Схемы и расчет мостового выпрямителя
Содержание
- 1 Использование постоянного и переменного тока
- 2 Особенности переменного тока
- 3 Принцип действия выпрямителя
- 4 Классификация выпрямителей
- 5 Что собой представляет мостовой выпрямитель
- 6 Виды мостовых выпрямителей
- 6.1 Однополупериодный мостовой выпрямитель
- 6.2 Особенности двухполупериодного выпрямителя
- 6.3 Использование четырёхдиодного моста
- 6.4 Трёхфазный мостовой выпрямитель
- 7 Выбор диодного моста
- 8 Проведение расчётов
- 9 Видео по теме
С целью получения постоянного тока из переменного применяются мостовые выпрямители. Данные устройства рассчитаны на использование определённых входных параметров и создают ток и напряжение, соответствующие требованиям того прибора, который должен быть подключён.
Использование постоянного и переменного тока
В электротехнике может использоваться как постоянный, так и переменный ток. Его выбор зависит от оборудования, которому нужно строго определённое питание. Также при производстве электроэнергии в одних случаях получают переменное, в других постоянное напряжение, что определяется способом, с помощью которого это осуществляется. В дальнейшем оно преобразуется в нужный вид.
При транспортировке выгоднее передавать переменный ток. Когда он поступает в бытовые розетки, то имеет частоту 50 Гц. Напряжение при этом составляет 220 Вольт. В разных странах эти параметры могут отличаться друг от друга. Для промышленного оборудования чаще используется переменный ток.
Когда для определённого устройства требуется постоянный ток, применяется мостовой выпрямитель. Иногда он бывает необходим только для отдельных узлов оборудования. В этом случае схемы выпрямления являются частью соответствующего устройства.
Особенности переменного тока
Параметры переменного тока и напряжения изменяются в соответствии с синусоидальным законом. Сначала с максимального значения до нуля, затем меняют знак и начинают расти по абсолютной величине. После достижения максимального отрицательного значения они изменяются в обратном направлении. Этот процесс происходит циклически. Изменения тока обуславливают создание переменного магнитного поля, оказывающего влияние на электрические процессы устройства. В некоторых случаях синусоидальный ток необходимо выпрямить.
Принцип действия выпрямителя
Сначала переменный ток необходимо преобразовать так, чтобы получить нужные параметры тока и напряжения. Для этой цели используют трансформатор. Он представляет собой рамку из ферромагнетика, на которой имеется две обмотки. На первую поступает переменный ток от сети питания. Со второй снимаются ток и напряжение, соответствующие необходимым параметрам.
Выпрямление происходит в два этапа. На первом вместо синусоидального сигнала получают тот, который имеет только положительные полупериоды. На втором происходит выпрямление с помощью использования конденсаторов. При этом на их пластины поступает переменный сигнал, а затем разряд конденсатора осуществляет его сглаживание. Существуют различные виды выпрямителей, но их общий принцип работы в значительной степени соответствует приведённому описанию.
Классификация выпрямителей
Их можно разделять по различным признакам. Далее перечислены наиболее популярные виды классификаций:
- По количеству используемых в работе полупериодов. На начальном этапе преобразования получают график электрического сигнала, у которого нет отрицательных полупериодов. Это делают одним из двух способов. В однополупериодных выпрямителях их просто убирают, а в двухполупериодных вместо отрицательных получают такие же, но положительные. В последнем случае качество выпрямления будет выше.
- В выпрямителях обычно используется трансформатор, но в некоторых схемах он может не применяться. Это практикуется, когда нет необходимости проводить предварительное преобразование напряжения и тока.
- Схема выпрямителя может включать диодный мост или же работать без него.
- Существуют выпрямители, умножающие электронапряжение. При их использовании значение выходного выпрямленного напряжения может быть больше входного в несколько раз. Такой эффект обычно достигается за счёт одновременной разрядки нескольких конденсаторов.
- Рассматриваемые устройства различаются в зависимости от того, со сколькими фазами они способны работать. Наиболее распространенными являются однофазный мостовой выпрямитель и трёхфазный мостовой выпрямитель, но они также могут быть двух- и N-фазные.
- Существуют различные типы схем. Наибольшее распространение получили диодные, но также используются полупроводниковые, тиристорные, механические, вакуумные и другие.
- Имеет значение вид пропускаемой волны. Исходя из этого параметра, устройства могут быть аналоговыми, цифровыми и импульсными.
Для каждого вида выпрямителей важно учитывать качество выпрямления тока. Его вид выбирают так, чтобы получить сигнал с необходимыми параметрами.
Что собой представляет мостовой выпрямитель
Такие выпрямители характеризируются наличием диодного моста. Они преобразовывают входной синусоидальный сигнал в такой, который не имеет отрицательных полупериодов. Это можно сделать различными способами, от выбора которых зависит качество работы выпрямительного моста.
Схема мостового выпрямителя строится на использовании диодов. В этих радиодеталях применяются полупроводники p-типа и n-типа. Если через них проходит сигнал определённой полярности, то он пропускается без изменений. Если знак меняется, на выходе получается нулевой ток.
Существуют различные варианты мостовых схем. Самая простая — однофазная мостовая схема выпрямления. Ее использование обеспечивает на выходе положительные полупериоды, разделённые нулевыми участками. Мостовой однофазный выпрямитель выполняет выпрямление невысокого качества.
При использовании более сложных диодных мостов можно получить сигнал, в котором отрицательные импульсы заменены такими же, но положительными. Выпрямительный мост с четырьмя диодами обеспечивает на выходе сигнал удвоенной частоты.
Мостовой трехфазный выпрямитель, схема которого включает три диодных моста, расположенных параллельно, позволяет получать наиболее высокое качество выпрямления.
Виды мостовых выпрямителей
Диодные мосты различаются между собой качеством выпрямления и другими характеристиками.
Однополупериодный мостовой выпрямитель
Схема однофазного мостового выпрямителя считается наиболее простой. С ее помощью получают низкокачественное выпрямление с большим количеством гармоник.
В схеме не используется трансформатор. Диод применяется только один. Отсутствует сглаживание с помощью конденсаторов. Результатом работы выпрямителя является появление положительных импульсов и стирание отрицательных. Несмотря на относительно низкое качество работы, такие схемы все же находят своё применение.
Один из примеров — управляемый выпрямитель. Переключатель позволяет выбирать один из двух режимов: яркий или тусклый. В последнем случае ток пройдёт через однополупериодный мостовой выпрямитель. При этом интенсивность освещения будет снижена.
Особенности двухполупериодного выпрямителя
В двухполупериодной схеме присутствует трансформатор. Сигнал после него поступает в выпрямительный мост, где его отрицательные полупериоды заменяются положительными.
Принцип действия устройства основывается на использовании средней точки при подсоединении ко вторичной обмотке. В результате через один из диодов выпрямительного моста проходит положительный сигнал, а через второй — отрицательный. Недостаток данной схемы заключается в использовании трансформаторного устройства со средней точкой, которое может не всегда быть в наличии.
Использование четырёхдиодного моста
Выпрямитель такого вида обеспечивает высокое качество выходного сигнала. Мост, схема которого включает четыре диода, позволяет получать выходной положительный импульс на каждом полупериоде.
Чтобы понять работу четырехдиодного моста, необходимо изучить, как она функционирует на каждом полупериоде. Сначала рассмотрим, как работает схема при условии, что на верхнем проводе положительный потенциал, а на нижнем отрицательный.
Направление стрелок указывает движение от минуса к плюсу. Для управления током используется два диода: левый нижний и правый верхний. Два другие закрыты.
Теперь изменим знак потенциала на проводах: на нижнем будет положительный, а на верхнем отрицательный. В данном случае рабочими будут левый верхний и правый нижний диоды. Остальные два на протяжении рассматриваемого времени остаются закрытыми.
На рисунках выше представлена традиционная форма схемы выпрямителя. Существует эквивалентная схема, которая для некоторых может быть более удобной при определении работающих диодов.
Трёхфазный мостовой выпрямитель
В быту в основном используются однофазные устройства. Если требуется подключить мощное оборудование, а в производственных условиях часто возникает такая необходимость, то используют трёхфазное питание. В этом случае трехфазная мостовая схема будет выглядеть таким образом:
В этом устройстве каждая фаза подключена к своей паре диодов. Если проходит положительный импульс, то он открывает диод, расположенный справа и закрывает тот, который находится слева. При прохождении отрицательного импульса происходит следующее: открывается диод, находящийся слева и закрывается расположенный справа.
Таким образом, независимо от того, с каким знаком приходит импульс, он преобразуется на выходе в положительный. График, полученного на выходе сигнала, выглядит следующим образом:
Выбор диодного моста
При выборе диодного моста необходимо обращать внимание на следующие его характеристики:
- Корпус, в котором он смонтирован. Мост можно сделать из отдельных диодов, но более удобно воспользоваться уже готовым, который находится в специальном корпусе.
- Коэффициент пульсаций. Так называют отношение амплитуды поступающего сигнала к величине выпрямленного.
- Максимальный ток. Через каждую схему может проходить определенного значения. Он должен соответствовать условиям эксплуатации узла.
- Нужно учитывать, рассчитано ли устройство на однофазное или трёхфазное напряжение.
- Существуют требования к величине обратного напряжения. Если его превысить, то может произойти пробой диодов, которые входят в состав моста. Эта деталь не должна пропускать отрицательные импульсы, однако если напряжение будет слишком большим, то произойдёт разряд, который сделает диод неисправным.
Проведение расчётов
Эффективно работающий выпрямитель должен соответствовать определенным требованиям. В частности речь идёт о выходном токе, выпрямленном напряжении, максимальном значении обратного напряжения для используемых диодов.
Чтобы построить хорошо работающую схему, необходимо грамотно рассчитать ее параметры. Для примера рассмотрим диаграмму и расчет однополупериодного выпрямителя.
Как видно из графиков, входное электронапряжение изменяется по закону синусоиды. В этом случае расчет среднего значения выполняется по формуле:
Действующее значение входного напряжения определяется следующим образом:
Далее рассчитываем значение силы электротока на выходе выпрямителя и на вторичной обмотке трансформатора. Последняя формула позволяет определить коэффициент пульсации.
К недостаткам однополупериодного выпрямителя относят высокий коэффициент пульсации. Более качественный выходной сигнал даёт двухполупериодный мост с выводом от средней точки трансформатора.
Расчет двухполупериодного моста выполняется с помощью следующих формул:
Достоинствами двухполупериодной схемы являются вдвое большие выходные ток и напряжение, а также значительно меньший коэффициент пульсации.
Видео по теме
Главная » Справочник » Двухполупериодный мостовой выпрямитель. Принцип действия, схема, расчет
Существует еще одна, более популярная конструкция двухполупериодного выпрямителя, построенная на основе конфигурации с четырьмя диодами. Такая конструкция известна как двухполупериодный мостовой выпрямитель или просто мостовой выпрямитель.
Преимущество этого типа выпрямителя по сравнению с версией выпрямителя с центральным отводом заключается в том, что для него не требуется сетевой трансформатор с центральным отводом во вторичной обмотке, что резко снижает его размер и стоимость.
Также эта конструкция использует полностью все вторичное напряжение в качестве входного. Используя тот же трансформатор, мы получаем вдвое больше пикового напряжения и вдвое больше постоянного напряжения с мостовым выпрямителем, чем с двухполупериодным выпрямителем с центральным отводом. Именно поэтому мостовые выпрямители используются гораздо чаще, чем двухполупериодные со средней точкой.
Двухполупериодный мостовой выпрямитель
Чтобы выпрямить оба полупериода синусоидальной волны, как мы уже говорили ранее, в мостовом выпрямителе используются четыре диода, соединенных вместе в конфигурации «моста». Вторичная обмотка трансформатора подключена с одной стороны диодного моста, а нагрузка — с другой.
На следующем рисунке показана схема мостового выпрямителя.
Во время положительного полупериода переменного напряжения диоды D1 и D2 смещены в прямом направлении, в то время как диоды D3 и D4 смещены в обратном направлении. Это создает положительное напряжение на нагрузочном резисторе (обратите внимание на плюс-минус полярности на нагрузочном резисторе).
В течение следующего полупериода полярность переменного напряжения меняется на противоположную. Теперь диоды D3 и D4 смещены в прямом направлении, а диоды D1 и D2 — в обратном. Это также создает положительное напряжение на нагрузочном резисторе, как и раньше.
Обратите внимание, что независимо от полярности напряжения на входе, полярность на нагрузке постоянная, а ток в нагрузке течет в одном направлении. Таким образом, схема преобразует входное переменное напряжение в пульсирующее постоянное напряжение.
Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор
Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…
Если вам трудно запомнить правильное расположение диодов в схеме мостового выпрямителя, вы можете обратиться к альтернативному представлению схемы. Это точно такая же схема, за исключением того, что все диоды расположены горизонтально и направлены в одном направлении.
Значение постоянного напряжение выходного сигнала
Здесь формула для расчета среднего значения напряжения такая же, как и для двухполупериодного выпрямителя со средней точкой:
Это уравнение говорит нам, что значение постоянного напряжения составляет около 63,6 процента от пикового значения. Например, если пиковое переменное напряжение составляет 10 В, то постоянное напряжение будет 6,36 В.
Когда вы измеряете напряжение на выходе мостового выпрямителя с помощью вольтметра, показание будет равно среднему значению.
Аппроксимация второго порядка
В действительности мы не получаем идеальное напряжение на нагрузочном резисторе. Из-за потенциального барьера, диоды не включаются, пока источник напряжение не достигнет около 0,7 В.
И поскольку в мостовом выпрямителе работают по два диода за раз, то падение напряжения составит 0,7 x 2 = 1,4 В. Таким образом, пиковое выходное напряжение определяется следующим образом:
Выходная частота
Полноволновой выпрямитель инвертирует каждый отрицательный полупериод, удваивая количество положительных полупериодов. Из-за этого у такого выпрямителя на выходе в два раза больше циклов, чем на входе. Поэтому частота полноволнового сигнала в два раза превышает входную частоту.
Например, если частота на входе составляет 50 Гц, выходная частота будет 100 Гц.
Фильтрация постоянного напряжения
Сигнал на выходе, который мы получаем от двухполупериодного мостового выпрямителя, является по сути пульсирующим постоянным напряжением, которое вырастает до максимума, а затем снижается до нуля.
Для того чтобы избавиться от пульсаций, нам необходимо отфильтровать двухволновой сигнал. Один из способов сделать это — подключить сглаживающий конденсатор.
Первоначально конденсатор разряжен. На протяжении первой четверти цикла диоды D1 и D2 смещены в прямом направлении и из-за этого сглаживающий конденсатор начинает заряжаться. Процесс заряда длится до тех пор, пока напряжение с мостового выпрямителя не достигнет своего пикового значения. В этот момент напряжение на конденсаторе будет равно Vp.
После того, как напряжение с выпрямителя достигает своего пика, оно начинает уменьшаться. Как только напряжение снизиться ниже Vp соответствующая пара диодов (D1 и D2) не будет проводить.
Когда диоды выключены, конденсатор разряжается через нагрузку, пока не будет достигнут следующий пик. Когда наступает следующий пик, конденсатор заряжается уже через диоды D3 и D4 до пикового значения.
Недостатки мостового выпрямителя
Единственным недостатком мостового выпрямителя является то, что выходное напряжение меньше, чем входное напряжение на 1,4 В, в результате падения на двух диодах.
Этот недостаток ощутим только в источниках питания с очень низким напряжением. Например, если пиковое напряжение источника составляет всего 5 В, то напряжение нагрузки будет иметь только 3,6 В.
Но если пиковое напряжение источника составляет 100 В, напряжение нагрузки будет близко к идеальному двухполупериодному напряжению и влияние падения на диодах будет не значительным.
Блок питания 0…30В/3A
Набор для сборки регулируемого блока питания…
Схема однофазного
мостового выпрямителя представлена на
рис.6.4. Силовой трансформатор не является
обязательным элементом схемы и вводится
при необходимости изменения величины
переменного напряжения, подводимого к
мосту. Каждое плечо моста содержит
диод.
Рисунок 6.4.
Схема однофазного мостового выпрямителя
На
рис.6.5 приведены временные диаграммы
напряжений и токов для случая активного
сопротивления нагрузки RН
на выходе
моста. К мосту подводится напряжение
u2,
амплитуда которого связана с амплитудой
напряжения u1
на входе выпрямительного устройства,
показанного на рис.6.5,а, через коэффициент
трансформации. Как и в случае выпрямителя
с нулевым отводом, рассматриваются
состояния схемы при положительном и
отрицательном полупериодах напряжения
u1.
Полярности напряжений на вторичной
обмотке трансформатора для интервала
фаз 0
на рис.6.4 указаны без скобок, для интервала
фаз
в скобках.
В
интервале фаз 0
положительное напряжение подводится
к аноду диода Д1
и к катоду
диода Д 4,
отрицательное напряжение подводится
к аноду диода Д 3
и к катоду диода Д 2.
Следовательно, диоды Д 1
и Д 2
будут находиться в открытом состоянии,
а диоды Д 3
и Д 4
– в закрытом. Ток вторичной цепи будет
протекать через два открытых диода и
нагрузку R
Н.
Рисунок
6.5. Временные диаграммы, иллюстрирующие
работу
однофазного
мостового выпрямителя
В
интервале фаз
изменяется полярность подводимого к
мосту напряжения, что приводит к открытию
диодов Д3
и Д 4
и к закрытию диодов Д
1 и Д 2
. Ток будет протекать через открытые
диоды Д 3 и
Д 4
, и напряжение в нагрузке R
Н будет иметь
ту же полярность, что и в интервале фаз
.
Цифры на рис. 6.5,б соответствуют номерам
диодов, через которые протекает ток в
определенные полупериоды подводимого
напряжения. Таким образом, и при
положительном и отрицательном полупериодах
напряженияu1
на выходе моста напряжение будет
положительным, что отражено на рис.
6.5,б. При пренебрежении потерями в
открытых диодах амплитуды импульсов
напряжения на выходе выпрямителя
равны амплитуде импульсов напряжения
на вторичной обмотке трансформатора
.
На
рис. 6.5,в приведена временная зависимость
выпрямленного тока, которая согласно
закону Ома определяется зависимостью
,
а на рис.6.5,г и 6.5,д – временные зависимости
токов, протекающих через соответствующую
пару диодов.
Сравнение
временных диаграмм на рис. 6.5,б – 6.5,д, и
на рис. 6.3,в –6.3,е показывает их полную
идентичность. В обеих схемах выпрямление
осуществляется в течение двух полупериодов
подводимого напряжения. Обе эти схемы
выпрямителей являются двухполупериодными.
Вследствие идентичности временных
зависимостей выпрямленного напряжения,
а также выпрямленного тока и токов
диодов, для мостового выпрямителя
справедливыми будут соотношения (6.2) –
(6.5) и (6.8), которые были получены для схемы
с нулевым отводом. Только входящая в
эти соотношения величина
является действующим значением
напряжения, снимаемая с вторичной
обмотки трансформатора (не имеющей
нулевой отвод).
Отличаются
только соотношения, определяющие
величину обратного напряжения на диоде.
К диодам мостовой схемы, находящимся в
закрытом состоянии, подводится напряжение
с отводов вторичной обмотки трансформатора,
то есть
.
Например, к катоду закрытого диода Д1
подводится положительное напряжение
через открытый в это время диод Д 3.
Следовательно, максимальное обратное
напряжение, которое должен выдерживать
диод в однофазном мостовом выпрямителе,
равно
Uв
max
=
U2
= 0,5π Ud,
(6.9)
то есть вдвое меньшее,
чем в выпрямителе с нулевым отводом.
Рисунок 6.6.
Схема мостового выпрямителя с нулевым
отводом
В схеме
мостового выпрямителя можно использовать
трансформатор с нулевым отводом. Такой
выпрямитель, схема которого приведена
на рис. 6.6, обеспечивает получение на
выходе двух одинаковых по величине, но
разнополярных напряжений (относительно
нулевого отвода), что необходимо, в
частности, для питания операционных
усилителей. Схему на рис. 6.6. можно
рассматривать как сочетание двух схем
выпрямителя с нулевым отводом: одна –
на диодах Д1и Д3, вторая –
на диодах Д2и Д4. Величины
разнополярных напряженийud1иud2
равны 0,5 ud– половине суммарного выходного
напряжения.
Список тем
- Ректификация и выпрямитель
- Типы выпрямителя
- Мостовой выпрямитель
- Схема и схема мостового выпрямителя
- Работа мостового выпрямителя
- Различия между мостовым выпрямителем и полноволновым выпрямителем
- Математические проблемы
коррекция
Выпрямление: процесс, посредством которого переменное напряжение преобразуется в постоянное, называется выпрямлением. Выпрямитель — это электронное устройство для выполнения выпрямления.
Типы выпрямителей
Выпрямители в основном бывают трех типов. Они есть —
- Полуволновые выпрямители (HWR)
- Полноволновые выпрямители (FWR)
- Мостовой выпрямитель (BR)
Мостовые выпрямители
Мостовые выпрямители — это выпрямители, которые преобразуют переменный ток в постоянный, то есть переменный ток в постоянный. Этот тип выпрямителя позволяет обеим половинам входного переменного напряжения проходить через цепь. Для изготовления мостового выпрямителя необходимо четыре диода.
Работа и схема мостовых выпрямителей
Мостовой выпрямитель показан на схеме ниже.
Двухполупериодное выпрямление также может быть реализовано с помощью выпрямителя, в состав которого входят четыре диода. Как показано на схеме, два диода противоположных плеч проводят ток одновременно, в то время как два других диода остаются в выключенном состоянии. На данный момент ток течет через диоды D1 и D3, но не течет через диоды D2 и D4. Это происходит из-за мгновенной полярности вторичных обмоток трансформатора. Таким образом, ток I проходит через сопротивление нагрузки RL в показанном направлении.
Теперь наступает следующая половина цикла. На этот раз полярность трансформатора меняется. Ток течет через диод D2 и диод D4, а через диоды D1 и D3 ток не течет. Направление тока остается таким же, как и в предыдущей половине цикла.
Узнайте о том, как работает трансформатор!
Формула и уравнения мостового выпрямителя
От стандартной схемы мостового выпрямителя,
Vi — входное напряжение; Vb — напряжение на диоде, rd — динамическое сопротивление, R — сопротивление нагрузки, Vo — выходное напряжение.
Среднее напряжение O / p:
Vo V =mСинωт; 0 ≤ ωt ≤ π
Vav = 1 / π * ∫02pVo d (ωt)
Или, Vav = 1 / π * ∫02pVmSinωt d (ωt)
Или, Vav = (Vm/ π) [- Cosωt]0π
Или, Vav = (Vm / π) * [- (- 1) — (- (1))]
Или, Vav = (Vm/ π) * 2
Или, Vav = 2 Вm / π = 0.64 Вm
Средний ток нагрузки (Iav) = 2 * Im/ π
Среднеквадратичное значение тока:
IRMS = [1 / π * ∫ 0 2p I2 d (ωt)]1/2
Я = яmСинωт; 0 ≤ ωt ≤ π
Или яRMS = [1 / π * ∫ 0 2p Im2 Грех2ωt d (ωt)]1/2
Или яRMS = [Яm2/ π * ∫ 0 2p Грех2ωt d (ωt)]1/2
Теперь грех2ωt = ½ (1 — Cos2ωt)
Или яRMS = [Яm2/ π * ∫ 0 2p (1 — Cos2ωt) d (ωt)]1/2
Или яRMS = [Яm2/ 2] ½ Или яRMS = Яm/ √2
Среднеквадратичное напряжение = ВRMS V =m/ √2.
Значение среднеквадратичного значения в том, что оно эквивалентно значению постоянного тока.
При условии, что среднеквадратичное значение ≤ пикового значения
Пиковое обратное напряжение (PIV):
Пиковое обратное напряжение или PIV — это максимально допустимое напряжение, которое может быть приложено к диоду до его пробоя.
Пиковое обратное напряжение мостового выпрямителя рассчитывается как PIV> = Vm
Приложение большего напряжения, чем пиковое обратное напряжение, повредит диод и повлияет на другие элементы схемы, если они связаны.
График мостового выпрямителя
На следующем графике показан входной выходной сигнал мостового выпрямителя. Это то же самое, что и мостовой выпрямитель.
Форм-фактор
Компания форм-фактор мостового выпрямителя аналогичен двухполупериодному выпрямителю и определяется как отношение RMS (среднеквадратичное значение) значения напряжения нагрузки к среднему значению напряжения нагрузки.
Форм-фактор = VRMS / Вav
VRMS V =m/2
Vav V =m / п
Форм-фактор = (Vm/ √2) / (2 * Vm/ π) = π / 2√2 = 1.11
Итак, мы можем написать, VRMS = 1.11 * Вав.
Фактор пульсации
Коэффициент пульсации мостового выпрямителя — это процентная составляющая переменного тока, присутствующая на выходе мостового выпрямителя.
«Γ» представляет коэффициент пульсации.
Io = Яac + Яdc
Или яac = Яo — Яdc
Или яac = [1 / (2π) * ∫02p(I-IDC)2d (ωt)]1/2
Или яac = [ЯRMS2 + Яdc2— 2 яdc2] 1/2
Или яac = [ЯRMS2 — Яdc2] 1/2
Итак, фактор пульсации,
у = яRMS2 — Яdc2 / Яdc2
или γ = [(IRMS2 — Яdc2) — 1] 1/2
γFWR = 0.482
Коэффициент использования трансформатора
Отношение мощности постоянного тока к номинальной мощности переменного тока известно как Коэффициент использования трансформатора или TUF.
ТУФ = Рdc/ Пac(оценено)
Vs / √2 — номинальное напряжение вторичной обмотки, а Im/ 2 — ток, протекающий по обмотке.
Итак, TUF = Idc2 RL / (Вs/ √2) * (яm / √2)
ТУФ = (2Im/ п)2RL / (Im2 (Rf +RL) / (2√2) = 2√2 / π 2 * (1 / (1 + Рf/RL))
Если Rf << RL, затем,
ТУФ = 8/π 2 = 0.812
Чем больше TUF, тем лучше производительность.
КПД мостового выпрямителя
КПД мостового выпрямителя определяется как отношение мощности постоянного тока, подаваемой на нагрузку, к входной мощности переменного тока. Обозначается символом — η
η = Рзагрузка / Пin * 100
или, η = Idc2 * R / IRMS2 * R, поскольку P = VI, & V = IR
Сейчас яRMS = Яm/ √2 и Idc = 2 * Im/ π
Итак, η = (4Im2/ п2) / (яm2/ 2)
η = 8 / π2 * 100% = 81.2%
Эффективность идеальной схемы мостового выпрямителя составляет = 81.2%
Укажите разницу между мостовым и полноволновым выпрямителем
| Предмет сравнения | Мостовой выпрямитель | Полноволновой выпрямитель |
| Кол-во используемых диодов | Используются четыре диода | Используются два диода |
| Текущий поток | Ток течет в цепи только в течение положительной половины входного цикла. | Ток течет в цепи всю половину входного цикла. |
| Требуется трансформатор | Любой маленький Шаг вниз or повышающий трансформатор | Трансформаторы с центральным ответвлением — это центр, необходимый для двухполупериодных выпрямителей. Также требуется трансформатор большего размера, чем мостовой выпрямитель. |
| Пиковое обратное напряжение | Для мостового выпрямителя пиковое обратное напряжение — это максимальное напряжение на вторичной обмотке трансформатора. | Для двухполупериодного выпрямителя пиковое обратное напряжение каждого диода в два раза больше максимального напряжения между центральным выводом и любым другим концом вторичной обмотки трансформатора. |
| Доступность | Мостовой выпрямитель доступен на рынке в одной упаковке. | Готовых двухполупериодных выпрямителей на рынке нет. |
| Цена | Дешевле двухполупериодных выпрямителей. | Дороже, чем мостовой выпрямитель. |
| Коэффициенты использования трансформатора | Коэффициент использования трансформатора составляет 0.812. | Для двухполупериодного трансформатора TUF = 0.693 |
| Эффективность при низких напряжениях | Ток протекает через два последовательно соединенных диода в мостовом выпрямителе, и на диодах рассеивается огромная мощность. Следовательно, КПД ниже в условиях низкого напряжения. | На двухполупериодных выпрямителях такого эффекта нет. КПД в таком состоянии больше, чем у мостового выпрямителя. |
Некоторые проблемы с мостовыми выпрямителями
1. Мостовой выпрямитель имеет нагрузку 1 кОм. Приложенное переменное напряжение составляет 220 В (среднеквадратичное значение). Если пренебречь внутренним сопротивлением диодов, каким будет пульсация напряжения на сопротивлении нагрузки?
а. 0.542 В
б. 0.585 В
c. 0.919 В
d. 0.945 В
Напряжение пульсаций = γ * Vdc / 100
Vdc = 0.636 * Vrms * √2 = 0.636 * 220 * √2 = 198 В.
Коэффициент пульсации идеального двухполупериодного выпрямителя составляет 0.482
Следовательно, пульсации напряжения = 0.482 * 198/100 = 0.945 В
2. Если пиковое напряжение схемы мостового выпрямителя составляет 10 В, а диод представляет собой кремниевый диод, каким будет пиковое обратное напряжение на диоде?
Пиковое обратное напряжение — важный параметр, определяемый как максимальное обратное напряжение смещения, приложенное к диоду перед входом в область пробоя. Если пиковое значение обратного напряжения меньше указанного значения, может произойти пробой. Для двухполупериодного выпрямителя пиковое обратное напряжение диода равно пиковому напряжению = Vm. Итак, пиковое обратное напряжение = 5 вольт.
3. На двухполупериодный выпрямитель подается вход 100Sin 100 πtV. Какая частота пульсаций на выходе?
V = VmSinωt
Здесь ω = 100
Частота задается как — ω / 2 = 100/2 = 50 Гц.
Таким образом, выходная частота = 50 * 2 = 100 Гц.
4. Каково основное применение выпрямителя? Какое устройство выполняет обратную операцию?
Выпрямитель преобразует переменное напряжение в постоянное. Генератор преобразует постоянное напряжение в переменное.
5. Для мостового выпрямителя приложенное входное напряжение составляет 20Sin100 π t. Какое будет среднее выходное напряжение?
Теперь мы знаем, что V = VmSinωt
Vm = 20
Итак, выходное напряжение = 2Вm / π = 2 * 20 / π = 12.73 вольт
Выходное напряжение = 12.73 вольт.