Общие сведения

В цепи с полупроводниковым диодом (рис. 4.1.1) установившийся ток может протекать только при определенной полярности приложенного к диоду напряжения. При изменении полярности напряжения диод запирается и ток прекращается. В результате при синусоидальном приложенном напряжении u_вх в нагрузке протекает пульсирующий ток одного направления. Такую же форму имеет и выпрямленное напряжение на нагрузке u_d. Для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения применяются сглаживающие фильтры. Простейшим фильтром является конденсатор, подключенный параллельно нагрузке. Тогда при открытом состоянии диода конденсатор заряжается, а при закрытом – разряжается на нагрузку. Ток и напряжение на нагрузке становятся непрерывными, пульсации уменьшаются, и увеличивается среднее значение напряжения на нагрузке. Кривая u_d(t) для этого случая показана на рис.4.1.1 пунктиром.

Рис.4.1.1

При исследовании выпрямителей применяются следующие обозначения:

• u_вх, U_вх U_вхmax—мгновенное, действующее и амплитудное значения синусоидального входного напряжения;
• u_d, U_d, U_dmax, U_dmin—мгновенное, среднее, максимальное, минимальное значения выходного (выпрямленного) напряжения;
• U_max~- амплитуда переменной составляющая выпрямленного напряжения, которая в первом приближении может быть определена их графика (рис.15.1):

;

• f_п —частота пульсаций выходного напряжения;
• m = f_пульс / f_вх—число пульсаций выпрямленного напряжения за один период напряжения питания;
• — коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения.

В однополупериодном выпрямителе без фильтра:

Двухполупериодный мостовой выпрямитель состоит из четырёх диодов, (рис. 4.1.2). При положительном полупериоде входного напряжения диоды Д2 и Д4 открыты и через них течёт ток в нагрузку. Диоды Д1 и Д3 в этот момент закрыты. При отрицательном полупериоде диоды Д2 и Д4 закрываются, но открываются диоды Д1 и Д3 пропуская ток в нагрузку в том же направлении. По сравнению с однополупериодным выпрямителем в двухполупериодном в два раза увеличивается постоянная составляющая выпрямленного напряжения и в два раза увеличивается частота пульсации, что облегчает задачу сглаживания пульсаций фильтрами.

Рис.15.2

В двухполупериодном выпрямителе без фильтра: