2. Электронные выпрямители

Электронные выпрямители служат для преобразования переменного тока в постоянный и относятся к источникам вторичного электропитания.

Рассмотрим принцип действия выпрямителя на примере простейшей схемы так называемого однополупериодного выпрямления (рис.62, а), где U₁ и U₂ – напряжения на первичной и вторичной обмотках трансформатора; R_н – сопротивление нагрузки.

На временных диаграммах токов и напряжений рассматриваемого выпрямителя (рис.62, б): t – время; I₀ и U₀ – средние значения (постоянные составляющие) выпрямленного тока и напряжения. В течение первого полупериода напряжения U₂ положительный потенциал приложен к аноду вентиля, он открыт и через нагрузочное сопротивление R_н пойдет ток i_н = i_в, при этом все напряжение окажется приложенным к R_н(u_н = u₂). Во второй полупериод полярность напряжения U₂ на вторичной обмотке трансформатора изменится на противоположную и диод окажется включенным в обратном направлении, ток прекратится и все напряжение U₂ окажется приложенным к закрытому диоду.

Для характеристики степени пульсации выпрямленного напряжения вводят коэффициент пульсации

,

где U_m гарм – амплитуда наибольшей гармоники, для однополупериодного выпрямителя эта гармоника имеет частоту, равную частоте питающей сети переменного тока; U₀ – постоянная составляющая выпрямленного напряжения; для однополупериодного выпрямителя К_пульс = 1,57.

О

I₀

сновным преимуществом однополупериодного выпрямителя является его простота, а недостатками – большой коэффициент пульсаций и малые значения выпрямленного тока и напряжения. Поэтому значительно большее распространение получили двухполупериодные выпрямители, в которых выпрямленное напряжение создается в оба полупериода напряжения сети.

Двухполупериодные выпрямители бывают двух типов: мостовые и с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора.

Из-за более простой конструкции трансформатора наибольшее распространение получил двухполупериодный мостовой выпрямитель (рис.63, а). В один из полупериодов напряжения сети U₁, когда верхний зажим вторичной обмотки трансформатора имеет положительный потенциал по отношению к нижнему зажиму, вентили 1 и 3 открыты, а вентили 2 и 4 закрыты. В этот полупериод ток проходит от верхнего зажима вторичной обмотки трансформатора через вентиль 1 (ток I_в1), нагрузочный резистор R_н, вентиль 3 (ток I_в3) к нижнему зажиму обмотки трансформатора. В другой полупериод, когда верхний зажим имеет отрицательный потенциал по отношению к нижнему, вентили 1 и 3 закрыты, а вентили 2 и 4 открыты, ток проходит от нижнего зажима через вентиль 2 (ток I_в2), нагрузочный резистор R_н, вентиль 4 (ток I_в4) к верхнему зажиму обмотки трансформатора. При этом в течение всего периода ток I_н через резистор R_н и напряжение на нем имеют одно и то же направление.

По сравнению с однополупериодным, мостовой выпрямитель более эффективен: средние значения выпрямленного тока и напряжения у него в два раза больше, а пульсации значительно меньше (К_пульс = 0,67). Для уменьшения пульсаций до требуемого уровня применяют устройства, называемые сглаживающими фильтрами.