§ 150. Полупроводниковые выпрямители

Для преобразования переменного тока в постоянный применяют полупроводниковые выпрямители. На рис. 220, а приведена принципиальная схема однополупериодного выпрямления с применением полупроводникового диода. К первичной обмотке трансформатора Тр подключен источник переменного тока. Последовательно со вторичной обмоткой включены полупроводниковый диод и приемник постоянного тока r. Через первичную обмотку в течение одного полупериода протекает переменный ток в направлении от точки 1 к точке 2, в течение второго полупериода — в обратном направлении, т. е. от точки 2 к точке 1. Когда в точке 3 вторичной обмотки будет положительный потенциал относительно точки 4, через диод и приемник r будет протекать ток в направлении, показанном на схеме стрелкой (от «+» к «—»). В следующий полупериод, когда в точке 3 вторичной обмотки будет отрицательный потенциал относительно точки 4, ток через приемник протекать не будет (поскольку диод обладает односторонней проводимостью). В следующие полупериоды процесс повторится.

Схема двухполупериодного выпрямления показана на рис. 220, б. К первичной обмотке трансформатора Тр подключен источник переменного тока. В цепь вторичной обмотки включены два полупроводниковых диода. К средней точке этой обмотки присоединена нагрузка.
Допустим, что в точке 3 вторичной обмотки в первый полупериод будет положительный потенциал относительно точки 5, а в точке 4 — отрицательный. Тогда ток пройдет через диод Д₁ дроссель Др и приемник в точку 5 трансформатора. В это время диод Д₂ тока не пропускает.
В течение второго полупериода потенциал на концах вторичной обмотки трансформатора изменится, в точке 3 будет отрицательный потенциал, а в точке 4 — положительный. Ток пройдет через диод Д₂, дроссель Др и приемник в точку 5. В это время диод Д₁ тока пропускать не будет.
В следующие полупериоды процесс повторится. Таким образом, через приемник будет проходить ток в одном и том же направлении в течение каждого полупериода.
Двухполупериодное выпрямление часто осуществляется также по мостовой схеме, приведенной на рис. 220, в. В этой схеме общее напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора равно половине общего напряжения на зажимах вторичных обмоток (двух половин) обычной двухполупериодной схемы. В связи с этим на изготовление трансформатора для мостовой схемы затрачивается меньше материалов и он получается более легким и дешевым. Первичная обмотка I трансформатора Тр включена в сеть переменного тока. В цепь вторичной обмотки II включены четыре диода, а к точкам 5 и 6 присоединен приемник.
Допустим, что в точке 3 вторичной обмотки в первый полупериод потенциал положительный, а в точке 4 — отрицательный. Тогда электрический ток пройдет от точки 3 через точку 7, диод Д₂, точку 5, приемник (в направлении, указанном стрелкой), точку 6 и диод Д₄, через точку 8 к точке 4 вторичной обмотки.
В течение второго полупериода полярность в точках 3 и 4 вторичной обмотки изменится: в точке 3 будет отрицательный потенциал, а в точке 4 — положительный. Тогда ток пройдет от точки 4 через точку 8, диод Д₁ точку 5, приемник (в том же направлении), точку 6, диод Д₃ и через точку 7 к точке 3.
В каждый полупериод через приемник будет протекать ток в одном и том же направлении.
Мостовая схема выпрямления может быть собрана и без трансформатора.
При изготовлении выпрямителя на полупроводниковых диодах необходимо иметь в виду, что полупроводниковый диод может отдать номинальную силу выпрямленного тока только при использовании его в схеме однополупериодного выпрямления без сглаживающего фильтра, работающего на активную нагрузку.
При использовании диода в выпрямителе с фильтром, имеющем на входе конденсатор, нормальный режим работы диода обеспечивается при условии снижения выпрямленного тока в 2 — 2,5 раза по сравнению с номинальным. Это связано с тем, что диод длительнее загружен током.