Dvojcestný usmerňovač so súmerným sekundárnym vinutím transformátora zaťažený odporovou záťažou.
Zapojenie dvojcestného usmerňovača s odporovou záťažou aj s príslušnými priebehmi je nakreslené na nasledujúcich obrázkoch.
 |
 |
Ako z obrázku vidno, sekundárne vinutie sieťového transformátora je rozdelené na dve rovnaké časti, takže na ňom vznikajú dve rovnako veľké sekundárne napätia u2 a u2‘ , ktoré sú navzájom fázovo posunuté o 180° ( je to dosiahnuté tým, že koniec vinutia ab je spojený so začiatkom vinutia bc.) Stred b vinutia sa zvyčajne uzemňuje. Vďaka takto zapojenému transformátoru vieme zabezpečiť, že použitím dvoch jednocestných usmerňovačov potečie prúd do záťaže počas celej periódy vstupného napätia u1 na primárnej strane transformátora. |
|
Činnosť obvodu je nasledovná :
Pri kladnej polvlne napätia u2 v bode a prechádza diódou D1 prúd iF. Súčasne v bode c je záporná polvlna napätia u2’, čím je dióda D2 uzatvorená ( na jej anóde je zápornejšie napätie ako na jej katóde.) V druhej polovici periódy T pôsobí kladná polvlna napätia u2’ v bode c , takže dióda D2 je otvorená a tečie ňou prúd iF’. Pretože v bode a zároveň pôsobí záporná polvlna napätia u2, je dióda D1 uzavretá. Diódy D1 a D2 sa teda striedajú v činnosti, výsledkom čoho je obvodom prechádzajúci pulzujúci prúd, ktorý vytvára na záťaži RZ zodpovedajúce pulzujúce napätie u0 ( v grafe sú pre lepšie pochopenie činnosti miesto tmavomodrej farby úmyselne použité farby napätí u2 a u2’ v jednotlivých polperiódach výstupného napätia u0.) Frekvencia prúdu je oproti jednocestnému usmerňovaču dvojnásobná, teda je dvojnásobkom frekvencie siete.
Ako sme už vyššie spomenuli, ide o vhodne zapojené dva jednocestné usmerňovače, ktoré sa navzájom v činnosti doplňujú a zabezpečujú tým, že prúd tečie záťažou počas celej periódy T vstupného napätia u1. Práve z tohto dôvodu, za predpokladu rovnakých vlastností diód D1 a D2 a tiež oboch sekundárnych vinutí transformátora, môžeme pre maximálnu hodnotu prúdu diódami D1 a D2 písať podobne ako pri jednocestnom usmerňovači :
Stredná hodnota usmerneného prúdu Io je však oproti jednocestnému zapojeniu dvojnásobná ( pulzujúci prúd tečie záťažou RZ počas celej periódy T. ) Pre jej výpočet pri sínusovom sekundárnom napätí platí :
Maximálna hodnota usmerneného pulzujúceho napätia uo pri nekonečne veľkom zaťažovacom odpore RZ ( usmerňovač naprázdno ), podobne ako pri jednocestnom usmerňovači, sa rovná maximálnej hodnote napätia na sekundárnom vinutí transformátora U2max , resp. U’2max .
Stredná hodnota usmerneného napätia Uo je oproti jednocestnému usmerňovaču dvojnásobná . Pri nekonečne veľkom zaťažovacom odpore RZ zodpovedá maximálna veľkosť strednej hodnoty usmerneného napätia naprázdno :
Ak záťažou RZ prechádza prúd Io je stredná hodnota usmerneného napätia Uo daná vzťahom :
ktorý je rovnicou zaťažovacej charakteristiky dvojcestného usmerňovača s odporovou záťažou RZ. Má tiež priamkový priebeh.
Výber diód :
Pri činnosti usmerňovača sa diódy namáhajú v priamom smere pulzujúcim prúdom iF , resp. iF’ , ktorého maximálna hodnota.
, resp. 
Keďže diódy D1 a D2 vedú vždy iba jednu polovicu pe
riódy T celkového usmerneného prúdu i0 , bude stredná hodnota prúdu týmito diódami IFav a I’Fav rovná jednej polovici strednej hodnoty Io usmerneného prúdu . Teda :
Pri prúde IFmax, resp. I’ Fmax je úbytok napätia na diódach UF, resp. U‘F zvyčajne menší ako 1 V, takže napäťové namáhanie diód v priamom smere je malé.
V spätnom smere je namáhanie diód nasledovné :
dióda D2 je namáhaná najviac, keď je v bode a maximálne kladné napätie sekundárneho vinutia ab transformátora, teda + U2max a zároveň v bode c je maximálne záporné napätie sekundárneho vinutia bc, teda –U‘2max ( pozri graf priebehov a tiež schému zapojenia.) Vtedy je dióda D1 polarizovaná v priamom smere, teda je otvorená a svojim malým vnútorným odporom pripojí katódu diódy D2 k bodu a. Na dióde D2 je v závernom smere priložené napätie o veľkosti súčtu maximálnych hodnôt oboch napätí, t.j. 2.U2max.
Dióda D1 je namáhaná najviac, keď je v bode c maximálne kladné napätie sekundárneho vinutia bc transformátora, teda + U’2max a zároveň v bode a je maximálne záporné napätie sekundárneho vinutia ab transformátora, teda –U2max . Vtedy je dióda D2 polarizovaná v priamom smere a dióda D1 je pripojená svojou katódou k bodu c. Aj na ňu je v závernom smere priložené napätie o veľkosti súčtu maximálnych hodnôt oboch napätí, t.j. 2.U2max.
Z toho vyplýva, že maximálne špičkové napätie URmax priložené na diódy v závernom smere v danom zapojení je rovné súčtu maximálnych hodnôt napätí na sekundárnej strane transformátora u2 a u2’.
| Teda môžeme napísať : |
|
| Pre strednú hodnotu prúdu diódou v priamom smere musí platiť : |
IFav ≥ Io / 2 |
| Pre hodnotu napätia diódy v závernom smere musí platiť : |
URM ≥ 2.U2max |
!!! Použitie obsahu stránok alebo ich častí na "kvaziautorské" a komerčné účely je v rozpore s autorskými právami a je možné len so súhlasom autora !!!
Spracoval : Ing. Alexander Žatkovič
Prípadné pripomienky alebo otázky zasielajte na adresu