Введение в электронику

Гейтс Эрл Д.

Полярность выходного напряжения зависит от того, каким способом диод включен в цепь (рис. 27-4).

Рис. 27-4. Диод определяет направление тока.

Ток электронов течет через диод от катода к аноду. Когда ток течет через диод, на выводе катода возникает дефицит электронов, делая этот вывод диода положительным. Полярность выходного

напряжения блока питания может быть изменена путем изменения способа включения диода.

Однополупериодный выпрямитель имеет серьезный недостаток, так как ток через него течет только в течение половины каждого периода. Чтобы избавиться от этого недостатка, используется двухполупериодный выпрямитель.

На рис. 27-5 изображена схема двухполупериодного выпрямителя. Для этой схемы требуются два диода и трансформатор с выводом от середины вторичной обмотки. Этот вывод от середины обмотки заземлен. Напряжение на каждом выводе вторичной обмотки трансформатора сдвинуто по фазе на 180 градусов относительно друг друга.

Рис. 27-5. Основная схема двухполупериодного выпрямителя.

На рис. 27-6 изображено, как двухполупериодный выпрямитель работает в течение положительного полупериода входного напряжения. На аноде диода D₁ положительный потенциал, а на аноде диода D₂ — отрицательный.

Рис. 27-6. Двухполупериодный выпрямитель в течение положительного полупериода.

Диод D₁ смещен в прямом направлении и проводит ток. Диод D₂ смещен в обратном направлении и не проводит ток.

Ток течет от центрального вывода трансформатора через нагрузку и диод D₁ к верхнему выводу вторичной обмотки трансформатора. Это позволяет ему во время положительного полупериода проходить на нагрузку.

На рис. 27-7 тот же двухполупериодный выпрямитель работает в течение отрицательного полупериода синусоиды.

< image l:href="#"/>

Рис. 27-7. Двухполупериодный выпрямитель в течение отрицательного полупериода.

На аноде диода D₂ появился положительный потенциал, а на аноде диода D₁ — отрицательный. Теперь диод D₂ смещен в прямом направлении и проводит ток. Диод D₁ смещен в обратном направлении и не проводит ток. Ток течет от центрального вывода трансформатора через нагрузку и диод D₂ к нижнему выводу вторичной обмотки трансформатора.

Таким образом, в двухполупериодном выпрямителе ток течет в течение обоих полупериодов. Это означает, что частота пульсаций в два раза

больше частоты входного переменного тока.

Недостатком двух полу периодного выпрямителя является то, что его выходное напряжение в два раза меньше выходного напряжения однополупериодного выпрямителя, использующего такой же трансформатор. Этот недостаток преодолевается при использовании мостовой схемы выпрямителя.

На рис. 27-8 изображена мостовая схема выпрямителя. Четыре диода включены таким образом, что ток через нагрузку течет только в одном направлении.

Рис. 27-8. Схема мостового выпрямителя

На рис. 27-9 показано прохождение тока в течение положительного полупериода входного сигнала. Ток течет от нижнего вывода вторичной обмотки трансформатора через диод D₄, через нагрузку, через диод D₂ к верхнему выводу вторичной обмотки трансформатора. Все напряжение падает на нагрузке.

Рис. 27-9. Мостовой выпрямитель в течение положительного полупериода.

На рис. 27–10 показано прохождение тока в течение отрицательного полупериода входного сигнала. На верхнем выводе вторичной обмотки отрицательный потенциал, а на нижнем — положительный. Ток течет от верхнего вывода вторичной обмотки через диод через нагрузку, через диод D₃ к нижнему выводу вторичной обмотки. Заметим, что ток течет через нагрузку в том же направлении, что и в течение положительного полупериода. И опять все напряжение падает на нагрузке.

Рис. 27–10. Мостовой выпрямитель в течение отрицательного полупериода.

Мостовой выпрямитель является двухполупериодным выпрямителем, так как он работает в течение обоих полупериодов входного синусоидального напряжения. Преимуществом мостового выпрямителя является то, что он не требует трансформатора с выводом от середины вторичной обмотки. Эта цепь также не требует для своей работы трансформатора. Трансформатор используется только для повышения или понижения напряжения или для обеспечения изоляции от источника переменного напряжения.

Перечислим различия выпрямителей. Преимуществом однополупериодного выпрямителя является его простота и низкая стоимость. Для него требуется один диод и трансформатор. Он не очень эффективен, так как использует только половину входного сигнала. Кроме того, его применение ограничено цепями с малыми токами.

Двухполупериодный выпрямитель более эффективен, чем однополупериодный. Он работает в течение обоих полупериодов синусоиды. Более высокая частота пульсаций двухполупериодного выпрямителя облегчает фильтрацию.