Характеристики и работа полуволнового выпрямителя

Полуволновой выпрямительВыпрямитель — это электронное устройство, которое преобразует переменный ток в однонаправленный, другими словами, выпрямитель преобразует переменное напряжение в постоянное. Выпрямители используются почти во всех электронных устройствах, например, в блоке питания, для преобразования переменного напряжение в постоянное. Каждое электронное устройство будет работать только от источника постоянного напряжения.

Выпрямители бывают:

  • Полуволновыми
  • Полноволновыми

Полуволновой выпрямитель

Полупериодный или полуволновой выпрямитель — это тип выпрямителя, который выпрямляет только полупериод формы волны. В этой статье мы опишем работу схемы однополупериодного выпрямителя. Полуволновой выпрямитель состоит из понижающего трансформатора, диода, подключенного к трансформатору, и сопротивления нагрузки, подключенного к катодному выводу диода. Принципиальная схема полуволнового трансформатора показана ниже:

Принципиальная схема полуволнового трансформатора

Полуволновой трансформатор

Основное напряжение питания подается на трансформатор, который будет увеличивать или уменьшать напряжение и передавать его на диод. В большинстве случаев мы уменьшаем напряжение питания, используя понижающий трансформатор, выход понижающего трансформатора будет в переменном токе. Это пониженное переменное напряжение подается на диод, который последовательно подключен к вторичной обмотке трансформатора, диод является электронным компонентом, который допускает только прямой ток смещения и не допускает обратного тока смещения. С диода мы получим пульсирующий постоянный ток и отдадим нагрузке сопротивление RL.

Работа полуволнового выпрямителя

Ток, подаваемый на выпрямитель, будет иметь как положительные, так и отрицательные циклы. Половинный выпрямитель допускает только положительные полупериоды и пропускает отрицательные полупериоды. Итак, сначала мы посмотрим, как полуволновой выпрямитель работает в положительных полупериодах.

Читать также:  Что такое биометрия?

Положительный полупериод:

  • В положительных полупериодах, когда входная мощность переменного тока подается на первичную обмотку понижающего трансформатора, мы получаем пониженное напряжение на вторичной обмотке, которое подается на диод.
  • Диод позволит току течь по часовой стрелке от анода к катоду при прямом смещении (проводимость диода будет иметь место при прямом смещении), что будет генерировать только положительный полупериод переменного тока.
  • Диод устраняет колебания в питании и подает пульсирующее напряжение постоянного тока на сопротивление нагрузки RL. Мы можем получить пульсирующий постоянный ток на сопротивлении нагрузки.

Отрицательный полупериод:

  • В отрицательном полупериоде ток будет течь в направлении против часовой стрелки, и диод войдет в обратное смещение. При обратном смещении диод не будет проводить ток, поэтому ток не течет от анода к катоду, и мы не можем получить мощность на сопротивлении нагрузки.
  • От диода проходит лишь небольшое количество обратного тока, но этим током можно пренебречь. И напряжение на сопротивлении нагрузки тоже равно нулю.

Характеристики полуволнового выпрямителя

У полуволнового выпрямителя есть некоторые характеристики:

1. КПД: КПД определяется как отношение входного переменного тока к выходному постоянному току.

Читать также:  Что такое оптопара?

КПД:

Ƞ = P dc / P ac

Мощность постоянного тока, подаваемая на нагрузку:

dc  = I dc  R L  = (I max / pi )  R L

Входная мощность переменного тока на трансформатор, ac = мощность, рассеиваемая на переходе диода + мощность, рассеиваемая на сопротивлении нагрузки L

= I rms  R F  + I rms  R L  = {I MAX / 4} [R F  + R L ]

Эффективность выпрямления:

Ƞ = Р DC / Р ас  = {4/ 2 } [RL / (R F  + R , L )] = 0,406 / {1+ R F / RL  }

Если пренебречь F, КПД однополупериодного выпрямителя составляет 40,6%.

2. Коэффициент пульсации: он определяется как количество переменного тока в выходном постоянном токе. Это не что иное, как шум переменного тока на выходе постоянного тока. Чем меньше коэффициент пульсаций, тем выше производительность выпрямителя. Коэффициент пульсации полуволнового выпрямителя составляет около 1,21 (у двухполупериодного выпрямителя — около 0,48). Его можно рассчитать следующим образом:

Действующее значение тока нагрузки I определяется как сумма действующих значений гармонических токов I1, I2, I3, I4 и постоянного тока Idc.

2  = I постоянного тока + I 1 + I 2 + I 4   = I постоянного тока  + I переменного тока

Коэффициент пульсации задается как:

Читать также:  Что такое Брандмауэр?

γ = I ac / I dc  = (I 2  — I dc ) / I dc  = {(I rms / I dc 2 ) -1} = K 2  — 1)

Где Kf — форм-фактор входного напряжения. Форм-фактор представлен как:

f  = I среднекв.  / I средн.  = (I макс / 2 ) / (I макс / пи) = пи / 2 = 1,57

Итак, коэффициент пульсации:

γ = (1,57 2  — 1) = 1,21

3. Пиковое обратное напряжение: определяется как максимальное напряжение, которое диод может выдерживать при обратном смещении. Во время обратного смещения диод не проводит общих падений напряжения на диоде. Таким образом, пиковое обратное напряжение равно входному напряжению Vs.

4. Коэффициент использования трансформатора (TUF): TUF определяется как отношение мощности постоянного тока, подаваемой на нагрузку, и номинального значения переменного тока вторичной обмотки трансформатора. Полупериодный выпрямитель имеет около 0,287, а двухполупериодный выпрямитель — около 0,693.

Полупериодный или полуволновой выпрямитель в основном используется в цепях малой мощности. Он имеет очень низкую производительность по сравнению с другими выпрямителями.

С Уважением, МониторБанк

Добавить комментарий