Полумостовой выпрямитель: ВЫПРЯМИТЕЛИ l Выпрямитель электрического тока преобразователь электрической

Содержание

ВЫПРЯМИТЕЛИ l Выпрямитель электрического тока преобразователь электрической

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

Применение Выпрямление электрического тока Выпрямители обычно используются там, где нужно преобразовать переменный ток в постоянный ток. l Сюда относятся выпрямительные установки для: железнодорожной тяги, городского электротранспорта, электролиза (производство алюминия, хлора, едкого натра и др. ), питания приводов прокатных станов, возбуждения генераторов электростанций. l

однофазный выпрямитель Однополупериодный выпрямитель: график напряжения по времени до выпрямления — одна из возможных схем выпрямителя — и график напряжения по времени после выпрямления.

Простейшая схема однополупериодного выпрямителя состоит только из одного выпрямляющего ток элемента (диода). На выходе — пульсирующий постоянный ток.

Двухполупериодный выпрямитель с сглаживающим ёмкостным фильтром. 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).

Сглаживающий фильтр l Сглаживающий фильтр — устройство для сглаживания пульсаций после выпрямления переменного тока диодным мостом. Простейшим сглаживающим фильтром является электролитический конденсатор большой ёмкости, установленный на схеме параллельно нагрузке, соблюдая полярность конденсатора.

Все сглаживающие фильтры применяются в зависимости от мощности нагрузки.

Управляемые выпрямители l Выпрямители, которые совмещают выпрямление переменного напряжения с управлением выпрямленным напряжением, называют управляющими. Основной элемент управляемого выпрямителя – тиристор. Управление напряжением сводится к управлению во времени моментом отпирания тиристора.

Классификация управляемых выпрямителей l однофазные однополупериодные однофазные мостовые: с полным числом тиристоров и с неполным числом, т. е. 2 тиристора, 2 диода l трехфазные с выводом от средней точки трансформатора и мостовые. l

Трехфазный выпрямитель Наиболее распространены трёхфазные выпрямители по схеме Миткевича В. Ф. (на трёх диодах, предложена им в 1901 г. ) и по схеме Ларионова А. Н. (на шести диодах, предложена в 1923 г. ). Выпрямитель по схеме Миткевича является четвертьмостовым параллельным, по схеме Ларионова — полумостовым параллельным

Выпрямители переменного напряжения используются в блоках питания радиоэлектронных устройств для преобразования переменного напряжения в постоянное. Схема любого выпрямителя состоит из: l Силовой трансформатор – устройство для понижения или повышения напряжения питающей сети и гальванической развязки сети с аппаратурой; l Выпрямительный элемент (вентиль), имеющий одностороннюю проводимость – для преобразования переменного напряжения в пульсирующее; l Фильтр – для сглаживания пульсирующего напряжения.

Классификация выпрямителей: по схеме выпрямления – однополупериодные, двухполупериодные, мостовые, с удвоением (умножением) напряжения, многофазные и др. l По типу выпрямительного элемента – ламповые(кенотронные), полупроводниковые, газотронные и др. l По величине выпрямленного напряжения – низкого напряжения и высокого. l По назначению –для питания анодных цепей, цепей экранирующих сеток, цепей управляющих сеток, коллекторных цепей транзисторов, для зарядки аккумуляторов и др. l

Основные характеристики выпрямителей : l l l l Номинальное напряжение постоянного тока; Номинальный выпрямленный ток I 0; Напряжение сети Uсети; Пульсация; Частота пульсаций; Коэффициент фильтрации; Колебания (нестабильность) напряжения на выходе выпрямителя

Двухполупериодные выпрямители

Введение

Большинство выпрямителей создаёт не постоянное напряжение и ток, а пульсирующее однонаправленное напряжение и ток, для сглаживания пульсаций которого применяют фильтры.

Из распространенных схем неуправляемых выпрямителей (однополупериодных, двухполупериодных и мостовых) наиболее эффективны двухполупериодные. Сравнение основных их видов – со средней точкой и с удвоителем тока – показывает, что хотя оба выпрямителя имеют одинаковые динамические характеристики, удвоитель больше подходит для использования в области больших токов, так как в нем меньше соединений и потерь на вторичной стороне, а отсутствие средней точки дает возможность выбрать нечетное число витков.

Двухполупериодные выпрямители это выпрямители, в которых ток через нагрузку будет протекать в одном и том же направлении за оба полупериода.

Такая схема ныне применяется редко, так как более металлоёмка и имеет большее эквивалентное активное внутреннее сопротивление, то есть большие потери на нагрев обмоток трансформатора. 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 отсутствии 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 отсутствии нагрузки), будет напряжение до 17 вольт. Под нагрузкой выпрямленное напряжение будет ниже, (но не ниже величины действующего напряжения переменного тока, если внутреннее сопротивление трансформатора – источника переменного тока – принять равным нулю) и зависеть от ёмкости сглаживающего конденсатора.

Выпрямители широко используются в схемах питания различных радиоэлектронных устройств. С помощью выпрямителей возможно преобразование постоянного тока одного напряжения в постоянный ток другого напряжения, что позволяет создать схемы питания с различными напряжениями при наличии одного источника энергии.

Литературный обзор двухполупериодных выпрямителей

Двухполупериодные схемы служат основой построения большинства источников питания, используемых в самых различных областях техники. Эти источники обеспечивают постоянным напряжением питания электромашинные приводы механизмов, технологические процессы, электронные устройства. Знание свойств источников питания необходимо инженеру для грамотной их эксплуатации.

Рассмотрим несколько схем двухполупериодных выпрямителей.

Схема однофазного двухполупериодного выпрямителя с выводом от средней точки представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема однофазного двухполупериодного выпрямителя с выводом от средней точки.

Достоинствами данной схемы является то, что она имеет лучший коэффициент использования вентилей по току, меньшую расчётную мощность трансформатора, меньший коэффициент пульсации выпрямленного напряжения.

К недостаткам схемы следует отнести: плохое использование вентилей по напряжению, высокое обратное напряжение, прикладываемое к выпрямительным диодам, усложнённая конструкция трансформатора.

Схема однофазного двухполупериодного мостового выпрямителя представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Схема однофазного двухполупериодного мостового выпрямителя.

Главным достоинством мостовой схемы являются: лучший коэффициент использования вентилей по напряжению, меньшая расчётная мощность трансформатора, благодаря этому мостовая схема широко применяется в установках малой и средней мощности, а также простота конструкции трансформатора.

Недостатками мостовой схемы являются: требуется строгая симметрия напряжений на обмотках, две обмотки вместо одной, большое обратное напряжение на диодах, удвоенное количество диодов по сравнению с выпрямителем со средней точкой. Однако суммарное сопротивление постоянному току двух диодов и обмотки мостового выпрямителя чаще оказывается меньше сопротивления одного диода и обмотки выпрямителя со средней точкой.

Схема двухполупериодного выпрямителя с удвоением напряжения представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Схема двухполупериодного выпрямителя с удвоением напряжения.

Данную схему используют, когда трудно намотать многовитковую вторичную обмотку, или когда обмотка имеющегося трансформатора дает недостаточное напряжение. Схема удвоения (как и однополупериодного выпрямителя) имеет круто падающую нагрузочную характеристику. Кроме того, при пробое одного из диодов переменное напряжение оказывается приложенным к электролитическому конденсатору, что обычно приводит к его взрыву. Достоинством схемы является то, что конденсаторы несколько сглаживают пульсации выпрямленного тока. Недостатком является то, что данную схему нельзя применять для получения выпрямленного напряжения свыше 200-300 В, так как возможен пробой изоляции в кенотроне между катодами и нитью накала.

4) Схема двухполупериодного выпрямителя с умножением напряжения представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 – Схема двухполупериодного выпрямителя с умножением напряжения.

Достоинством приведенной схемы является возможность получения высоких напряжений без высоковольтного трансформатора. Кроме того, конденсаторы должны иметь рабочее напряжение лишь 2Ет независимо от того, в какое число раз умножается напряжение, и каждый вентиль работает при максимальном обратном напряжении, равном только 2Ет. Если вентили имеют катод, требующий накала (например, кенотроны), то для каждого из них нужна отдельная обмотка накала. Удобнее применять в подобных схемах полупроводниковые вентили.

Недостатком данной схемы является то, что при включении нагрузочного сопротивления конденсаторы будут разряжаться, и напряжение на них понизится. Чем меньше сопротивление нагрузки, тем быстрее разряжаются конденсаторы и тем ниже становится напряжение на них. Поэтому при недостаточно больших сопротивлениях нагрузки использование подобных схем становится нерациональным.

В соответствии с курсовыми данными, в наибольшей мере схема однофазного двухполупериодного выпрямителя с выводом от средней точки соответствует заданным условиям, поэтому в дальнейшем будем опираться на данную схему.

Разработка структурной схемы двухполупериодного выпрямителя с выводом от средней точки

Электрическая структурная схема двухполупериодного выпрямителя с выводом от средней точки представлена на рисунке 5.

ИПрН – источник переменного напряжения,

Т – трансформатор,

Н – активная нагрузка,

АЭ – активные элементы VD1 и VD2.

Рисунок 5 – Структурная схема двухполупериодного выпрямителя с выводом от средней точки

При включении сетевого напряжения (блок 1) на каждой половине вторичной обмотки трансформатора возникает напряжение. Трансформатор (блок 2) требуется для повышения или понижения вторичного напряжения при заданном первичном. Соотношение чисел витков вторичной и первичной обмоток трансформатора определяется величиной постоянного напряжения на выходе выпрямителя.

Вторичные обмотки трансформатора подключены к активным элементам диодам – VD1 и VD2 (блок 3). Диодом называют нелинейный элемент, обладающий весьма малым сопротивлением протеканию тока в прямом направлении по сравнению с обратным.

Ток проходит через один из диодов, затем через активную нагрузку (блок 4) и снова попадает на трансформатор. Активная нагрузка – это полезная мощность, отбираемая любой нагрузкой из электросети и преобразуемая в дальнейшем в любой вид энергии (механическую, тепловую, электрическую и т.п.).

В следующий полупериод полярность на концах обмотки меняется на обратную, и ток проходит через второй диод. Таким образом, переменный ток преобразуется в постоянный.

Выбор принципиальной схемы двухполупериодного выпрямителя с выводом от средней точки

Электрическая принципиальная схема двухполупериодного выпрямителя с выводом от средней точки представлена на рисунке 6.

Рисунок 6 – Принципиальная схема двухполупериодного выпрямителя с выводом от средней точки

При включении сетевого напряжения U1 на каждой половине вторичной обмотки трансформатора возникает напряжение U2. В первый полупериод (в интервале времени от 0 до Т/2), когда потенциал точки 1 является положительным относительно точки 0, ток I21 проходит через диод VD1, нагрузку Rн и возвращается к точке 1, через половину вторичной обмотки.

В следующий полупериод полярность на концах обмотки меняется на обратную; диод VD1 закрывается, а диод VD2 открывается. С этого момента проводящим становится диод VD2 и через него начинает протекать ток I22; пройдя через нагрузку, он замыкается через вторую половину вторичной обмотки. Таким образом, через сопротивление нагрузки Rн поочерёдно проходят в одном и том же направлении токи I21 и I22. Эти токи будут одинаковыми, если схема симметрична. Так переменный ток преобразуется в постоянный.

Напряжения U21-0 и U20-2, измеренные на концах 1 и 2 вторичной обмотки трансформатора относительно средней точки 0, являются противофазными.

Расчёт двухполупериодного выпрямителя с выводом от средней точки

Исходные данные
1. При расчёте схемы заданными являются величины:

– выпрямленное напряжение на входе фильтра Uн=27В;

– выпрямленный ток Iн=0,5А;

– мощность нагрузки Рн=13,5Вт;

– напряжение сети Uc=220В;

– частота сети f=50Гц

– коэффициент пульсации Кп=0,1

Схема двухполупериодного выпрямителя с выводом от средней точки представлена на рисунке 7.

Рисунок 7 – Схема двухполупериодного выпрямителя с выводом от средней точки.

Особенности расчёта схемы
1. Выбор типа диодов.

Определяем обратное напряжение:

Средний ток равен:

Выбираем диод типа КД205Е ГОСТ 94342-69 с

Расчёт трансформатора.

Определяем сопротивление трансформатора:

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора равно:

Токи соответственно равны:

Вычисляем габаритную мощность трансформатора, которая для двухполупериодной схемы определяется выражением:

и находим произведение площади сечения сердечника трансформатора Qc на площадь окна сердечника Qо, которое в зависимости от марки провода обмотки равно:

для провода марки ПЭЛ;

для провода марки ПЭШО;

для провода марки ПШД.

Выбираем для нашего примера провод марки ПЭЛ. При этом получаем

Из таблицы «Основные данные типовых Ш-образных пластин трансформатора», по значению QcQо выбираем для сердечника трансформатора пластины типа Ш25 с Qо=15см2, шириной среднего стержня сердечника a=2,5 см, высотой окна h =2,5см и шириной окна b =2,5 см. При этом получаем:

Необходимая толщина пакета пластин будет равна:

Отношение

Определяем число витков и толщину провода d первичной и вторичной обмоток трансформатора:

4. 2.3 Расчёт сопротивления нагрузки (Rн).

Определяем напряжение нагрузки:

Рассчитываем сопротивление нагрузки:

Выбираем резистор нагрузки типа ПЭВ-100 56 регулируемый до 56 Ом

ГОСТ 7113-77

Заключение

Двухполупериодный выпрямитель может строиться по мостовой или полумостовой схеме, 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. 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 отсутствии нагрузки, будет всегда равно амплитудному. Это означает, что, при измеренном напряжении однофазного переменного тока 12 вольт до мостового однофазного выпрямителя со сглаживающим конденсатором, на конденсаторе, в отсутствии нагрузки, будет напряжение до 17 вольт. Под нагрузкой выпрямленное напряжение будет ниже, но не ниже величины действующего напряжения переменного тока, если внутреннее сопротивление трансформатора – источника переменного тока – принять равным нулю и зависеть от ёмкости сглаживающего конденсатора.

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.

Литература

Руденкова В. И. Основные узлы радиоэлектронной аппаратуры. Методика расчёта: Минск, 2008.
Ломов И. А., Сапожников Б. И. Выпрямители на полупроводниковых диодах: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1993.
Галкин В.И. Промышленная электроника: Высшая школа, 1989.
Красько А.С., Скачко К.Г Промышленная электроника: Высшая школа, 1984.
Напалков А.Я. Промышленная электроника: Минск, 1972.
Москатов Е.А. Справочник по полупроводниковым приборам: Таганрог, 2008.
Забродин Ю.С. Промышленная электроника: Высшая школа, 1992.
Гершунский Б.С. Расчёт электронных схем: Высшая школа, 1994.
Изъюрова Г.И. Расчёт электронных схем. Примеры и задачи: Высшая школа, 1987.
Степаненко И.П. Основы микроэлектроники: Лаборатория базовых знаний, 2001.
Кастров М.И. Электроника: наука, технология, бизнес: Электроника, 2004.

Нормативная документация

ГОСТ 2. 301-68 ЕСКД. Форматы.

ГОСТ 2.730-73 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах.

СТП 7-02 Общие правила оформления дипломных, курсовых, практических работ.

ГОСТ 2.730-73 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Приборы полупроводниковые.

ГОСТ 2.747-68* ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Размеры условных графических обозначений.

ГОСТ 2.004-88 ЕСКД. Общие требования к выполнению конструкторских и технологических документов на печатающих и графических установках вывода ЭВМ.

ГОСТ 19.404-79 Пояснительная записка. Требования к содержанию и оформлению.

ГОСТ 2.302-68 ЕСКД. Масштабы.

ГОСТ 2.102-68* ЕСКД. Виды и комплектность конструкторских документов.

ИПрН

АЭ

(VD1, VD2)

Двухполупериодные выпрямители

LM5035C — ШИМ-контроллер с интегрированными драйверами полумостового преобразователя и FET-транзисторов синхронного выпрямителя

Автор: admin

1 Окт

LM5035C является контроллером полумостового преобразователя с драйверами затвора включает в себя все необходимое для реализации силового преобразователя с полумостовой топологией с режимом управления по напряжению и прямой связью по входному напряжению.

LM5035C – функциональная разновидность полумостового ШИМ-контроллера LM5035B. Амплитуда сигналов SR1 и SR2 составляет 5 В, а не уровень Vcc как в LM5035B. Также в C-версии исключена функция «мягкого выключения». LM5035, LM5035A, LM5035B и LM5035C имеют плавающий драйвер затвора верхнего уровня, способный работать при питающих напряжениях до 105 В. Драйверы обоих плечей обеспечивают ток до 2 А в пике. Присутствует встроенный высоковольтный пусковой регулятор, программируемая защита от снижении входного напряжения (UVLO, Under Voltage Lock Out) и защита от недопустимого превышения входного напряжения (OVP, Over Voltage Protection).

Тактовый генератор работает с частотой до 2 мГц, и программируется с помощью единственного навесного резистора. Также генератор может быть синхронизирован от внешнего источника тактирования. Вход контроля тока и программируемый таймер обеспечивают потактовое ограничение тока и прерывистый режим защиты (hiccup mode) для долговременных перегрузок с программируемым временем рестарта.

Доступные варианты корпусов:

TSSOP-20EP (улучшенные термохарактеристики)
LLP-24 (4 x 5 мм)

Внутренняя архитектура LM5035C

Запросить образцы, средства разработки или техническую поддержку

Документация на LM5035C (англ.)

Документация на демонатрационую плату для LM5035C (англ.)

Рубрика: National Semiconductor

Двухполупериодные выпрямители

Введение

Выпрямитель – это механическое, электровакуумное, полупроводниковое или другое устройство, предназначенное для преобразования переменного входного электрического тока в постоянный выходной электрический ток. Большинство выпрямителей создаёт не постоянное напряжение и ток, а пульсирующее однонаправленное напряжение и ток, для сглаживания пульсаций которого применяют фильтры.

Двухполупериодные выпрямители могут строятся 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. 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 отсутствии 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 отсутствии нагрузки), будет напряжение до 17 вольт. Под нагрузкой выпрямленное напряжение будет ниже, (но не ниже величины действующего напряжения переменного тока, если внутреннее сопротивление трансформатора – источника переменного тока – принять равным нулю) и зависеть от ёмкости сглаживающего конденсатора.

Литературный обзор двухполупериодных выпрямителей

Рассмотрим несколько схем двухполупериодных выпрямителей.

Схема однофазного двухполупериодного выпрямителя с выводом от средней точки представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема однофазного двухполупериодного выпрямителя с выводом от средней точки.

Схема однофазного двухполупериодного мостового выпрямителя представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Схема однофазного двухполупериодного мостового выпрямителя.

Схема двухполупериодного выпрямителя с удвоением напряжения представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Схема двухполупериодного выпрямителя с удвоением напряжения.

4) Схема двухполупериодного выпрямителя с умножением напряжения представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 – Схема двухполупериодного выпрямителя с умножением напряжения.

Разработка структурной схемы двухполупериодного выпрямителя с выводом от средней точки

ИПрН – источник переменного напряжения,

Т – трансформатор,

Н – активная нагрузка,

АЭ – активные элементы VD1 и VD2.

Рисунок 5 – Структурная схема двухполупериодного выпрямителя с выводом от средней точки

Выбор принципиальной схемы двухполупериодного выпрямителя с выводом от средней точки

Рисунок 6 – Принципиальная схема двухполупериодного выпрямителя с выводом от средней точки

Расчёт двухполупериодного выпрямителя с выводом от средней точки

Исходные данные
1. При расчёте схемы заданными являются величины:

– выпрямленное напряжение на входе фильтра Uн=27В;

– выпрямленный ток Iн=0,5А;

– мощность нагрузки Рн=13,5Вт;

– напряжение сети Uc=220В;

– частота сети f=50Гц

– коэффициент пульсации Кп=0,1

Схема двухполупериодного выпрямителя с выводом от средней точки представлена на рисунке 7.

Рисунок 7 – Схема двухполупериодного выпрямителя с выводом от средней точки.

Особенности расчёта схемы
1. Выбор типа диодов.

Определяем обратное напряжение:

Средний ток равен:

Выбираем диод типа КД205Е ГОСТ 94342-69 с

Расчёт трансформатора.

Определяем сопротивление трансформатора:

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора равно:

Токи соответственно равны:

для провода марки ПЭЛ;

для провода марки ПЭШО;

для провода марки ПШД.

Выбираем для нашего примера провод марки ПЭЛ. При этом получаем

Необходимая толщина пакета пластин будет равна:

Отношение

Определяем число витков и толщину провода d первичной и вторичной обмоток трансформатора:

4.2.3 Расчёт сопротивления нагрузки (Rн).

Определяем напряжение нагрузки:

Рассчитываем сопротивление нагрузки:

Выбираем резистор нагрузки типа ПЭВ-100 56 регулируемый до 56 Ом

ГОСТ 7113-77

Заключение

Литература

Руденкова В. И. Основные узлы радиоэлектронной аппаратуры. Методика расчёта: Минск, 2008.
Ломов И. А., Сапожников Б. И. Выпрямители на полупроводниковых диодах: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1993.
Галкин В.И. Промышленная электроника: Высшая школа, 1989.
Красько А.С., Скачко К.Г Промышленная электроника: Высшая школа, 1984.
Напалков А.Я. Промышленная электроника: Минск, 1972.
Москатов Е.А. Справочник по полупроводниковым приборам: Таганрог, 2008.
Забродин Ю.С. Промышленная электроника: Высшая школа, 1992.
Гершунский Б.С. Расчёт электронных схем: Высшая школа, 1994.
Изъюрова Г.И. Расчёт электронных схем. Примеры и задачи: Высшая школа, 1987.
Степаненко И.П. Основы микроэлектроники: Лаборатория базовых знаний, 2001.
Кастров М.И. Электроника: наука, технология, бизнес: Электроника, 2004.

Нормативная документация

ГОСТ 2.301-68 ЕСКД. Форматы.

ГОСТ 2.730-73 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах.

СТП 7-02 Общие правила оформления дипломных, курсовых, практических работ.

ГОСТ 2.730-73 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Приборы полупроводниковые.

ГОСТ 2.747-68* ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Размеры условных графических обозначений.

ГОСТ 19.404-79 Пояснительная записка. Требования к содержанию и оформлению.

ГОСТ 2.302-68 ЕСКД. Масштабы.

ГОСТ 2.102-68* ЕСКД. Виды и комплектность конструкторских документов.

ИПрН

АЭ

(VD1, VD2)

Полупериодный выпрямитель – Полупериодный выпрямитель положительной и отрицательной полярности

А выпрямитель не что иное, как простой диод или группа диодов, которая преобразует переменный Ток (переменный ток) в постоянный Ток (постоянный ток).

ср знайте, что диод пропускает электрический ток в одном направлении и блокирует электрический ток в другом направлении.Мы используя этот принцип для построения различных типов выпрямители.

Выпрямители находятся классифицируются на разные типы в зависимости от количества диоды, используемые в цепи или расположение диодов в схема. Основные типы выпрямителей: полуволновые выпрямитель и полный волновой выпрямитель.

Давай взгляните на полуволновой выпрямитель….

Полуволна выпрямитель определение

Полуволна выпрямитель – это тип выпрямителя, который преобразует положительный полупериод (положительный ток) входного сигнала в пульсирующий выходной сигнал постоянного тока.

или

Полуволна выпрямитель – это тип выпрямителя, который позволяет только половину цикл (либо положительный полупериод, либо отрицательный полупериод) входного сигнала переменного тока, в то время как другой полупериод заблокирован.

Для Например, если положительный полупериод разрешен, то отрицательный полупериод заблокирован. Аналогично, если отрицательный допускается полупериод, тогда положительный полупериод равен заблокирован. Однако однополупериодный выпрямитель не позволит положительные и отрицательные полупериоды одновременно.

Следовательно, полупериод (положительный или отрицательный) входа сигнал теряется.

Что такое однополупериодный выпрямитель?

однополупериодный выпрямитель – это простейшая форма выпрямителя. Мы используем только один диод для построения полуволны выпрямитель.

однополупериодный выпрямитель состоит из источника переменного тока, трансформатора (понижающий), диод и резистор (нагрузка).В диод ставится между трансформатором и резистором (нагрузкой).

переменного тока источник

Источник переменного тока подает в цепь переменный ток. В переменный ток часто представлен синусоидальным форма волны.

Трансформатор

Трансформатор это устройство, которое снижает или увеличивает напряжение переменного тока.В понижающий трансформатор снижает напряжение переменного тока с высокого до низкий, тогда как повышающий трансформатор увеличивает напряжение переменного тока от низкого до высокого. В однополупериодных выпрямителях обычно используется понижающий трансформатор, потому что напряжение для диода нужно очень мало. Применяя большой Напряжение переменного тока без использования трансформатора будет постоянно разрушить диод.Так что используем понижающий трансформатор пополам волновой выпрямитель. Однако в некоторых случаях мы используем повышающий трансформатор.

В понижающий трансформатор, первичная обмотка имеет больше витков, чем вторичная обмотка. Так что ступенька трансформатор снижает напряжение от первичной обмотки до вторичная обмотка.

Диод

А диод – двухполюсное устройство, пропускающее электрический ток. в одном направлении и блокирует электрический ток в другом направление.

Резистор

А резистор – это электронный компонент, ограничивающий текущий поток до определенного уровня.

Полуволна работа выпрямителя

Положительная половина волновой выпрямитель

Когда высокий Подается переменное напряжение (60 Гц), понижающий трансформатор снижает это высокое напряжение до низкого напряжения.Таким образом, низкий напряжение создается на вторичной обмотке трансформатор. Низкое напряжение на вторичной обмотке. обмотка трансформатора называется вторичным напряжением (_{V S}). Напряжение переменного тока или сигнал переменного тока, подаваемые на трансформатор, равны ничего, кроме входного сигнала переменного тока или входного переменного напряжения.

низкое переменное напряжение, создаваемое понижающим трансформатором, составляет применяется непосредственно к диоду.

Когда на диод (D) подается низкое переменное напряжение во время положительный полупериод сигнала, диод вперед смещен и пропускает электрический ток, тогда как во время отрицательный полупериод, диод обратный смещен и блокирует электрический ток. Простыми словами, диод допускает положительный полупериод входного переменного тока сигнал и блокирует отрицательный полупериод входного переменного тока сигнал.

положительный полупериод входного сигнала переменного тока или напряжения переменного тока приложенное к диоду аналогично прямому напряжению постоянного тока применительно к диоду с p-n переходом аналогично отрицательный полупериод входного сигнала переменного тока, подаваемого на диод, составляет аналогично обратному постоянному напряжению, приложенному к p-n переходной диод.

ср знайте, что диод пропускает электрический ток, когда он направлен вперед смещен и блокирует электрический ток, когда он обратный пристрастный.Точно так же в цепи переменного тока диод позволяет электрический ток в течение положительного полупериода (вперед смещен) и блокирует электрический ток во время отрицательной половины цикл (обратное смещение).

выпрямитель положительной полуволны не полностью блокирует отрицательные полупериоды. Допускает небольшую порцию негатива. полупериоды или небольшой отрицательный ток.Этот ток производятся неосновными носителями в диоде.

ток, производимый неосновными носителями, очень мал. Так им пренебрегают. Мы не видим визуально небольшую часть отрицательные полупериоды на выходе.

В идеальный диод, отрицательные полупериоды или отрицательный ток равно нулю.

резистор, установленный на выходе, потребляет постоянный ток генерируется диодом. Следовательно, резистор также известен как электрическая нагрузка. Выходное постоянное напряжение или постоянный ток измеряется на нагрузочном резисторе R _L.

электрическая нагрузка – это не что иное, как электрический компонент цепь, потребляющая электрический ток.В полуволне выпрямитель, резистор потребляет постоянный ток, генерируемый диод. Значит резистор в полуволновом выпрямителе известен как груз.

Иногда, нагрузка также относится к мощности, потребляемой схема.

нагрузочные резисторы используются в однополупериодных выпрямителях для ограничения или заблокировать необычный избыточный постоянный ток, производимый диод.

Таким образом, однополупериодный выпрямитель допускает положительные полупериоды и блокирует отрицательные полупериоды. Полуволновой выпрямитель, который разрешает положительные полупериоды и блокирует отрицательные полупериоды называется положительным полуволновым выпрямителем. Выход DC сигнал тока или постоянного тока, создаваемый положительной полуволной выпрямитель – это серия положительных полупериодов или положительных синусоидальные импульсы.

Сейчас давайте посмотрим на отрицательную полуволну выпрямитель ……..

Отрицательно однополупериодный выпрямитель

строительство и работа выпрямителя отрицательной полуволны почти аналогичен выпрямителю с положительной полуволной. Единственное мы меняем вот направление диода.

Когда Подается переменное напряжение, понижающий трансформатор снижает высокое напряжение к низкому напряжению. Это низкое напряжение подается на диод.

В отличие от выпрямитель положительной полуволны, отрицательная полуволна выпрямитель пропускает электрический ток во время отрицательного полупериод входного сигнала переменного тока и блокирует электрический ток в течение положительного полупериода входного сигнала переменного тока.

Во время отрицательный полупериод, диод смещен в прямом направлении и во время положительного полупериода диод имеет обратное смещение, поэтому выпрямитель отрицательной полуволны пропускает электрический ток только в течение отрицательного полупериода.

Таким образом, выпрямитель с отрицательной полуволной допускает отрицательные полупериоды и блокирует положительные полупериоды.

выпрямитель отрицательной полуволны не полностью блокирует положительные полупериоды. Это позволяет получить небольшую долю положительного полупериоды или небольшой положительный ток. Этот ток производятся неосновными носителями в диоде.

ток, производимый неосновными носителями, очень мал. Так им пренебрегают.Мы не можем визуально увидеть этот маленький положительный полупериоды на выходе.

В идеальный диод, положительный полупериод или положительный ток равно нулю.

Постоянный ток или постоянное напряжение, создаваемое отрицательной полуволной Выпрямитель измеряется на нагрузочном резисторе R _L. Выходной постоянный ток или сигнал постоянного тока, создаваемый отрицательным полуволновой выпрямитель – это серия отрицательных полупериодов или отрицательные синусоидальные импульсы.

Таким образом, a выпрямитель отрицательной полуволны производит серию отрицательных синусоидальные импульсы.

В идеале или идеальный диод, положительный полупериод или отрицательный полупериод цикл на выходе точно такой же, как на входе положительный полупериод или отрицательный полупериод. Однако в практика, положительный полупериод или отрицательный полупериод при вывод немного отличается от ввода положительный полупериод или отрицательный полупериод.Но эта разница незначительна. Итак, мы не видим разница с нашими глазами.

Таким образом, однополупериодный выпрямитель производит серию положительных синусоидальные импульсы или отрицательные синусоидальные импульсы. Эта серия положительных импульсов или отрицательных импульсов не является чистым прямым Текущий. Это пульсирующий постоянный ток.

пульсирующий постоянный ток меняет свое значение за короткий период время. Но наша цель – произвести постоянный ток, который не менять свое значение за короткий промежуток времени. Следовательно, пульсирующий постоянный ток не особо полезен.

Полуволна выпрямитель с конденсаторным фильтром

А фильтр преобразует пульсирующий постоянный ток в чистый постоянный ток.В однополупериодных выпрямителях конденсатор или индуктор используется в качестве фильтра для преобразования пульсирующий постоянный ток в чистый постоянный ток.

выходное напряжение, создаваемое полуволновым выпрямителем, не постоянный; он меняется со временем. В практике приложений, требуется постоянное напряжение питания постоянного тока.

В чтобы обеспечить постоянное напряжение постоянного тока, нам необходимо подавить рябь постоянного напряжения.Этого можно добиться, используя либо конденсаторный фильтр, либо индуктивный фильтр на выходе боковая сторона. В схеме ниже мы используем конденсатор фильтр. Конденсатор, установленный на выходной стороне, сглаживает пульсирующий постоянный ток в чистый постоянный ток.

Характеристики из однополупериодный выпрямитель

Коэффициент пульсации

постоянный ток (DC), создаваемый однополупериодным выпрямителем, не чистый постоянный ток, но пульсирующий постоянный ток.На выходе пульсирующий постоянный ток сигнал, находим рябь. Эти колебания на выходе DC сигнал может быть уменьшен с помощью фильтров, таких как конденсаторы и индукторы.

В чтобы измерить количество пульсаций на выходе постоянного тока сигнал, мы используем фактор, известный как коэффициент пульсации. Рябь Фактор обозначается γ .

фактор пульсации говорит нам о количестве ряби, присутствующей в выходной сигнал постоянного тока.

А большой коэффициент пульсации указывает на сильный пульсирующий сигнал постоянного тока в то время как низкий коэффициент пульсации указывает на низкий пульсирующий постоянный ток сигнал.

Если коэффициент пульсации очень низкий, это означает, что выходной постоянный ток ближе к чистому постоянному току. В простыми словами, чем ниже коэффициент пульсации, тем плавнее выходной сигнал постоянного тока.

Пульсация фактор математически можно определить как отношение среднеквадратичного значения Переменная составляющая выходного напряжения на постоянную составляющую выходное напряжение.

Рябь фактор = действующее значение переменной составляющей выходного напряжения / постоянного тока составляющая выходного напряжения

Где, среднеквадратичное значение = среднеквадратичное значение

или

Рябь коэффициент также просто определяется как отношение пульсаций напряжения к напряжению постоянного тока

Пульсация фактор = Отношение пульсаций напряжения к постоянному напряжению

коэффициент пульсации должен быть минимальным, чтобы построить хороший выпрямитель.

коэффициент пульсации равен

Наконец, получаем

γ = 1,21

нежелательная пульсация присутствует на выходе вместе с постоянным током напряжение составляет 121% от величины постоянного тока.Это указывает на то, что однополупериодный выпрямитель не является эффективным преобразователем переменного тока в постоянный. Сильную пульсацию в полуволновом выпрямителе можно уменьшить. с помощью фильтров.

Постоянный ток

Постоянный ток равен,

Где,
I _max = максимальный постоянный ток нагрузки

Выход Напряжение постоянного тока (В

_DC)

выходное напряжение постоянного тока (V _DC) – напряжение появилось на нагрузочном резисторе (R _L).Это напряжение полученный умножением выходного постоянного тока на нагрузку сопротивление R _L.

Это математически можно записать как,

В _{постоянного тока} = I _{постоянного тока} R _L

выходное напряжение постоянного тока определяется выражением,

Где, В _Smax = Максимальное вторичное напряжение

Обратный пик напряжение (PIV)

Пик обратное напряжение – максимальное обратное напряжение смещения до который выдерживает диод.Если приложенное напряжение больше, чем пиковое обратное напряжение, диод будет уничтожен.

Во время положительный полупериод, диод смещен в прямом направлении и пропустить электрический ток. Этот ток сбрасывается на резисторная нагрузка (RL). Однако во время отрицательного полупериода диод имеет обратное смещение и не допускает электрического ток, поэтому входной переменный ток или переменное напряжение падает на диод.

максимальное падение напряжения на диоде – это не что иное, как вход Напряжение.

Следовательно, пиковое обратное напряжение (PIV) диода = В _Smax

_{Выпрямитель
КПД}

КПД выпрямителя определяется как отношение выходного постоянного тока мощность на входе переменного тока.

Эффективность выпрямителя однополупериодного выпрямителя составляет 40.6%

Корень среднеквадратичное значение тока нагрузки I

_RMS

среднеквадратичное значение тока нагрузки в полуволне выпрямитель

Корень среднеквадратичное значение выходного напряжения нагрузки В

_СКЗ
Корень среднеквадратичное значение выходного напряжения нагрузки пополам волновой выпрямитель

Форма фактор

Форма коэффициент определяется как отношение среднеквадратичного значения к Значение постоянного тока

Это математически можно записать как

Ф.F = Действующее значение / значение постоянного тока

форм-фактор полуволнового выпрямителя

F.F = 1,57

Преимущества однополупериодного выпрямителя

Мы используем очень мало компонентов для построения полуволнового выпрямителя.Так что стоимость очень низкая.
Легко построить

Недостатки из однополупериодный выпрямитель

однополупериодный выпрямитель допускает либо положительный полупериод, либо отрицательный полупериод. Таким образом, оставшаяся половина цикла потрачена впустую. Примерно половина подаваемого напряжения расходуется наполовину. волновой выпрямитель.

постоянный ток, создаваемый однополупериодным выпрямителем, не является чистый постоянный ток; это пульсирующий постоянный ток, который не очень-то полезно.

Производит низкое выходное напряжение.

“Эта статья только около полуволнового выпрямителя. Если вы хотите прочитать о однополупериодный выпрямитель с посещением фильтра: Half волновой выпрямитель с фильтром “

”

Почему не следует смешивать полноволновые и полуволновые устройства с питанием

Почему нельзя смешивать устройства с полным и полуволновым питанием

Многие устройства в сфере управления и HVAC питаются от 24VAC.Трансформатор используется для преобразования более высокого линейного напряжения 120 или 240 В переменного тока в более низкие 24 В для питания устройств. Полная мощность устройств проверяется для определения подходящего трансформатора для работы. Но еще одна важная деталь по большей части упускается.

Источник 24 В переменного тока преобразуется в постоянное напряжение, необходимое для цепей устройства. Каждое устройство имеет внутреннюю силовую цепь, которая преобразует это переменное напряжение в постоянное, и все устройства не созданы равными.В некоторых устройствах используется двухполупериодный выпрямительный мост (четыре диода), а в других – однополупериодный выпрямитель (один диод). Именно из-за этой разницы необходимо соблюдать особую осторожность при подключении устройств, питаемых переменным током, к одному трансформатору. Двухполупериодное выпрямительное устройство преобразует обе синусоидальные волны переменного тока в постоянный, в то время как полуволновое выпрямительное устройство преобразует только одну. Двухполупериодные устройства хороши для сильноточных устройств, в то время как полуволновые выпрямительные устройства хороши для слаботочных приложений и для совместного использования одного и того же трансформатора.

Когда двухполупериодные и однополупериодные выпрямительные устройства питаются от одного и того же трансформатора и их общие линии постоянного тока связаны вместе, это создает короткое замыкание на половину цикла переменного тока в мостовом выпрямителе. Это может привести к перегоранию предохранителя на устройстве (если он есть), перегоранию диода в двухполупериодной схеме выпрямителя или перегоранию трансформатора.

Есть также особые соображения при питании только двухполупериодных выпрямительных устройств в зависимости от заземления вторичной обмотки трансформатора.Двухполупериодное устройство может иметь либо заземленную вторичную обмотку трансформатора на входе, либо заземленный выход на нагрузке постоянного тока. Заземление входа и выхода приведет к короткому замыканию на половину волны переменного тока, что приведет к повреждению устройства и / или трансформатора. В зависимости от других обстоятельств, даже для двухполупериодных выпрямительных устройств могут потребоваться отдельные трансформаторы.

Вот простое правило. При использовании двухполупериодного выпрямителя используйте специальный трансформатор и не заземляйте вторичную обмотку трансформатора.При использовании устройств с однополупериодным выпрямлением трансформаторы можно разделить, но при подключении к трансформатору соблюдайте полярность высокого и низкого напряжения (заземленная сторона).

Рекомендуется следовать рекомендациям производителей устройств для питания своих устройств. Contemporary Controls предоставляет руководства по установке для своих продуктов, в которых указываются требования к питанию устройства, а также инструкции по правильному подключению. Если вы сомневаетесь в соединении устройств, которые будут питаться от одного трансформатора, обратитесь к поставщику устройства.Небольшое планирование и предусмотрительность упростят установку и избавят от неприятностей, связанных с непригодным для использования взорванным оборудованием.

Предыдущая статья Следующая история

Полнополупериодный выпрямитель
и мостовой выпрямитель
Полнополупериодный выпрямитель
Выпрямитель – это электрическая цепь, преобразующая переменный ток в постоянный.Как обсуждалось в предыдущей статье, однополупериодный выпрямитель преобразует только полупериоды переменного тока в положительный или отрицательный, в зависимости от ориентации диода. Также обсуждалось, что эффективность полуволнового выпрямителя меньше, поскольку он использует только полупериоды, а другие половины заблокированы / отсутствуют на выходе. Кроме того, конденсаторный фильтр использовался для устранения пульсаций и сглаживания выходного сигнала. В полуволновом выпрямителе частота пульсаций равна входной частоте.Эти однополупериодные выпрямители используются в схемах маломощных и недорогих источников питания.
КПД выпрямителя можно повысить, используя оба цикла входного переменного тока. Схема, которая использует оба полупериода для преобразования переменного тока в постоянный, называется двухполупериодным выпрямителем . Двухполупериодные выпрямители более эффективны по сравнению с однополупериодными выпрямителями и используют более одного диода в цепи.
Схема полнополупериодного выпрямителя
с использованием трансформатора с центральным отводом
Трансформатор с разделенной вторичной обмоткой с центральным отводом, подключенным к резистивной нагрузке через два диода.Трансформатор обычно вырабатывает ток с разностью фаз на 180 градусов и во вторичной обмотке в зависимости от расположения точек на обмотках.
Рисунок 1: Двухполупериодный выпрямительный трансформатор с центральным ответвлением
На рисунке 1 выше показан двухполупериодный выпрямитель, использующий трансформатор с центральным отводом. Синусоидальная волна, приложенная к первичной обмотке трансформатора с центральным ответвлением, преобразуется во вторичную обмотку, и на вторичной стороне создается потенциал напряжения. Потенциал, развиваемый во вторичной школе, чередуется каждые полупериод.Выход двухполупериодного выпрямителя имеет период времени половину входного или имеет частоту, вдвое превышающую частоту входного сигнала.
Процесс исправления объясняется для каждого полупериода.
В течение первого полупериода, потенциал, развиваемый прямым смещением D ₁ диода и обратным смещением диода D ₂. Положительный полупериод проходит через диод D ₁ и создает напряжение на нагрузочном резисторе, как показано на рисунке 2.Направление тока через нагрузочный резистор и полярность напряжения на нем должны соблюдаться и должны оставаться неизменными в течение отрицательного полупериода.
Рисунок 2: Двухполупериодный выпрямитель Трансформатор с центральным отводом во время положительных полупериодов
Во время второго полупериода полярность напряжения на вторичной обмотке показана на рисунке 3, что связано с изменением полярности на первичной обмотке. При этой полярности диод D ₂ смещен в прямом направлении, а диод D ₁ – в обратном.Следовательно, диод D ₂ позволяет току течь через нагрузочный резистор, в то время как диод D ₁ остается выключенным в течение этого полупериода. Направление тока через нагрузочный резистор и полярность напряжения на нем остаются такими же, как и в течение первого полупериода. Такое расположение диодов с трансформатором с центральным отводом приводит к однонаправленному течению тока через диод. Выпрямление переменного тока происходит в течение обоих полупериодов, то есть в течение всего периода синусоидального сигнала.
Рисунок 3: Двухполупериодный выпрямитель Трансформатор с центральным отводом во время отрицательных полупериодов
Процесс выпрямления продолжается аналогичным образом, чередуя ток через диоды D ₁ и D ₂ для приближающихся циклов.
Рисунок 4: Полностью выпрямленная синусоидальная волна
Среднее значение полностью выпрямленной синусоидальной волны определяется по формуле:
Средний выход однополупериодного выпрямителя, как было показано в предыдущей статье, равен 0.В 318 раз больше пикового напряжения. Но при двухполупериодном выпрямлении средняя мощность удвоилась, а средняя мощность также увеличилась в четыре раза. Следовательно, это приводит к более эффективному процессу выпрямления по сравнению с полуволновым выпрямлением.
Выпрямитель с диодным мостом
Трансформаторы, имеющие вторичную обмотку с центральным отводом, дороже и больше по размеру из-за наличия двух обмоток на вторичной стороне. Из-за этого в источниках питания в основном используются трансформаторы сигнальных обмоток, а для выполнения двухполупериодного выпрямления используется специальная диодная перемычка.Диодный мост может быть изготовлен с использованием четырех одинаковых диодов или может быть получен полный комплект готовых диодных мостов для выполнения двухполупериодного выпрямления. Диодные мосты доступны в различных номиналах и спецификациях, чтобы соответствовать различным приложениям и схемам.
Рисунок 5: Простой мостовой двухполупериодный выпрямитель
Простой двухполупериодный выпрямитель на диодном мосту показан на рисунке 5, и здесь используются четыре силовых диода вместо двух диодов в трансформаторе с центральным отводом. Во время первого полупериода полярность напряжения на диодном мосте показана на рисунке 6, что делает диоды D ₁ и D ₂ смещенными в прямом направлении.Другая половина моста, то есть диоды D ₃ и D ₄, остаются в выключенном состоянии. Такое смещение моста вызывает прохождение тока через нагрузку, и на ней появляется напряжение. Направление тока и полярности напряжения на нагрузке показано на рисунке 6.
Рисунок 6: Мостовой полнополупериодный выпрямитель во время первого полупериода
Аналогичным образом, для следующего цикла полярность меняется на противоположную из-за переменного синусоидального источника, и напряжение на диодном мосту показано на рисунке 7.Полярность напряжения вызывает прямое смещение диодов D ₃ и D ₄ на этот раз, в то время как диоды D ₁ и D ₂ остаются выключенными. Направление тока через нагрузку и полярность напряжения на ней остаются неизменными, что означает, что даже после изменения полярности входной синусоидальной волны полярность на нагрузке остается неизменной.
Рисунок 7: Мостовой полнополупериодный выпрямитель во время второго полупериода
Схема диодного моста выполняет полное выпрямление последовательных чередующихся циклов.Недостатком мостового выпрямителя по сравнению с трансформатором с центральным отводом является то, что он использует два диода одновременно для выпрямления, что вызывает двойное падение напряжения в прямом направлении.
Пример полноволнового выпрямления
Схема источника питания из предыдущей статьи с использованием однополупериодного выпрямителя используется здесь для сравнения результатов. Источник напряжения 220 В _RMS с трансформатором 100: 1 использовался для питания нагрузки 1 кОм. Использование мостового двухполупериодного выпрямителя:
Примерно 20 В _DC появляется на (прямое падение напряжения на диоде для простоты игнорируется), нагрузка и ток, протекающий через нагрузку 1 кОм, составляет:
Мощность, передаваемая на нагрузку с помощью двухполупериодного мостового выпрямителя:
Двухполупериодный выпрямитель обеспечивает вдвое большее напряжение и четырехкратную мощность на нагрузку по сравнению с однополупериодным выпрямителем.Это делает двухполупериодный выпрямитель более эффективным, и для того же источника питания можно использовать трансформатор меньшего размера по сравнению с однополупериодным выпрямителем. Например, при использовании однополупериодного выпрямителя трансформатор с соотношением 10: 1 обеспечивает питание прибл. 10 В _DC к нагрузке при входном напряжении 220 В _RMS. Однако можно использовать трансформатор с соотношением сторон 5: 1 для обеспечения того же напряжения нагрузки с помощью двухполупериодного мостового выпрямителя.
Пульсации и фильтрующий конденсатор
Однако повышение эффективности происходит за счет пульсации, которая увеличивается вдвое по сравнению с полуволновыми выпрямителями.Увеличение ряби происходит из-за увеличения частоты, которая увеличилась вдвое. Пульсации являются нежелательными элементами любой электронной схемы, и выходной сигнал источников питания можно сгладить с помощью фильтрующего конденсатора. Схема пикового выпрямителя с конденсаторным фильтром показана на рисунке 8.
Рисунок 8: Мостовой полнополупериодный выпрямитель с конденсаторным фильтром
Конденсатор действует как накопитель или резервуар и обеспечивает нагрузку в период выключения. Емкость конденсатора должна быть достаточно большой, чтобы его постоянная времени (RC) >> период времени синусоидального сигнала.Конденсатор заряжается, когда напряжение увеличивается до пикового напряжения, а затем начинает разряжаться, подавая ток на нагрузку. Конденсатор продолжает питать нагрузку до следующего цикла, когда напряжение снова начнет расти. Для каждого цикла конденсатор заряжается и разряжается при повышении и понижении напряжения соответственно. В течение периода проводимости (Δt) диоды питают нагрузку и заряжают конденсатор.
Рисунок 9: Выход полнополупериодного выпрямителя с конденсаторным фильтром
Напряжение пульсаций для двухполупериодного выпрямителя рассчитывается по следующей формуле, и обратите внимание, что частота пульсаций увеличилась вдвое по сравнению с полуволновым выпрямителем:
Например, если желаемое напряжение пульсации составляет 1 В для вышеприведенного примера, тогда значение конденсаторного фильтра равно:
Итак, конденсатор емкостью 325 мкФ должен иметь пульсирующее напряжение 1 В для источника питания мостового выпрямителя, приведенного в приведенном выше примере.
Период проводимости диода можно приблизительно определить по следующей формуле:
Диоды будут проводить только 4% от общего периода, а остальную часть периода нагрузка будет обеспечиваться конденсатором.
Двухполупериодные выпрямители, использующие мостовые диоды, в основном используются в источниках питания и выпрямителях. К недостаткам можно отнести использование двух диодов и увеличение пульсаций. Оба эти фактора могут привести к искажениям и гармоникам в цепях.
Заключение
Двухполупериодные выпрямители чаще всего используются в процессе выпрямления, поскольку они более эффективны по сравнению с полуволновыми выпрямителями.
Двухполупериодные выпрямители могут быть сконструированы с использованием трансформатора с центральным отводом или мостовых диодов. Выпрямитель с центральным отводом использовал один диод для проводимости, тогда как мост-диод – два диода для проводимости.
Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом использует двухобмоточный трансформатор, что увеличивает его размер и стоимость. В то время как выпрямитель мост-диод использует два диода для выпрямления одновременно, то есть двойное прямое падение напряжения и добавление нелинейного устройства.
Среднее напряжение или напряжение постоянного тока, выдаваемое двухполупериодным выпрямителем, равно 0.В 636 раз больше пикового напряжения, что в два раза больше напряжения, выдаваемого однополупериодным выпрямителем. В конечном итоге мощность увеличивается в четыре раза.
Коэффициент пульсаций в двухполупериодном выпрямителе удваивается из-за удвоенной частоты.
Пульсации можно уменьшить, используя конденсаторный фильтр, а постоянная времени конденсатора фильтра должна быть достаточно большой, чтобы он не разряжен полностью в течение периода питания.
Полуполупериодный и полнополупериодный выпрямители | Преобразование переменного тока в постоянный ток
Преобразование мощности очень распространено в современной электронике.Мы постоянно переключаемся с переменного тока на постоянный и наоборот. Обычным источником переменного тока является источник питания, тогда как батареи используются для питания постоянного тока по мере необходимости. Однако преобразование переменного тока в постоянный – это более простой способ вместо того, чтобы покупать новую батарею каждый раз, когда вам нужен постоянный ток. Выпрямитель – это электрическое устройство, которое преобразует переменный ток в постоянный, и часто используется во многих устройствах, используемых вокруг нас. Однако одноступенчатый выпрямитель не создает плавного постоянного тока, который можно было бы использовать. Многоступенчатое выпрямление и дополнительные схемы необходимы для более плавного или пригодного для использования постоянного тока.Посмотрим, как это происходит.
Основы полуволнового и полноволнового выпрямления
Самый простой выпрямитель – это диод, подключенный к источнику переменного тока. Это также известно как полуволновой выпрямитель. Простой однополупериодный выпрямитель представляет собой одиночный диод с p-n переходом, подключенный последовательно к нагрузочному резистору. Работу полуволнового выпрямителя легко понять: диод с p-n переходом проводит ток только тогда, когда он смещен в прямом направлении.
Этот принцип используется в полуволновом выпрямителе для преобразования переменного тока в постоянный.Здесь предусмотрен входной цикл переменного тока. Это входное напряжение понижается с помощью трансформатора. Диод с p-n переходом проводит ток только при прямом смещении. Тот же принцип используется в полуволновом выпрямителе для преобразования переменного тока в постоянный. Вход здесь – переменный ток. Это входное напряжение понижается с помощью трансформатора. Поскольку диод смещен в прямом направлении в течение полупериода переменного тока, выход доступен только в течение этого полупериода.
Для уменьшения пульсаций в цепи выпрямителя с конденсаторным фильтром:
RL следует увеличить.
Входная частота
должна быть уменьшена.
Входная частота
должна быть увеличена.
Следует использовать конденсаторы
с высокой емкостью.
Схема однополупериодного выпрямителя Выход полуволнового выпрямителя
Двухполупериодный выпрямитель
Подобно полуволновой схеме, двухполупериодная схема выпрямителя вырабатывает выходное напряжение или ток, которые являются чисто постоянным током или имеют некоторую заданную составляющую постоянного тока. Двухполупериодные выпрямители имеют некоторые фундаментальные преимущества перед своими полуволновыми выпрямителями.Среднее выходное напряжение постоянного тока выше, чем для полуволны, выход двухполупериодного выпрямителя имеет меньшую пульсацию, чем у полуволнового выпрямителя, что дает относительно более гладкую форму выходного сигнала.
Часто используются два основных типа двухполупериодных выпрямителей. В меньшей конструкции используются два диода вместо одного диода, используемого в полуволновом диоде, то есть по одному на каждую половину цикла. Многообмоточный трансформатор используется там, где вторичная обмотка разделена поровну на две половины с центральным ответвленным соединением.Подключение двухполупериодного выпрямителя с отводом по центру показано ниже.
Схема двухполупериодного выпрямителя с центральным ответвлением Схема двухполупериодного выпрямителя с диодным мостом Полная форма сигнала синусоидального выпрямителя
Для другой конфигурации требуется четыре диода, подключенные по схеме Н-моста. Четыре диода, обозначенные от D1 до D4, расположены в «последовательных парах», при этом только два диода проводят ток в течение каждого полупериода. Во время положительного полупериода питания диоды D1 и D2 проходят последовательно, в то время как диоды D3 и D4 смещены в обратном направлении, и ток течет через нагрузку.Во время отрицательного полупериода питания диоды D3 и D4 проходят последовательно, но диоды D1 и D2 выключаются, поскольку теперь они смещены в обратном направлении. Ток, протекающий через нагрузку, имеет то же направление, что и раньше.
Фильтрация выпрямленного напряжения
Выходной сигнал через диоды в вышеуказанных шагах не является ни полным, ни полностью постоянным. Выходной сигнал не является постоянным постоянным током и его нецелесообразно использовать с цепями. Схема фильтра, также известная как сглаживающий конденсатор, добавляется к схеме выпрямителя для улучшения выходного сигнала.Сглаживающие конденсаторы подключаются параллельно нагрузке на выходе двухполупериодного мостового выпрямителя. Эта схема фильтра увеличивает средний выходной уровень постоянного тока, поскольку конденсатор действует как запоминающее устройство. Сглаживающий конденсатор преобразует пульсирующий выход выпрямителя в более плавный выход постоянного тока.
Конденсаторный выход
Тем не менее, на выходе все еще есть небольшая пульсация, которую можно сгладить путем изменения номиналов конденсатора. Напряжение пульсаций обратно пропорционально величине сглаживающего конденсатора.Эти два связаны следующей формулой:
В _{пульсация} = I _{нагрузка} / (fxC)
Альтернативой является использование ИС регулятора напряжения для постоянного источника питания постоянного тока.
Вы можете ознакомиться с конструкцией мостового выпрямителя здесь с видеоуроком:

Видео предоставлено:
ElectroBOOM
Эта статья была впервые опубликована 8 августа 2017 г., а недавно – 13 декабря 2019 г.
Разница между полуволновым и полноволновым выпрямителями (со сравнительной таблицей)
Полуволновый и полноволновой выпрямители имеют существенные различия. Выпрямитель преобразует переменное напряжение в пульсирующее постоянное напряжение . Полупериодный выпрямитель – это электронная схема, которая преобразует только половину цикла переменного тока в пульсирующий постоянный ток. Он использует только половину цикла переменного тока для процесса преобразования. С другой стороны, двухполупериодный выпрямитель – это электронная схема, которая преобразует весь цикл переменного тока в пульсирующий постоянный ток.
Полупериодный выпрямитель является однонаправленным; это означает, что он позволит проводить только в одном направлении. Вот почему он может преобразовывать либо только положительную половину, либо только отрицательную половину в напряжение постоянного тока. По этой причине он называется полуволновым выпрямителем . Хотя двухполупериодный выпрямитель является двунаправленным, он проводит как положительную, так и отрицательную половину цикла. Таким образом, он называется двухполупериодным выпрямителем .
Содержимое: полуволновой и полноволновой выпрямитель
Сравнительная таблица
Определение
Ключевые отличия
Заключение
Таблица сравнения
Параметры Полупериодные выпрямители Полноволновые выпрямители
Эффективность выпрямления 40.6% 81,2%
Коэффициент пульсации 1,21 0,482
Коэффициент использования трансформатора 0,286 0,692
Регулировка напряжения Хорошо Лучше
Основная частота пульсаций Равно частоте питания, f Удвоение частоты питания, 2f
Форм-фактор 1,57 1.11
Пик-фактор 2 1,414
Количество диодов Только 1 Изменяется от 2 до 4, 4 в случае мостового выпрямителя
Пиковое обратное напряжение Вс 2 Вс
Выходное напряжение постоянного тока Imax / π RL 2 / π RL Imax

Определение полуволнового выпрямителя
Half Wave Rectifier Схема состоит из одного диода и понижающего трансформатора, переменный ток высокого напряжения будет преобразован в переменный ток низкого напряжения с помощью понижающего трансформатора.После этого диод, подключенный к цепи, будет смещен в прямом направлении на положительную половину цикла переменного тока и будет иметь обратное смещение в течение отрицательной половины.
Когда диод смещен в прямом направлении, он действует как короткое замыкание, а при обратном смещении – как разомкнутая цепь. Это связано с архитектурой подключения схемы. Вывод P диода соединен с вторичной обмоткой трансформатора, а вывод N диода соединен с нагрузочным резистором.
Таким образом, диод проводит в течение положительной половины цикла переменного тока. Пока он не будет проводить в течение отрицательной половины цикла переменного тока. Таким образом, падение напряжения на нагрузочном резисторе появится только для положительной половины переменного тока. Во время отрицательной половины цикла переменного тока мы получим нулевое напряжение постоянного тока.
Определение полноволнового выпрямителя
Полнополупериодный выпрямитель состоит из двух диодов и одного понижающего трансформатора с центральным ответвлением. P-вывод диодов подключен ко вторичной обмотке трансформатора.N-клеммы обоих диодов подключены к центральной точке ответвления вторичной обмотки, а также к клемме нагрузки.
Когда положительная половина цикла переменного тока проходит через первичную обмотку трансформатора, то из-за взаимной индукции верхняя часть вторичной обмотки становится положительной, а нижняя часть вторичной обмотки становится отрицательной.
Клемма P диода D1 подключена к положительному напряжению, которое заставляет диод работать в области прямого смещения.В то же время диод D2 становится смещенным в обратном направлении из-за отрицательного напряжения внизу вторичной обмотки.
Таким образом, для положительного полупериода переменного тока проводит только диод D1, а диод D2 не проводит. Таким образом, когда отрицательный полупериод переменного тока проходит через первичную обмотку трансформатора, то из-за взаимной индукции верх вторичной обмотки трансформатора становится отрицательным, а нижняя часть вторичной обмотки становится положительной.
Теперь диод D2 будет смещен в прямом направлении, а диод D1 – в обратном.Таким образом, постоянное напряжение будет получено как для положительной половины цикла переменного тока, так и для отрицательной половины цикла переменного тока. Таким образом, это называется полной волной, поскольку она проводится для полного цикла переменного тока.
Ключевые различия между полуволновым и полноволновым выпрямителем
Существенным ключевым различием между полуволновым и двухполупериодным выпрямителями является эффективность. Полуполупериодный выпрямитель – это низкоэффективный выпрямитель , а двухполупериодный – высокоэффективный выпрямитель.Таким образом, всегда лучше использовать полную волну, когда мы работаем над высокоэффективным приложением.
Центральный ответвитель также отличается однополупериодным и двухполупериодным выпрямителями. Полупериодный выпрямитель не требует отвода по центру вторичной обмотки трансформатора, а для двухполупериодного отвода требуется центральный отвод вторичной обмотки трансформатора.
Требования к компонентам различаются для полуволнового и полноволнового выпрямителя. Для полной волны требуется больше электронных компонентов по сравнению с полуволновой.Таким образом, двухполупериодный выпрямитель дороже по сравнению с полуволновым. Для полной волны требуется , двойной , количество диодов .
Потери из-за насыщения сердечника постоянного тока в полуволновом и двухполупериодном выпрямителях также создают значительную разницу. Полуволна обладает насыщением по постоянному току сердечника, но эту проблему можно преодолеть в двухполупериодной схеме.
Двухполупериодная схема не имеет постоянного насыщения сердечника трансформатора, потому что ток во вторичной обмотке течет в двух половинах вторичной обмотки трансформатора и в противоположных направлениях.
Заключение
A Выпрямитель является важным компонентом в различных электронных схемах. Это связано с тем, что большинство электронных схем работают на низком напряжении постоянного тока, и экономично, подавать питание в форме переменного тока. Таким образом, нам нужно устройство, которое может преобразовывать переменный ток в постоянный. Выпрямитель – это устройство, которое преобразует переменное напряжение в пульсирующее напряжение постоянного тока.
Пульсирующее напряжение постоянного тока состоит из пульсаций переменного тока и постоянного напряжения. Таким образом, это называется пульсирующим постоянным напряжением.Полупериодный выпрямитель преобразует полупериод переменного тока в пульсирующий постоянный ток, в то время как полная волна преобразует полный цикл в пульсирующий постоянный ток.
Наш выбор полуволнового и двухполупериодного выпрямителей должен основываться на требованиях. Если нам требуется недорогое устройство и если вы можете пойти на компромисс с эффективностью, используйте полуволны. Но если вы работаете над проектированием какой-либо конкретной схемы, которая требует высокоэффективного преобразования переменного тока в постоянный, тогда используйте двухполупериодную форму, учитывая ее сложность и высокую стоимость.
Полупериодный выпрямитель и двухполупериодный выпрямитель
Постоянный ток течет только в одном направлении, что означает, что он имеет постоянную полярность на своих выводах. Если переменный ток периодически меняет свое направление тока, это переменная полярность на клеммах.
Выпрямитель – это схема, которая преобразует переменный ток в постоянный, и этот процесс преобразования называется выпрямлением . Проще говоря, выпрямитель преобразует двунаправленный ток в однонаправленный, который поддерживает постоянную полярность на нагрузке.Это можно сделать, заблокировав обратный поток тока или перенаправив обратный поток в одном направлении.
Теория полуволнового выпрямителя
Полупериодный выпрямитель ограничивает отрицательные полупериоды и пропускает только положительные полупериоды через нагрузку. Таким образом, он использует только половину цикла входного сигнала.
Во время положительного полупериода (A-положительный и B-отрицательный) сигнала диод будет смещен в прямом направлении и проводит ток через сопротивление нагрузки.А на отрицательном полупериоде (A-отрицательный и B-положительный) диод будет смещен в обратном направлении и предотвращает протекание тока в противоположном направлении. Таким образом, полярность выходных клемм остается неизменной и обеспечивает однонаправленный ток через нагрузку.
Уравнения и значения полуволнового выпрямителя
Среднее напряжение, В _{среднее} = В _м / π | Средний ток, Iср. = I _м / π
Действующее значение Напряжение, В _{Действующее значение} = В _м/2 | Действующее значение тока, I _{действующее значение} = I _м/2
Коэффициент пульсации = 1.21
Максимальный КПД = 40,6%
Коэффициент использования трансформатора (TUF) = 0,287
Форм-фактор = 1,57
пик-фактор = 2
Теория полноволнового выпрямителя
Преобразует полные циклы сигнала переменного тока в постоянный. Как положительные, так и отрицательные полупериоды сигнала переменного тока преобразуются в однонаправленный ток.
Двухполупериодная схема выпрямителя с центральным отводом
Двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением работает только с центральным отводным трансформатором или с аналогичной общей точкой напряжения на клеммах.Центральный ответвитель действует как общий вывод с нулевым потенциалом в обоих полупериодах.
В положительном полупериоде (A-положительный и B-отрицательный) диод D1 смещен в прямом направлении, а диод D2 – в обратном. Следовательно, ток протекает через D1 и сопротивление нагрузки от клеммы A до центрального отвода.
В отрицательном полупериоде (A – отрицательный и B – положительный) диод D2 смещен в прямом направлении, а диод D1 – в обратном. Ток протекает через D2 и сопротивление нагрузки от клеммы B к центральному отводу трансформатора.
Смещение диодов меняется поочередно в зависимости от полярности клемм.
В выпрямителе с центральным ответвлением выходное напряжение постоянного тока будет составлять половину общего выходного напряжения вторичной обмотки. Потому что нагрузка всегда на половину вторичной обмотки.
Схема полноволнового мостового выпрямителя
Мостовой выпрямитель состоит из 4 диодов по схеме моста. От выпрямителя с центральным ответвлением мостовой выпрямитель отличается только схемным расположением.КПД, коэффициент пульсации, среднее значение и среднеквадратичное значение одинаковы, за исключением коэффициента использования трансформатора (TUF). Потому что в выпрямителе с центральным ответвлением обмотку трансформатора следует рассматривать отдельно.
Мостовой выпрямитель имеет преимущество перед центральным ответвлением, то есть он работает без трансформатора с центральным ответвлением или общего заземления.
В положительном полупериоде (A-положительный и B-отрицательный) диоды D2 и D3 смещены в прямом направлении. D1 и D4 имеют обратное смещение, поэтому путь проводимости формируется через диод D2, сопротивление нагрузки и диод D3.
Аналогично, на отрицательном полупериоде (A-отрицательный и B-положительный) диоды D4 и D1 смещены в прямом направлении. Диоды D3 и D2 имеют обратное смещение. Ток протекает через D4, сопротивление нагрузки и D1.
Смещение диодов чередуется в каждом полупериоде и создает одинаковую полярность на нагрузке. Следовательно, в обоих полупериодах сопротивление нагрузки имеет одинаковое направление тока.
Уравнения и значения двухполупериодного выпрямителя
Среднее напряжение, В _{среднее} = 2В _м / π | Средний ток, I _{средний} = 2I _м / π
Действующее значение напряжения, В _{действующее значение} = В _м / √2 | Действующее значение тока, I _{действующее значение} = I _м / √2
Выпрямитель с центральным ответвлением, коэффициент использования трансформатора (TUF) = 0.693
Мостовой выпрямитель, коэффициент использования трансформатора (TUF) = 0,812
Коэффициент пульсации = 0,482
Максимальный КПД = 81,2%
Форм-фактор = 1,11
пик-фактор = √2
Среднее значение выпрямителя
Среднее арифметическое всех мгновенных значений сигнала называется его средним значением.
Среднее значение = площадь под кривой / основание
Среднее значение синусоиды
Среднее значение синусоидальной формы волны можно рассчитать как,
Среднее значение = Площадь единичного цикла / базовая длина единичного цикла
Вывод для математического нахождения результирующего среднего значения для единичного цикла синусоидальной волны,
В = В _м sinωt, В _м – Максимальное напряжение или пиковое напряжение, В – Мгновенное напряжение.
Среднее значение функции f (x) на интервале [a, b] = (1 / b-a) _a ∫ ^b f (x) dx.
Площадь под кривой – это интеграл функции f (x) в интервале от a до b. А базовая длина – это разница между пределами b и a.
Для единичного цикла синусоидальной волны площадь области была получена путем интегрирования уравнения синусоидальной волны и базовой длины из разности пределов 0 и 2π.
Следовательно, среднее напряжение Vavg = V _м / 2π ₀ ∫ ^2π sinωt dωt | V _м / 2π – постоянная величина.
= V _м / 2π (₀ ∫ ^π sinωt dωt + _π ∫ ^2π sinωt dωt) = V _м / 2π [- cosωt] ₀ ^π + V _м / 2π [- cosωt] ₀ ^π.
= V _м / 2π [- cosπ + cos0] + V _m / 2π [- cos2π + cosπ]
Следовательно, Vavg = V _m / 2π [1 + 1] + V _m / 2π [-1-1] = 2V _m / 2π – 2V _m / 2π = 0
Среднее значение синусоидальной переменной величины для полного цикла будет равно нулю.Потому что положительный и отрицательный полупериоды равны по величине, и, таким образом, общее значение сокращается при суммировании.
Среднее значение полупериодного выпрямителя

Отрицательные полупериоды отсутствуют в выходной форме полуволнового выпрямителя. Итак, чтобы найти среднее значение выпрямителя, площадь под положительным полупериодом была разделена на общую длину базы.
Площадь под положительным полупериодом представляет собой интеграл синусоидального волнового уравнения от пределов 0 до π.Общая базовая длина – это разность пределов полного цикла (2π – 0 = 2π), которая включает базовую длину как положительного, так и отрицательного циклов.
Среднее выходное напряжение полуволнового выпрямителя можно получить как,
Среднее напряжение, В _DC = В _м / 2π ₀ ∫ ^π sinωt dωt
= V _м / 2π [- cosωt] ₀ ^π = V _м / 2π [- cosπ + cos0]
= V _м / 2π [1 + 1] = 2V _м / 2π = V _м / π
Уравнение среднего напряжения для полуволнового выпрямителя: _{В постоянного тока} = В _м / π.
Среднее значение двухполупериодного выпрямителя

В двухполупериодном выпрямителе отрицательная полярность волны будет преобразована в положительную полярность. Таким образом, среднее значение можно найти, взяв среднее значение одного положительного полупериода.
Расчет среднего напряжения двухполупериодного выпрямителя,
Среднее напряжение , В _DC = В _м / π ₀ ∫ ^π sinωt dωt
= V _м / π [- cosωt] ₀ ^π = V _м / π [- cosπ + cos0]
= V _м / π [1 + 1] = 2V _м / π
Уравнение среднего напряжения для двухполупериодного выпрямителя: _{В постоянного тока} = 2 В _м / π.
Итак, во время расчетов среднее напряжение можно получить, подставив значение максимального напряжения в уравнение для V _DC.
Действующее значение выпрямителя
Значение
RMS (среднеквадратичное значение) – это квадратный корень из среднего значения квадратов значений.
Среднеквадратичное значение переменного тока эквивалентно значению постоянного тока переменной или изменяющейся электрической величины. Среднеквадратичное значение переменного тока выделяет такое же количество тепла, когда равное значение постоянного тока протекает через одно и то же сопротивление.
Среднеквадратичное значение сигнала = √ Площадь под кривой / базовая длина.
Для функции f (x) среднеквадратичное значение для интервала [a, b] = √ (1 / b-a) _a ∫ ^b f ² (x) dx.
Среднеквадратичное значение синусоиды
Среднеквадратичное значение = √ Квадрат площади полупериода / базовой длины полупериода
Среднеквадратичное значение синусоидальной волны можно рассчитать, просто взяв только область полупериода. Потому что площади квадрата положительного полупериода и квадрата отрицательного полупериода имеют одинаковые значения.Таким образом, вывод будет таким же, как и для двухполупериодного выпрямителя.
Действующее значение напряжения синусоидальной волны, В _СКЗ = В _м / √2, Вм – максимальное напряжение или пиковое напряжение.
Действующее значение полупериодного выпрямителя
В однополупериодном выпрямителе отрицательный полупериод будет удален с выхода. Итак, общую длину базы (2π) следует брать из интервала от 0 до 2π.
Действующее значение напряжения, В _СКЗ = √ В _м ² / 2π ₀ ∫ ^π sin ² ωt dωt
= √ V _м ² / 2π ₀ ∫ ^π (1 – cos2ωt) / 2) dωt = √ V _м ² / 4π [ωt – sin2ωt / 2] ₀ ^π
= √ V _м ² / 4π [π – (sinπ) / 2 – (0 – (sin0) / 2)] = √ V _м ² / 4π (π) = √ V _м ²/4
Следовательно, действующее значение напряжения, В _СКЗ = В _м/2
Среднеквадратичное значение двухполупериодного выпрямителя
Действующее значение напряжения, В _СКЗ = √ В _м ² / π ₀ ∫ ^π sin ² ωt dωt
= √ V _м ² / π ₀ ∫ ^π (1 – cos2ωt) / 2) dωt = √ V _м ² / 2π [ωt – sin2ωt / 2] ₀ ^π
= √ V _м ² / 2π [π – (sinπ) / 2 – (0 – (sin0) / 2)] = √ V _м ² / 2π (π) = √ V _м ²/2
Действующее значение напряжения, В _{Среднеквадратичное значение} = В _м / √2
Пик-фактор выпрямителя
Коэффициент пика определяется как отношение максимального значения к среднеквадратичному значению переменной величины.
Пик-фактор = пиковое значение / среднеквадратичное значение
Действующее значение напряжения однополупериодного выпрямителя, В _{Среднеквадратичное значение} = В _м/2. Где V _m – максимальное или пиковое напряжение.
Тогда пик-фактор полуволнового выпрямителя можно рассчитать как,
V _м / V _RMS = V _м / (V _м/2) = 2 V _м / V _м = 2
Аналогично, для двухполупериодного выпрямителя среднеквадратичное напряжение В _СКЗ = В _м / √2
Следовательно, значение пикового коэффициента двухполупериодного выпрямителя = В _м / В _м / √2
= V _м √2 / V _м = √2 = 1.414
Форм-фактор выпрямителя
Отношение среднеквадратичного значения к среднему значению переменной величины известно как его форм-фактор.
Форм-фактор = среднеквадратичное значение / среднее значение
RMS напряжение полуволнового выпрямителя, V _RMS = V _m/2 и среднее напряжение V _AVG = V _m / π, V _m – пиковое напряжение.
Форм-фактор однополупериодного выпрямителя = В _RMS / V _AVG = (В _м/2) / (_Вм / π)
= π V _м/2 V _м = 1.57
Для двухполупериодного выпрямителя среднеквадратичное напряжение V _RMS = V _м / √2 и среднее напряжение
В _AVG = 2 В _м / π
Значение форм-фактора двухполупериодного выпрямителя = (В _м / √ 2) / (2 В _м / π)
= π V _м / 2√2 V _м = 1,11
Коэффициент пульсации выпрямителя
Отношение среднеквадратичного значения (среднеквадратичное значение) составляющей переменного тока к составляющей постоянного тока на выходе определяется как коэффициент пульсации и обозначается γ.
Коэффициент пульсации, γ = В _AC / V _DC | V _DC – среднее значение постоянного тока на выходе.
В _RMS = √ V _DC ² + V _AC ² или I _RMS = √ I _DC ² + I _AC ²
В _{переменного тока} = √ В _СКЗ ² – В _{постоянного тока} ²
Следовательно, уравнение коэффициента пульсации имеет вид γ = √ (В _RMS ² – V _DC ²) / V _DC ² = √ (V _RMS / V _DC) ² – 1
Чтобы рассчитать коэффициент пульсаций полуволнового и двухполупериодного выпрямителя, просто подставьте среднеквадратичное значение и среднее значение соответствующего выпрямителя в приведенное выше уравнение.
Коэффициент пульсации полуволнового выпрямителя
RMS Напряжение однополупериодного выпрямителя, В _RMS = В _м/2 | Vm – пиковое напряжение.
Среднее напряжение полуволнового выпрямителя, В _AVG = В _м / π
Коэффициент пульсации, γ = √ ([(V _м/2) / (V _м / π)] ² -1) = √ (π / 2) ² – 1 = 1,21
Коэффициент пульсации двухполупериодного выпрямителя
RMS Напряжение двухполупериодного выпрямителя, В _RMS = В _м / √2
Среднее напряжение двухполупериодного выпрямителя, В _AVG = 2 В _м / π
r = √ ([(V _m / √ 2) / (2 V _m / π)] ² – 1) = √ (π / (2 √ 2)) ² – 1 = 0.48
КПД выпрямителя
Отношение выходной мощности постоянного тока к входной мощности переменного тока выпрямителя называется его КПД. Обозначается он η.
КПД выпрямителя, η = выходная мощность постоянного тока / входная мощность переменного тока = P _DC / P _AC
КПД однополупериодного выпрямителя
I _RMS = I _м/2, P _AC = I _RMS ² (r _f + R _L) = (I _м/2) ² (r _f + R _L)
В _м пик Текущий |
P _DC = I _AVG ² R _L = (I _м / π) ² R _L
Для однополупериодного выпрямителя КПД η = P _DC / P _AC = ((I _m / π) ² R _L) / ((I _m/2) ² (R _F + R _L))
= 4 R _L / π ² (r _f + R _L) = 0.405 R _L / (R _F + R _L)
Следовательно, максимальная эффективность = 40,5%
КПД двухполупериодного выпрямителя
Аналогично для двухполупериодного выпрямителя,
I _RMS = I _м / √ 2, P _AC = (I _м / √ 2) ² (r _f + R _L)
P _DC = (2 I _м / π) ² R _L
Для однополупериодного выпрямителя КПД η = P _DC / P _AC = ((2 I _m / π) ² R _L) / ((I _m / √ 2) ² (R _F + R _L))
= 8 R _L / π ² (r _f + R _L) = 0.810 R _L / (R _F + R _L)
Максимальная эффективность = 81,0%
Следовательно, мы можем видеть, что эффективность двухполупериодного выпрямителя вдвое выше, чем у полуволнового выпрямителя.
переменный ток к постоянному току
Выпрямительная схема
Цепь фильтра
Схема регулятора напряжения
Разница между полуволновым и полноволновым выпрямителем (со сравнительной таблицей)
Полуполупериодные и полнополупериодные выпрямители
– это две категории выпрямительных схем.Решающее различие между полуволновым и полноволновым выпрямителем состоит в том, что полуволновой выпрямитель преобразует только половину цикла входного переменного тока в пульсирующий сигнал постоянного тока. В отличие от двухполупериодного, выпрямитель преобразует обе половины подаваемого входного сигнала в пульсирующий постоянный ток.
Еще одно важное различие между ними заключается в том, что эффективность выпрямления полуволнового выпрямителя несколько меньше по сравнению с двухполупериодным выпрямителем.
Давайте посмотрим на содержание, которое будет обсуждаться в этой статье, затем мы продвинемся дальше и обсудим другие важные различия между ними.
Содержимое: полуволновой против полноволнового выпрямителя
Сравнительная таблица
Определение
Ключевые отличия
Заключение
Таблица сравнения
Параметры Полуволновый выпрямитель Полноволновый выпрямитель
Количество диодов, используемых в цепи 1 2 или 4
(зависит от типа схемы)
Максимальный КПД для выпрямления 40.6% 81,2%
Базовая частота пульсаций f (т. Е. Заданная частота питания) 2f
Коэффициент пульсации Больше Меньше
Регулировка напряжения Хорошо Лучше по сравнению с однополупериодным выпрямителем
Коэффициент использования трансформатора 0,287 0,693
Пиковое обратное напряжение (PIV) Максимальное значение подаваемого входа Удвоенное максимальное значение подаваемого входа
Пик-фактор 2 1.414
Форм-фактор 1,57 1,11
Среднее значение тока I _mav / π 2I _mav / π
Насыщение сердечника трансформатора Возможно Недоступно
Определение полуволнового выпрямителя
Полупериодный выпрямитель – это схема, которая пропускает только одну половину подаваемого входного сигнала и блокирует другую .Более ясно, мы можем сказать, что когда передается положительная половина ввода, отрицательная половина блокируется, и наоборот. В конструкции однополупериодного выпрямителя используется только один диод.
На рисунке ниже показана схема однополупериодного выпрямителя:
Как видно на рисунке, он состоит из источника переменного тока, диода, понижающего трансформатора и резистора, который служит нагрузкой.
Теперь разберемся, как работает схема однополупериодного выпрямителя :
Когда на схему подается положительная половина входного сигнала переменного тока, диод смещается в прямом направлении.Поскольку мы уже знакомы с работой диода, в случае прямого смещения он начинает вести себя как замкнутый переключатель. Благодаря этому он пропускает ток или, можно сказать, проводит.
На рисунке хорошо видно, что резистор или нагрузка включены последовательно с приложенным входным напряжением. Таким образом, ток, протекающий через диод, появится в нагрузке. Таким образом, мы получаем на выходе положительную половину подаваемого входного сигнала. Когда подается отрицательная половина входного сигнала переменного тока, это вызывает обратное смещение диода.Благодаря этому он действует как разомкнутый переключатель, следовательно, через него не течет ток. В результате на нагрузке не появляется никакого выхода.
Итак, на выходе полуволнового выпрямителя мы получаем набор положительных полупериодов, между которыми также появляется некоторое постоянное отрицательное напряжение.
На рисунке ниже представлена выходная мощность, достигаемая в случае однополупериодного выпрямителя :
.
Определение полуволнового выпрямителя
Двухполупериодный выпрямитель – это схема, способная пропускать обе половины подаваемого входного сигнала.Другими словами, полный приложенный входной сигнал переменного тока преобразуется двухполупериодным выпрямителем в пульсирующий постоянный ток. Схема двухполупериодного выпрямителя может быть либо двухполупериодным выпрямителем с центральным отводом, либо схемой мостового выпрямителя. Оба действуют немного по-разному. Схема двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом требует 2 диода, тогда как схема мостового выпрямителя состоит из 4 диодов.
На следующем рисунке ниже представлена схема двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом:
Состоит из понижающего трансформатора и двух диодов, подключенных к резистору (нагрузке).
Давайте теперь пойдем дальше, чтобы понять работу двухполупериодного выпрямителя :
Когда на схему подается положительная половина входного сигнала, диод D ₁ получает прямое смещение, позволяя протекать через него току. Следовательно сигнал появляется на нагрузке. Однако в то же время эта положительная половина обратного смещения смещает диод D ₂. Таким образом, через него не происходит проводимость. Следовательно, никакого выхода не достигается. Но из-за проводимости D1 на нагрузке цепи появляется положительная половина.
Движение дальше, когда применяется отрицательная половина входного сигнала. Тогда диод D ₁ перейдет в состояние обратного смещения и проводимость через него не будет проходить. В результате под нагрузкой выход не достигается. Но из-за этого отрицательного полупериода диод D ₂ теперь будет смещен в прямом направлении и теперь начинает проводить. За счет чего через него протекает ток и, следовательно, появляется на нагрузке.
Здесь следует отметить, что направление тока, протекающего через нагрузку, одинаково в случае обеих приложенных половин входного сигнала.Следовательно, мы достигаем непрерывного положительного полупериода на выходе двухполупериодного выпрямителя.
На приведенном ниже рисунке показан выход, достигаемый в случае двухполупериодного выпрямителя :

Ключевые различия между полуволновым и полноволновым выпрямителем
Фактор, который создает ключевое различие между полуволновым выпрямителем и двухполупериодным выпрямителем, заключается в том, что полуволновый выпрямитель имеет однонаправленную природу и, следовательно, использует только половину цикла входного сигнала.В то время как двухполупериодный выпрямитель демонстрирует двунаправленный характер , поскольку обе половины входного сигнала используются во время работы.
Для схемы однополупериодного выпрямителя требуется только 1 диод. В то время как в схеме двухполупериодного выпрямителя также используются 2 или даже 4 диода.
Основная частота пульсаций в случае полуволнового выпрямителя равна f, т. Е. Подаваемая частота (50 Гц) . В то время как это вдвое больше, чем подаваемая частота, то есть 2f (100 Гц) в случае двухполупериодных выпрямителей.
Полупериодный выпрямитель имеет хорошую стабилизацию напряжения. Однако двухполупериодные выпрямители обеспечивают лучшее регулирование напряжения по сравнению с полуволновыми выпрямителями.
Коэффициент пульсаций в случае полуволнового выпрямителя больше, чем у полнополупериодного выпрямителя. Для однополупериодного выпрямителя это около 1,21, а для двухполупериодного выпрямителя – 0,482 .
Пиковое обратное напряжение в случае полуволнового выпрямителя эквивалентно максимальному значению приложенного входного напряжения.В то время как пиковое обратное напряжение двухполупериодного выпрямителя в два раза больше максимального значения приложенного входного напряжения.

Заключение
Итак, из приведенного выше обсуждения, мы можем сделать вывод, что как полуволновые, так и двухполупериодные выпрямители используются для преобразования переменного тока в пульсирующий постоянный ток. Единственным изменением является использование приложенного входного сигнала.

Параметры	Полупериодные выпрямители	Полноволновые выпрямители
Эффективность выпрямления	40.6%	81,2%
Коэффициент пульсации	1,21	0,482
Коэффициент использования трансформатора	0,286	0,692
Регулировка напряжения	Хорошо	Лучше
Основная частота пульсаций	Равно частоте питания, f	Удвоение частоты питания, 2f
Форм-фактор	1,57	1.11
Пик-фактор	2	1,414
Количество диодов	Только 1	Изменяется от 2 до 4, 4 в случае мостового выпрямителя
Пиковое обратное напряжение	Вс	2 Вс
Выходное напряжение постоянного тока	Imax / π RL	2 / π RL Imax

Параметры	Полуволновый выпрямитель	Полноволновый выпрямитель
Количество диодов, используемых в цепи	1	2 или 4 (зависит от типа схемы)
Максимальный КПД для выпрямления	40.6%	81,2%
Базовая частота пульсаций	f (т. Е. Заданная частота питания)	2f
Коэффициент пульсации	Больше	Меньше
Регулировка напряжения	Хорошо	Лучше по сравнению с однополупериодным выпрямителем
Коэффициент использования трансформатора	0,287	0,693
Пиковое обратное напряжение (PIV)	Максимальное значение подаваемого входа	Удвоенное максимальное значение подаваемого входа
Пик-фактор	2	1.414
Форм-фактор	1,57	1,11
Среднее значение тока	I _mav / π	2I _mav / π
Насыщение сердечника трансформатора	Возможно	Недоступно

Полумостовой выпрямитель: ВЫПРЯМИТЕЛИ l Выпрямитель электрического тока преобразователь электрической

ВЫПРЯМИТЕЛИ l Выпрямитель электрического тока преобразователь электрической

Двухполупериодные выпрямители

LM5035C — ШИМ-контроллер с интегрированными драйверами полумостового преобразователя и FET-транзисторов синхронного выпрямителя

Двухполупериодные выпрямители

Полупериодный выпрямитель – Полупериодный выпрямитель положительной и отрицательной полярности

Полуволна выпрямитель определение

Что такое однополупериодный выпрямитель?

Полуволна работа выпрямителя

Положительная половина волновой выпрямитель

Отрицательно однополупериодный выпрямитель

Полуволна выпрямитель с конденсаторным фильтром

Характеристики из однополупериодный выпрямитель

Коэффициент пульсации

Постоянный ток

Выход Напряжение постоянного тока (В

Обратный пик напряжение (PIV)

Корень среднеквадратичное значение тока нагрузки I

Корень среднеквадратичное значение выходного напряжения нагрузки В

Форма фактор

Преимущества однополупериодного выпрямителя

Недостатки из однополупериодный выпрямитель

Почему не следует смешивать полноволновые и полуволновые устройства с питанием

Почему нельзя смешивать устройства с полным и полуволновым питанием

и мостовой выпрямитель

с использованием трансформатора с центральным отводом

Выпрямитель с диодным мостом

Пример полноволнового выпрямления

Пульсации и фильтрующий конденсатор

Заключение

Полуполупериодный и полнополупериодный выпрямители | Преобразование переменного тока в постоянный ток

Основы полуволнового и полноволнового выпрямления

Двухполупериодный выпрямитель

Фильтрация выпрямленного напряжения

Видео предоставлено:

Эта статья была впервые опубликована 8 августа 2017 г., а недавно – 13 декабря 2019 г.

Разница между полуволновым и полноволновым выпрямителями (со сравнительной таблицей)

Таблица сравнения

Определение полуволнового выпрямителя

Определение полноволнового выпрямителя

Ключевые различия между полуволновым и полноволновым выпрямителем

Заключение

Полупериодный выпрямитель и двухполупериодный выпрямитель

Теория полуволнового выпрямителя

Уравнения и значения полуволнового выпрямителя

Теория полноволнового выпрямителя

Двухполупериодная схема выпрямителя с центральным отводом

Схема полноволнового мостового выпрямителя

Уравнения и значения двухполупериодного выпрямителя

Среднее значение выпрямителя

Среднее значение синусоиды

Среднее значение полупериодного выпрямителя

Среднее значение двухполупериодного выпрямителя

Действующее значение выпрямителя

Среднеквадратичное значение синусоиды

Действующее значение полупериодного выпрямителя

Среднеквадратичное значение двухполупериодного выпрямителя

Пик-фактор выпрямителя

Форм-фактор выпрямителя

Коэффициент пульсации выпрямителя

Коэффициент пульсации полуволнового выпрямителя

Коэффициент пульсации двухполупериодного выпрямителя

КПД выпрямителя

КПД однополупериодного выпрямителя

КПД двухполупериодного выпрямителя

Разница между полуволновым и полноволновым выпрямителем (со сравнительной таблицей)

Содержимое: полуволновой против полноволнового выпрямителя

Таблица сравнения

Определение полуволнового выпрямителя

Определение полуволнового выпрямителя

Ключевые различия между полуволновым и полноволновым выпрямителем

Больше новостей

Добавить комментарий Отменить ответ