Пълно вълнов изправител на средна точка

Ако говорим за еднофазни диодни токоизправители като цяло, то пълноволновият токоизправител със средна точка ви позволява да получите по-ниски загуби на самите диоди, тъй като има само два диода.

В допълнение, обикновено такива токоизправители се използват в устройства с ниско напрежение, където токът през диодите е от съществено значение.Следователно, в този аспект, веригата със средна точка с пълна вълна е по-изгодна, тъй като загубите на енергия в диодите са пропорционални на квадрата на средната стойност на тока, протичащ през тях.

И когато вземете предвид наличността и качеството Диоди Шотки (нисък спад на напрежението напред), които са широко достъпни на пазара днес, изборът в полза на верига за средна точка е очевиден.

И ако говорим за трансформаторни импулсни преобразуватели с push-pull трансформатор (мост, полумост, push-pull), работещи на честоти, много по-високи от обичайната мрежова честота, тогава остава само токоизправителната верига със средна точка и никаква друга.

В тази статия обаче ще се съсредоточим върху изчисляването на токоизправителя във връзка с ниска мрежова честота от 50 Hz, където коригираният ток е синусоидален.

На първо място, трябва да се отбележи, че в токоизправителя, който е изграден по тази схема, той ни задължава да имаме трансформатор с две еднакви вторични намотки или с една вторична намотка, но с изход в средата (което е по същество същото).

Напрежението, получено последователно от полунамотките на такъв трансформатор, всъщност е двуфазно спрямо средната точка, която действа като нулева точка по време на коригирането, тъй като тук се образуват две ЕМП, равни по големина, но противоположни по посока. Тоест напреженията в крайните клеми на вторичната намотка на трансформатора, които възникват във всеки момент от неговата работа, са фазово изместени на 180 градуса.

Противоположните крайни изводи на намотките w21 и w22 са свързани към анодите на диодите VD1 и VD2, докато напреженията u21 и u22, приложени към диодите, са в антифаза.

Следователно, диодите провеждат ток на свой ред-всеки през своя полупериод на захранващото напрежение: през един полупериод анодът на диода VD1 има положителен потенциал и токът i21 протича през него, през товара и през намотката (полу-намотка) w21, докато диодът VD2 е в състояние на обратно отклонение, той е заключен, следователно токът не тече през полу-намотката w22.

През следващия полупериод анодът на VD2 диода има положителен потенциал и токът i22 протича през него, през товара и през намотката (полунамотка) w22, докато диодът VD1 е в обратен отклонение състояние, той е заключен, следователно токът не тече през полунамотката w21.

Постигнатият резултат е, че токът тече през товара винаги в една и съща посока, тоест токът се коригира. И всяка от половините на вторичната намотка на трансформатора се оказва натоварена само за половин период от две. За трансформатора това означава, че намагнитването никога не се случва в неговата магнитна верига, тъй като магнитодвижещите сили на DC компонентите на токовете на намотката са насочени противоположно.

Нека да обозначим ефективното напрежение между средната точка и далечната клема на някоя от полу-намотките като U2. След това се получава средното коригирано напрежение Ud между средната точка на вторичната намотка и точката на свързване на катодите на диодите.В този случай средната стойност на напрежението в товара ще бъде:

Виждаме, че средната стойност на коригираното напрежение е свързана с ефективната стойност по същия начин, както средната стойност на тока е свързана с ефективната стойност на тока с неректифицирано синусоидално напрежение.

Средната стойност на тока на натоварване се намира по формулата (където Rd е съпротивлението на товара):

И тъй като токът преминава през диодите последователно, сега можете да намерите средния ток на всеки диод и амплитудата на тока за всеки диод. При избора на диод за такъв токоизправител е важно да се обърне внимание на факта, че максимално допустимият ток на диода е малко по -висок от стойността, установена съгласно тази формула:

Когато проектирате изправител със средна точка с пълна вълна, също е важно да запомните, че обратното напрежение, приложено към заключен диод, докато другият диод е проводник, достига двойната амплитуда на напрежението на полу-намотката. Следователно максималното обратно напрежение за избрания диод винаги трябва да бъде по -голямо от тази стойност:

Когато е посочено изходното (коригирано) напрежение Ud, тогава ефективната стойност на напрежението U2 на вторичната полунамотка ще бъде свързана с него, както следва (сравнете с първата формула):

Освен това, когато се проектира токоизправител и се настройва средното изходно напрежение Ud, което трябва да се получи при натоварване, е необходимо към него да се добави и предния спад на напрежението през диода Uf (той е даден в документацията за диода). Умножавайки половината от средния ток на натоварване с предния спад на напрежението през диода, получаваме количеството мощност, което неизбежно ще трябва да се разсее във всеки от двата диода под формата на топлина:

При избора на диоди е важно да се вземе предвид това, да се преценят възможностите на корпуса на диода, дали той може да разсее толкова мощност и да не се провали едновременно. Ако е необходимо, ще трябва да направите допълнителни термични изчисления относно избора на радиатори, към които ще бъдат прикрепени тези диоди.