 |
|
Двухполупериодный мостовой выпрямитель. Схема, назначение, работа. Требования к диодам. Достоинства и недостатки
Основная особенность данной схемы – использование одной обмотки трансформатора при выпрямлении обоих полупериодов переменного напряжения.
Рисунок 3 – Схема мостового двухполупериодного выпрямителя с одним а) и двумя б) выходными напряжениями
При одном и том же напряжении нагрузки в мостовой схеме к обратносмещенным диодам прикладывается напряжение в два раза меньшее, чем в схеме со средней точкой. Средние значения тока и напряжения на нагрузке для однофазного мостового двухполупериодного выпрямителя будут такими же, как и в двухполупериодной схеме со средней точкой. В одном полупериоде ток в нагрузку проходит через диоды VD1 и VD4, а в другом – через VD2 и VD3. Особенностью мостовой схемы является то, что в ней последовательно с нагрузкой все время включено два диода, в то время как в описанных выше однофазной однополупериодной и однофазной двухполупериодной схемах такой диод один. Поэтому при низких входных напряжениях (4...5 В) использование мостовой схемы может оказаться неэффективным (падение напряжения на диодах по величине будет сравнимо с выходным напряжением выпрямителя) - для повышения КПД обычно применяют двухполупериодную схему со средней точкой. С повышением напряжения разница в КПД схем уменьшается и определяющим фактором становится величина обратного напряжения, прикладываемого к запертым диодам в процессе работы выпрямителя. Поэтому при больших уровнях выходного напряжения обычно используют выпрямитель, выполненный по мостовой схеме.
Для уменьшения пульсации выходного напряжения применяются фильтры. Емкостной сглаживающий фильтр является наиболее простым. Он состоит из конденсатора Сф, включаемого параллельно сопротивлению нагрузки. После включения при первом же положительном полупериоде конденсатор быстро заряжается. Напряжение заряженного конденсатора в точке А практически достигает напряжения на обмотке, а в дальнейшем оказывается больше его, из-за чего диод запирается и заряд конденсатора прекращается, начинается разряд конденсатора на нагрузку R. Сопротивление нагрузки значительно больше, чем сопротивление цепи заряда. Схема двухполупериодного выпрямителя с емкостным фильтром
Поэтому разряд конденсатора происходит медленно, до точки Б, когда напряжение на обмотке трансформатора вновь становится больше напряжения на конденсаторе, и вновь начинается его заряд. Результирующее напряжение на конденсаторе и нагрузке показано сплошной линией. Оно содержит постоянную составляющую (собственно выпрямленное напряжение) и переменную составляющую, которая называется напряжением пульсаций. Очевидно, что чем меньше сопротивление нагрузки (или чем больше потребляемый нагрузкой от выпрямителя ток), тем больше амплитуда пульсаций и меньше выпрямленное напряжение, так как в таком режиме точка Б будет располагаться ниже. Чем больше емкость конденсатора, тем медленнее он станет разряжаться и тем меньше будет амплитуда пульсаций и больше выпрямленное напряжение. Поэтому в схемах выпрямителей используют электролитические конденсаторы большой емкости.
Емкость конденсатора фильтра для двухполупериодного выпрямителя равна:
,
где Сф2 – емкость конденсатора фильтра, f – частота питающей сети, kп доп – допустимый коэффициент пульсаций выходного напряжения на нагрузке.
Для однополупериодного выпрямителя:
