряжения:

Рис 6. Красным — исходное синусоидальное напряжение , зелёным — однополупериодное выпрямление (для сравнения), синим — рассматриваемое двухполупериодное

Преимущества

• Двухполупериодное выпрямление с помощью моста (по сравнению с однополупериодным) позволяет:
• Получить на выходе напряжение с повышенной частотой пульсаций, которое проще сгладить фильтром на конденсаторе.
• Избежать постоянного тока подмагничивания в питающем мост трансформаторе.
• Увеличить его КПД, что позволяет сделать его магнитопровод меньшего сечения.

Недостатки

• Происходит двойное падение напряжения по сравнению с однополупериодным выпрямлением (прямое напряжение диода × 2 ≈ 1 В), это иногда нежелательно в низковольтных схемах. Частично этот недостаток может быть преодолен за счет использования диодов Шоттки с малым падением напряжения.
• При перегорании одного из диодов схема превращается в однополупериодную, что может быть не замечено вовремя, и в устройстве появится скрытый дефект.

Различные типы выпрямителей — Блог

Выпрямители используются в различных устройствах и могут применяться для модификации сетевых систем. Они классифицируются по-разному в зависимости от таких факторов, как тип питания, конфигурация моста и используемые компоненты. В целом выпрямители можно разделить на два типа – однофазные и трехфазные. Пройдя еще один уровень, их можно разделить на полуволновые, двухполупериодные и мостовые выпрямители.

Что такое выпрямитель?

Прежде чем мы перейдем к различным типам выпрямителей, стоит рассмотреть, что такое выпрямители. Выпрямитель представляет собой диод, который преобразует переменный ток (известный как AC) в постоянный ток (DC). Постоянный ток течет только в одном направлении, тогда как переменный ток регулярно меняет направление. Выпрямители позволяют току течь в одном направлении.

Выпрямители принимают переменное напряжение и преобразуют его в высококачественное постоянное напряжение, необходимое для вашего телекоммуникационного оборудования. Традиционному телекоммуникационному оборудованию обычно требуется входное питание постоянного тока, но сетевое питание работает от переменного тока. Такие системы питания состоят из нескольких выпрямителей, которые преобразуют мощность переменного тока в мощность постоянного тока, чтобы они могли работать.

Без правильного выпрямителя мало шансов создать идеальную систему. Они являются сердцем энергосистемы, поскольку предлагают оптимизированные решения для каждого применения. Использование выпрямителей означает, что вы можете настроить свою систему питания без необходимости переделывать каждый элемент.

Различные типы выпрямителей

Итак, ясно, что выпрямители являются ключевым компонентом любой сетевой системы, но нам нужно копнуть глубже, чтобы понять различные типы. В зависимости от ситуации используются разные выпрямители в зависимости от системы, в которой они используются. Два верхних уровня — однофазные и трехфазные, которые указывают, сколько диодов используется в цепи. Затем мы подошли к полуволновым, двухполупериодным и мостовым выпрямителям, которые влияют на то, какие полупериоды производятся. Давайте рассмотрим каждый тип, чтобы лучше понять, какой выпрямитель следует использовать.

Однофазные и трехфазные выпрямители

Однофазные выпрямители имеют вход однофазного переменного тока. Структуры очень простые, для них требуется один, два или четыре диода (в зависимости от типа системы). Это означает, что однофазный выпрямитель обеспечивает небольшую мощность и имеет меньший коэффициент использования трансформатора (TUF). Однофазный выпрямитель использует для преобразования только одну фазу вторичной обмотки трансформатора, а диоды подключаются ко вторичной обмотке однофазного трансформатора. Это вызывает высокий коэффициент пульсации.

Трехфазные выпрямители имеют вход трехфазного питания AV. В конструкции требуется три или шесть диодов, и они подключаются к каждой фазе вторичной обмотки трансформатора. Вместо однофазных выпрямителей используются трехфазные выпрямители для уменьшения коэффициента пульсаций.

При сравнении двух типов выпрямителей трехфазный предпочтительнее при использовании больших систем. Это связано с тем, что они могут обеспечивать большую мощность и не требуют дополнительного фильтра для уменьшения коэффициента пульсаций. Из-за этого трехфазные выпрямители более эффективны и имеют больший коэффициент использования трансформатора.

Полупериодные и двухполупериодные выпрямители

Однополупериодные выпрямители преобразуют один полупериод переменного тока на входе в пульсирующий постоянный ток на выходе. Это позволяет полупериод входного переменного тока блокировать другой полупериод. Полупериод может быть как положительным, так и отрицательным. Это самый простой выпрямитель, так как используется только один диод. На рисунке 1 (ниже) показан выпрямитель положительной полуволны, тогда как выпрямитель отрицательной полуволны показывает, что диод смещен в обратном направлении (обращен в противоположную сторону). Из-за пульсирующего характера постоянного тока коэффициент пульсации высок. Это означает, что однополупериодные выпрямители не считаются эффективными, и им часто требуются фильтры для уменьшения коэффициента пульсаций.

Рис. 1: Однополупериодный выпрямитель

Двухполупериодные выпрямители преобразуют оба полупериода (положительные и отрицательные) на входе переменного тока в пульсирующий постоянный ток на выходе. Как показано на рис. 2 (ниже), в этих схемах используется трансформатор с центральным отводом, который подключается через середину вторичной обмотки трансформатора. Эти типы трансформаторов делят входной переменный ток на две части – положительную и отрицательную. В связи с этим двухполупериодные выпрямители считаются гораздо более эффективными, поскольку по сравнению с ними коэффициент пульсаций намного ниже. Кроме того, поскольку оба цикла разрешены одновременно, это означает, что ни один сигнал не теряется.

Рисунок 2: двухполупериодный выпрямитель

Мостовые выпрямители

Мостовые выпрямители широко используются в источниках питания для подачи напряжения постоянного тока на компоненты. В них используются четыре или более диода и нагрузочный резистор (см. рис. 3 ниже).

Рис. 3: Мостовой выпрямитель

Четыре диода расположены последовательно, и только два диода пропускают электрический ток в течение каждого полупериода. Считается, что диоды работают парами: одна пара пропускает электрический ток в течение положительного полупериода, а другая половина пропускает ток в течение отрицательного полупериода. Входной переменный ток подается на две клеммы, а выходной постоянный ток получается через резисторную катушку индуктивности, которая подключена между двумя другими клеммами.

Мостовые выпрямители пропускают электрический ток во время как положительных, так и отрицательных полупериодов входного сигнала переменного тока. Эти конфигурации цепей не требуют трансформаторов с центральным отводом, которые могут быть очень дорогими.

Неуправляемые и управляемые выпрямители

Неуправляемые выпрямители — это когда в цепи используются только диоды. Все выпрямители, которые мы рассмотрели до сих пор, являются неуправляемыми выпрямителями. В схемах управляемого выпрямителя используются тиристоры для управления выходом постоянного тока. Они используются, когда необходимо более точно контролировать ток, поскольку диоды могут быть только включены или выключены. Управляемые выпрямители обеспечивают непрерывный контроль и гарантируют отсутствие потерь мощности.

Как выпрямители используются в телекоммуникациях?

В телекоммуникационной отрасли выпрямители необходимы для построения сетевых систем. Их использование означает, что вам не придется начинать с нуля, когда что-то нужно изменить. Различные типы выпрямителей позволяют телекоммуникационным компаниям относительно легко переключать компоновку систем. Они также позволяют телекоммуникационным компаниям адаптировать свои системы в соответствии со своими потребностями по мере необходимости модификации.

Приложения продуктов выпрямителя включают фиксированную сеть доступа, сеть беспроводного доступа, сеть передачи и сеть связи предприятия. Выпрямители могут обеспечить стабильное и надежное питание для основных поставщиков и эффективно снизить энергопотребление. По этой причине каждая телекоммуникационная компания должна учитывать различные типы выпрямителей перед настройкой или внесением изменений в свою систему.

Компания Carritech предлагает широкий ассортимент выпрямителей для удовлетворения потребностей вашей сети. См. здесь последние продукты, которые мы приобрели. Не можете найти то, что ищете? Свяжитесь с отделом продаж, чтобы узнать сегодня.

Источники: Физика и радиоэлектроника , Электротехнический класс

Следующая статья: « Анатомия волоконно-оптической подводной сети

Получайте все наши последние новости каждый месяц на ваш почтовый ящик.

Адрес электронной почты: Пожалуйста, оставьте это поле пустым.

‘

Связанные статьи

25 марта 2020 г.

25 сентября 2018 г.

23 ноября 2016 г.

Схема мостового выпрямителя — Детали проектирования и советы » Примечания по электронике

Мостовой выпрямитель, состоящий из четырех диодов, обеспечивает двухполупериодное выпрямление без необходимости использования трансформатора с отводом от середины.

Цепи диодного выпрямителя Включают:
Цепи диодного выпрямителя
Полупериодный выпрямитель
Двухполупериодный выпрямитель
Двухдиодный двухполупериодный выпрямитель
Двухполупериодный мостовой выпрямитель
Синхронный выпрямитель

Мостовой выпрямитель представляет собой электронный компонент, который широко используется для обеспечения двухполупериодного выпрямления и, возможно, является наиболее широко используемой схемой для этого приложения.

Мостовой выпрямитель с четырьмя диодами имеет отличительный формат с символом схемы, основанным на квадрате с одним диодом на каждой ножке.

Типовой мостовой выпрямитель для монтажа на печатной плате

Благодаря своим характеристикам и возможностям двухполупериодный мостовой выпрямитель используется во многих линейных источниках питания, импульсных источниках питания и других электронных схемах, где требуется выпрямление.

Ввиду их широкого применения мостовые выпрямители доступны в виде отдельных электронных компонентов, содержащих диоды, соединенные в кольцо.

Некоторые из них представлены в виде компонентов, монтируемых в сквозные отверстия для печатных плат, другие — в виде компонентов для поверхностного монтажа, а третьи доступны в виде компонентов, которые можно прикрепить болтами к радиаторам. Эти последние обычно используются для приложений с более высоким током.

Очевидно, что также можно создать мостовой выпрямитель из четырех диодов, хотя использование четырех отдельных диодов может оказаться не таким удобным в использовании, как один компонент мостового выпрямителя.

Схемы мостового выпрямления

Существует множество различных электронных схем, в которых мостовой выпрямитель может использоваться в качестве основы общей схемы, однако ситуация, когда он используется для выпрямления входящего сигнала переменного тока от трансформатора, является одной из наиболее распространенных.

Схема базовой схемы мостового выпрямителя имеет блок мостового выпрямителя в центре. Он состоит из мостовой схемы, включающей четыре диода. Это могут быть отдельные диоды, или также легко получить мостовые выпрямители в виде отдельного электронного компонента.

Двухполупериодный выпрямитель с использованием мостового выпрямителя

Мостовой выпрямитель обеспечивает двухполупериодное выпрямление и имеет то преимущество перед двухполупериодным выпрямителем, использующим два диода, что в трансформаторе не требуется отвода от центра. Это означает, что для обеих половин цикла используется одна обмотка.

Электронные компоненты с обмоткой стоят дорого, а наличие центрального отвода означает, что для обеспечения двухполупериодного выпрямления необходимы две идентичные обмотки, каждая из которых обеспечивает полное напряжение. Это удваивает количество витков и увеличивает стоимость трансформатора.

Подход с использованием трансформатора с центральной лентой имеет то преимущество, что требуется только два диода, по одному подключенному к внешней стороне каждой обмотки, а центральный отвод соединен с землей. Однако дополнительная стоимость дополнительной обмотки намного превышает стоимость двух дополнительных полупроводниковых диодов, необходимых для создания мостового выпрямителя.

Общая стоимость источника питания обычно очень важна при разработке линейных источников питания или других электронных устройств.

Чтобы увидеть, как работает мостовой диодный двухполупериодный выпрямитель, полезно увидеть ток, протекающий по полному циклу входящего сигнала.

Двухполупериодный мостовой выпрямитель, показывающий протекание тока

В большинстве источников питания, будь то для линейных регуляторов напряжения или импульсных источников питания, выход мостового выпрямителя подключается к сглаживающему конденсатору как часть нагрузки.

Эти электронные компоненты принимают заряд на высоковольтных участках сигнала, а затем отдают заряд на нагрузку при падении напряжения. Таким образом, они обеспечивают более постоянное напряжение, чем прямой выход мостового выпрямителя. Это позволяет правильно работать другим схемам, таким как линейные регуляторы напряжения и импульсные источники питания.

Примечание по сглаживанию конденсаторов источника питания:

Конденсаторы используются во многих источниках питания как для линейных регуляторов напряжения, так и для импульсных источников питания для сглаживания выпрямленной формы волны, которая в противном случае колебалась бы между пиковым напряжением формы волны и нулем. Сглаживая форму сигнала, от него можно запускать электронные схемы.

Подробнее о Сглаживание конденсаторов.

Что касается мостового выпрямителя и его диодов, включение конденсатора означает, что ток, проходящий через диоды, будет иметь значительные пики по мере зарядки конденсатора.

Период, в течение которого заряжается конденсатор источника питания

При выборе электронных компонентов для мостового выпрямителя необходимо убедиться, что они могут выдерживать пиковые уровни тока.

Мостовые выпрямители

Компоненты мостового выпрямителя могут иметь различные формы. Их можно сделать с использованием дискретных диодов. Кольцо из четырех диодов легко сделать либо на бирке, либо в составе печатной платы. Необходимо позаботиться о том, чтобы диоды достаточно вентилировались, поскольку они могут рассеивать тепло под нагрузкой.

Схема мостового выпрямителя и маркировка

В качестве альтернативы мостовые выпрямители представляют собой отдельные электронные компоненты, содержащие четыре диода в едином блоке или корпусе. Выведены четыре соединения и помечены «+», «-» и «~». Соединение «~» используется для подключения к переменному входу. Связь + и — очевидна.

Некоторые из этих мостовых выпрямителей предназначены для монтажа на печатной плате и могут иметь провода для монтажа в сквозное отверстие. Другие могут быть устройствами для поверхностного монтажа.

Некоторые мостовые выпрямители заключены в корпуса большего размера и предназначены для установки на радиатор. Поскольку эти выпрямители рассчитаны на значительные уровни тока, они могут рассеивать значительные уровни тепла в результате падения диода, а также внутреннего сопротивления объемного кремния, используемого для диодов.

Соображения по проектированию схемы мостового выпрямителя

Схемы мостового выпрямителя

относительно просты — на самом деле нет особых проблем в любых электронных схемах.

Тем не менее, есть несколько моментов, которые необходимо помнить при использовании мостового выпрямителя для обеспечения выхода постоянного тока из входа переменного тока:

• Падение напряжения:  Не следует забывать, что ток, протекающий в мостовом выпрямителе, будет проходить через два диода. В результате выходное напряжение упадет на эту величину. Поскольку в большинстве мостовых выпрямителей используются кремниевые диоды, это падение будет составлять минимум 1,2 В и будет увеличиваться по мере увеличения тока. Соответственно, максимальное выходное напряжение, которое может быть достигнуто, составляет минимум 1,2 вольта ниже пикового напряжения на входе переменного тока.

• Рассчитайте тепло, рассеиваемое в выпрямителе:   Напряжение на диодах будет падать минимум на 1,2 В (при использовании стандартного кремниевого диода), которое будет расти по мере увеличения тока. Это происходит из-за стандартного падения напряжения на диоде, а также сопротивления внутри диода. Обратите внимание, что ток проходит через два диода внутри моста в течение любого полупериода. Сначала один комплект из двух диодов, а затем другой.

  Стоит свериться с техническими данными диодов мостового выпрямителя или всего электронного компонента мостового выпрямителя, чтобы увидеть падение напряжения для предусмотренного уровня тока.

  Падение напряжения и ток, проходящий через выпрямитель, вызывают выделение тепла, которое необходимо отводить. В некоторых случаях это можно легко устранить с помощью воздушного охлаждения, но в других случаях мостовой выпрямитель может потребоваться прикрепить болтами к радиатору. Для этой цели многие мостовые выпрямители крепятся болтами к радиатору.

• Пиковое обратное напряжение:   Очень важно убедиться, что пиковое обратное напряжение мостового выпрямителя или отдельных диодов не превышается, иначе диоды могут выйти из строя.

  Номинал PIV диодов в мостовом выпрямителе меньше, чем требуется для конфигурации с двумя диодами, используемой с трансформатором с центральным отводом. Если пренебречь падением напряжения на диоде, для мостового выпрямителя требуются диоды с номиналом PIV вдвое меньше, чем в выпрямителе с отводом от средней точки для того же выходного напряжения. Это может быть еще одним преимуществом использования этой конфигурации.

  Пиковое обратное напряжение на диодах равно пиковому вторичному напряжению V _с , поскольку в течение полупериода диоды D1 и D4 находятся в проводящем состоянии, а диоды D2 и D3 смещены в обратном направлении.

  Двухполупериодный мостовой выпрямитель с пиковым обратным напряжением

  Предполагая, что идеальные диоды не имеют падения напряжения на них — хорошее предположение для этого объяснения. Используя это, можно увидеть, что точки A и B будут иметь одинаковый потенциал, как и точки C и D. Это означает, что на нагрузке появится пиковое напряжение от трансформатора. Такое же напряжение появляется на каждом непроводящем диоде.

Мостовые выпрямители идеально подходят для получения выпрямленного выходного сигнала от переменного входа. Мостовой выпрямитель обеспечивает двухполупериодное выпрямление на выходе, что во многих случаях позволяет достичь лучших характеристик.

Схема мостового выпрямителя с раздельным питанием

Для многих схем, таких как операционные усилители, может потребоваться раздельное питание от линейного источника питания. Для этих и других приложений можно очень легко создать раздельное питание, используя двухполупериодный мостовой выпрямитель. Хотя он возвращается к использованию разделенного трансформатора, то есть с центральным отводом, может быть целесообразно получить импульсный или линейный источник питания с комбинацией как отрицательного, так и положительного питания с использованием мостового выпрямителя.

Мостовой двухполупериодный выпрямитель с двойным питанием

Схема работает эффективно и рационально, поскольку в каждой секции вторичной обмотки трансформатора используются обе половины формы входного сигнала.

Решение с мостовым выпрямителем с двойным питанием требует использования трансформатора с отводом от середины, но в любом случае для обеспечения двойного питания часто требуется вторая обмотка.

Схема двухполупериодного выпрямителя на основе диодного моста работает хорошо и используется в большинстве приложений двухполупериодного выпрямителя. Он использует обе половины формы волны в обмотке трансформатора и в результате снижает тепловые потери при заданном уровне выходного тока по сравнению с другими решениями.