Полумостовой выпрямитель: Военно-техническая подготовка — Мир Антенн

Содержание

Военно-техническая подготовка

1.7. Выпрямители

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

1.7.1. Однополупериодный выпрямитель.

Простейшая схема однополупериодного выпрямителя состоит только из одного выпрямляющего ток элемента (диода). На выходе — пульсирующий постоянный ток. На промышленных частотах (50—60 Гц) не имеет широкого применения, так как для питания аппаратуры требуются сглаживающие фильтры с большими величинами ёмкости и индуктивности, что приводит к увеличению габаритно-весовых характеристик выпрямителя.

Однако схема однополупериодного выпрямления нашла очень широкое распространение в импульсных блоках питания с частотой переменного напряжения свыше 10 кГц, широко применяющихся в современной бытовой и промышленной аппаратуре. Объясняется это тем, что при более высоких частотах пульсаций выпрямленного напряжения, для получения требуемых характеристик (заданного или допустимого коэффициента пульсаций), необходимы сглаживающие элементы с меньшими значениями ёмкости (индуктивности). Вес и размеры источников питания уменьшаются с повышением частоты входного переменного напряжения.

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

Напряжение со вторичной обмотки трансформатора проходит через вентиль на нагрузку только в положительные полупериоды переменного напряжения. В отрицательные полупериоды вентиль закрыт, всё падение напряжения происходит на вентиле, а напряжение на нагрузке Uн равно нулю.

Среднее значение переменного тока по отношению к подведенному действующему составит:

Эта величина вдвое меньше, чем в полномостовом. Важно отметить, что среднеквадратичное значение напряжения на выходе однополупериодного выпрямителя будет в меньше подведенного действующего, а потребляемая нагрузкой мощность в 2 раза меньше (для синусоидальной формы сигнала).

1.7.2. Двухполупериодный выпрямитель.

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

Рис 1. Двухполупериодный выпрямитель с сглаживающим ёмкостным фильтром.

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

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

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

Следует отметить, что в выпрямителях с сглаживающим конденсатором диоды открываются не на весь полупериод напряжения, а на короткие промежутки времени, когда мгновенное значение переменного напряжения превышает постоянное напряжение на фильтрующем конденсаторе (т. е. в моменты вблизи максимумов синусоиды). Поэтому протекающий через диоды (и обмотку трансформатора) ток представляет собой короткие мощные импульсы сложной формы, амплитуда которых значительно превышает средний ток, потребяемый нагрузкой выпрямителя. Этот факт следует учитывать при расчёте трасформатора (вариант расчёта для работы

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

1.7.3. Мостовая схема выпрямления переменного тока.

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

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

Рис 3.

Выпрямление положительной полуволны

Рис 4. Выпрямление отрицательной полуволны

Рис 5. Анимация принципа работы

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

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

Преимущества

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

Недостатки

Происходит двойное падение напряжения по сравнению с однополупериодным выпрямлением (прямое напряжение диода × 2 ≈ 1 В), это иногда нежелательно в низковольтных схемах. Частично этот недостаток может быть преодолен за счет использования диодов Шоттки с малым падением напряжения.

При перегорании одного из диодов схема превращается в однополупериодную, что может быть не замечено вовремя, и в устройстве появится скрытый дефект.

Схемы выпрямителей

Добавлено 4 марта 2017 в 15:10

Сохранить или поделиться

Теперь мы подошли к наиболее популярному применению диода: выпрямлению. Упрощенно, выпрямление – это преобразование переменного напряжения в постоянное. Оно включает в себя устройство, которое позволяет протекать электронам только в одном направлении. Как мы уже видели, это именно то, что и делает полупроводниковый диод. Простейшим выпрямителем является однополупериодный выпрямитель. Он пропускает через себя на нагрузку только половину синусоиды сигнала переменного напряжения.

Схема однополупериодного выпрямителя

Однополупериодный выпрямитель не удовлетворяет требований большинства источников питания. Содержание гармоник в выходном сигнале выпрямителя слишком велико, и, следовательно, их трудно отфильтровать. Кроме того питающий источник переменного напряжения подает питание на нагрузку во время только одной половины каждого полного периода, а это означает, что половина его возможностей не используется. Тем не менее, однополупериодный выпрямитель является очень простым способом уменьшения мощности, подводимой к активной нагрузке. Переключатели некоторых двухпозиционных ламповых диммеров подают напрямую полное переменное напряжение на лампу накаливания для «полной» яркости или через однополупериодный выпрямитель для уменьшения яркости (рисунок ниже).

Использование однополупериодного выпрямителя: двухпозиционный ламповый диммер

В положении переключателя «Тускло» лампа накаливания получает примерно половину мощности, которую она бы получала при работе с полным периодом переменного напряжения. Поскольку питание после однополупериодного выпрямителя пульсирует гораздо быстрее, чем нить накала успевает нагреться и охладиться, лампа не мигает. Вместо этого, нить накала просто работает на меньшей, чем обычно, температуре, обеспечивая менее яркий свет. Эта идея быстроты «пульсирования» питания по сравнению с медленно реагирующей нагрузкой широко используется в мире промышленной электроники для управления электроэнергией, подаваемой на нагрузку. Так как управляющее устройство (в данном случае, диод) в любой момент времени либо полностью проводит, либо полностью не проводит ток, то оно рассеивает мало тепловой энергии, контролируя при этом мощность нагрузки, что делает этот метод управления питанием очень энергоэффективным. Эта схема, возможно, является самым грубым способом подачи пульсирующего питания на нагрузку, но она достаточна в качестве применения, доказывающего правильность идеи.

Если нам нужно выпрямить питание переменным напряжением, чтобы получить полное использование обоих полупериодов синусоидального сигнала, то необходимо использовать другие схемы выпрямителей. Такие схемы называются двухполупериодными выпрямителями. Один из типов двухполупериодных выпрямителей, называемый выпрямителем со средней точкой, использует трансформатор со средней точкой во вторичной обмотке и два диода, как показано на рисунке ниже.

Двухполупериодный выпрямитель, схема со средней точкой

Понять работу данной схемы довольно легко, рассмотрев ее в разные половины периода синусоидального сигнала. Рассмотрим первую половину периода, когда полярность напряжения источника положительна (+) наверху и отрицательна внизу. В это время ток проводит только верхний диод, нижний диод блокирует протекание тока, а нагрузка «видит» первую половину синусоиды, положительную наверху и отрицательную внизу. Во время первой половины периода ток протекает только через верхнюю половину вторичной обмотки трансформатора (рисунок ниже).

Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой: Верхняя половина вторичной обмотки проводит ток во время положительной полуволны на входе, доставляя положительную полуволну на нагрузку (стрелками показано направление движения потока электронов)

В течение следующего полупериода полярность переменного напряжения меняется на противоположную. Теперь другой диод и другая половина вторичной обмотки трансформатора проводят ток, а часть схемы, проводившая ток во время предыдущего полупериода, находится в ожидании. Нагрузка по-прежнему «видит» половину синусоиды, той же полярности, что и раньше: положнительная сверху и отрицательная снизу (рисунок ниже).

Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой: Во время отрицательной полуволны на входе ток проводит нижняя половина вторичной обмотки, доставляя положительную полуволну на нагрузку (стрелками показано направление движения потока электронов)

Одним из недостатков этой схемы двухполупериодного выпрямителя является необходимость трансформатора со средней точкой во вторичной обмотке. Особенно сильно этот недостаток проявляется, если для схемы имеют значение высокая выходная мощность; размер и стоимость подходящего трансформатора становятся одними из определяющих факторов. Следовательно, схема выпрямителя со средней точкой используется только в приложениях с низким энергопотреблением.

Полярность на нагрузке двухполупериодного выпрямителя со средней точкой может быть изменена путем изменения направления диодов. Кроме того, перевернутые диоды могут подключены параллельно с существующим выпрямителем с положительным выходом. В результате получится двуполярный двухполупериодный выпрямитель со средней точкой, показанный на рисунке ниже. Обратите внимание, что соединение диодов между собой аналогично схеме моста.

Двуполярный двухполупериодный выпрямитель со средней точкой

Существует еще одна популярная схема двухполупериодного выпрямителя, она построена на базе схемы четырехдиодного моста. По очевыдным причинам эта схема называется двухполупериодным мостовым выпрямителем.

Двухполупериодный мостовой выпрямитель

Направления потоков электронов в двухполупериодном мостовом выпрямителе показано на рисунках ниже для положительной и отрицательной полуволн синусоиды переменного напряжения источника. Обратите внимание, что независимо от полярности на входе, ток через нагрузку протекает в одном и том же направлении. То есть, отрицательная полуволна на источнике соответствует положительной полуволне на нагрузке. Ток протекает через два диода, соединенных последовательно для обеих полярностей. Таким образом, из-за падения напряжения на двух диодах теряется (0.7 x 2 = 1.4В для кремниевых диодов). Это является недостатком по сравнению с двухполупериодным выпрямителем со средней точкой. Этот недостаток является проблемой только для очень низковольтных источников питания.

Двухполупериодный мостовой выпрямитель. Поток электронов для положительных полупериодовДвухполупериодный мостовой выпрямитель. Поток электронов для отрицательных полупериодов

Запоминание правильного соединения диодов схемы мостового выпрямителя иногда может вызвать проблемы у новичка. Альтернативное представление этой схемы может облегчить запоминание и понимание. Это точно такая же схема, за исключением того, что все диоды нарисованы в горизонтальном положении и указывают в одном направлении (рисунок ниже).

Альтернативное представление схемы двухполупериодного мостового выпрямителя

Одним из преимуществ такого представления схемы мостового выпрямителя является то, что она легко расширяется до многофазной версии (рисунок ниже).

Схема трехфазного мостового выпрямителя

Линия каждой из фаз подключается между парой диодов: один ведет к положительному (+) выводу нагрузки, а второй – к отрицательному. Многофазные системы с количеством фаз, более трех, так же могут быть легко использованы в схеме мостового выпрямителя. Возьмем, например, схему шестифазного мостового выпрямителя (рисунок ниже).

Схема шестифазного мостового выпрямителя

При выпрямлении многофазного переменного напряжения сдвинутые по фазе импульсы накладываются друг на друга создавая выходное постоянное напряжение, которое более «гладкое» (имеет меньше переменных составляющих), чем при выпрямлении однофазного переменного напряжения. Это преимущество является решающим в схемах выпрямителей высокой мощности, где физический размер фильтрующих компонентов будет чрезмерно большим, но при этом необходимо получить постоянное напряжение с низким уровнем шумов. Диаграмма на рисунке ниже показывает двухполупериодное выпрямление трехфазного напряжения.

Трехфазное переменное напряжение и выходное напряжение трехфазного двухполупериодного выпрямителя

В любом случае выпрямления (однофазном или многофазном) количество переменного напряжения, смешанного с выходным постоянным напряжением выпрямителя, называется напряжением пульсаций. В большинстве случаев напряжение пульсаций нежелательно, так как целью выпрямления является «чистое» постоянное напряжение. Если уровни мощности не слишком велики, для уменьшения пульсаций в выходном напряжении могут быть использованы схемы фильтрации.

Иногда метод выпрямления классифицируется путем подсчета количества «импульсов» постоянного напряжения на выходе каждые 360° синусоиды входного напряжения. Однофазная однополупериодная схема выпрямителя тогда будет называться 1-импульсным выпрямителем, поскольку он дает один импульс во время полного периода (360°) сигнала переменного напряжения. Однофазный двухполупериодный выпрямитель (независимо от схемы, со средней точкой или мостовой) будет называться 2-импульсным выпрямителем, поскольку он выдает 2 импульса постоянного напряжения за один период переменного напряжения. Трехфазный двухполупериодный выпрямитель будет называться 6-импульсным.

Современное соглашение в электротехнике описывает работу схемы выпрямителя с помощью трехпозиционной записи фаз, путей и количества импульсов. Схема однофазного однополупериодного выпрямителя в данном зашифрованном обозначении будет следующей 1Ph2W1P (1 фаза, 1 путь, 1 импульс), а это означает, что питающее переменное напряжение однофазно, ток каждой фазы источника переменного напряжения протекает только в одном направлении (пути), и, что в постоянном напряжении создается один импульс каждые 360° входной синусоиды. Однофазный двухполупериодный выпрямитель со средней точкой в этой системе записи будет обозначаться, как 1Ph2W2P: 1 фаза, 1 путь или направление протекания тока в каждой половине обмотки, и 2 импульса в выходном напряжении за период. Однофазный двухполупериодный мостовой выпрямитель будет обозначаться, как 1Ph3W2P: так же, как и схема со средней точкой, за исключением того, что ток может протекать двумя путями через линии переменного напряжения, вместо только одного пути. Трехфазный мостовой выпрямитель, показанный ранее, будет называться выпрямителем 3Ph3W6P.

Вожможно ли получить количество импульсов больше, чем удвоенное количество фаз в схеме выпрямителя? Ответ на этот вопрос, да: особенно в многофазных цепях. При помощи творческого использования трансформаторов наборы двухполупериодных выпрямителей могут быть соединены параллельно таким образом, что на выходе для трехфазного переменного напряжения может быть получено более шести импульсов постоянного напряжения. Когда схемы соединения обмоток трансформатора не одинаковы, из первичной во вторичную цепь трехфазного трансформатора вводится 30° фазовый сдвиг. Другими словами, трансформатор подключенный по схеме либо Y-Δ, либо Δ-Y будет давать сдвиг фазы на 30°; в то время, как подкючение трансформатора по схеме Y-Y или Δ-Δ такого эффекта не даст. Это явление может быть использовано при наличии одного трансформатора, подключенного по схеме Y-Y к одному мостовому выпрямителю, и другого трансформатора, подключенного по схеме Y-Δ к другому мостовому выпрямителю, а затем параллельном соединению выходов постоянного напряжения обоих выпрямителей (рисунок ниже). Поскольку формы напряжений пульсаций на выходах двух выпрямителей смещены по фазе на 30° относительно друг друга, в результате сложения они дадут меньшие пульсации, чем каждый выпрямитель по отдельности: 12 импульсов каждые 360° вместо шести:

Схема многофазного выпрямителя: 3 фазы, 2 пути, 12 импульсов (3Ph3W12P)

Подведем итоги

Выпрямление – это преобразование переменного напряжения в постоянное.
Однополупериодный выпрямитель – это схема, которая позволяет только одной половине синусоиды переменного напряжения достичь нагрузки, давая на ней в результате неизменяющуюся полярность. Полученное постоянное напряжение, приложенное к нагрузке, значительно «пульсирует».
Двухполупериодный выпрямитель – это схема, которая преобразует обе половины периода синусоиды переменного напряжения в непрерывную последовательность импульсов одной полярности. Полученное постоянное напряжение, приложенное к нагрузке, «пульсирует» не так сильно.
Многофазное переменное напряжении при выпрямлении дает более «гладкую» форму постоянного напряжения (меньшее напряжение пульсаций) по сравнению с выпрямленным однофазным напряжением.

Оригинал статьи:

electronic archive of the Dnipro National University of Railway Transport ISSN: 2310-7758: Перетворювач постійної напруги з напівмостовим випрямлячем

Please use this identifier to cite or link to this item: http://eadnurt. diit.edu.ua/jspui/handle/123456789/13679

Title:	Перетворювач постійної напруги з напівмостовим випрямлячем
Other Titles:	Преобразователь постоянного напряжения с полумостовым выпрямителем DC-TO-DC Converter With Half-Bridge Rectifier
Authors:	Білухін, Дмитро Сергійович
Keywords:	МПК H02M 3/24 електричний рухомий склад силова електроніка джерело постійного струму патент КЕРС
Issue Date:	2014
Publisher:	ДП «Український інститут промислової власності», м. Київ
Citation:	Перетворювач постійної напруги з напівмостовим випрямлячем: пат. 89549 Україна: МПК H02M 3/24. № u201313463; заявл. 19.11.2013; опубл. 25.04.2014, Бюл. № 8. 4 с.
Abstract:	UK: Перетворювач постійної напруги з напівмостовим випрямлячем містить трифазний трансформатор, первинна обмотка якого приєднана до джерела постійного струму через ємнісний фільтр та трифазний керований інвертор, вторинна обмотка трансформатора з’єднана із навантаженням через трифазний напівмостовий випрямляч, індуктивно-ємнісний фільтр та демпфуюче коло. Первинна обмотка трифазного трансформатора приєднана до джерела постійного струму через трифазний автономний інвертор напруги, вторинна обмотка трансформатора з’єднана із навантаженням через трифазний напівмостовий випрямляч. RU: Преобразователь постоянного напряжения с полумостовым выпрямителем содержит трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого присоединена к источнику постоянного тока через емкостной фильтр и трехфазный управляемый инвертор, вторичная обмотка трансформатора соединена с нагрузкой через трехфазный полумостовой выпрямитель, индуктивно-емкостной фильтр и демпфирующую цепь. Первичная обмотка трехфазного трансформатора присоединена к источнику постоянного тока через трехфазный автономный инвертор напряжения, вторичная обмотка трансформатора соединена с нагрузкой через трехфазный полумостовой выпрямитель. EN: A dc-to-dc voltage converter with a half-bridge rectifier comprises a three-phase transformer, whose primary winding is connected to a constant power source through a capacitive filter and a three-phase controlled inverter, the secondary winding of transformer is connected to a load through a three-phase half-bridge rectifier, an LC-filter and a damping circuit. The primary winding of three-phase transformer is connected to the dc-voltage source through a three-phase self-excited voltage inverter; the secondary winding is connected to a direct current source through the three-phase controlled inverter, the secondary winding of transformer is connected to the load through the three-phase half-bridge rectifier.
URI:	http://eadnurt.diit.edu.ua/jspui/handle/123456789/13679 https://base.uipv.org/searchINV/search.php?action=viewdetails&IdClaim=199743
Appears in Collections:	Інші праці КЕРС Охоронні документи

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

Полумостовой инвертор сварочный

Если проанализировать схемы работы инверторов, то можно заметить, что все их разновидности выполнены по двухтактным схемам полного и полумоста, а также по полумостовой

однотактной схеме «косого» полумоста. Это наиболее распространенные схемы инверторов, включая сварочные, используемые на практике.

Естественно существует масса вариантов основанных на элементной базе и схемах управления процессом.

Полумостовой инвертор сварочный ток вырабатывает подобно другим типам, по единой блок схеме сварочного преобразователя постоянного тока с инверторным принципом работы. Устройство любого сварочного инвертора представляет собой три блока соединенных в единую электрическую цепь:

выпрямитель входного тока с емкостью для накопления энергии;
модуль инверторного устройства;
выпрямитель сварочного тока на выходе.

По полумостовой схеме выполнен инверторный модуль сварочного преобразователя. Независимо от выбранной схемы все инверторные модули построены на работе ключевых электронных приборов, силовых транзисторов или тиристоров, которые работают в режиме электронных ключей. Время включения транзисторов, возможно, изменять, что позволяет варьировать величиной тока нагрузки. У полумостовой однотактной схемы пара транзисторов (полумост) работает с импульсами одной полярности и включается одновременно.

Косой полумостовой инвертор сварочный ток регулирует посредством изменения значений коэффициента трансформации и варьирования временем отпирающих импульсов. Транзисторы в закрытом режиме работают на половине напряжения входа. Поскольку работа транзисторов происходит одновременно, то опасности возникновения режима короткого замыкания исключается. Выбросы энергии при закрытии происходят в емкость на входе выпрямителя через диоды. Схема «косого» полумоста наиболее проста, хотя и имеет свои недостатки, связанные с намагничиванием сердечника высокочастотного импульсного трансформатора. Но эта проблема решается подбором специальных магнитных материалов или созданием зазоров в сердечнике трансформатора.

Обычно полумостовая однополярная схема используется в инверторных устройствах небольшой мощности. Большая часть сварочных преобразователей, использующих инверторный высокочастотный способ преобразования тока, работают по полумостовым схемам, как однополярным, так и двухполярным. Простота схемы позволяет уменьшить габариты, вес и стоимость готового сварочного инвертора. А эти качества и создали популярность инверторам в условиях бытового использования маломощных агрегатов.

Читайте также

Внимание!!! Расширение ассортимента продукции VISHAY

Американская компания Vishay Intertechnology — один из крупнейших поставщиков прецизионных дискретных полупроводниковых приборов и пассивных электронных компонентов в мире. Впервые вышла на рынок в 1962 году с уникальными высокоточными тонкоплёночными резисторами, изготавливаемыми по технологии, запатентованной её основателем и главным техническим директором Феликсом Зандманом. Сегодня VISHAY имеет производственные предприятия в Израиле, Китае и 5 других странах Америки, Европы и Азии, где производит выпрямители, диоды, МОП-транзисторы, оптоэлектронные компоненты, специализированные интегральные схемы, резисторы, конденсаторы и индукторы.

Cреди новых поступлений продукции VISHAY — трехфазный выпрямитель VS-160MT120KPBF, который, на первый взгляд, представляет из себя обычную клеммную колодку:

Однако в корпусе производитель разместил 6 мощных диодов, соединенных по полумостовой схеме выпрямления Ларионова:

Выпрямитель может быть подключен к трехфазному трансформатору, вторичные обмотки которого соединены треугольником либо звездой. Иногда не делают различия между схемами «треугольник-Ларионов» и «звезда-Ларионов», однако они имеют разные значения среднего выпрямленного напряжения, максимального тока, эквивалентного активного внутреннего сопротивления и др., поэтому этот вопрос надлежит рассмотреть тщательнее при проектировании устройства с мощным трехфазным трансформатором и выпрямителем.

Основные характеристики:

Максимальное постоянное обратное напряжение, В: 1200
Максимальное импульсное обратное напряжение, В: 1300
Максимальный прямой(выпрямленный за полупериод) ток, А: 160
Максимальный допустимый прямой импульсный ток, А: 1200
Максимальный обратный ток, мкА: 10000
Максимальное прямое напряжение, В: 1.49
при Iпр, А: 200
Рабочая температура, С: -40…+150
Способ монтажа: винты
Корпус: mt-k
Количество фаз: 3

Выпрямитель следует монтировать на радиатор, поскольку потребляемый нагрузкой ток вызывает его нагрев:

Прибор работоспособен до достижения температуры в 150 оС, но в диапазоне от 60 оС до 150 оС ток нагрузки должен быть снижен:

Система обозначения выпрямителей следующая:

Продукция: Vishay
Рабочий ток: 13=130А, 16=160А
Трехфазный диодный выпрямитель
Код изделия
Обратное напряжение, 160=1600В
Обозначение бессвинцовой технологии

Обращаем Ваше внимание на крупное поступление продукции VISHAY на склад «Промэлектроники»:

Наименование	Корпус	Производитель	Краткое описание
VS-HFA16PA120CPBF	TO-247-3	VISHAY	Диод выпрямительный сборка 1200В 8А
BYG22D-E3/TR	SMA	VISHAY	Диод лавинный 200В 2А
VS-HFA16TB120-N3	TO-220AC	VISHAY	Диод выпрямительный 1. 2кВ 16А
DF06M-E3/45	DFM	VISHAY	DIODE GPP 1A 600V 4DIP
VS-160MT120KPBF	MTK	VISHAY	Diode Rectifier Bridge Single 1.2KV 200A 6-Pin INT-A-PAK
VS-HFA04TB60-N3	TO-220AC	VISHAY	Diode Switching 600V 4A 2-Pin(2+Tab)

C полным списком поступивших позиций Вы можете ознакомиться пройдя по ссылке

Продукцию компании Вы можете заказать, сделав заявку:

через Интернет-магазин на сайте www.promelec.ru компании «Промэлектроника»;
по электронному почтовому адресу [email protected];
с помощью мобильного приложения Promelec;
по факсу (343) 245-33-28;
связавшись с нами по телефону: (343) 372-92-27;
в любом из наших филиалов;
по единому телефону отдела продаж: 8 800 1000 321.

Последние новости — одной лентой:

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

Полуволновой выпрямитель — инженеры в последнюю минуту

Большинству электронных систем, таких как телевизоры, аудиосистемы и компьютеры, для правильной работы требуется постоянное напряжение. Поскольку напряжение в сети переменное, нам необходимо преобразовать его в относительно постоянное выходное напряжение постоянного тока. Цепи, преобразующие переменное напряжение (AC) в постоянное (DC), называются выпрямителями .

Как известно, диод проводит ток только в одном направлении от анода к его катоду. Эта особенность делает их идеальными для исправления.

Диоды соединяются вместе, образуя различные типы выпрямительных схем, такие как «полуволновые», «двухполупериодные» или «мостовые» выпрямители.

Самым простым из всех выпрямителей является однополупериодный выпрямитель .

Полупериодный выпрямитель

На следующем рисунке показана схема полуволнового выпрямителя.

Когда на диод подается переменное напряжение, положительный полупериод напряжения источника смещает диод в прямом направлении. В этом случае диод будет выглядеть как замкнутый переключатель , а положительный полупериод напряжения источника появится на нагрузочном резисторе.

Во время отрицательного полупериода диод имеет обратное смещение. В этом случае диод будет выглядеть как разомкнутый переключатель , и на нагрузочном резисторе не будет напряжения.

В однополупериодном выпрямителе диод проводит в течение положительных полупериодов, а не отрицательных полупериодов. Из-за этого однополупериодный выпрямитель отсекает отрицательные полупериоды. Такой сигнал называется полуволновым сигналом .

Если диод перевернут, он станет смещенным в прямом направлении при отрицательном входном напряжении.В результате выходные импульсы будут отрицательными.

Это полуволновое напряжение создает ток нагрузки, который течет только в одном направлении, делая схему однонаправленной.

Значение постоянного тока полуволнового сигнала

Значение постоянного тока полуволнового сигнала такое же, как среднее значение.

Среднее значение сигнала за один цикл вычисляется по следующей формуле:

Это уравнение говорит нам, что значение постоянного тока полуволнового сигнала составляет около 31,8% от пикового значения. Например, если пиковое напряжение полуволнового сигнала составляет 10 В, напряжение постоянного тока будет 3,18 В

Когда вы измеряете полуволновой сигнал с помощью вольтметра постоянного тока, показания будут равны среднему значению постоянного тока.

A Аппроксимация второго порядка

В действительности мы не можем получить идеальное полуволны напряжения на нагрузочном резисторе.

Из-за барьерного потенциала диод не включается, пока напряжение источника не достигнет примерно 0,7 В . Итак, выходное напряжение равно 0.На 7 В ниже пикового напряжения источника.

Например, если пиковое напряжение источника составляет всего 10 В, напряжение нагрузки будет иметь пиковое значение только 9,3 В.

Следовательно, более точная формула для расчета значения постоянного тока полуволнового сигнала:

Выходная частота

Изменение выпрямленного выходного сигнала во время положительного и отрицательного полупериодов дает форму волны с большим количеством Пульсация (колеблющаяся часть).

Результирующая пульсация имеет ту же частоту, что и входной переменный ток.

Следовательно, мы можем написать:

Фильтрация выхода выпрямителя

Выход, который мы получаем от полуволнового выпрямителя, представляет собой пульсирующее напряжение постоянного тока, которое увеличивается до максимума, а затем уменьшается до нуля.

Нам не нужно такое постоянное напряжение. Что нам нужно, так это стабильное и постоянное напряжение постоянного тока, без каких-либо колебаний или пульсаций напряжения, которые мы получаем от батареи.

Чтобы получить такое напряжение, нам нужно отфильтровать полуволновой сигнал. Один из способов сделать это — подключить конденсатор, известный как сглаживающий конденсатор , через нагрузочный резистор, как показано ниже.

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

После того, как входное напряжение достигает пика, оно начинает уменьшаться. Как только входное напряжение становится меньше Vp, напряжение на конденсаторе превышает входное напряжение, в результате чего диод отключается.

Когда диод выключен, конденсатор разряжается через нагрузочный резистор и обеспечивает ток нагрузки, пока не будет достигнут следующий пик.

Когда наступает следующий пик, диод ненадолго проводит ток и заряжает конденсатор до максимального значения.

Ограничения

Если резистор нагрузки мал для данного номинала конденсатора, через нагрузку будет протекать большой ток, который быстрее разряжает конденсатор (из-за постоянной времени RC) и приводит к увеличению пульсаций. Пока постоянная времени RC намного больше периода, конденсатор остается почти полностью заряженным, и мы получаем идеальное выходное напряжение постоянного тока.Чтобы иметь большую постоянную времени RC, нам нужен конденсатор большей емкости . Это непрактично, поскольку существуют ограничения как по стоимости, так и по размеру конденсатора.

Также нет выхода во время отрицательного полупериода, поэтому половина мощности тратится впустую , что приводит к более низкой выходной амплитуде.

Из-за своих основных недостатков однополупериодные выпрямители используются редко. Было бы более практично использовать двухполупериодный выпрямитель, как описано в следующем руководстве.

Полупериодный выпрямитель

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 ……..

Отрицательный 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 можно математически 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) это 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 постоянное напряжение равно,

Где, В _Smax = Максимальное вторичное напряжение

Пик обратный 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 ток, в то время как полуволновое выпрямительное устройство преобразует только одну. Двухполупериодные устройства хороши для сильноточных устройств, а полуволновые выпрямительные устройства — 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 цепи 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 со стороны высокого и низкого уровня (заземленная).

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 история Следующая история

Как мостовой выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный? Объяснение уравнений

1 Для чего нужен мостовой выпрямитель?

Мостовой выпрямитель преобразует переменный ток, генерируемый генератором переменного тока, в постоянный ток для подачи питания на электрическое оборудование и компоненты.

Схема мостового выпрямителя использует однонаправленную проводимость диодов, делит четыре диода на две группы и проводит соответственно полярность вторичного напряжения трансформатора и соединяет положительный вывод вторичного напряжения трансформатора с верхним выводом. Отрицательный вывод сопротивления нагрузки подключается к нижнему концу сопротивления нагрузки, так что на нагрузке всегда можно получить однонаправленное пульсирующее напряжение.

Мостовой выпрямительный контур мощный. Например, зарядите аккумуляторную батарею. Ограничьте ток батареи, чтобы течь обратно к генератору, чтобы защитить генератор от сгорания обратным током.

2 Из чего состоит мостовой выпрямитель?

2.1 Как работает мостовой выпрямитель?

Рис. 1. Типовая схема мостового выпрямителя

В положительном полупериоде D1 и D3 включены, D2 и D4 выключены.

В отрицательном полупериоде u2, D1 и D3 выключены, а D2 и D4 включены.

Из рисунка 1 нетрудно увидеть, что обратное напряжение каждого диода в этой мостовой схеме равно максимальному значению вторичного напряжения трансформатора, которое вдвое меньше, чем в двухполупериодной схеме выпрямителя. Таким образом, мостовой выпрямитель является усовершенствованием диодного однополупериодного выпрямителя.

2.2 Как рассчитать мостовой выпрямитель

Основные параметры расчета мостовой выпрямительной схемы.

3 Почему мостовой выпрямитель мощный?

Схема мостового выпрямителя преодолевает недостатки , заключающиеся в том, что для схемы двухполупериодного выпрямителя требуется, чтобы вторичная обмотка трансформатора имела центральный отвод, а диод должен выдерживать большое противодавление, но используются еще два диода.Благодаря быстрому развитию полупроводниковых устройств и низкой стоимости сегодня мостовые выпрямительные схемы широко используются на практике.

Следует отметить, что диод в качестве выпрямительного компонента следует выбирать в соответствии с различными методами выпрямления и требованиями к нагрузке. Если вы сделаете неправильный выбор, вы не сможете безопасно работать или даже сжечь диоды.

4 Как мостовой выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный?

Для упрощения диод рассматривается как идеальная модель, то есть сопротивление прямой проводимости равно нулю, а сопротивление обратной связи бесконечно. Схема мостового выпрямителя также может рассматриваться как разновидность двухполупериодной выпрямительной схемы. Обмотки трансформатора подключены к четырем диодам описанным выше способом. D1 ~ D4 — это четыре идентичных выпрямительных диода, соединенных в виде моста, поэтому они называются мостовыми выпрямительными схемами. Используя направляющую функцию диода, вторичный выход может быть направлен на нагрузку даже в отрицательном полупериоде. Конкретный способ подключения показан на рисунке. Из рисунка видно, что в положительном полупериоде ток направляется D1 и D3, чтобы проходить через RL сверху вниз, а в отрицательном полупериоде ток течет через D2 и D4, чтобы проходить через RL из сверху вниз.Для достижения двухполупериодного выпрямления в этой структуре, если на выходе получается такое же постоянное напряжение, вторичной обмотке трансформатора требуется только половина обмотки по сравнению с двухполупериодным выпрямлением. Однако, если должен выводиться такой же ток, диаметр проволоки обмотки должен быть соответственно увеличен. Что касается пульсации, то она точно такая же, как и в схеме двухполупериодного выпрямителя.

Рис. 2. Упрощенная схема мостового выпрямителя

Преимущества схемы мостового выпрямителя заключаются в том, что выходное напряжение высокое, пульсации напряжения небольшие, а максимальное обратное напряжение, которое может выдержать лампа, низкое.В то же время, поскольку силовой трансформатор подает ток на нагрузку в положительном и отрицательном полупериодах, силовой трансформатор используется полностью.

Поскольку выходное напряжение схемы выпрямителя содержит более крупные пульсирующие компоненты, для того, чтобы уменьшить его в максимально возможной степени, необходимо сохранить как можно большую составляющую постоянного тока, чтобы сделать выходное напряжение близким к идеальному постоянному току. Это фильтрующая мера. Фильтрация обычно достигается за счет использования эффекта накопления энергии конденсаторов или катушек индуктивности.

5 частей мостовых выпрямителей

5.1 Фильтрация индуктивности

Схема фильтрации катушки индуктивности использует характеристику, согласно которой ток на обоих концах катушки индуктивности не может внезапно измениться. Подключите индуктивность и нагрузку последовательно, чтобы добиться сглаживания выходного тока. С точки зрения энергии, когда ток, обеспечиваемый источником питания, увеличивается (вызванный увеличением напряжения источника питания), индуктор L накапливает энергию; когда ток уменьшается, энергия высвобождается для сглаживания тока нагрузки, поэтому индуктор L оказывает сглаживающий эффект.

Рисунок 3. Схема фильтрации индуктора

Преимущества: большой угол проводимости выпрямительного диода, небольшой пиковый ток и относительно плоские выходные характеристики.

Недостатки: имеется тяжелый и громоздкий железный сердечник, вызывающий электромагнитные помехи. Однако он подходит только для случаев низкого напряжения и высокого тока.

5.2 Фильтрация конденсатора

Схема фильтрации конденсатора предназначена для подключения конденсатора большой емкости параллельно нагрузке в цепи выпрямителя.Из-за эффекта зарядки и разрядки конденсатора и наличия напряжения на конденсаторе степень пульсации выходного напряжения UL схемы выпрямителя значительно снижается, а форма волны почти гладкая, что играет роль фильтрации.

Форма волны выходного напряжения фильтра конденсатора мостового выпрямителя показана на рисунке 4 (фактически, форма волны выходного сигнала после фильтрации). В этой схеме конденсаторного фильтра, чем больше емкость конденсатора или больше сопротивление нагрузки, тем медленнее происходит разряд конденсатора и более плавное выходное напряжение.Кроме того, уменьшается составляющая пульсации и увеличивается среднее значение выходного напряжения.

Рисунок 4. Схема фильтрации конденсатора

Важно отметить, что из-за влияния напряжения конденсатора фильтра диодная проводимость цепи фильтра однофазного емкостного входного выпрямителя больше не является полным полупериодом проводимости, а представляет собой узкий импульс, что делает выбор параметра выпрямительного диода и выпрямительной схемы индуктивного входа сильно различаются.

5.3 Фильтрация соединений

Составной фильтр представляет собой схему фильтрации, которая представляет собой комбинацию индуктивности-конденсатора или резистора-конденсатора. Принцип работы такой же, как у фильтра с одним конденсатором и фильтра индуктивности, за исключением того, что форма выходного сигнала более плавная, а нагрузка почти равна напряжению источника питания от сухой батареи.

Рис. 5. Схема комплексной фильтрации

Расчет 6 мостового выпрямителя

6.1) Пиковый ток

Пиковый ток через нагрузку, если диод имеет прямое сопротивление, то

Здесь мы получаем удвоенное прямое сопротивление. Предполагая, что все диоды имеют одинаковое прямое сопротивление, тогда два диода используются для полупериода, и два прямого сопротивления могут быть выражены в формуле.

6.2) Выходной ток

Где Idc — это ток, протекающий через нагрузку, а Im — пик переменного тока.

6.3) Выходное напряжение постоянного тока

Где Vdc — выходное постоянное напряжение, Idc — постоянный ток, протекающий по цепи, а R — нагрузка, подключенная к цепи.

6.4) Выходной ток RMS

6.5) Форм-фактор

Где Vavg — среднее или постоянное напряжение

6.6) Выходная частота

Где fout — выходная частота, а fin — входная частота или частота источника питания.

6.7) Частота выпрямления

6,8) Коэффициент пульсации

6.9) Коэффициент использования трансформатора

7 Анализ отказов цепей мостового выпрямителя положительного полупериода
Обрыв цепи Отказ Анализ
Обрыв провода массы. Нет на выходе постоянного напряжения Ток диода мостового выпрямителя в цепи не может образовывать петлю, и схема не может работать.
Один диод открыт. Однонаправленное пульсирующее падение напряжения постоянного тока Положительный или отрицательный полупериод входного переменного напряжения не преобразуется в однонаправленное пульсирующее постоянное напряжение.
Два диода с разных сторон открываются одновременно. Нет выходного напряжения Ни положительный полупериод, ни отрицательный полупериод входного переменного напряжения не выпрямляются в однонаправленное пульсирующее постоянное напряжение, а выходное напряжение равно 0 В.
Полупериодный выпрямитель
— обзор
В этом подразделе характеристики упомянутых выше выпрямителей будут оцениваться по следующим параметрам.
10.2.3.1 Взаимосвязь напряжений
Среднее значение напряжения нагрузки В _L, составляет В _{постоянного тока} и определяется как
(10,1) В постоянного тока = 1T∫0TvL (t) dt
В случае однополупериодного выпрямителя, рис.10.2 показывает, что напряжение нагрузки v _L ( t ) = 0 для отрицательного полупериода. Обратите внимание, что угловая частота источника ω = 2 π = T , и уравнение. (10.1) можно переписать как
(10.2) Vdc = 12π∫0Tvmsin ω t d (ωt)
Следовательно,
(10.3) Полуволна Vdc = Vmπ = 0,318 Вм
В случае двухполупериодный выпрямитель, рис. 10.4 и 10.6 показывают, что v _L ( t ) = V _m | sin ωt | как для положительного, так и для отрицательного полупериода.Следовательно, уравнение. (10.1) можно переписать как
(10.4) Vdc = 1π∫0πVmsinωt d (ω t)
Следовательно,
(10.5) Двухполупериодный Vdc = 2Vmπ = 0,636Vm
Среднеквадратичный (действующее значение) напряжение нагрузки В _L, составляет В _L , что определяется как
(10,6) VL = [1T∫0πvL2 (t) dt] 1/2
In в случае однополупериодного выпрямителя, v _L ( t ) = 0 для отрицательного полупериода, поэтому уравнение.(10.6) можно переписать как
(10.7) VL = 12π∫0π (Vmsin ω t) 2d (ωt)
или
(10.8) Полуволновая VL = Vm2 = 0,5 Vm
В случае двухполупериодного выпрямителя, В _L ( t ) = В _м | sin ω t | как для положительного, так и для отрицательного полупериода. Следовательно, уравнение. (10.6) можно переписать как
(10.9) VL = 1π∫0π (Vmsin ω t) 2d (ωt)
или
(10.10) Двухполупериодная VL = Vm2 = 0,707 Vm
Результат Уравнение(10.10) соответствует ожидаемому, поскольку действующее значение двухполупериодного выпрямленного напряжения должно быть равно значению исходного переменного напряжения.
10.2.3.2 Токовые отношения
Среднее значение тока нагрузки i _L составляет I _dc , а поскольку нагрузка R является чисто резистивной, его можно найти как
(10.11) Idc = VdcR
Действующее значение тока нагрузки i _L составляет I _L , и его можно найти как
(10.12) IL = VLR
В случае однополупериодного выпрямителя из уравнения. (10,3)
(10,13) Idc полуволны = 0,318 VmR
и из уравнения. (10,8)
(10,14) Полупериодный IL = 0,5 ВмР
В случае двухполупериодного выпрямителя из уравнения. (10,5)
(10,15) Двухполупериодный Idc = 0,636 VmR
и из уравнения. (10.10)
(10.16) Двухполупериодный IL = 0,707 VmR
10.2.3.3 Коэффициент выпрямления
Коэффициент выпрямления, который является показателем качества для сравнения эффективности исправления, определяется как
(10.17) σ = PdcPL = VdcTdcVLIL
В случае полуволнового диодного выпрямителя коэффициент выпрямления можно определить, подставив уравнения (10.3), (10.13), (10.8) и (10.14) в уравнение. (10.17).
(10,18) Полуволна σ = (0,318 Вм) 2 (0,5 Вм) 2 = 40,5%
В случае двухполупериодного выпрямителя коэффициент выпрямления получается заменой уравнений. (10.5), (10.15), (10.10) и (10.16) в уравнение. (10.17).
(10,19) Двухполупериодный σ = (0,318 Вм) 2 (0,707 Вм) 2 = 81%
10.2.3.4 Форм-фактор
Форм-фактор (FF) определяется как отношение среднеквадратичного значение (нагревательная составляющая) напряжения или тока до его среднего значения,
(10.20) FF = VLVdc или ILIdc
В случае полуволнового выпрямителя FF можно найти, подставив уравнения (10.8) и (10.3) в уравнение. (10.20).
(10.21) Полупериодный FF = 0,5 Vm0,318 Vm = 1,57
В случае двухполупериодного выпрямителя FF можно найти, подставив уравнения (10.16) и (10.15) в уравнение. (10.20).
(10,22) Полноволновой FF = 0,707 Вм 0,636 Вм = 1,11
10.2.3.5 Коэффициент пульсаций
Коэффициент пульсаций (RF), который является мерой содержания пульсаций, определяется как
(10.23) RF = VacVdc
, где V _ac — эффективное (среднеквадратичное) значение переменной составляющей напряжения нагрузки v _L.
Подставляя уравнение. (10.24) в уравнение. (10.23) RF может быть выражен как
(10.25) RF = (VLVdc) 2-1 = FF2-1
В случае полуволнового выпрямителя
(10.26) Полупериодный RF = 1,572- 1 = 1,21
В случае двухполупериодного выпрямителя
(10,27) Двухполупериодный RF = 1,112-1 = 0,482
10.2.3.6 Коэффициент использования трансформатора
Коэффициент использования трансформатора (TUF), который является мерой качества выпрямительной схемы, определяется как отношение выходной мощности постоянного тока к номинальной мощности трансформатора, требуемой в соответствии с требованиями вторичная обмотка,
(10,28) TUF = PdcVsIs = VdcIdcVsIs
, где В _с и I _с — это номинальные значения действующего напряжения и действующего тока вторичного трансформатора.
Действующее значение вторичного тока трансформатора I _с такое же, как у тока нагрузки I _L .Для однополупериодного выпрямителя I _s можно найти из уравнения. (10.14).
(10.30) Полупериодное Is = 0,5 ВмР
Для двухполупериодного выпрямителя I _с находится из уравнения. (10.16).
(10.31) Двухполупериодный Is = 0,707 ВмР
Следовательно, TUF полуволнового выпрямителя можно получить, подставив уравнения (10.3), (10.13), (10.29) и (10.30) в уравнение. (10.28).
(10,32) Полуволновое значение TUF = 0,31820,707 × 0,5 = 0,286
Плохое значение TUF полуволнового выпрямителя означает, что используемый трансформатор должен иметь коэффициент 3.Номинальная мощность 496 (1 / 0,286) ВА для обеспечения выходной мощности 1 Вт постоянного тока на нагрузку. Кроме того, вторичная обмотка трансформатора должна пропускать постоянный ток, который может вызвать насыщение магнитопровода. В результате однополупериодные выпрямители используются только тогда, когда потребность в токе невелика.
В случае двухполупериодного выпрямителя с трансформатором с центральным отводом, схему можно рассматривать как два полуволновых выпрямителя, работающих вместе. Следовательно, номинальная мощность вторичной обмотки трансформатора, В _с I _с , вдвое больше, чем у полуволнового выпрямителя, но выходная мощность постоянного тока увеличивается в четыре раза из-за более высокого коэффициента выпрямления, как показано Уравнения.(10.5) и (10.15). Следовательно, TUF двухполупериодного выпрямителя с трансформатором с центральным отводом можно найти из уравнения. (10,32)
(10,33) Full-wavw TUF = 4 × 0,31822 × 0,707 × 0,5 = 0,572
В случае мостового выпрямителя он имеет самый высокий TUF в схемах однофазного выпрямителя, потому что токи, протекающие в обоих первичная и вторичная обмотки представляют собой сплошные синусоиды. Подставляя уравнения. (10.5), (10.15), (10.29) и (10.31) в уравнение. (10.28) можно найти TUF мостового выпрямителя.
(10,34) Мост TUF = 0,6362 (0,707) 2 = 0,81
Номинальная мощность двухполупериодного выпрямителя в первичной обмотке трансформатора равна номинальной мощности мостового выпрямителя, поскольку ток, протекающий в первичной обмотке, также является непрерывным синусоидальным колебанием.
Полноволновой выпрямитель
и мостовой выпрямитель
Полноволновой 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 полцикла. 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 возникающий потенциал смещает прямое смещение диода D ₁ и обратное смещение 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 такой полярности диод D ₂ смещен в прямом направлении, а диод D ₁ — в обратном. Следовательно, диод D ₂ позволяет току проходить 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 как:
Средний выход полуволнового выпрямителя, как было показано в предыдущей статье, в 0,318 раза превышает пиковое напряжение. 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
На рисунке 5 показан двухполупериодный простой диодный мостовой выпрямитель, и здесь используются четыре силовых диода вместо двух диодов в трансформаторе с центральным отводом. Во время первого полупериода полярность напряжения на диодном мосту 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, 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, подаваемая 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 полуволновым 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, то значение конденсаторного фильтра равно:
Итак, конденсатор емкостью 325 мкФ должен иметь пульсирующее напряжение 1 В для источника питания мостового выпрямителя, указанного 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 у двухполупериодного выпрямителя 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
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 «последовательными парами», и 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 током. 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.

Обрыв цепи	Отказ	Анализ
Обрыв провода массы.	Нет на выходе постоянного напряжения	Ток диода мостового выпрямителя в цепи не может образовывать петлю, и схема не может работать.
Один диод открыт.	Однонаправленное пульсирующее падение напряжения постоянного тока	Положительный или отрицательный полупериод входного переменного напряжения не преобразуется в однонаправленное пульсирующее постоянное напряжение.
Два диода с разных сторон открываются одновременно.	Нет выходного напряжения	Ни положительный полупериод, ни отрицательный полупериод входного переменного напряжения не выпрямляются в однонаправленное пульсирующее постоянное напряжение, а выходное напряжение равно 0 В.

Военно-техническая подготовка

1.7. Выпрямители

1.7.1. Однополупериодный выпрямитель.

1.7.2. Двухполупериодный выпрямитель.

1.7.3. Мостовая схема выпрямления переменного тока.

Схемы выпрямителей

Подведем итоги

Теги

electronic archive of the Dnipro National University of Railway Transport ISSN: 2310-7758: Перетворювач постійної напруги з напівмостовим випрямлячем

ВЫПРЯМИТЕЛИ l Выпрямитель электрического тока преобразователь электрической

Полумостовой инвертор сварочный

Внимание!!! Расширение ассортимента продукции VISHAY

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

Полуволновой выпрямитель — инженеры в последнюю минуту

Полупериодный выпрямитель

Значение постоянного тока полуволнового сигнала

A Аппроксимация второго порядка

Выходная частота

Фильтрация выхода выпрямителя

Ограничения

Полупериодный выпрямитель — Полупериодный выпрямитель положительной и отрицательной полярности

Полуволна выпрямитель определение

Что такое однополупериодный выпрямитель?

Полуволна работа выпрямителя

Положительная половина волновой выпрямитель

Отрицательный однополупериодный выпрямитель

Полуволна выпрямитель с конденсаторным фильтром

Характеристики из однополупериодный выпрямитель

Коэффициент пульсации

Постоянный ток

Выход Напряжение постоянного тока (В

Пик обратный 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

Как мостовой выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный? Объяснение уравнений

1 Для чего нужен мостовой выпрямитель?

2 Из чего состоит мостовой выпрямитель?

2.1 Как работает мостовой выпрямитель?

2.2 Как рассчитать мостовой выпрямитель

3 Почему мостовой выпрямитель мощный?

4 Как мостовой выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный?

5 частей мостовых выпрямителей

5.1 Фильтрация индуктивности

5.2 Фильтрация конденсатора

5.3 Фильтрация соединений

Расчет 6 мостового выпрямителя

6.1) Пиковый ток

6.2) Выходной ток

6.3) Выходное напряжение постоянного тока

6.4) Выходной ток RMS

6.5) Форм-фактор

6.6) Выходная частота

6.7) Частота выпрямления

6,8) Коэффициент пульсации

6.9) Коэффициент использования трансформатора

— обзор

10.2.3.1 Взаимосвязь напряжений

10.2.3.2 Токовые отношения

10.2.3.3 Коэффициент выпрямления

10.2.3.4 Форм-фактор

10.2.3.5 Коэффициент пульсаций

10.2.3.6 Коэффициент использования трансформатора

и мостовой выпрямитель

Полноволновой выпрямитель

Схема полнополупериодного выпрямителя 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

Основы полуволнового и полноволнового выпрямления

Двухполупериодный выпрямитель

Фильтрация выпрямленного напряжения

Читайте также

Что делать, если грудничок не спит днем: советы по налаживанию режима сна