Teljes hullám középponti egyenirányító

Ha általában az egyfázisú dióda egyenirányítókról beszélünk, akkor a középponti teljes hullámú egyenirányító lehetővé teszi, hogy magukon a diódákon alacsonyabb veszteségeket érjen el, mivel csak két dióda van.

Ezen túlmenően az ilyen egyenirányítókat általában olyan kisfeszültségű készülékekben alkalmazzák, ahol a diódákon áthaladó áram elengedhetetlen, ezért ebből a szempontból előnyösebb a teljes hullámú középponti áramkör, mivel a diódák energiavesztesége a négyzetével arányos. a rajtuk átfolyó áram átlagos értékéből.

És ha figyelembe vesszük a rendelkezésre állást és a minőséget Schottky dióda (alacsony előremenő feszültségesés), amelyek ma széles körben elérhetőek a piacon, nyilvánvaló a középponti áramkör melletti választás.

És ha a szokásos hálózati frekvenciánál jóval magasabb frekvencián működő push-pull transzformátoros (híd, félhíd, push-pull) transzformátor-impulzus átalakítókról beszélünk, akkor csak a középpontos egyenirányító áramkör marad, és nem Egyéb.

Ebben a cikkben azonban az egyenirányító kiszámítására fogunk összpontosítani egy alacsony, 50 Hz-es vonali frekvenciához képest, ahol az egyenirányított áram szinuszos.

Mindenekelőtt meg kell jegyezni, hogy az egyenirányítóban, amely e séma szerint épül fel, arra kötelez bennünket, hogy legyen két egyforma szekunder tekercses vagy egy szekunder tekercses, de középen kimenettel rendelkező transzformátor (ami lényegében ugyanaz).

Egy ilyen transzformátor féltekercseléséből sorosan nyert feszültség tulajdonképpen kétfázisú a felezőponthoz képest, ami nullapontként működik az egyenirányítás során, mivel itt két egyenlő nagyságú, de ellentétes irányú EMF keletkezik. Vagyis a transzformátor szekunder tekercsének végpontjain lévő feszültségek, amelyek a működés bármely pillanatában keletkeznek, 180 fokkal fáziseltolásra kerülnek.

A w21 és w22 tekercsek ellentétes kivezetései a VD1 és VD2 diódák anódjaira csatlakoznak, míg a diódákra adott u21 és u22 feszültségek ellenfázisúak.

Ezért a diódák felváltva vezetik az áramot - mindegyik a tápfeszültség félciklusa alatt: egy félciklus alatt a VD1 dióda anódja pozitív potenciállal rendelkezik, és az i21 áram folyik rajta, a terhelésen és a tekercs (féltekercs) w21, miközben a VD2 dióda fordított előfeszítésű állapotban van, le van zárva, ezért a w22 féltekercsen nem folyik áram.

A következő félperiódusban a VD2 dióda anódja pozitív potenciállal rendelkezik és az i22 áram folyik rajta, a terhelésen és a w22 tekercsen (féltekercsen) keresztül, míg a VD1 dióda fordított előfeszített állapotban van, reteszelve van, ezért az áram nem folyik át a w21 féltekercsen.

Az elért eredmény az, hogy az áram mindig ugyanabban az irányban folyik át a terhelésen, vagyis az áram egyenirányított. És kiderül, hogy a transzformátor szekunder tekercsének mindegyik fele csak fél kettőig van terhelve. A transzformátor esetében ez azt jelenti, hogy a mágneses áramkörében soha nem történik mágnesezés, mivel a tekercsáramok egyenáramú összetevőinek magnetomotoros erői ellentétes irányúak.

Jelöljük az egyik féltekercs felezőpontja és a távoli kapcsa közötti effektív feszültséget U2-vel. Ekkor a szekunder tekercs középpontja és a diódák katódjainak csatlakozási pontja közötti átlagos egyenirányított Ud feszültséget kapjuk, ebben az esetben a terhelésben a feszültség átlagos értéke:

Látjuk, hogy az egyenirányított feszültség átlagos értéke az effektív értékhez ugyanúgy viszonyul, mint az áram átlagértéke az egyenirányítatlan szinuszos feszültségű áram effektív értékéhez.

A terhelési áram átlagos értékét a képlet határozza meg (ahol Rd a terhelési ellenállás):

És mivel az áram sorosan folyik át a diódákon, most megtalálhatja az egyes diódák átlagos áramát és az egyes diódák áramának amplitúdóját. Az ilyen egyenirányító diódájának kiválasztásakor fontos figyelni arra a tényre, hogy a dióda maximális megengedett árama valamivel magasabb, mint az e képlet szerint megállapított érték:

Egy teljes hullámú középponti egyenirányító tervezésekor fontos megjegyezni, hogy a reteszelt diódára adott fordított feszültség, miközben a másik dióda vezet, eléri a féltekercs feszültségének amplitúdójának kétszeresét.Ezért a kiválasztott dióda maximális fordított feszültségének mindig nagyobbnak kell lennie, mint ez az érték:

Ha megadjuk az Ud kimeneti (korrigált) feszültséget, akkor a szekunder féltekercs U2 feszültségének effektív értéke a következőképpen viszonyul hozzá (összehasonlítás az első képlettel):

Ezenkívül egy egyenirányító tervezésénél és a terhelés alatt elérendő átlagos Ud kimeneti feszültség beállításánál hozzá kell adni az Uf diódán lévő előremenő feszültségesést (ez a dióda dokumentációjában van megadva). Ha megszorozzuk az átlagos terhelési áram felét a diódán átívelő előremenő feszültségeséssel, akkor azt a teljesítményt kapjuk, amelyet elkerülhetetlenül hőként mindkét diódában el kell disszipálni:

A diódák kiválasztásánál fontos ezt figyelembe venni, felmérni a diódaház adottságait, hogy tud-e ekkora teljesítményt leadni és nem hibásodni egyszerre. Ha szükséges, további hőszámításokat kell végeznie azon hűtőbordák kiválasztásával kapcsolatban, amelyekhez ezeket a diódákat rögzíteni fogják.