В Бессонов - Радиоэлектроника для начинающих (и не только)

I пр. ср= I н. ср =0,45∙ U2/ R н. (5.1, а )

Ток I нявляется током вторичной обмотки трансформатора: I н= I2. Тогда с учетом (5.1) действующее значение этого тока

Принимая во внимание, что коэффициент пульсаций р есть отношение амплитуды основной (первой) гармоники, частота которой в данном случае равна ω1 , к выпрямленному напряжению U н. ср, получим

p ~= 1,57.

Основное преимущество однополупериодного выпрямителя его простота; недостатки — большой коэффициент пульсаций, малые значения выпрямленного тока и напряжения. Однополупериодный выпрямитель применяют обычно для питания высокоомных нагрузочных устройств мощностью не более 10…15 Вт (например, электронно-лучевых трубок), допускающих повышенную пульсацию.

Диод в выпрямителях является основным элементом. Поэтому диоды должны соответствовать основным электрическим параметрам выпрямителей. Иначе говоря, диоды во многом определяют основные показатели выпрямителей. Для надежной работы диодов в выпрямителях требуется выполнение условий: I пр. ср> I н. сри U обp.max> √(2 U 2m) примерно с превышением в 30 %.

Двухполупериодные выпрямители бывают двух типов: мостовые и с выводами средней точки вторичной обмотки трансформатора . Эти выпрямители являются более мощными, чем однополупериодные, так как с их помощью нагрузочные устройства используют для своего питания оба полупериода напряжения сети. Наибольшее распространение получил двухполупериодный мостовой выпрямитель (рис. 5.3, а ). Он состоит из трансформатора и четырех диодов, подключенных к вторичной обмотке трансформатора по мостовой схеме. К одной из диагоналей моста присоединяется вторичная обмотка трансформатора, а к другой — нагрузочный резистор R н. Каждая пара диодов (VD1, VD3 и VD2, VD4) работает поочередно.

Диоды VD1, VD3 открыты в первый полупериод напряжения вторичной обмотки трансформатора u 2(интервал времени 0 — Т /2), когда потенциал точки а выше потенциала точки б . При этом в нагрузочном резисторе R нпоявляется ток I н(рис. 5.3, б ). В этом интервале диоды VD2, VD4 закрыты. В следующий полупериод напряжения вторичной обмотки (интервал времени Т /2 — Т ) потенциал точки б выше потенциала точки а , диоды VD2, VD4 открыты, а диоды VD1, VD3 закрыты. В оба полупериода, как видно из рис. 5.3, а ток через нагрузочный резистор R нимеет одно и то же направление.

Рис. 5.3. Схема ( а) и временные диаграммы напряжений и токов ( б) мостового выпрямителя

Основные параметры мостового выпрямителя:

Анализ приведённых соотношений показывает, что при одинаковых значениях параметров трансформаторов и сопротивления R нмостовой выпрямитель по сравнению с однополупериодным имеет следующие преимущества: средние значения выпрямленных тока I н. сри напряжения U н. срв два раза больше, а пульсации значительно меньше. Амплитуда основной гармоники частотой 2 ω1 равна (2/3)∙ U н. ср. Следовательно, р ~= 0,67.

В то же время максимальное обратное напряжение на каждом из закрытых диодов, которые по отношению к зажимам вторичной обмотки включены параллельно, имеет такое же значение, что и в однополупериодном выпрямителе, т. е. U 2m= √(2 U2). Все эти преимущества достигнуты за счет увеличения количества диодов в четыре раза, что является основным недостатком мостового выпрямителя.

Двухполупериодный выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора (рис. 5.4, а ) можно рассматривать как сочетание двух однополупериодных выпрямителей, включённых на один и тот же нагрузочный резистор R н.

Действительно, в каждый из полупериодов напряжения u abработает либо верхняя, либо нижняя часть выпрямителя. Когда потенциал точки а выше потенциала средней точки 0 (интервал времени 0 — Т /2), диод VD1 открыт, диод VD2 закрыт, так как потенциал точки b ниже потенциала точки 0 .

В этот период времени в нагрузочном резисторе R нпоявляется ток i н(рис. 5.4, б ). В следующий полупериод напряжения u ab, (интервал времени Т /2 — Т ) потенциал точки b выше, а потенциал точки а ниже потенциала точки 0 . Диод VD2 открыт, а диод VD1 закрыт. При этом ток в нагрузочном резисторе R нимеет то же направление, что и в предыдущий полупериод. При одинаковых значениях напряжений U 2aи U 2bэти токи будут равны.