Helvågs mittpunktslikriktare

Om vi ​​pratar om enfasiga diodlikriktare i allmänhet, låter helvågslikriktaren i mitten dig få lägre förluster på själva dioderna, eftersom det bara finns två dioder.

Dessutom används vanligtvis sådana likriktare i lågspänningsenheter där strömmen genom dioderna är väsentlig, därför är en helvågs mittpunktskrets mer fördelaktigt, eftersom energiförlusterna i dioderna är proportionella mot kvadraten av medelvärdet av strömmen som flyter genom dem.

Och när man tänker på tillgänglighet och kvalitet Diod Schottky (lågt framåtspänningsfall) som är allmänt tillgängliga på marknaden idag, är valet till förmån för en mittpunktskrets uppenbart.

Och om vi talar om transformator-pulsomvandlare med en push-pull-transformator (brygga, halvbrygga, push-pull) som arbetar med frekvenser mycket högre än den vanliga nätverksfrekvensen, så återstår bara likriktarkretsen med en mittpunkt och ingen Övrig.

Men i denna artikel kommer vi att fokusera på beräkningen av likriktaren i förhållande till en låg linjefrekvens på 50 Hz, där den likriktade strömmen är sinusformad.

Först och främst bör det noteras att i likriktaren, som är byggd enligt detta schema, tvingar den oss att ha en transformator med två identiska sekundärlindningar eller med en sekundärlindning, men med en utgång i mitten (vilket i huvudsak är det samma).

Spänningen som erhålls i serie från halvlindningarna av en sådan transformator är faktiskt tvåfas med avseende på mittpunkten, som fungerar som en nollpunkt under likriktningen, eftersom två EMF:er lika stora men motsatta i riktningen bildas här. Det vill säga spänningarna vid ändterminalerna av transformatorns sekundärlindning, som uppstår vid varje ögonblick av dess drift, fasförskjuts med 180 grader.

De motsatta terminalerna på lindningarna w21 och w22 är anslutna till anoderna på dioderna VD1 och VD2, medan spänningarna u21 och u22 som appliceras på dioderna är i motfas.

Därför leder dioderna ström i sin tur - var och en under sin halvcykel av matningsspänningen: under en halvcykel har anoden på dioden VD1 en positiv potential och strömmen i21 flyter genom den, genom belastningen och genom spole (halvspole) w21, medan dioden VD2 är i omvänd förspänningstillstånd, är den låst, varför ingen ström flyter genom halvspolen w22.

Under nästa halvcykel har anoden på VD2-dioden en positiv potential och strömmen i22 flyter genom den, genom belastningen och genom spolen (halvspolen) w22, medan dioden VD1 är i omvänt förspänt tillstånd, den är låst, därför går inte strömmen genom halvspolen w21.

Resultatet som uppnås är att strömmen flyter genom lasten alltid i samma riktning, det vill säga strömmen likriktas. Och var och en av halvorna av transformatorns sekundära lindning visar sig vara laddad under endast en halv period av två. För en transformator innebär detta att magnetisering aldrig sker i dess magnetiska krets eftersom de magnetomotoriska krafterna hos lindningsströmmarnas DC-komponenter är riktade motsatt.

Låt oss beteckna den effektiva spänningen mellan mittpunkten och den bortre terminalen på en av halvlindningarna som U2. Då erhålls den genomsnittliga likriktade spänningen Ud mellan sekundärlindningens mittpunkt och anslutningspunkten för diodernas katoder. I detta fall kommer medelvärdet av spänningen i lasten att vara:

Vi ser att medelvärdet för den likriktade spänningen är relaterat till rms-värdet på samma sätt som medelvärdet av strömmen är relaterat till rms-värdet för strömmen med en olikad sinusformad spänning.

Medelvärdet för belastningsströmmen hittas av formeln (där Rd är belastningsresistansen):

Och eftersom strömmen går genom dioderna i serie kan du nu hitta medelströmmen för varje diod och amplituden på strömmen för varje diod. När du väljer en diod för en sådan likriktare är det viktigt att uppmärksamma det faktum att diodens maximalt tillåtna ström är något högre än värdet som fastställts enligt denna formel:

När man konstruerar en helvågs mittpunktslikriktare är det också viktigt att komma ihåg att den omvända spänningen som appliceras på en låst diod medan den andra dioden leder når två gånger amplituden av halvspolespänningen.Därför måste den maximala backspänningen för den valda dioden alltid vara större än detta värde:

När den utgående (korrigerade) spänningen Ud är specificerad, kommer det effektiva värdet för spänningen U2 för den sekundära halvlindningen att relateras till den enligt följande (jämför med den första formeln):

Dessutom, när man designar en likriktare och ställer in den genomsnittliga utspänningen Ud som ska erhållas under belastning, är det nödvändigt att lägga till det framåtspänningsfallet över dioden Uf (det anges i dioddokumentationen). Att multiplicera hälften av den genomsnittliga belastningsströmmen med framåtspänningsfallet över dioden ger oss mängden effekt som oundvikligen kommer att behöva försvinna i var och en av de två dioderna som värme:

När du väljer dioder är det viktigt att ta hänsyn till detta, för att bedöma kapaciteten hos diodhuset, om det kan avleda så mycket kraft och inte gå sönder samtidigt. Om det behövs måste du göra ytterligare termiska beräkningar angående valet av kylflänsar som dessa dioder kommer att fästas på.