3.1. Однополупериодный выпрямитель

Работа однополупериодного выпрямителя (рис. 4.1) основана на использовании свойств нелинейного элемента – диода. Диоды могут быть вакуумными, ионными и полупроводниковыми. В настоящее время почти исключительно используются полупроводниковые диоды – германиевые или кремниевые. Когда на диод со вторичной обмотки трансформатора (W2) поступает напряжение положительной полярности ("+" приложен к аноду диода), диод открывается, и через нагрузку протекает ток, определяемый напряжением на обмотке и сопротивлением нагрузки. Падение напряжения на кремниевом диоде (около 1В) обычно мало по сравнению с питающим. Напряжение на выходе выпрямителя имеет вид однополярных импульсов, форма которых практически повторяет форму положительной полуволны переменного напряжения. Временная диаграмма работы однополупериодного выпрямителя показана на рис. 4.2.

Рис. 4.1

Рис. 4.2

Среднее значение выпрямленного напряжения

,

откуда действующее напряжение вторичной обмотки

.

Среднее значение выпрямленного тока

.

Действующее значение тока нагрузки

.

Коэффициент пульсаций (отношение амплитуды первой гармоники к выпрямленному напряжению)

.

Недостатки однополупериодного выпрямителя:

большой коэффициент пульсаций;

малые значения выпрямленного тока и напряжения;

низкий КПД, т.к. ток нагрузки имеет постоянную составляющую, которая вызывает подмагничивание сердечника трансформатора и уменьшение его магнитной проницаемости.

Однополупериодная схема выпрямления используется чаще всего в выпрямителях малой мощности с емкостным фильтром.

3.2. Двухполупериодный выпрямитель с выводом от средней точки

В двухполупериодных выпрямителях с выводом от средней точки (рис. 4.3) вторичная обмотка состоит из двух одинаковых частей и имеет отвод от середины. Его можно рассматривать как сочетание двух однополупериодных выпрямителей, включенных на одну нагрузку.

Рис. 4.3

Как видно из временной диаграммы работы выпрямителя с выводом от средней точки (рис. 4.4), во время первого полупериода первый диод открыт и на нагрузке создается падение напряжения. Во время второго полупериода первый диод закрывается, поскольку оказывается включенным в обратном направлении, а второй, наоборот, открывается и на нагрузке снова создается положительная полуволна. Коэффициент пульсаций р=0,67. Обратное напряжение на закрытом диоде в два раза превышает амплитудное напряжение U₂, потому что к закрытому диоду приложено напряжение нагрузки и напряжение вторичной обмотки трансформатора.

Рис. 4.4

Достоинства двухполупериодного выпрямителя:

отсутствие подмагничивания трансформатора;

более высокий КПД, чем у однополупериодного;

меньший коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения по сравнению с однополупериодным выпрямителем;

вдвое большая частота пульсаций выпрямленного напряжения, чем в однополупериодной схеме, что облегчает их сглаживание.

Основной недостаток – необходимость второй обмотки, причем обе обмотки работают поочередно, и каждая используется примерно на 50%.