Teoria: raddrizzatori. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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I raddrizzatori a diodi a semiconduttore vengono utilizzati per convertire la corrente alternata in corrente continua. Il raddrizzatore a semionda più semplice su un singolo diodo (Fig. 62) viene utilizzato solo per basse correnti, elevate resistenze di carico e bassi requisiti per l'ondulazione della tensione di uscita. Il suo principale svantaggio è che la corrente continua raddrizzata, che scorre attraverso l'avvolgimento secondario del trasformatore, crea una magnetizzazione permanente del circuito magnetico e quindi ne peggiora il funzionamento.

All'uscita del raddrizzatore è incluso un condensatore di ossido ad alta capacità per appianare le increspature. Senza di esso, la tensione all'uscita del raddrizzatore avrebbe la forma di semionde sinusoidali, come mostrato in Fig. 63 linea tratteggiata - dopotutto, il diodo passa solo una semionda positiva di tensione sull'avvolgimento secondario del trasformatore. In presenza di un condensatore di livellamento C1, sembrerà la tensione di uscita. mostrata in figura come una linea continua. Consiste in una tensione costante U e una tensione di ondulazione alternata U. La frequenza di ondulazione è uguale alla frequenza di rete - 50 Hz e il periodo T è 0,02 s.

L'ampiezza del ripple può essere stimata osservando che la scarica del condensatore C1 al carico (dispositivo alimentato) avviene secondo una legge esponenziale: U = Ume-1/RC, dove R è la resistenza di carico pari alla tensione raddrizzata (V) diviso per la corrente consumata (A) e C è la capacità del condensatore C1 (F). Se la costante di tempo è uguale al prodotto di RC. più di T., la relazione U = T·In/C è approssimativamente soddisfatta. dove In è la corrente di carico. Vediamo che le increspature diminuiscono con un aumento della resistenza di carico del raddrizzatore (cioè con una diminuzione della corrente consumata) e della capacità del condensatore di livellamento. In casi speciali vengono utilizzati filtri di livellamento più complessi, contenenti un resistore o un induttore collegato in serie e un condensatore di livellamento aggiuntivo.

Raddrizzatore a onda intera più perfetto (Fig. 64). L'avvolgimento secondario del trasformatore è progettato per il doppio della tensione, ma ha una presa dal centro, ad es. è costituito, per così dire, da due avvolgimenti identici (i loro inizi sono indicati da punti). Durante una semionda di tensione, il diodo VD1 è aperto e durante l'altra VD2. Ora non c'è magnetizzazione permanente del circuito magnetico del trasformatore, poiché le correnti nelle metà dell'avvolgimento secondario sono dirette in direzioni diverse e la frequenza di ondulazione di uscita è di 100 Hz, il che rende possibile dimezzare approssimativamente la capacità del condensatore di livellamento C1. Anche le metà dell'avvolgimento secondario sono calcolate per metà della corrente.

Un altro tipo di raddrizzatore a onda intera è un ponte (Fig. 65). contenente quattro diodi e un solo avvolgimento secondario. Ad ogni semionda di tensione alternata, due diodi sono inclusi nelle diagonali opposte del ponte. Questo circuito è il più utilizzato, per tali raddrizzatori vengono prodotti gruppi speciali di quattro diodi collegati in un circuito a ponte.

Nel calcolare il trasformatore, operano con i valori effettivi della tensione sugli avvolgimenti. La tensione CC sul condensatore di livellamento del raddrizzatore senza carico è uguale al valore di ampiezza Um. cioè 1.41 volte di più. Ad esempio, se l'avvolgimento secondario è progettato per una tensione di 12 V (2x12 V per il circuito in Fig. 64), la tensione a circuito aperto del raddrizzatore sarà di circa 17 V. Sotto carico, diminuisce leggermente a causa del caduta nella resistenza diretta dei diodi e sulla resistenza degli avvolgimenti

I diodi raddrizzatori sono caratterizzati da corrente diretta e tensione inversa consentite (per i diodi D7A, ad esempio, questo sarà 0.3 A e 50 V). Per un raddrizzatore a semionda (Fig. 62), la corrente diretta del diodo non deve essere inferiore alla corrente consumata dal carico e la tensione inversa non deve essere inferiore a 2UW. In un raddrizzatore a onda intera, due diodi funzionano alternativamente, quindi la corrente diretta consentita dei diodi può essere la metà e la tensione inversa è la stessa. Nel circuito a ponte (Fig. 65), la corrente continua è pari alla metà di quella raddrizzata e la tensione inversa è Um. I diodi sono generalmente scelti con un certo margine di corrente diretta e tensione inversa.

Tra gli altri interessanti circuiti raddrizzatori va menzionato il circuito di raddrizzatore di tensione (fig. 66). Contiene, per così dire, due raddrizzatori a semionda collegati in parallelo all'ingresso e in serie all'uscita (lo stesso principio è utilizzato nei moltiplicatori di una molteplicità maggiore). La tensione raddrizzata qui raggiunge i 2Um, ma sono necessari due condensatori di livellamento di notevole capacità.

A volte è necessario un raddrizzatore che crei due tensioni della stessa grandezza, ma di polarità opposta, rispetto al filo comune (per alimentare amplificatori operazionali, alcuni UMZCH, ecc.). In questo caso, è conveniente combinare due raddrizzatori secondo il circuito di Fig. 64, ma con i diodi e il condensatore invertiti nel secondo raddrizzatore. Quello che accade in questo caso è mostrato in Fig. 67.

I diodi formano un ponte convenzionale e i punti medi dell'avvolgimento secondario e dei condensatori sono collegati a un filo comune.

Autore: Autore: V.Polyakov

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