Типичные схемы выпрямителей, их характеристики и принцип работы

Однофазный однополупериодный выпрямитель

В данной схеме используется полупроводниковый диод VD, обладающий нелинейной вольтамперной характеристикой (чаще всего кремниевый). Под действием синусоидального напряжения генератора в цепи нелинейного элемента возникает ток, приобретающий форму последовательности импульсов, т.к. ток в цепи диода существует только в течение положительных полуволн входного напряжения (из-за односторонней проводимости диода).

Диаграмма работы однополупериодного выпрямителя показана ниже:

Полученную последовательность импульсов тока, как и любой периодический несинусоидальный сигнал можно представить в виде постоянно составляющей I0 и периодических (гармонических) составляющих с частотами, кратными частоте приложенного напряжения U. C помощью разложения периодической функции в ряд Фурье, получаем:

где I0 - постоянная составляющая тока, I1m-амплитуда 1-й гармоники тока, I2m,,Inm-амплитуды токов высших гармоник.

Разложение несинусоидального сигнала показано на рисунке, где

Разложение несинусоидального сигнала.

- постоянная составляющая; 1- 1-я гармоника тока; 2,3- высшие гармоники тока.

Амплитуды высших гармоник, как правило, уменьшаются с ростом их номера. Для представления периодической последовательности импульсов можно наряду с временной диаграммой использовать и спектральную, которая позволяет наглядно сравнивать значения постоянной составляющей и амплитуд с частотой первой и высших гармоник.

На рисунке, приведённом ниже, показаны спектры входного напряжения и тока, протекающего через диод. Среднее за период значение выпрямленного тока, т.е. постоянная составляющая I0 определяется соотношением:

где Ri-внутреннее сопротивление генератора; Rн - сопротивление нагрузки; Im-амплитуда импульса тока.

Поэтому постоянное напряжение U0 на нагрузке Rн определяется выражением:

Важным параметром выпрямителя является коэффициент пульсаций Кп; где U1m - амплитуда первой гармоники напряжений; U0 -постоянная составляющая напряжений. Т.к. для однополупериодной схемы амплитуда 1-й гармоники имеет значительную величину . Выпрямленное напряжение с такими значительными пульсациями, как правило, не пригодно для практических целей. Для уменьшения коэффициента пульсации используется двухполупериодные схемы выпрямителей.

Однофазный двухполупериодный выпрямитель

Подобный выпрямитель состоит из трансформатора, вторичная обмотка которого состоит из 2-х частей и 2-х полупроводниковых диодов.

Наличие средней точки трансформатора приводит к тому, что напряжение на каждой половине вторичной обмотки w1 и w2 будет приложено к каждому из диодов VD1 и VD2. В течение положительного, для половины обмотки w1, полупериода диод VD1 открывается и возникает ток в цепи этого диода, протекающий через нагрузку. В течение отрицательного полупериода диод VD1 закрыт, и открывается диод VD2. В этом случае также возникает импульс тока через нагрузку. Таким образом, в цепи нагрузки ток протекает в течение обоих половин полупериода. Вследствие этого частота пульсаций тока в цепи нагрузки становится вдвое больше, чем частота синусоидального напряжения, приложенного к выпрямителю. Полученную последовательность импульсов можно представить в виде суммы постоянной составляющей I0 и суммы переменных составляющих с частотами, кратными удвоенному значению частоты выпрямленного напряжения:

Постоянная составляющая тока нагрузки I0 вдвое больше, чем при однополупериодном выпрямлении:

Перейти на страницу: 1 2

Прочтите также:

Электронный усилитель
Оконечный каскад. Выходная мощность в техническом задании равна 10 Вт, поэтому в качестве выходного каскада выберем двухтактный каскад. Так как сопротивление нагрузки 8 Ом (меньше 100 ...

Фильтр верхних частот Баттерворта
До недавнего времени результаты сопоставления цифровых и аналоговых устройств в радиоаппаратуре и технических средствах электросвязи не могли не вызывать чувства неудовлетворённости. Циф ...

Цифровые интегральные микросхемы
Цифровые интегральные микросхемы ЦИМС предназначены для преобразования и обработки дискретных сигналов. Основой для их построения являются электронные ключи, обладающие тем свойством, ч ...

Основные разделы

Copyright © 2008 - 2020 www.techmatch.ru