2.2. Однофазная двухполупериодная схема выпрямителя со средней точкой
Параметры выходного напряжения выпрямителя можно существенно улучшить, если ток нагрузки будет протекать в течение обоих полупериодов действия входного напряжения. Этого наиболее просто добиться, используя две схемы однополупериодного выпрямления, работающие синхронно и противофазно на единую нагрузку. Реализация данной идеи требует использования двух источников первичного напряжения u'вх и u''вх имеющих общую точку. Полученная таким образом схема называется однофазной двухполупериодной схемой выпрямителя со средней точкой.
Принципиальная схема такого выпрямителя и временные диаграммы, поясняющие его работу, приведены на рис. 4.
В одном полупериоде переменного напряжения ток нагрузки протекает через одну половину вторичной обмотки и соответствующий вентиль, в другом полупериоде – через другие.
Рис. 4. Схема однофазного двухполупериодного выпрямителя со
средней точкой (а) и временные диаграммы, поясняющие его работу (б)
В данном случае средние значения напряжения и тока нагрузки будут в два раза превышать напряжение однофазной однополупериодной схемы
где Um и Im – амплитудные значения входного напряжения и тока, а U и I – их действующие значения.
2.3. Однофазная мостовая схема выпрямления
Однофазная мостовая схема выпрямления представлена на рис. 5.
В одну половину периода, когда напряжение U2Т(t) положительно, в цепи трансформатор – диод V1 – нагрузка RН – диод V4 протекает ток, а его величина ограничивается сопротивлением нагрузки.
В другую половину периода, когда переменное напряжение отрицательно, ток протекает в цепи трансформатор – диод V3 – нагрузка Rн – диод V2.
Постоянная составляющая выпрямленного напряжения
Рис. 5
Эта схема выпрямителя применяется наиболее часто в электронных устройствах. На рис. 6. представлены модификации мостовой схемы выпрямления со средней точкой.
а б
Рис. 6
В схеме на рис. 6,а основное напряжение получается с помощью мостовой схемы выпрямления, а дополнительное (в 2 раза меньше основного) – двухполупериодной.
В схеме на рис. 6,б получается двухполярное напряжение, значение которого в 2 раза меньше, чем получаемое в основной схеме. Оба напряжения получаются с помощью двухполупериодных схем выпрямления.
2.4. Схема удвоения напряжения
Принципиальная схема и временные диаграммы, поясняющие ее работу, приведены на рис. 7.
Рис. 7
U2 – напряжение на вторичной обмотке трансформатора
Uн – напряжение на нагрузке.
Отличительной особенностью данной схемы является то, что в одном полупериоде переменного напряжения от вторичной обмотки трансформатора заряжается один конденсатор, а во втором полупериоде от той же обмотки – другой. Поскольку конденсаторы включены последовательно, то результирующее напряжение на обоих конденсаторах (на нагрузке) в два раза выше, чем можно получить от той же вторичной обмотки в схеме с однополупериодным выпрямителем.
Преимущества: вторичную обмотку трансформатора можно рассчитывать на значительно меньшее напряжение.
Недостатки: значительные токи через вентили выпрямителя, уровень пульсаций значительно выше, чем в схемах двухполупериодных выпрямителей.
Варианты использования этой схемы представлены на рис. 8.
а б
Рис. 8
Схема на рис. 8,а предназначена для получения двух напряжений питания одной полярности, на рис. 8,б – для получения двухполярного напряжения с общей точкой.