ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Схемы / Источники питания / Ламповые источники питания
Administrator
1 233
3-02-2017, 07:42
0

Выпрямители применяются главным образом для питания анодных цепей радиоаппаратуры, т.е. заменяют анодную батарею. В качестве вентилей в них используются кенотроны или полупроводниковые диоды, а иногда и ионные приборы.

Рис.1.1 - Схема однополупериодного выпрямителя
Простейшая схема кенотронного выпрямителя приведена на (рис.1.1 а). Силовой трансформатор Т включен в сеть через выключатель В и предохранитель П. Обмотка // является понижающей и служит для накала катода, обмотка /// — повышающая . В нагрузочном сопротивлении R протекает пульсирующий ток. Плюс выпрямленного напряжения получается со стороны катода кенотрона. В этом случае используются полуволны переменного тока только одного направления, и поэтому выпрямитель называется одно-полу пер йодным. Максимальное обратное напряжение на вентиле в такой схеме равно амплитудному значению напряжения трансформатора. Цепь накала является вспомогательной, и ее иногда не показывают. Треугольник играет роль стрелки, показывающей направление тока (условное); электроны идут в обратном направлении.
В двухполупериодных схемах выпрямителей используются обе полуволны, образующие после выпрямления пульсирующий ток (рис.1.2).

Рис.1.2 - Схемы двухполупериодных выпрямителей и графики процесса выпрямления в них

В схеме (рис.1.2 а) используются два кенотрона, а в схеме (рис.1.2 6) применен двуханодный кенотрон.
Повышающая обмотка трансформатора имеет вывод от средней (нулевой) точки и должна давать напряжение вдвое большее, чем при однополупери-одном выпрямлении. Оба кенотрона или обе половины двух-анодного кенотрона работают поочередно. В первую половину периода работает один анод, потенциал которого положителен, и одна половина повышающей обмотки. Ток проходит по стрелке . Во вторую половину периода положительный потенциал получается на другом аноде, и ток проходит от второй половины повышающей обмотки по стрелке 2. В нагрузочном сопротивлении R оба тока проходят в одном направлении и создают суммарный ток (рис.1.2е). Кривая г изображает напряжение вторичной обмотки трансформатора, кривые д — выпрямленные токи для каждого вентиля. Схемы рис. 1.2 было бы правильнее называть двухфазными, так как повышающая обмотка трансформатора является источником двухфазной эдс, т. е. дает две эдс, равные по величине, но противоположные по фазе (со сдвигом фаз 180°). Максимальное обратное напряжение на каждом вентиле в таких схемах может доходить до амплитудного значения напряжения всей повышающей обмотки. Это является недостатком данных схем и препятствует их использованию при высоких напряжениях.
На (рис.1.3) показана мостовая, дающая двухполупериодное выпрямление, хотя повышающая обмотка рассчитана на одинарное напряжение и не имеет средней точки. Недостаток схемы — необходимость применения четырех кенотронов, из которых только два могут иметь общую обмотку накала катодов, а остальные должны иметь отдельные обмотки накала, изолированные друг от друга. Поэтому мостовая схема используется преимущественно с полупроводниковыми диодами.

Рис.1.3 - Мостовая схема выпрямления

Прохождение тока в первый полупериод показывают стрелки 1, во второй полупериод — стрелки 2. Ток проходит последовательно через два вентиля, и поэтому потеря напряжения на их внутреннем сопротивлении — удвоенная по сравнению с выпрямителем по схеме рис. 1.2. Обратное максимальное напряжение на каждом вентиле мостовой схемы равно амплитудному напряжению трансформатора, т. е. вдвое меньше, чем в схемах рис. 1.2.
В схеме (рис.1.2а) трансформатор не имеет повышающей обмотки на двойное напряжение со средней точкой, но одновременно с двухполупериодным выпрямлением выпрямитель дает удвоение напряжения. Кенотроны в этой схеме должны иметь отдельные, изолированные друг от друга обмотки накала катода. В первый полупериод через кенотрон Ки анод которого имеет положительный потенциал, заряжается конденсатор С1 примерно до амплитудного напряжения вторичной обмотки. Во второй полупериод положительный потенциал будет на аноде кенотрона С2, и через него точно так же заряжается конденсатор С2. Конденсаторы С1 и С2 соединены последовательно, и суммарное напряжение на них примерно равно двойному амплитудному напряжению трансформатора. Такова же величина максимального обратного напряжения на каждом вентиле. Одновременно с зарядом конденсаторов d и С2 происходит их разряд через сопротивление нагрузки R, вследствие чего напряжение на них понижается. Чем меньше нагрузочное сопротивление R, т.е. чем больше ток нагрузки, и чем меньше емкость конденсаторов С1 и С2, тем быстрее они разряжаются и тем ниже напряжение на них. Поэтому практически удвоенное напряжение получить нельзя. При емкости конденсаторов не менее 10 мкф и токе нагрузки не более 100 ма можно получить напряжение больше даваемого трансформатором в 1,7 или даже 1,9 раза.

Рис.1.4 - Схема выпрямителей с удвоением напряжения

Достоинством схемы является то, что кодденсаторы несколько сглаживают пульсации выпрямленного тока (подробнее об этом сказано в следующем параграфе). При наличии специального двуханодного кенотрона с двумя подогревными катодами можно осуществить схему, показанную на рис.1.4 б. Такой кенотрон нуждается только в одной обмотке накала. Однако подобную схему нельзя применять для получения выпрямленного напряжения свыше 200—300 в, так как возможен пробой изоляции в кенотроне между катодами и нитью накала.
Можно осуществить выпрямительные схемы с умножением напряжения в любое число раз. На рис. 1.5 показана схема, дающая учетверение напряжения и имеющая четыре вентиля и четыре конденсатора.

Рис.1.5 - Схема выпрямителей с учетверенным напряжением

В нечетные полупериоды, для которых показана полярность напряжения на трансформаторе, конденсатор С1 заряжается через вентиль 1 почти до амплитудного значения напряжения трансформатора Ет. Заряженный конденсатор С1 сам является источником. Поэтому в четные полупериоды, для которых полярность напряжения трансформатора будет обратной, конденсатор С2 заряжается через вентиль 2 примерно до удвоенного напряжения 2Ет. Это напряжение является максимальным значением суммарного напряжения последовательно соединенных трансформатора и конденсатора С1. Аналогично этому конденсатор С3 заряжается в нечетные полупериоды через вентиль 3 также до напряжения 2Ет, которое является суммарным напряжением последовательно соединенных С1 трансформатора и С2 (при этом надо учесть, что напряжения на С1 и С2 действуют навстречу друг другу).
Рассуждая подобным образом далее, найдем, что конденсатор С4 будет заряжаться в четные полупериоды через вентиль 4 «пять до напряжения 2Ет, которое является суммой напряжений на С1 Сз, трансформаторе и С2. Конечно, заряд конденсаторов до указанных напряжений происходит постепенно в течение нескольких полупериодов после включения схемы..В результате с конденсаторов С2 и С4 можно получить учетверенное напряжение 4Ет. Одновременно с конденсаторов С1 и С3 можно получить утроенное напряжение ЗЕт. Если прибавить к схеме еще конденсаторы и вентили, включенные по тому же принципу, то от ряда конденсаторов Сь Сз, Cs и т. д. будут получаться напряжения, увеличенные в нечетное число раз (3, 5, 7 и т. д.), а от ряда конденсаторов С2, С4, С6 и.т. д. можно будет получать напряжения, увеличенные в четное число раз (2, 4, 6 и т. д.).
При включении нагрузочного сопротивления конденсаторы будут разряжаться и напряжение на них понизится. Чем мень» ше сопротивление нагрузки, тем быстрее разряжаются конденсаторы и тем ниже становится напряжение на них. Поэтому при недостаточно больших сопротивлениях нагрузки использование подобных схем становится нерациональным.
Практически такие схемы дают эффективное умножение напряжения только при нагрузочных токах не более 10 -20 ма. Конечно, можно получить и большие токи, если увеличить емкость конденсаторов но чрезмерное ее увеличение невыгодно. Достоинством приведенной схемы является возможность получения высоких напряжений без высоковольтного трансформатора. Кроме того, конденсаторы должны иметь рабочее напряжение лишь 2Ет независимо от того, в какое число раз умножается напряжение, и каждый вентиль работает при максимальном обратном напряжении, равном только 2Ет. Если вентили имеют катод, требующий накала (например, кенотроны), то для каждого из них нужна отдельная обмотка накала. Удобнее применять в подобных схемах полупроводниковые вентили.

Рис.1.6 - Принцеп устройства выпрямления без трансформатора

Для питания приемников иногда применяется простейший выпрямитель без трансформатора с непосредственным питанием от сети (рис.1.6). Накал кенотрона питается через сопротивление R я. Выпрямленное напряжение получается на нагрузочном сопротивлении R. Путь выпрямленного тока показан стрелкой.

Источник: https://www.mirradio.info/

Обсудить на форуме