Двухполупериодный выпрямитель: принцип работы, схемы и т.д.

Содержание

принцип работы, схемы и т.д.

Двухполупериодный выпрямитель — устройство или контур, проводящий ток в течение обеих половин цикла переменного тока. Двухполупериодный выпрямитель состоит из трансформатора с центральным отводом вторичной обмотки, двух диодов и сопротивления нагрузки.

Схема двухполупериодного выпрямителя

Обратите внимание на основы электричества и на приборы электроники.

Принцип действия двухполупериодного выпрямителя

В течение первой половины цикла переменного тока верхний конец вторичной обмотки положителен, а нижний конец вторичной обмотки отрицателен. Диод D1 находится в состоянии прямого подключения, а диод D2 находится в состоянии обратного подключения, поскольку средняя точка отрицательна относительно положительной стороны вторичной обмотки и положительна относительно отрицательной стороны вторичной обмотки. Ток протекает от средней точки через сопротивление нагрузки, через D1 к положительной стороне вторичной обмотки.

Падение напряжения на сопротивлении RL представляет собой положительную полуволну.

Путь тока через двухполупериодный выпрямитель: D1 находится в состоянии прямого подключения

В течение второй половины цикла переменного тока верхний конец вторичной обмотки отрицателен, а нижний конец вторичной обмотки положителен. Диод D1 находится в состоянии обратного подключения, а диод D2 находится в состоянии прямого подключения. Как изображено на рисунке 3-7, ток протекает от средней точки через сопротивление нагрузки, через D2 к положительной стороне вторичной обмотки. Падение напряжения на сопротивлении RL снова представляет собой положительную полуволну.

Путь тока в двухполупериодном выпрямителе: D2 находится в состоянии прямого подключения

Поскольку ток протекает через сопротивление RL в одном и том же направлении в течение обеих половин цикла входного напряжения, через RL проходят две полуволны в течение каждого полного цикла. Тем не менее, поскольку у этого трансформатора есть средняя точка, падение напряжения на сопротивлении нагрузки представляет собой лишь

половину того, что могло бы быть, если бы нагрузка была соединена ко всей вторичной обмотке.

Форма кривой выходного сигнала двухполупериодного выпрямителя

Принцип работы однофазного двухполупериодного выпрямителя со средней точкой

Хотя полуволновой выпрямитель используется в некоторых схемах с низким энергопотреблением, например, пиковый детектор, он редко используется в силовых выпрямителях. Более популярным силовым выпрямителем является двухполупериодный выпрямитель.

Двухполупериодный выпрямитель является более сложным по конструкции, чем полуволновой выпрямитель, но он обладает некоторыми значительными преимуществами. Он использует оба полупериода синусоидальной волны, в результате чего выходное постоянное напряжение выше, чем у полуволнового выпрямителя.

Еще одним преимуществом является то, что выходное напряжение имеет гораздо меньше пульсаций, что облегчает получение плавного выходного сигнала.

Двухполупериодный выпрямитель

Для выпрямления обоих полупериодов синусоиды в двухполупериодном выпрямителе используются два диода, по одному на каждую половину цикла. Также в таком выпрямителе используется трансформатор, имеющий во вторичной обмотке центральный отвод.

Двухполупериодный выпрямитель похож на два полуволновых выпрямителя. На следующем рисунке показана двухполупериодная схема выпрямителя.

Работу этой схемы легко понять по одному полупериоду за раз. Рассмотрим первый полупериод, когда точка A положительна по отношению к C. В это время диод D1 смещен в прямом направлении, а диод D2 — в обратном. Следовательно, только верхняя половина вторичной обмотки трансформатора обеспечивает ток в течение этого полупериода. Это создает положительное напряжение на нагрузочном резисторе.

В течение следующего полупериода полярность напряжения источника меняется на противоположную. Теперь точка B положительна по отношению к C. На этот раз диод D2 смещен в прямом направлении, а диод D1 — в обратном. Как вы можете видеть, только вторая половина вторичной обмотки трансформатора обеспечивает ток. Это также создает положительное напряжение на нагрузочном резисторе, как и раньше.

Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор

Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…

В результате выпрямленный ток нагрузки протекает в течение обоих полупериодов, благодаря чему мы получаем двухполупериодный сигнал на нагрузке.

Величина выходного напряжения

Поскольку двухполупериодный выпрямитель выдает выходной сигнал в течение обоих полупериодов, он имеет в два раза больше положительных циклов, чем полуволновой выпрямитель. В результате среднее значение напряжения также в два раза больше:

Среднее значение напряжения за один цикл рассчитывается по следующей формуле:

Это уравнение указывает нам на то, что значение постоянного напряжения составляет около 63,6% от пикового значения. Например, если пиковое напряжение входного сигнала составляет 10 В, напряжение на выходе выпрямителя будет 6,36 В

Когда вы измеряете при помощи вольтметра сигнал с выхода двухполупериодного выпрямителя, показания будут равны среднему значению.

Аппроксимация второго порядка

В действительности мы не получаем идеальное двухполупериодное напряжение на нагрузочном резисторе.

Из-за потенциального барьера, диод не включается, пока напряжение источника не достигнет около 0,7 В. Таким образом, выходное напряжение на 0,7 В ниже идеального пикового выходного напряжения.

Выходная частота

Двухполупериодный выпрямитель инвертирует каждый отрицательный полупериод, удваивая количество положительных полупериодов. Из-за этого у двухполупериодного выпрямителя на выходе есть в два раза больше циклов, чем на входе.

Поэтому частота двухполупериодного сигнала в два раза превышает входную частоту:

Например, если частота источника составляет 50 Гц, выходная частота будет 100 Гц.

Фильтрация напряжения двухполупериодного выпрямителя

Выходной сигнал, который мы получаем от двухполупериодного выпрямителя, представляет собой пульсирующее постоянное напряжение, которое увеличивается до максимума, а затем уменьшается до нуля.

Чтобы получить напряжение без пульсаций, нам необходимо отфильтровать выходной сигнал. Один из способов сделать это — подключить конденсатор, известный как сглаживающий конденсатор, через нагрузочный резистор, как показано ниже:

Изначально конденсатор не заряжен. В течение первой четверти цикла диод D1 смещен в прямом направлении, поэтому конденсатор начинает заряжаться. Зарядка продолжается до тех пор, пока напряжение не достигнет своего пикового значения. В этот момент напряжение на конденсаторе будет равно Vp.

После того, как входное напряжение достигает своего пика, оно начинает уменьшаться. Как только входное напряжение станет меньше Vp, напряжение на конденсаторе будет выше входного напряжения, которое закроет диод.

Когда диод не проводит, конденсатор разряжается через нагрузку, пока не будет достигнут следующий пик. Когда наступает следующий пик, диод D2 кратковременно открывается и заряжает конденсатор до пикового значения.

Недостатки двухполупериодного выпрямителя

Одним из недостатков двухполупериодного выпрямителя является необходимость в трансформаторе, имеющий во вторичной обмотке центральный отвод. По этой причине в мощных источниках питания размеры и стоимость таких трансформаторов существенно возрастают. Вот почему использование выпрямителя с центральным отводом оправдана только в устройствах с низким энергопотреблением.

Еще одним недостатком является то, что из-за центрального отвода для выпрямления используется только половина вторичного напряжения.

Чтобы избежать этих недостатков можно использовать мостовой двухполупериодный выпрямитель.

Электронные схемы – двухполупериодные выпрямители

Цепь выпрямителя, которая выпрямляет как положительные, так и отрицательные полупериоды, может называться двухполупериодным выпрямителем, поскольку выпрямляет полный цикл. Конструкция двухполупериодного выпрямителя может быть двух типов. Они есть

Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом
Мостовой двухполупериодный выпрямитель

Оба из них имеют свои преимущества и недостатки.

Давайте теперь рассмотрим как их построение, так и работу с их формами волны, чтобы узнать, какая из них лучше и почему.

Полноволновой выпрямитель с центральным отводом

Цепь выпрямителя, чья вторичная обмотка трансформатора подключена для получения требуемого выходного напряжения, с использованием двух диодов для альтернативного выпрямления полного цикла, называется двухполупериодной цепью выпрямителя с центральным отводом . В отличие от других случаев трансформатор здесь отводится по центру.

Особенности центрирующего трансформатора —

Постукивание осуществляется путем вытягивания провода в средней точке вторичной обмотки. При этом эта обмотка делится на две равные половины.
Напряжение в повернутой средней точке равно нулю. Это формирует нейтральную точку.
Отвод по центру обеспечивает два отдельных выходных напряжения, которые равны по величине, но противоположны по полярности друг другу.
Для получения различных уровней напряжений можно вытянуть несколько обмоток.

Постукивание осуществляется путем вытягивания провода в средней точке вторичной обмотки. При этом эта обмотка делится на две равные половины.

Напряжение в повернутой средней точке равно нулю. Это формирует нейтральную точку.

Отвод по центру обеспечивает два отдельных выходных напряжения, которые равны по величине, но противоположны по полярности друг другу.

Для получения различных уровней напряжений можно вытянуть несколько обмоток.

Трансформатор с центральным отводом и двумя выпрямительными диодами используется в конструкции двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом . Принципиальная электрическая схема двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом показана ниже.

Работа CT-FWR

Работу двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом можно понять по приведенному выше рисунку. Когда прикладывается положительный полупериод входного напряжения, точка М на вторичной обмотке трансформатора становится положительной по отношению к точке N. Это делает диод D1 смещенным в прямом направлении. Следовательно, ток i1 протекает через нагрузочный резистор от A до B. Теперь у нас есть положительные полупериоды на выходе

Когда прикладывается отрицательный полупериод входного напряжения, точка М на вторичной обмотке трансформатора становится отрицательной по отношению к точке N. Это делает диод D2 смещенным в прямом направлении. Следовательно, ток i2 протекает через нагрузочный резистор от А до В. Теперь у нас есть положительные полупериоды на выходе, даже во время отрицательных полупериодов на входе.

Формы волны CT FWR

Форма входных и выходных сигналов двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом выглядит следующим образом.

Из приведенного выше рисунка видно, что выходные данные получены как для положительных, так и для отрицательных полупериодов. Также наблюдается, что выходной сигнал через нагрузочный резистор имеет одинаковое направление для обоих полупериодов.

Пиковое обратное напряжение

Поскольку максимальное напряжение на половине вторичной обмотки составляет Vm, все вторичное напряжение появляется на непроводящем диоде. Следовательно, пиковое обратное напряжение в два раза превышает максимальное напряжение на полу-вторичной обмотке, т.е.

PIV=2Vm

Недостатки

Есть несколько недостатков для выпрямителя с центральным ответвлением, таких как —

Расположение центра постукивания сложно
Выходное напряжение постоянного тока мало
PIV диодов должен быть высоким

Следующим типом двухполупериодной выпрямительной цепи является мостовая двухполупериодная выпрямительная схема .

Мостовой двухполупериодный выпрямитель

Это такая двухполупериодная схема выпрямителя, в которой используются четыре диода, соединенных в виде моста, чтобы не только создавать выходной сигнал в течение полного цикла ввода, но и устранять недостатки двухполупериодной выпрямительной схемы с центральным отводом.

В этой цепи нет необходимости в центральном постукивании трансформатора. Четыре диода, называемые D1, D2, D3 и D4, используются при построении сети мостового типа, так что два из диодов проводят один полупериод, а два — другой полупериод входного питания. Схема мостового двухполупериодного выпрямителя показана на следующем рисунке.

Работа мостового двухполупериодного выпрямителя

Двухполупериодный выпрямитель с четырьмя диодами, соединенными в мостовой схеме, используется для получения лучшего отклика на двухволновом выходе. Когда задан положительный полупериод входного питания, точка P становится положительной по отношению к точке Q. Это делает диод D1 и D3 смещенным в прямом направлении, а D2 и D4 — в обратном направлении. Эти два диода теперь будут последовательно подключены к нагрузочному резистору.

На следующем рисунке это показано вместе с обычным током в цепи.

Следовательно, диоды D1 и D3 проводят в течение положительного полупериода входного питания, чтобы создать выходной сигнал вдоль резистора нагрузки. Поскольку два диода работают для получения выходной мощности, напряжение будет вдвое превышать выходное напряжение двухполупериодного выпрямителя с центральным выводом.

Когда задан отрицательный полупериод входного питания, точка P становится отрицательной по отношению к точке Q. Это делает диод D1 и D3 смещенным в обратном направлении, тогда как D2 и D4 смещены в обратном направлении. Эти два диода теперь будут последовательно подключены к нагрузочному резистору.

На следующем рисунке это показано вместе с обычным током в цепи.

Следовательно, диоды D2 и D4 проводят во время отрицательного полупериода входного питания, создавая выход вдоль нагрузочного резистора. Здесь также два диода работают, чтобы произвести выходное напряжение. Ток течет в том же направлении, что и во время положительного полупериода входа.

Форма волны моста FWR

Пиковое обратное напряжение

Всякий раз, когда два из диодов параллельны вторичной обмотке трансформатора, максимальное напряжение вторичной обмотки на трансформаторе появляется в непроводящих диодах, что делает PIV цепи выпрямителя. Следовательно, пиковое обратное напряжение является максимальным напряжением на вторичной обмотке, т.е.

PIV=Vm

преимущества

Мостовой двухполупериодный выпрямитель имеет много преимуществ, таких как —

Нет необходимости постукивать по центру.
Выходное напряжение постоянного тока в два раза выше, чем у FWR центральных отводов.
PIV диодов в два раза меньше, чем у FWR центрального датчика.
Конструкция схемы проще с лучшим выходом.

Давайте теперь проанализируем характеристики двухполупериодного выпрямителя.

Анализ двухполупериодного выпрямителя

Чтобы проанализировать схему двухполупериодного выпрямителя, предположим, что входное напряжение Vi равно

Vi=Vm sin omegat

Ток i1 через нагрузочный резистор RL определяется как

i1=Im sin omegat quadдля quad0 leq omegat leq pi

i1= quad0 quad quad quadдля quad pi leq omegat leq2 pi

куда

im= гидроразрываVmRF+RL

Rf — сопротивление диода в состоянии ВКЛ.

Аналогично, ток i2, протекающий через диод D2 и нагрузочный резистор RL, определяется как

i2= quad0 quad quad quadдля quad0 leq omegat leq pi

i2=Im sin omegat quadдля quad pi leq omegat leq2 pi

Общий ток, протекающий через RL, является суммой двух токов i1 и i2, т.е.

I=i1+i2

DC или средний ток

Среднее значение выходного тока, которое показывает амперметр постоянного тока, определяется как

Idc= frac12 pi int2 pi0i1d left( omegat right)+ frac12 pi int2 pi0i2d left( omegat right)

= frac12 pi int pi0Im sin omegatd left( omegat right)+0+0+

frac12 pi int2 pi0Im sin omegatd left( omegat right)

= fracIm pi+ fracIm pi= frac2Im pi=0. 636Im

Это вдвое превышает значение полуволнового выпрямителя.

Выходное напряжение постоянного тока

Выходное напряжение постоянного тока на нагрузке определяется как

Vdc=Idc timesRL= frac2ImRL pi=0.636ImRL

Таким образом, выходное напряжение постоянного тока в два раза выше, чем у полуволнового выпрямителя.

RMS Current

Среднеквадратичное значение тока определяется как

Irms= left[ frac1 pi int pi0t2d left( omegat right) right] гидроразрыва12

Поскольку ток имеет две одинаковые формы в двух половинах

= left[ fracI2m pi int pi0 sin2 omegatd left( omegat right) right] frac12

= гидроразрываim SQRT2

Эффективность выпрямителя

Эффективность выпрямителя определяется как

ета= гидроразрываР−постоянногоР−ас

Сейчас,

Pdc= left(Vdc right)2/RL= left(2Vm/ pi right)2

А также,

Pac= left(Vrms right)2/RL= left(Vm/ sqrt2 right)2

Следовательно,

eta= fracPdcPac= frac left(2Vm/ pi right)2 left(Vm/ sqrt2 right)2= гидроразрыва8 р2

=0,812=81,2%

Эффективность выпрямителя можно рассчитать следующим образом:

Выходная мощность постоянного тока,

Pdc=I2dcRL= frac4I2m pi2 timesRL

Входная мощность переменного тока,

$$ P_ {ac} = I_ {rms} ^ {2} \ left (R_f + R_L \ right) = \ frac {I_ {m} ^ {2}} {2} \ left (R_f + R_L \ right) $ $

Следовательно,

eta= frac4I2mRL/ pi2I2m left(Rf+RL right)/2= frac8 pi2 fracRL left(Rf+RL right)

= \ frac {0. 812} {\ left \ {1+ \ left (R_f / R_L \ right) \ right \}}

Следовательно, процентная эффективность

= frac0.8121+ left(Rf+RL right)

=81.2% quadifRf=0

Таким образом, двухполупериодный выпрямитель имеет эффективность, в два раза превышающую эффективность полуволнового выпрямителя.

Пульсационный фактор

Форм-фактор выпрямленного выходного напряжения двухполупериодного выпрямителя задается

F= гидроразрываIэффIпостоянноготока= гидроразрываim/ SQRT22Im/ р=1,11

Коэффициент пульсации gamma определяется как (с использованием теории цепей переменного тока)

gamma= left[ left( fracIrmsIdc right)−1 right] frac12= left(F2−1 справа) frac12

= left[ left(1.11 right)2−1 right] frac12=0,48

Это значительное улучшение по сравнению с коэффициентом пульсации полуволнового выпрямителя, равным 1,21.

регулирование

Выходное напряжение постоянного тока определяется как

Vdc= frac2ImRL pi= frac2VmRL pi left(Rf+RL right)

= frac2Vm pi left[1− fracRfRf+RL right]= frac2Vm pi−IdcRf

Коэффициент использования трансформатора

TUF полуволнового выпрямителя составляет 0,287

В выпрямителе с центральным отводом имеются две вторичные обмотки, и, следовательно, TUF двухполупериодного выпрямителя с центральным выводом

left(TUF right)avg= fracPdcVAрейтингofaтрансформатор

= frac left(TUF right)p+ left(TUF right)s+ left(TUF right)s3

= гидроразрыва0,812+0,287+0,2873=0,693

Полуволна против полноволнового выпрямителя

Изучив все значения различных параметров двухполупериодного выпрямителя, давайте просто попробуем сравнить и сопоставить особенности полуволновых и двухполупериодных выпрямителей.

Диодный мост и двухполупериодный выпрямитель.

В одной из недавних статей мы разбирались с устройством и принципом работы однополупериодного выпрямителя, так вот, сегодня продолжим эту тему! И перейдем, как и собирались, к более сложной схеме выпрямителя, и в то же время самой популярной. Речь идет, конечно же, о двухполупериодном выпрямителе, сердцем которого является диодный мост.

Диодный мост — это электронное устройство, которое как раз и предназначено для решения задачи выпрямления тока. Изобретателем этой схемы является немецкий физик Лео Гретц, поэтому также можно встретить название мост Гретца, что весьма логично 🙂

Базовый диодный мост состоит из 4-х диодов, соединенных следующим образом:

Но зачастую на принципиальных схемах можно встретить упрощенное обозначение:

Собственно, давайте рассмотрим непосредственно схему двухполупериодного выпрямителя:

Здесь также возможны некоторые вариации, например:

Несмотря на разное изображение, электрическое подключение остается неизменным, и все-таки первый вариант используется значительно чаще, так что и мы будем придерживаться именно его.

Резистор R_н в данном примере играет роль полезной нагрузки. Как и при разборе однополупериодного выпрямителя рассмотрим случай с синусоидальным напряжением на входе:

В случае положительного полупериода сигнала (U_{вх} \gt 0), ток будет протекать через диоды D1 и D3. Давайте рассмотрим путь тока более наглядно:

А на отрицательном полупериоде, напротив, диоды D1 и D3 будут закрыты, а протекание тока обеспечат D2 и D4:

В обоих случаях ток через нагрузку будет течь в одном и том же направлении, от точки, помеченной знаком «+» на схеме, к точке «-«. А именно для этого мы и используем выпрямитель — чтобы ток через нагрузку протекал только в одном направлении! И в результате выходной сигнал имеет такой вид:

Сразу же очевидно отличие от однополупериодной схемы, когда сигнал на выходе был только на протяжении одного полупериода. В данном же случае, ток через нагрузку течет как на положительном, так и на отрицательном полупериоде! Поэтому схема и называется двухполупериодной.

Но! Также как и в случае с однополупериодным выпрямителем на выходе мы получаем пульсирующий ток, а не строго постоянный. Поэтому необходимо использовать сглаживающий фильтр, который в самом простом варианте может состоять из одного конденсатора:

Емкость должна быть такой, чтобы конденсатор не успевал быстро разрядиться. Итак, добавляем конденсатор в схему выпрямителя на диодном мосте и проверяем напряжение на нагрузке:

Совсем другое дело!

Существуют специальные диодные сборки, которые представляют из себя четыре одинаковых по характеристикам диода, соединенные по мостовой схеме, помещенные в один корпус. Соответственно, такая сборка имеет четыре вывода, все в точности как на нашей схеме. Выводы, предназначенные для подключения переменного тока (входного сигнала) могут обозначаться символом «~» или буквами AC, традиционными для переменного тока. Выводы же, к которым подключается нагрузка, обозначаются «+» и «-«. Но все это, конечно, индивидуально и зависит от использующегося устройства.

Несколько примеров диодных мостов в сборке:

И по традиции, в завершение статьи, резюмируем плюсы и минусы двухполупериодного выпрямителя по сравнению с однополупериодным:

В первую очередь, поскольку здесь используются уже оба полупериода сигнала, то, естественно, КПД схемы больше.
Кроме того, пульсирующее напряжение на выходе имеет в 2 раза большую частоту, а такие пульсации сгладить проще.

Но, как и всегда, есть и свои недостатки:

Во-первых, это двойное падение напряжения. Поскольку при прохождении тока через диод на самом диоде падает напряжение, то в данном случае оно удвоено, поскольку ток в итоге проходит через два диода. Именно поэтому в схеме двухполупериодного выпрямителя часто отдают предпочтение диодам Шоттки, имеющим пониженное падение напряжения.
И второй недостаток, имеющий скорее практический смысл. Если один из диодов диодного моста выйдет из строя, то схема просто превратится в однополупериодный выпрямитель, но работать не перестанет! То есть получается, что возникшую проблему заметить сразу будет довольно проблематично.

И вот на этом точно заканчиваем на сегодня 🙂 Всем спасибо за внимание, любые вопросы можно задавать на нашем форуме, в группе ВКонтакте или в комментариях к статье!

двухполупериодный выпрямитель – это… Что такое двухполупериодный выпрямитель?

двухполупериодный выпрямитель: full-wave rectifier

двухполупериодный вибропреобразователь
двухпольная дверь

Смотреть что такое “двухполупериодный выпрямитель” в других словарях:

двухполупериодный выпрямитель — — [Я. Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN diametric rectifierfull wave rectifierFWR … Справочник технического переводчика
двухполупериодный выпрямитель — dvipusis lygintuvas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. biphase rectifier; full wave rectifier vok. Doppelweggleichrichter, m; Vollweggleichrichter, m; Zweipulsgleichrichter, m; zweipulsiger Gleichrichter, m; Zweiweggleichrichter, m… … Automatikos terminų žodynas
двухполупериодный выпрямитель с жёстко заземлённым нулём — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN solidly grounded full wave rectifier … Справочник технического переводчика
двухполупериодный выпрямитель с удвоением напряжения — — [Я. Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN full wave doubler … Справочник технического переводчика
двухполупериодный выпрямитель с удвоением напряжения — dvipusės išlygintos įtampos dvigubintuvas statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. full wave voltage doubler vok. Doppelweggleichrichter mit Spannungsverdoppelung, m rus. двухполупериодный выпрямитель с удвоением напряжения, m pranc … Radioelektronikos terminų žodynas
трёхфазный двухполупериодный выпрямитель — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN three phase full wave rectifier … Справочник технического переводчика
Выпрямитель — У этого термина существуют и другие значения, см. Выпрямитель (значения) … Википедия
Диодный выпрямитель — Выпрямитель электрического тока механическое, электровакуумное, полупроводниковое или другое устройство, предназначенное для преобразования переменного входного электрического тока в постоянный выходной электрический ток.[1] [2] Большинство… … Википедия
Миткевич, Владимир Фёдорович — Владимир Фёдорович Миткевич Дата рождения: 22 июля (3 августа) 1872(1872 08 03) … Википедия
Вторичный источник электропитания — Пром … Википедия
Блок питания — Промышленные БП Siemens SITOP Power 24 В постоянного тока в качестве вторичного источника электропитания средств автоматизации технологических процессов. Блок питания (БП) устройство, предназначенное для формирования напряжения, необходимого… … Википедия

3. Двухполупериодный выпрямитель – СтудИзба

3. Двухполупериодный выпрямитель. Его устройство, принцип работы, графики.

Двухполупериодным выпрямителем называют выпрямитель, в котором выпрямляются оба полупериода входного синусоидального напряжения. Одним из видов выпрямителя является выпрямитель с выводом от средней точки. Вывод от средней точки – это отвод от середины вторичной обмотки трансформатора ( на схеме точка В ).

2А

R 3

Рекомендуемые файлы

Геральдика
Вспомогательные исторические дисциплины
Фалеристика
Вспомогательные исторические дисциплины
Историческая ономастика
Вспомогательные исторические дисциплины
Тема: определение содержания подвижного фосфора в почве
Биологические основы сельского хозяйства
Тема: определение содержания обменного калия в почве
Биологические основы сельского хозяйства
Вариант 6 – Сельское хозяйство
Биологические основы сельского хозяйства

                    1
                                      2Б
1 – Трансформатор
2А и 2Б – диоды
В – средняя точка вторичной обмотки трансформатора
3 – Нагрузка
В положительный полупериод ток в первичной обмотке трансформатора течет вниз. Во вторичной обмотке ток идёт от точки В вверх через диод 2А, через нагрузку R и возвращается в точку В. В отрицательный полупериод ток в первичной обмотке течет вверх. Во вторичной обмотке ток идет от точки В вниз через диод 2Б, через нагрузку R и возвращается в начальную точку В. В каждый полупериод ток проходит через нагрузку в одном направлении.
U

                                                                      t     U до диода


                                                                                          t     U после диода 2А

                                                                                          t     U после диода 2Б


                                                                                           t    суммарный
Рекомендуем посмотреть лекцию “5. 2. Устройство управления”.
                                                                                     график   U на R

          Преимущества:
1.КПД больше чем у однополупериодного выпрямителя.
2.Коэффициент пульсации Кр=0.67, меньше, чем у однополупериодного выпрямителя.

Двухполупериодный выпрямитель
Электроника Двухполупериодный выпрямитель
просмотров – 207
Схема двухполупериодного выпрямителя приведена на рис. 5.1.8.

Тр
Л
Рис. 5.1.8. Схема двухполупериодного выпрямителя
Двухполупериодный выпрямитель имеет два кенотрона и трансформатор с двумя вторичными обмотками, соединенными последовательно. К выводам каждой из вторичных обмоток подключен анод своего кенотрона. Катоды кенотронов соединены вместе и подключены к положительному зажиму выпрямителя. Вместо двух кенотронов может использоваться один кенотрон с двумя анодами.
Точка соединения обмоток (средняя точка) подключена к отрицательному зажиму выпрямителя. В результате такого соединения напряжения на выводах обоих вторичных обмоток относительно средней точки находятся в противофазе.
Следовательно, если на анод одного из кенотронов воздействует положительный полупериод переменного напряжения, то в это время на анод другого кенотрона воздействует отрицательный полупериод. По этой причине токи в анодных цепях кенотронов протекают поочередно. Поскольку катоды обоих ламп соединены вместе и подключены к нагрузке, то в нагрузке поочередно будут протекать токи обоих ламп. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, величина суммарного тока в двухполупериодном выпрямителе получается в 2 раза большей, чем в однополупериодном.
Временные диаграммы двухполупериодного выпрямителя приведены на рис. 5.1.9.
t
t
t
t
t

Читайте также

– Двухполупериодный выпрямитель с заземленной нагрузкой
Преобразователь модуля напряжения в ток Часто и широко используются в приборах с стрелочными индикаторами, где в качестве Rн используется магнитоэлектрический прибор. В качестве выпрямителя используется мост на диодах VD1 – VD4, одна диагональ которого включена в цепь… [читать подробенее]

– Двухполупериодный выпрямитель.
Рассмотрим схему и работу двухполупериодного выпрямителя, схема которого приведена на рис. 96. В отличие от предыдущей схемы вторичная обмотка трансформатора выполнена с выводом точно от половины витков, который образует среднюю точку и подключается к общему проводу…. [читать подробенее]

– Двухполупериодный выпрямитель с «идеальным» диодом
ДА1 выполняет роль переключаемого инвертора, как в предыдущей схеме. ДА2 – «идеальный диод» или автоматический ключ для ДА1. Если Uвх > 0, то UвыхДА2 < 0, VD закрыт, следовательно, схема на ДА2 не влияет на ДА1. ДА1 работает как повторитель напряжения К = 1. Если Uвх < 0, то UвыхДА2… [читать подробенее]

– Лекция 22 Однофазный двухполупериодный выпрямитель с нулевым выводом трансформатора
Электрическая принципиальная схема Временные диаграммы работы однофазного двухполупериодного выпрямителя с выводом нулевой точки трансформатора. Среднее значение выпрямленного напряжения (Ud) определяется, как среднее за полупериод U2 n – коэффициент… [читать подробенее]

– Мостовой двухполупериодный выпрямитель.
В первый положительный полупериод прямое напряжение приложено к Д1 и Д4. При этом диоды открываются. Ток протекает от верхнего конца обмотки трансформатора через Д1, сопротивление нагрузки, Д4, нижний вывод обмотки. При этом Д2 и Д3 закрыты обратным напряжением. В… [читать подробенее]

– Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой.
Однополупериодный выпрямитель. В положительный полупериод ток протекает через диод и нагрузку, в отрицательный – диод закрывается и ток через нагрузку не протекает. … [читать подробенее]

– Двухполупериодный выпрямитель мостикового типа
Полупроводниковые выпрямители Выпрямительные диоды НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ Классификация диодов Параметры К основным параметрам диодов относятся: – постоянный прямой ток Iпр – ток через диод. .. [читать подробенее]

– Двухполупериодный выпрямитель
Схема двухполупериодного выпрямителя приведена на рис. 5.1.8. Тр Л Рис. 5.1.8. Схема двухполупериодного выпрямителя Двухполупериодный выпрямитель имеет два кенотрона и трансформатор с двумя вторичными обмотками, соединенными последовательно. К… [читать подробенее]

– Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой и индуктивной нагрузкой.
Импульсы тока, подходящие поочерёдно через диоды Д1 и Д2, накладываясь друг на друга создают непрерывный ток по сопротивлению нагрузки Rн. Коэффициент пульсаций в таких схемах при применении индуктивного фильтра может уменьшаться в несколько раз. Поэтому индуктивные… [читать подробенее]

– Двухполупериодный выпрямитель с ёмкостной нагрузкой.
Однополупериодный выпрямитель с ёмкостной нагрузкой. До t2 форма напряжения на нагрузке повторяет форму напряжения U2. В момент времени t2 ic равно iн и ток через диод становится равным 0 и конденсатор заряжается на Rн с постоянной времени &… [читать подробенее]

Работа полнополупериодного выпрямителя с центральным отводом – Учебные пособия
В предыдущем обсуждении выпрямителей мы обсуждали двухполупериодные выпрямители и их отличия от однополупериодных выпрямителей. Мы также обсудили один тип двухполупериодного выпрямителя, мостовой двухполупериодный выпрямитель, и узнали, как он работает для выпрямления как положительных, так и отрицательных полупериодов входного переменного тока. В этом руководстве мы перейдем ко второму типу двухполупериодного выпрямителя, двухполупериодному выпрямителю с центральным отводом, и обсудим, как он работает.
Рис. 1. Типовая схема применения двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом.
Причина, по которой двухполупериодный выпрямитель этого типа называется выпрямителем с центральным отводом, заключается в том, что он использует трансформатор с центральным отводом. Если вы заметили на схематических диаграммах, которые мы показали в учебных пособиях по полуволновому и мостовому двухполупериодному выпрямителям, вы можете видеть, что трансформатор имеет только одну обмотку на вторичной стороне. Поэтому, если мы хотим создать источник питания, который использует полуволновой или мостовой двухполупериодный выпрямитель, мы просто используем трансформаторы, которые имеют только одну обмотку на вторичной стороне.
Рисунок 2а. Типовая схема применения однополупериодного выпрямителя. Рисунок 2б. Типовая схема применения мостового двухполупериодного выпрямителя.
Трансформаторы могут иметь разное количество обмоток на первичной и вторичной сторонах. Некоторые трансформаторы имеют только одну обмотку на первичной и вторичной сторонах, но большинство трансформаторов, с которыми я встречался, имеют несколько обмоток с обеих сторон. Например, Triad Magnetics VPS24-5400, который мы использовали в других руководствах, использует двойную обмотку с обеих сторон и может быть настроен на последовательную или параллельную конфигурацию. Если вам интересно узнать, как подключать трансформаторы, вы можете ознакомиться с нашим руководством здесь.
Рис. 3. Принципиальная схема трансформатора с одним, несколькими и центральными ответвлениями.
Для трансформатора с центральным отводом этот тип трансформатора предназначен для создания двух вторичных напряжений с общим соединением в центре вторичной обмотки. Таким образом, два напряжения одинаковы, и они также могут обеспечивать одинаковую мощность. Напряжение от одного конца до центрального ответвителя, очевидно, составляет половину от общего вторичного напряжения.
Рисунок 4а. Типовая схема применения выпрямителя с центральным отводом Рисунок 4b. Типовая схема применения мостового выпрямителя.
На рисунке 4 вы можете увидеть, как трансформатор с центральным отводом подключается к двухполупериодному выпрямителю с центральным отводом. Одно из различий между выпрямителем с центральным отводом и мостовым выпрямителем заключается в количестве диодов, используемых для выпрямления как положительных, так и отрицательных полупериодов входного переменного тока. Мостовой выпрямитель использует 4 диода, в то время как выпрямитель с центральным отводом использует только 2 диода.
Работа двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом
Теперь давайте обсудим, как работает двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом.На рисунке 5 вы можете видеть полярность вторичной обмотки трансформатора с центральным отводом во время положительного полупериода входного переменного тока. В этом случае D1 смещен в прямом направлении, а D2 – в обратном. Таким образом, ток протекает через D1 и входит в нагрузку, а затем возвращается к трансформатору через соединение с центральным отводом, как вы можете видеть на рисунке 5.
Рисунок 5. Работа выпрямителя с центральным отводом в течение положительного полупериода входа переменного тока.
Когда вход переменного тока переключается на отрицательный полупериод, полярности на вторичной обмотке трансформатора с центральным отводом меняются местами, как вы можете видеть на рисунке 6. Итак, на этот раз D1 смещен в обратном направлении, а D2 – в прямом. Ток протекает через D2 и входит в нагрузку в том же направлении, в каком он входил в течение положительного полупериода входа переменного тока, а затем возвращается в трансформатор через соединение с центральным ответвлением. Поскольку ток поступает в нагрузку в одном направлении как в положительном, так и в отрицательном полупериоде, напряжение на нагрузке представляет собой двухполупериодное выпрямленное напряжение постоянного тока. Но это все еще пульсирующий постоянный ток, который необходимо отфильтровать перед использованием в качестве источника постоянного тока.
Рис. 6. Работа выпрямителя с центральным отводом во время отрицательного полупериода переменного тока на входе.
Среднее значение
То же, что и для мостового двухполупериодного выпрямителя, среднее значение двухполупериодного выпрямленного напряжения можно определить по следующей формуле:
Пиковое выходное напряжение
Рис. пиковое выходное напряжение волнового выпрямителя.
Пиковое выходное напряжение двухполупериодного выпрямителя с центральным ответвлением равно только половине вторичного напряжения трансформатора за вычетом прямого напряжения диода.Если вы собираетесь проверить ток, протекающий в течение положительного и отрицательного полупериода входа переменного тока, вы заметите, что нагрузка воспринимает только половину вторичного напряжения трансформатора, а не полное вторичное напряжение. Итак, чтобы определить пиковое выходное напряжение на нагрузке, проверьте, что составляет половину вторичного напряжения трансформатора, и используйте следующее уравнение:
Пиковое обратное напряжение
Рисунок 8. Двухполупериодное обратное напряжение двухполупериодных выпрямительных диодов с центральным отводом.
Теперь что касается пикового обратного напряжения (PIV) диодов двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом, предположим, что вход переменного тока находится в положительном полупериоде (см. Рисунок 8).Таким образом, D1 проводит с падением на диоде 0,7 В, в то время как D2 имеет обратное смещение. Используя закон напряжения Кирхгофа, мы получаем это уравнение:
Переставив уравнение, мы получаем уравнение PIV:
PIV, который D2 (или D1 во время отрицательного полупериода) должен выдержать, пока находится в состоянии обратного смещения, равен вторичному. напряжение трансформатора с центральным отводом минус одно падение на диоде, которое мы считаем равным 0,7 В.
Резюме
В этом руководстве мы обсудили двухполупериодные выпрямители с центральным отводом и их работу.Мы также вкратце обсудили, как устроен трансформатор с центральным отводом. Я надеюсь, что вы нашли это руководство интересным или полезным. Если у вас есть вопросы, оставьте их в комментариях ниже. Увидимся в нашем следующем уроке!
Полноволновой мостовой выпрямитель
– SystemModeler, модель
Для многих приложений требуется постоянный ток, DC. Однако транспортировка постоянного тока по линиям электропередачи имеет ряд недостатков по сравнению с переменным током AC. Переменный ток может использоваться в трансформаторах и обеспечивает более эффективное преобразование и передачу энергии.Чтобы электричество, находящееся в розетках, можно было использовать в цепях постоянного тока, его сначала необходимо преобразовать в постоянный ток. Один из способов сделать это – использовать двухполупериодный мостовой выпрямитель.
Модель
Двухполупериодный мостовой выпрямитель содержит четыре диода с прямым смещением. В зависимости от полярности источника ток будет проходить через два диода. Это приведет к тому, что ток попадет в нагрузку только через положительный вывод, независимо от полярности источника.Двухполупериодный мостовой выпрямитель часто использует трансформатор на стороне переменного тока для понижения напряжения на розетке и конденсатор на стороне постоянного тока для сглаживания пульсаций от диодного моста.
Понимание схемы
Чтобы лучше понять протекание тока в цепи, его можно визуализировать с помощью динамических диаграмм в SystemModeler вместе с Mathematica .
Динамические диаграммы
Анимируйте диаграмму на основе результатов моделирования.

Синие стрелки показывают направление тока до того, как он попадает в нагрузку, а красная стрелка показывает направление тока после того, как он прошел через нагрузку. Обратите внимание, как диоды переключаются в зависимости от полярности источника. Анимация была создана с использованием динамических диаграмм SystemModeler и визуализирована в системе Mathematica.
Изучить и сравнить
SystemModeler можно использовать для простого сравнения различных проектных решений.Вот сравнение использования в схеме двух разных типов диодов с прямым смещением.
Различные диоды имеют разные пороговые значения напряжения, что приводит к разным профилям напряжения в нагрузке.
Проектные решения
Используйте SystemModeler, чтобы пробовать различные сценарии и принимать проектные решения, основанные на ваших потребностях.
Существует несколько различных статических уравнений для описания пульсаций на выходе выпрямителя.Поскольку обычный выпрямитель содержит динамический компонент, конденсатор, эти уравнения могут быть только приближенными. Использование SystemModeler для моделирования системы позволяет получить более точное значение выходной пульсации. Значение моделирования также можно сравнить с приблизительным значением с помощью Mathematica.
Пульсации напряжения на нагрузке из моделирования. Расчеты дают:. Статическая аппроксимация между параметрами схемы и амплитудой пульсаций следующая:, где – сопротивление нагрузки, – емкость конденсаторного фильтра, – частота напряжения источника.Используя те же параметры, что и в модели, приведенной выше, статическое приближение дает пульсацию напряжения 1,45 В. Статическое приближение справедливо только тогда, когда пульсация достаточно мала.
Преимущества и недостатки двухполупериодного выпрямителя
Как мы знаем, это двухполупериодный выпрямитель, который может преобразовывать переменное напряжение (AC) в пульсирующее постоянное напряжение (DC), используя оба полупериода приложенного переменного напряжения. Когда нам нужно использовать двухполупериодный выпрямитель, используются два диода, один из которых проводит в течение одного полупериода, а другой – в течение другого полупериода приложенного напряжения переменного тока.
Если вы хотите узнать что-то другое, вы – подходящее место для чтения, поэтому продолжайте читать в течение нескольких минут, чтобы получить правильную информацию о двухполупериодном выпрямителе. Давайте глубоко разберемся в плюсах и минусах двухполупериодного выпрямителя.
Преимущества двухполупериодного выпрямителя:
Частота пульсаций в два раза больше входной частоты.
КПД выше.
Большая выходная мощность постоянного тока.
Коэффициент пульсации меньше.
Пульсации напряжения низкие и более высокая частота в случае двухполупериодного выпрямителя, поэтому требуется простая схема фильтрации.
Более высокое выходное напряжение.
Более высокий коэффициент использования трансформатора.
Использует обе половины сигнала переменного тока.
Проще обеспечить сглаживание за счет использования частоты пульсации.
Недостатки двухполупериодного выпрямителя:
Более укомплектованный, чем однополупериодный выпрямитель.
Требуется больше диодов, два для выпрямителя с центральным ответвлением и четыре для мостового выпрямителя.
PIV рейтинг диода выше.
Высшие PIV-диоды больше по размеру и намного дороже.
Стоимость трансформатора с центральным ответвлением высока.
Двухчастотный гул звуковой цепи, возможно, более слышен.
У этого выпрямителя сложно найти центральный отвод вторичной обмотки.
Выход постоянного тока невелик, поскольку при использовании каждого диода используется только половина вторичных напряжений трансформатора.
Когда требуется выпрямить небольшое напряжение, двухполупериодная схема выпрямителя не подходит.
Дополнительная информация:
Как мы знаем, это двухполупериодный выпрямитель, который может преобразовывать переменное напряжение (AC) в пульсирующее постоянное напряжение (DC), используя оба полупериода приложенного переменного напряжения. Когда нам нужно использовать двухполупериодный выпрямитель, используются два диода, один из которых проводит в течение одного полупериода, а другой – в течение другого полупериода приложенного напряжения переменного тока.
Если вы хотите узнать что-то другое, вы – подходящее место для чтения, поэтому продолжайте читать в течение нескольких минут, чтобы получить правильную информацию о двухполупериодном выпрямителе. Давайте глубоко разберемся в плюсах и минусах двухполупериодного выпрямителя.
Преимущества двухполупериодного выпрямителя:
Частота пульсаций в два раза больше входной частоты.
КПД выше.
Большая выходная мощность постоянного тока.
Коэффициент пульсации меньше.
Пульсации напряжения низкие и более высокая частота в случае двухполупериодного выпрямителя, поэтому требуется простая схема фильтрации.
Более высокое выходное напряжение.
Более высокий коэффициент использования трансформатора.
Использует обе половины сигнала переменного тока.
Проще обеспечить сглаживание за счет использования частоты пульсации.
Недостатки двухполупериодного выпрямителя:
Более укомплектованный, чем однополупериодный выпрямитель.
Требуется больше диодов, два для выпрямителя с центральным ответвлением и четыре для мостового выпрямителя.
PIV рейтинг диода выше.
Высшие PIV-диоды больше по размеру и намного дороже.
Стоимость трансформатора с центральным ответвлением высока.
Двухчастотный гул звуковой цепи, возможно, более слышен.
У этого выпрямителя сложно найти центральный отвод вторичной обмотки.
Выход постоянного тока невелик, поскольку при использовании каждого диода используется только половина вторичных напряжений трансформатора.
Когда требуется выпрямить небольшое напряжение, двухполупериодная схема выпрямителя не подходит.
Дополнительная информация:
Что такое полноволновой выпрямитель? – Принципиальная схема, работа, преимущества и недостатки
Определение: Двухполупериодный выпрямитель – это полупроводниковые устройства, которые преобразуют полный цикл переменного тока в пульсирующий постоянный ток. В отличие от однополупериодных выпрямителей, в которых используется только полуволна входного цикла переменного тока, в полнополупериодных выпрямителях используется полная волна.Недостаток более низкого КПД однополупериодного выпрямителя можно преодолеть, используя двухполупериодный выпрямитель.
Принципиальная схема двухполупериодного выпрямителя
Схема выпрямителя состоит из понижающего трансформатора, в которые включены два диода с центральным ответвлением. Таким образом, этот тип выпрямителя с центральным отводом называется выпрямителем с центральным отводом .
Нагрузочный резистор подключен, и на нем получается выходное напряжение.
Работа полноволнового выпрямителя
Входное переменное напряжение, подаваемое для выпрямления, очень высокое.Сигнал переменного тока подается по линиям передачи с высоким напряжением, потому что подавать переменный ток высокого напряжения экономично. Понижающий трансформатор в цепи выпрямителя преобразует переменный ток высокого напряжения в переменный ток низкого напряжения.
В двухполупериодном выпрямителе с центральным ответвлением два диода подключены к центральному ответвлению вторичных обмоток трансформатора. Анодные выводы этих двух диодов соединены с центральным ответвлением вторичной обмотки. Кроме того, анодные выводы также подключены к нагрузочному резистору.
Когда на выпрямитель подается положительный полупериод переменного напряжения, верхняя часть вторичной обмотки становится положительной, а нижняя часть вторичной обмотки становится отрицательной по отношению к верху обмотки.
Механизм диодной проводимости
Таким образом, диод D1 смещен в прямом направлении, поскольку он подключен к верхней части вторичной обмотки, а диод D2 смещен в обратном направлении, поскольку он подключен к нижней части вторичной обмотки. Таким образом, диод D1 будет проводить в течение положительной половины цикла, а диод D2 не будет проводить в течение положительной половины сигнала переменного тока.
Диод D1 действует как короткое замыкание, а диод D2 действует как разрыв цепи во время положительной половины сигнала переменного тока. Когда отрицательный полупериод сигнала переменного тока подается на схему выпрямителя, верхняя часть вторичной обмотки становится отрицательной, а нижняя половина вторичной обмотки становится положительной.
Таким образом, диод D1 смещен в обратном направлении, а диод D2 смещен в прямом направлении. Это происходит потому, что отрицательное напряжение в верхней части вторичной обмотки делает вывод анода отрицательным по отношению к катоду в диоде D1.
Следовательно, в двухполупериодных выпрямителях постоянное напряжение получается как для положительной половины переменного тока, так и для отрицательной половины переменного тока. Таким образом, имя выпрямителя – это двухполупериодный выпрямитель – это двухполупериодный выпрямитель, так как он дает выход для полной волны переменного тока.
Анализ двухполупериодного выпрямителя
Пиковое обратное напряжение: Пиковое обратное напряжение двухполупериодного выпрямителя вдвое больше, чем у полуволнового выпрямителя. PIV (пиковое обратное напряжение) на D1 составляет 2 В _smax, а PIV на диоде D2 также составляет 2 В _smax. Он удваивается, потому что PIV на диоде при обратном смещении является суммой напряжения на половине вторичной обмотки и нагрузочного резистора.
Пиковый ток: Значение пикового тока (I _max) может быть получено с помощью мгновенного значения приложенного напряжения и сопротивления диодов. Значение мгновенного напряжения, приложенного к цепи выпрямителя, может быть определено как: –
Предположим, что прямое сопротивление равно Rf Ом, а обратное сопротивление равно бесконечности, тогда ток, протекающий через нагрузочный резистор, может быть задан как: –

Полный ток i может быть получен суммой i ₁ и i ₂ для всего цикла.
Где Rf – прямое сопротивление, а RL – нагрузочный резистор.
Другие факторы, такие как выходной ток и выходное напряжение, описаны ниже.
Выходной ток: Выходной постоянный ток может быть получен путем интегрирования i ₁ от 0 до или интегрирования i ₂ от до 2Π.
Выходное напряжение постоянного тока: Среднее значение или значение постоянного тока выходного напряжения может быть выражено как произведение выходного постоянного тока и нагрузочного резистора R _L.
Действующее значение тока: Среднеквадратичное значение и эффективное значение тока могут быть получены путем интегрирования i ² ₁ в пределах от 0 до.
4. Действующее значение выходного напряжения: Среднеквадратичное значение напряжения на нагрузке можно получить, умножив действующее значение тока на значение резистора нагрузки R _L.
5. Форм-фактор и пик-фактор: Форм-фактор ( Kf ) двухполупериодного выпрямителя – это отношение действующего значения тока к среднему значению тока.

Пик-фактор ( Kp ) двухполупериодного выпрямителя – это соотношение между пиковым значением тока и среднеквадратичным значением тока.

6. Эффективность выпрямления: Эффективность выпрямления двухполупериодного выпрямителя может быть получена соотношением мощности постоянного тока, подаваемой на нагрузку, и мощности переменного тока, присутствующей в выходной мощности.
Преимущества полноволновых выпрямителей
Эффективность выпрямления двухполупериодного выпрямителя намного выше, чем у полуволнового выпрямителя.Это примерно вдвое больше, чем у полуволнового выпрямителя, то есть около 81%.
Схема фильтрации, необходимая для двухполупериодного выпрямителя, проста, поскольку коэффициент пульсации в случае двухполупериодного выпрямителя очень низок по сравнению с полуволновым выпрямителем. Значение коэффициента пульсаций в двухполупериодном выпрямителе составляет 0,482, а в полуволновом выпрямителе – около 1,21.
Выходное напряжение и выходная мощность, получаемые в двухполупериодных выпрямителях, намного больше, чем у двухполупериодных выпрямителей.
Постоянный ток, протекающий в двух половинах вторичной обмотки трансформатора, течет в противоположном направлении, таким образом, проблема насыщения сердечника постоянным током устраняется в двухполупериодных выпрямителях.
Недостатки полноволнового выпрямителя
Для двухполупериодных выпрямителей требуется больше схемных элементов, чем для однополупериодных выпрямителей, что делает их более дорогостоящими.
Руководство для начинающих по проектированию и моделированию полноволнового выпрямителя с H-мостом | Блог
Захария Петерсон
| & nbsp Создано: 29 октября 2021 г.
Преобразование мощности – неотъемлемая часть современной жизни, и, вероятно, наиболее важным для практических целей в электронике является преобразование переменного тока в постоянный.Выпрямители – это основные цепи, используемые для преобразования переменного тока в постоянный, и они могут попадать в одну из следующих категорий:
Однополупериодный выпрямитель
Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом
Мостовой выпрямитель
Функциональные возможности этих выпрямителей одинаковы, то есть преобразование переменного тока в постоянный, но у каждого из них разная конфигурация входа и разные выходы. Выпрямитель с центральным отводом и мостовой выпрямитель являются двухполупериодными выпрямителями и обеспечивают более высокую эффективность преобразования мощности, чем полуволновой выпрямитель. Выпрямители с центральным отводом и мостовые выпрямители служат почти для одной и той же цели, но трансформатор с центральным отводом, используемый в первом, стоит дорого, поэтому мостовой выпрямитель обычно предпочтительнее, если центральный отвод на трансформаторе не требуется по определенной причине.
В этом руководстве мы рассмотрим конструкцию и моделирование двухполупериодного выпрямителя с H-мостом для однофазного и трехфазного преобразования мощности. Оба могут использоваться в промышленных условиях, в том числе в небольших модулях управления, которые моя компания разработала для проектов клиентов.Они повсеместно используются в других электронных устройствах, и создание на их основе моделирования важно для понимания того, как они могут с высокой эффективностью подавать мощность в цепи ниже по потоку.
Типы мостовых выпрямительных схем
Основная схема мостового выпрямителя показана ниже. В этой схеме обычно используются четыре диода (D1-D4), соединенные последовательно парами, и только два диода смещены в прямом направлении в течение каждого полупериода входного переменного тока. Четыре диода в этом выпрямителе соединены по схеме замкнутого контура, подобной мосту, и эта сборка дает свое название.Иногда это называют неуправляемым выпрямителем, причина которого будет показана позже в этой статье.
Неуправляемый однофазный мостовой выпрямитель
Сравнение однофазных и трехфазных выпрямителей
Иногда можно увидеть выпрямитель, изображенный выше, в конфигурации H-моста, показанной ниже. Эта конфигурация точно такая же, как и конфигурация выше. Также ниже для сравнения показан трехфазный выпрямитель, в котором просто используется 6 диодов вместо 4, причем 2 последовательных диода используются для управления протеканием тока для каждой фазы в трехфазном соединении переменного тока.Различия между двумя типами выпрямителей должны быть очевидны по их формам сигналов; Трехфазный выпрямитель обеспечивает гораздо меньшую пульсацию, но при 1,5-кратной частоте однофазного выпрямителя.
Однофазный и трехфазный мостовой выпрямитель
Поскольку обычные диоды однонаправлены и не контролируются, ток может течь только в одном направлении, и нет возможности контролировать прямое напряжение. По этой причине мы обычно называем эти выпрямители «неконтролируемыми», и нам необходимо правильно выбрать диоды, используемые в этих схемах, чтобы гарантировать, что выпрямитель будет полностью смещен в прямом направлении в предполагаемой рабочей среде.
Управляемые выпрямители
В мостовом выпрямителе этого типа используются некоторые управляемые твердотельные компоненты, такие как MOSFET, IGBT, SCR и т. Д., Вместо обычных диодов. Обычно используется тиристор, поскольку его напряжение можно легко изменять путем прямого приложения внешнего постоянного напряжения. Таким образом, система может регулировать выходную мощность для различных напряжений по мере необходимости. На изображении ниже показан однофазный управляемый мостовой выпрямитель, который просто включает замену диодов на тиристоры.
Управляемый однофазный выпрямитель
Как и обычный однофазный выпрямитель, этот управляемый выпрямитель может быть выполнен в виде H-моста; результирующая функциональность точно такая же. Мы также можем расширить схему до трехфазного входа, используя 6 тиристоров (по 2 на каждую фазу).
Выбор диодов
Как я упоминал выше, должно быть ясно, что ток через нагрузку течет в одном направлении в обоих типах выпрямителей, поэтому только два диода имеют прямое смещение в любой данный момент.В течение каждого полупериода на каждом диоде в секции моста с прямым смещением наблюдается падение напряжения. Для кремниевых диодов полное падение напряжения должно составлять 2 * 0,7 = 1,4 В. Если вы работаете с трансформатором низкого уровня переменного тока, вы можете использовать германиевые диоды или диоды Шоттки, поскольку они имеют меньшее падение напряжения при прямом смещении.
Формы выходных сигналов
Обычно после настройки выпрямителя напряжение постоянного тока устанавливается путем добавления сглаживающего конденсатора на выходах.На следующем наборе рисунков был смоделирован простой однофазный выпрямитель (без трансформатора) с использованием программы SPICE, чтобы показать, как сглаживающий конденсатор влияет на выход. Выход конденсатора подключен к нагрузке 1 кОм. Конденсатор и нагрузка будут иметь некоторую постоянную времени, которая определяет, насколько быстро конденсатор может разряжаться между двумя полупериодами на входе выпрямителя. Давайте посмотрим на эти результаты в трех случаях:
Нет сглаживающего конденсатора, нагрузка 1 кОм
На рисунке ниже показана форма выходного сигнала для нашего простого однофазного мостового выпрямителя.Есть две формы волны: черная волна – входной сигнал, синяя волна – выходной. Входная синусоида полностью выпрямляется, т. Е. Отрицательный полупериод проявляется как положительное напряжение. Отсюда мы можем добавить сглаживающий конденсатор параллельно нагрузке, чтобы показать, насколько близко мы можем подойти к форме сигнала постоянного тока.
Форма выходного сигнала на нагрузке без сглаживающего конденсатора
Сглаживающий конденсатор 5 мкФ, нагрузка 1 кОм
После добавления сглаживающего конденсатора 5 мкФ наша форма сигнала выглядит как довольно хороший сигнал постоянного тока, но это все еще не чисто постоянный ток. Конденсатор многократно заряжается и разряжается с определенной постоянной времени RC между полупериодами. Прежде чем конденсатор сможет полностью разрядиться, начинается цикл зарядки, поэтому конденсатор никогда не разряжается полностью, пока не будет отключена входная мощность. Здесь вы можете использовать постоянную времени RC для определения скорости разряда на нагрузке 1 кОм.
Форма сигнала на нагрузке со сглаживающим конденсатором 5 мкФ
Сглаживающий конденсатор 50 мкФ, нагрузка 1 кОм
Как и ожидалось, когда мы увеличиваем емкость сглаживающего конденсатора в 10 раз, пульсации выходного постоянного напряжения значительно уменьшаются.Увеличение сглаживающего конденсатора с 5 мкФ до 50 мкФ увеличивает постоянную времени RC в 10 раз, так что теперь у нас есть выход постоянного тока почти без пульсаций. Обратите внимание, что форма выходного сигнала не является чисто постоянным током, но для этого конкретного сопротивления нагрузки пульсации кажутся настолько малыми, что их нелегко заметить в этом масштабе.
Форма волны на нагрузке со сглаживающим конденсатором 50 мкФ.
Обратите внимание, что это моделирование SPICE было выполнено с чисто резистивной нагрузкой 1 кОм, но конденсатор будет разряжаться быстрее, если сопротивление нагрузки меньше.Вот почему вы можете хорошо охарактеризовать эту схему с точки зрения ее постоянной времени RC для данной нагрузки, прежде чем создавать макет и создавать прототип своей платы.
Если вы проектируете простую двухполупериодную плату выпрямителя с H-мостом или вам нужно спроектировать сложную систему питания, используйте инструменты проектирования печатных плат в CircuitMaker, чтобы подготовить схемы и макет печатной платы. Все пользователи CircuitMaker могут создавать схемы, макеты печатных плат и производственную документацию, необходимую для перехода от идеи к производству.Пользователи также имеют доступ к личному рабочему пространству на платформе Altium 365 ™, где они могут выгружать и хранить проектные данные в облаке, а также легко просматривать проекты через веб-браузер на защищенной платформе.
Начните использовать CircuitMaker сегодня и следите за новостями о новом CircuitMaker Pro от Altium.
Моделирование двухполупериодного выпрямителя в Simulink: учебник 10
В этом уроке я объясню вам работу выпрямителей. Выпрямители – одна из самых простых схем электроники.Вначале дается подробное описание выпрямителей, а также типы и использование выпрямителей, а также влияние типа выпрямителя на выходную мощность. После этого схема выпрямителей реализуется на MATLAB’s Simulink. Мы также обсудим разницу между обоими типами выпрямителей и сравним выход блок-схемы, построенной на Simulink.
Введение в выпрямители
В электротехнике выпрямитель – одна из самых простых используемых схем.Основное назначение выпрямителя – преобразование переменного тока (AC) в постоянный ток (DC). Для новичков определение напряжения переменного тока можно принять как напряжение, которое снова и снова меняет свое направление с положительного напряжения на отрицательное на одном и том же выводе в течение определенного периода времени. Простая синусоидальная волна – это волна переменного тока. Однако постоянный ток можно определить как постоянный источник напряжения, которое с течением времени остается либо положительным, либо отрицательным.
Типы выпрямителей:
Выпрямители можно разделить на два основных типа
Однополупериодный выпрямитель
Двухполупериодный выпрямитель.
Полупериодный выпрямитель:
Полупериодный выпрямитель – это выпрямитель, который выпрямляет (преобразует в постоянный ток) только положительную часть переменного напряжения и пропускает отрицательную часть. Этот выпрямитель в обычной практике используется очень редко из-за потери мощности из-за потери отрицательной части.
Двухполупериодный выпрямитель:
Однако двухполупериодный выпрямитель для выпрямления использует как положительную, так и отрицательную части волны переменного тока. Он пройдет положительный паттерн как есть и инвертирует отрицательную часть волны, чтобы она выглядела как положительная на нагрузке с помощью моста, как вы вскоре увидите. Наряду с некоторыми фильтрами для удаления ряби мы можем получить идеальную волну постоянного тока на выходе. Из-за меньших потерь мощности и большего сходства с постоянным током эта схема используется чаще, чем предыдущая.
Моделирование двухполупериодного выпрямителя в Simulink
Откройте MATLAB, а затем откройте Simulink, используя значок simulink в MATLAB, как мы делали в предыдущих руководствах. Создайте новую пустую модель и сохраните ее в первую очередь, чтобы иметь к ней доступ в будущем. Теперь щелкните значок браузера библиотеки на недавно созданной модели Simulink.А в браузерах библиотеки в строке поиска напишите diode , как показано на рисунке ниже. Помните, что диоды являются основным компонентом выпрямителя любого типа, и здесь мы собираемся разработать двухполупериодный выпрямитель, поскольку полуволновой выпрямитель является более простым, и вы можете сделать это самостоятельно.
Рисунок 1: Поиск диодов
Из всех диодов выберите наиболее подходящий. Я предпочитаю выбирать тот, у которого есть защита, как показано на рисунке ниже,
Рисунок 2: Диод
Поместите четыре таких диода.Если вы раньше были знакомы с выпрямителями, вы должны знать, что в двухполупериодном выпрямителе есть диодный мост. Этот мост состоит из четырех диодов, поэтому поместите четыре таких диода. Поместите два диода последовательно, и пара из двух ветвей с двумя диодами каждая затем подключите параллельно, как показано на рисунке ниже,
.
Рисунок 3: Мост
Знай, щелкните в любом месте экрана и в поле поиска найдите источник переменного напряжения, как мы делали ранее, как показано на рисунке ниже,
Рисунок 4: Источник переменного напряжения
Подключите положительную сторону источника переменного тока между двумя последовательно соединенными диодами, а отрицательную сторону – с другими последовательно подключенными диодами, как показано на рисунке ниже,
Рисунок 5: Источники
После подключения источника нам также понадобится заземление для замыкания цепи. Из той же области поиска панели поиска, как показано на рисунке ниже,
Рисунок 6: Поиск земли
Подключите заземление в нижней части подключенной цепи, теперь от ветви RLC серии поиска поисковой строки, как показано на рисунке ниже,
Рисунок 7L Поиск ветки RLC
Добавьте блок в созданную модель. Дважды щелкните ветвь RLC и в блоке параметров выберите только ветвь резистора, как показано на рисунке ниже
Рисунок 8: Ответвление резистора
Подключите эту резисторную ветвь к нагрузке мостового выпрямителя, и схема с подключенной нагрузкой будет выглядеть так, как показано на рисунке ниже,
Рисунок 9: Диаграмма
Теперь нам нужно настроить входные параметры источника переменного напряжения.Дважды щелкните источник входного напряжения и установите пиковую амплитуду напряжения на 10 В, как показано на рисунке ниже,
.
Рисунок 10: Параметры переменного тока
Теперь, если вы запустите эту блок-схему, вы столкнетесь с ошибкой требования power gui. Power gui – это блок, который является необходимой потребностью в Simulink для запуска электронной схемы. В графическом интерфейсе мощности поиска панели поиска, как показано на рисунке ниже,
Рисунок 11: Графический интерфейс Power
Далее нам понадобится устройство для измерения напряжения, чтобы увидеть форму напряжения на выходе.Снова в строке поиска напишите измерение напряжения, как показано на рисунке ниже,
Рисунок 12: Вольтметр
Установите на модель два таких вольтметра. Подключите один из вольтметров к нагрузочному резистору, поскольку он в основном предназначен для измерения и просмотра формы волны напряжения на нагрузочном резисторе. На рисунке показано, как подключить вольтметр к нагрузке.
Рисунок 13: Вольтметр нагрузки
Также нам нужна эталонная форма волны для сравнения выходного сигнала на нагрузке.Поэтому мы также будем измерять напряжение на входе, подключив вольтметр к источнику входного переменного тока, как показано на рисунке ниже,
Рисунок 14: Входной вольтметр
Теперь нам также нужно увидеть форму волны на нагрузке и на входе, чтобы визуализировать, что на самом деле произошло в выпрямителе. Чтобы визуализировать форму волны, нам нужно разместить осциллограф, как мы использовали в предыдущих уроках. В области поиска панели поиска, как показано на рисунке ниже,
Рисунок 15: Объем
Поместите блок на модель рядом с грузом.Поскольку мы хотим просмотреть две формы волны, одну из входных и выходных. Следовательно, нам нужны два входных порта области видимости. Измените количество входных портов осциллографа на два, как мы делали в предыдущих руководствах (см. Руководство по RLC). К двум входным портам подключите входной вольтметр и выходной вольтметр нагрузки, как показано на рисунке ниже,
Рисунок 16: Полная блок-схема
Запустите модель, нажав кнопку запуска, а затем дважды щелкните по области.Мы хотим видеть легенды на осциллограмме, отображаемой осциллографом, поэтому нажмите кнопку просмотра и проверьте метку легенды, как показано на рисунке ниже,
Рисунок 17: Легенды
Выпрямленный выход на нагрузке и входной переменный ток показаны на рисунке ниже,
Рисунок 18: Выпрямленный выход
Выходной сигнал – пульсирующий постоянный ток. Его можно преобразовать в обычный постоянный ток с помощью фильтров и регуляторов.
Осуществление:
Выполните анализ однополупериодного выпрямителя с помощью MATLAB’s Simulink.Это будет намного проще, чем в этом уроке.
( Подсказка: Количество используемых диодов будет равно одному)
Полнопериодный выпрямитель
– (Обновлено в период с 2021 по 2022 год) | CoolGyan.Org
Электрические цепи, преобразующие переменный ток в постоянный, известны как выпрямители. Выпрямители подразделяются на два типа: полуволновые выпрямители и полноволновые выпрямители. При использовании однополупериодного выпрямителя теряется значительная мощность, что невозможно для приложений, которым требуется бесперебойное и стабильное питание.Для более плавного и стабильного питания мы используем двухполупериодные выпрямители. В этой статье мы рассмотрим работу и характеристики двухполупериодного выпрямителя.
Определение полнополупериодных выпрямителей
Двухполупериодный выпрямитель – это выпрямитель, который преобразует полный цикл переменного тока в пульсирующий постоянный ток.
В отличие от полуволновых выпрямителей, которые используют только полуволны входного цикла переменного тока, полнополупериодные выпрямители используют полный цикл.Более низкий КПД полуволнового выпрямителя можно преодолеть с помощью двухполупериодного выпрямителя.
Схема двухполупериодного выпрямителя
Схема двухполупериодного выпрямителя может быть сконструирована двумя способами. В первом методе используется трансформатор с отводом от центра и два диода. Это устройство известно как двухполупериодный выпрямитель с отводом от центра. Во втором методе используется стандартный трансформатор с четырьмя диодами, расположенными в виде моста. Это называется мостовым выпрямителем. В следующем разделе мы ограничимся обсуждением только двухполупериодного выпрямителя с отводом по центру. Вы можете прочитать нашу статью о мостовом выпрямителе, чтобы подробно узнать о конструкции и работе мостового выпрямителя.
Схема двухполупериодного выпрямителя состоит из понижающего трансформатора и двух диодов, которые соединены между собой и имеют отводы по центру. Выходное напряжение получается на подключенном нагрузочном резисторе.
Работа двухполупериодного выпрямителя
Входной переменный ток, подаваемый на двухполупериодный выпрямитель, очень высок. Понижающий трансформатор в цепи выпрямителя преобразует переменный ток высокого напряжения в переменный ток низкого напряжения.Анод центральных ответвлений диодов подключен ко вторичной обмотке трансформатора и подключен к нагрузочному резистору. Во время положительного полупериода переменного тока верхняя половина вторичной обмотки становится положительной, а вторая половина вторичной обмотки становится отрицательной.
Во время положительного полупериода диод D ₁ смещен в прямом направлении, поскольку он подключен к верхней части вторичной обмотки, а диод D ₂ смещен в обратном направлении, поскольку он подключен к нижней части вторичной обмотки. Из-за этого диод D ₁ будет проводить, действуя как короткое замыкание, а D ₂ не будет проводить, действуя как разомкнутая цепь
Во время отрицательного полупериода диод D ₁ смещен в обратном направлении, а диод D ₂ имеет прямое смещение, потому что верхняя половина вторичной цепи становится отрицательной, а нижняя половина схемы становится положительной. Таким образом, в двухполупериодных выпрямителях постоянное напряжение получается как для положительного, так и для отрицательного полупериода.
Формула полноволнового выпрямителя
Пиковое обратное напряжение
Пиковое обратное напряжение – это максимальное напряжение, которое диод может выдержать в обратном смещенном направлении до пробоя.Пиковое обратное напряжение двухполупериодного выпрямителя вдвое больше, чем у однополупериодного выпрямителя. PIV для D ₁ и D ₂ составляет 2V _max.
Выходное напряжение постоянного тока
Следующая формула дает среднее значение выходного напряжения постоянного тока:
Действующее значение тока
Среднеквадратичное значение тока можно рассчитать по следующей формуле:
Форм-фактор
Форма Коэффициент двухполупериодного выпрямителя рассчитывается по формуле:
Пик-фактор
Следующая формула дает пик-фактор двухполупериодного выпрямителя:
Эффективность выпрямления
Эффективность выпрямления двухполупериодного выпрямителя можно получить, используя по следующей формуле:
КПД двухполупериодного выпрямителя составляет 81. 2%.
Преимущества полнополупериодного выпрямителя
Эффективность выпрямления двухполупериодных выпрямителей в два раза выше, чем у полнополупериодных выпрямителей. КПД однополупериодных выпрямителей составляет 40,6%, в то время как эффективность выпрямления двухполупериодных выпрямителей составляет 81,2%.
Коэффициент пульсаций в двухполупериодных выпрямителях низкий, поэтому требуется простой фильтр. Значение коэффициента пульсаций в двухполупериодном выпрямителе составляет 0,482, а в полуволновом выпрямителе – около 1,21.
Выходное напряжение и выходная мощность, полученные в двухполупериодных выпрямителях, выше, чем у полуволновых выпрямителей.
Единственным недостатком двухполупериодного выпрямителя является то, что для него требуется больше схемных элементов, чем для однополупериодного выпрямителя, что делает его более дорогостоящим.
Часто задаваемые вопросы о двухполупериодных выпрямителях
Что такое двухполупериодный выпрямитель?
Двухполупериодные выпрямители преобразуют обе полярности входного сигнала переменного тока в пульсирующий постоянный ток.
Почему мы используем конденсатор в схеме двухполупериодного выпрямителя?
Конденсатор используется в цепи для уменьшения коэффициента пульсаций.
Что такое двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом?
Двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением – это тип выпрямителя, в котором используется трансформатор с центральным ответвлением и два диода для преобразования полного сигнала переменного тока в сигнал постоянного тока.
Где используется двухполупериодный выпрямитель?
Двухполупериодный выпрямитель используется при модуляции сигналов и в электрических цепях.
Каковы недостатки двухполупериодных выпрямителей?
Двухполупериодные выпрямители не подходят для использования, когда требуется выпрямление небольшого напряжения.Это связано с тем, что в полноволновой цепи два диода соединены последовательно и дают двойное падение напряжения из-за внутренних сопротивлений.