Theorie: Gleichrichter. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Anfänger Funkamateur

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Zur Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom werden Halbleiterdiodengleichrichter eingesetzt. Der einfachste Einweggleichrichter auf einer einzelnen Diode (Abb. 62) wird nur für niedrige Ströme, hohe Lastwiderstände und geringe Anforderungen an die Ausgangsspannungswelligkeit verwendet. Sein Hauptnachteil besteht darin, dass der gleichgerichtete Gleichstrom, der durch die Sekundärwicklung des Transformators fließt, eine permanente Magnetisierung des Magnetkreises erzeugt und dadurch dessen Funktion beeinträchtigt.

Am Ausgang des Gleichrichters ist ein Oxidkondensator mit hoher Kapazität enthalten, um Welligkeiten zu glätten. Ohne sie hätte die Spannung am Ausgang des Gleichrichters die Form sinusförmiger Halbwellen, wie in Abb. 63 gestrichelte Linie - schließlich lässt die Diode nur eine positive Spannungshalbwelle an der Sekundärwicklung des Transformators durch. Bei Vorhandensein eines Glättungskondensators C1 sieht die Ausgangsspannung so aus. in der Abbildung als durchgezogene Linie dargestellt. Es besteht aus einer konstanten Spannung U und einer wechselnden Welligkeitsspannung U. Die Welligkeitsfrequenz ist gleich der Netzfrequenz - 50 Hz, und die Periodendauer T beträgt 0,02 s.

Die Amplitude der Welligkeit lässt sich abschätzen, indem man bedenkt, dass die Entladung des Kondensators C1 zur Last (betriebenes Gerät) nach einem Exponentialgesetz erfolgt: U = Ume-1 / RC, wobei R der Lastwiderstand gleich der gleichgerichteten Spannung ist (V) geteilt durch den verbrauchten Strom (A) und C ist die Kapazität des Kondensators C1 (F). Wenn die Zeitkonstante gleich dem Produkt von RC ist. größer als T. ist die Beziehung U = T·In/C näherungsweise erfüllt. wobei In der Laststrom ist. Wir sehen, dass die Welligkeit mit zunehmendem Lastwiderstand des Gleichrichters (d. h. mit abnehmendem verbrauchtem Strom) und der Kapazität des Glättungskondensators abnimmt. In besonderen Fällen werden komplexere Glättungsfilter verwendet, die einen in Reihe geschalteten Widerstand oder eine Induktivität und einen zusätzlichen Glättungskondensator enthalten.

Perfekterer Vollweggleichrichter (Abb. 64). Die Sekundärwicklung des Transformators ist für die doppelte Spannung ausgelegt, hat aber einen Abgriff von der Mitte, d.h. besteht sozusagen aus zwei identischen Wicklungen (ihre Anfänge sind durch Punkte dargestellt). Während einer Spannungshalbwelle ist die Diode VD1 geöffnet, während der anderen VD2. Es gibt jetzt keine permanente Magnetisierung des Transformatormagnetkreises, da die Ströme in den Hälften der Sekundärwicklung in unterschiedliche Richtungen gerichtet sind und die Ausgangswelligkeitsfrequenz 100 Hz beträgt, was eine ungefähre Halbierung der Kapazität des Glättungskondensators ermöglicht C1. Die Hälften der Sekundärwicklung werden ebenfalls für den halben Strom berechnet.

Eine andere Art von Vollweggleichrichter ist eine Brücke (Abb. 65). Enthält vier Dioden und nur eine Sekundärwicklung. Bei jeder Halbwelle der Wechselspannung sind in den gegenüberliegenden Diagonalen der Brücke zwei Dioden enthalten. Diese Schaltung ist am weitesten verbreitet; für solche Gleichrichter werden spezielle Baugruppen aus vier in Brückenschaltung geschalteten Dioden hergestellt.

Bei der Berechnung des Transformators wird mit den Effektivwerten der Spannung an den Wicklungen gearbeitet. Die Gleichspannung am Glättungskondensator des Gleichrichters ohne Last ist gleich dem Amplitudenwert Um. also 1.41-mal mehr. Wenn die Sekundärwicklung beispielsweise für eine Spannung von 12 V ausgelegt ist (2x12 V für die Schaltung in Abb. 64), beträgt die Leerlaufspannung des Gleichrichters etwa 17 V. Unter Last nimmt sie aufgrund der Spannung etwas ab Abfall des Gleichwiderstands der Dioden und des Widerstands der Wicklungen

Gleichrichterdioden zeichnen sich durch den zulässigen Durchlassstrom und die zulässige Sperrspannung aus (bei D7A-Dioden beträgt diese beispielsweise 0.3 A und 50 V). Bei einem Einweggleichrichter (Abb. 62) darf der Durchlassstrom der Diode nicht geringer sein als der von der Last aufgenommene Strom und die Sperrspannung darf nicht geringer als 2UW sein. Bei einem Vollweggleichrichter arbeiten zwei Dioden abwechselnd, sodass der zulässige Durchlassstrom der Dioden halb so groß sein kann und die Sperrspannung gleich ist. In der Brückenschaltung (Abb. 65) ist der Gleichstrom gleich der Hälfte des gleichgerichteten Stroms und die Sperrspannung beträgt Um. Normalerweise werden Dioden mit einem gewissen Durchlassstrom- und Sperrspannungsspielraum gewählt.

Von den anderen interessanten Gleichrichterschaltungen ist die Spannungsverdopplungsschaltung zu erwähnen (Abb. 66). Es enthält sozusagen zwei Einweggleichrichter, die am Eingang parallel und am Ausgang in Reihe geschaltet sind (das gleiche Prinzip wird bei Multiplizierern höherer Multiplizität verwendet). Die gleichgerichtete Spannung erreicht hier 2 Um, es werden jedoch zwei Glättungskondensatoren mit beträchtlicher Kapazität benötigt.

Manchmal ist ein Gleichrichter erforderlich, der zwei Spannungen gleicher Größe, aber entgegengesetzter Polarität relativ zum gemeinsamen Kabel erzeugt (zur Stromversorgung von Operationsverstärkern, einigen UMZCH usw.). In diesem Fall ist es zweckmäßig, zwei Gleichrichter gemäß der Schaltung in Abb. zu kombinieren. 64, jedoch mit umgekehrten Dioden und Kondensator im zweiten Gleichrichter. Was in diesem Fall passiert, ist in Abb. dargestellt. 67.

Die Dioden bilden eine herkömmliche Brücke und die Mittelpunkte der Sekundärwicklung und der Kondensatoren sind mit einem gemeinsamen Draht verbunden.

Autor: Autor: V.Polyakov

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