Likriktare med spänningsmultiplikator

En likriktare är en anordning för att omvandla växelström till likström, samt för att stabilisera och reglera en likriktad spänning.

I diagrammet i fig. 1, och transformatorn har inte en dubbelspänningsförstärkningslindning med en mittpunkt, men samtidigt fullvågskorrigering likriktaren fördubblar spänningen.

Under den första halvcykeln, genom dioden Dl, över vilken spänningen är direkt, laddas kondensatorn Cl ungefär till amplitudspänningen för sekundärlindningen. Under den andra halvcykeln kommer framspänningen att ligga över dioden D2 och kondensatorn C2 laddas över den på samma sätt.

Kondensatorerna C1 och C2 är seriekopplade och den totala spänningen över dem är ungefär lika med två gånger transformatorns amplitudspänning. Samma maximala backspänning kommer att finnas över varje diod. Samtidigt med laddningen av kondensatorerna C1 och C2 urladdas de genom belastningen R, vilket leder till att spänningen i kondensatorerna minskar.

Ju lägre belastningsresistans R är, det vill säga desto större belastningsström och desto lägre kapacitet hos kondensatorerna C1 och C2, desto snabbare laddar de ur och desto lägre är spänningen på dem. Därför är det omöjligt att praktiskt taget fördubbla spänningen. Med en kondensatorkapacitet på minst 10 μF och en lastström på högst 100 mA kan en spänning erhållas som är 1,7 eller till och med 1,9 gånger högre än den som ges av transformatorn.

Ris. 1. Likriktarkretsar med fördubbling (a) och fyrdubbling (b) spänning

Fördelen med kretsen är att kondensatorerna jämnar ut krusningar i den likriktade strömmen.

Likriktarkretsar med en spänningsmultiplikator kan appliceras hur många gånger som helst. I fig. Ib visar en krets som tredubblar spänningen och har fyra dioder och fyra kondensatorer. I udda halvcykler laddas kondensatorn Cl genom dioden D1 nästan till toppvärdet för spänningen hos transformatorn Et. Den laddade kondensatorn C1 är själv en källa.

Därför laddas kondensatorn C2 genom dioden D2 till ungefär två gånger spänningen 2Em, även i halvcykler för vilka transformatorspänningens polaritet kommer att vändas. Denna spänning är det maximala värdet av den totala spänningen för den seriekopplade transformatorn och kondensatorn C1.

På samma sätt laddas kondensatorn C3 i udda halvcykler genom dioden D3 också till en spänning på 2Em, vilket är den totala spänningen för den seriekopplade C1, transformatorn och C2 (man måste komma ihåg att spänningarna för C1 och C2 verkar på varandra).

Med liknande resonemang finner vi att kondensator C4 kommer att ladda även halvcykler genom diod D4.Återigen till spänningen 2Em som är summan av spänningarna för C1, C3, transformatorn och C2. Givetvis laddas kondensatorerna till de angivna spänningarna gradvis under flera halvcykler efter att likriktaren slagits på. Som ett resultat, från kondensatorerna C1 och C4 kan du få en fyrdubbel spänning 4Et.

Samtidigt med kondensatorerna C1 och C3 kan du få en trippelspänning ZET. Om vi ​​lägger till kretsen fler kondensatorer och dioder anslutna enligt samma princip, kommer från ett antal kondensatorer C1, C3, C5, etc., spänningar att erhållas som ökar med ett udda antal gånger (3, 5, 7) , etc. n.), och från ett antal kondensatorer C2, C4, C6, etc. det kommer att vara möjligt att erhålla spänningar ökade med ett jämnt antal gånger (2, 4, 6, etc.).

När belastningen slås på laddas kondensatorerna ur och spänningen på dem minskar. Ju lägre belastningsresistans, desto snabbare laddas kondensatorerna ur och spänningen på dem minskar. Därför, med otillräckligt stora belastningsmotstånd, blir användningen av sådana scheman irrationell.

I praktiken ger sådana scheman effektiv spänningsmultiplikation endast vid låga belastningsströmmar. Självklart kan man få högre strömmar om man ökar kapacitansen på kondensatorerna. Fördelen med ovanstående schema är möjligheten att erhålla högspänning utan en högspänningstransformator. Dessutom måste kondensatorerna ha en driftspänning på endast 2Em, oavsett hur många gånger spänningen multipliceras, och varje diod arbetar med en maximal backspänning på endast 2Em.

Likriktardelar

Dioder väljs enligt deras huvudparametrar: maximal likriktad ström I0max och begränsande backspänning Urev. I närvaro av en kondensator vid filtrets ingång bör det effektiva värdet på spänningen för sekundärlindningen av transformatorn U2 i alla likriktarkretsar, förutom bryggkretsen, inte överstiga — 35% av värdet på Urev. I en nollpunkts helvågskrets avser spänningen U2 hälften av lindningen. I bryggkretsen bör y inte överstiga 70 % av Urev-värdet.

För att korrigera högre spänningar kopplas lämpligt antal dioder i serie.

När germanium- och kiseldioder är seriekopplade, manipuleras de nödvändigtvis med motstånd med samma resistans i storleksordningen tiotals eller hundratals kiloohm (fig. 2). Om detta inte görs, på grund av en betydande spridning i diodernas omvända motstånd, är den omvända spänningen ojämnt fördelad mellan dem och nedbrytning av dioden är möjlig. Och i närvaro av shuntmotstånd är den omvända spänningen praktiskt taget lika uppdelad mellan dioderna.

Parallell anslutning av dioder för att erhålla stora strömmar är oönskat, eftersom de på grund av spridningen av parametrar och egenskaper hos enskilda dioder kommer att belastas ojämnt med ström. För att utjämna strömmarna i detta fall är utjämningsmotstånd anslutna i serie med individuella dioder, vars resistanser väljs empiriskt.

För likriktartransformatorer har primärlindningen vanligtvis flera sektioner som växlar till 110, 127 och 220 V nätspänning.

Ris. 2. Seriekoppling av halvledardioder

Ris. 3.Sätt att justera spänningen

Sekundärlindningen är konstruerad för den erforderliga spänningen. Med en helvågskrets har den en mittpunktsutgång. För att minska störningar från nätverket i likriktartransformatorerna som matar mottagarna placeras en skärmspole mellan primär- och sekundärlindningarna, vars ena ände är ansluten till ett gemensamt negativ.

Choker för filtret, som regel, har i kärnan diamagnetiskt gap för att eliminera magnetisk mättnad, vilket leder till en minskning av induktansen. Induktorspolens resistans mot likström är vanligtvis lika med flera tiotals eller hundratals ohm. En del av den likriktade spänningen faller på den och på transformatorns upplindning.

En strömbrytare och en säkring är installerade i nätlindningskretsen för att automatiskt stänga av likriktaren i händelse av en nödsituation. Om till exempel filterkondensatorn är trasig, kommer en kortslutning att uppstå i den likriktade strömkretsen. Primärströmmen blir betydligt högre än normalt och säkringen går. Utan den kan transformatorn brinna ut. Dessutom är en sådan kortslutning mycket farlig för dioden, som kan förstöras av överhettning med för mycket ström.

Ibland är transformatorns primärlindning gjord med utgångar för olika spänningar, till exempel 190, 200, 210, 220 och 230 V, så med hjälp av omkopplaren var det möjligt att upprätthålla en ungefär konstant spänning på likriktaren med hjälp av växla vid fluktuationer i nätspänningen (bild 3, a).Ett annat sätt att reglera är att inkludera en reglerande autotransformator som har utgångar för olika spänningar och en switch.

Sätta på reglerande autotransformator tillåter, när nätspänningen är sänkt, att tillföra normal spänning till krafttransformatorns primärlindning (fig. 3, b) Det finns även speciella justerande autotransformatorer för nätspänning 127 och 220 V, vilket möjliggör smidig justering av spänningen fr.o.m. 0 till 250 V.

När man arbetar med en likriktare, speciellt om den ger hög spänning, måste försiktighetsåtgärder vidtas, eftersom att skada en person med en spänning på flera hundra volt är livsfarligt.

Fikon. 4. Slå på en delare för tre olika spänningar

Alla högspänningsdelar i likriktaren måste skyddas från oavsiktlig kontakt. Rör aldrig någon del av likriktaren i drift. Alla anslutningar till eller ändringar av likriktarkretsen görs när likriktaren är avstängd och filterkondensatorerna är urladdade. Det är användbart att inkludera en neonlampa på den likriktade spänningen som en indikator (pekare) för hög spänning. Dess glöd indikerar närvaron av hög spänning.

Neonlampan tänds av ett begränsningsmotstånd med ett motstånd på flera tiotals kiloohm. Närvaron av en konstant belastning i form av en sådan lampa skyddar filterkondensatorerna från överspänningsavbrott. Det senare kan inträffa om likriktaren går på tomgång. Utan belastning finns det inget spänningsfall inuti likriktaren och därför blir spänningen över filterkondensatorerna maximal.

Läs också: Spänningsresonans