Однополуперіодний випрямляч, принцип його роботи і схема

Харчування електронних схем самого різного призначення потребує джерела постійної напруги. У звичайної побутової мережі струм змінний, його частота в більшості випадків 50 Гц. Форма графіка зміни величини напруги являє собою синусоїду з періодом в 0,02 секунди, при цьому один напівперіод воно відносно нейтрали позитивне, другий - негативне. Для вирішення завдання його перетворення в постійну величину застосовуються випрямлячі змінного струму. Вони бувають різної конструкції, і їх схеми можуть відрізнятися.

однополуперіодний випрямляч

Для того щоб зрозуміти, як працює найпростіший однополуперіодний випрямляч, потрібно спочатку розібратися в природі електричної провідності. Струм є спрямований рух заряджених частинок, які можуть мати протилежну полярність, умовно їх поділяють на електрони і дірки, інакше - донори і акцептори, що мають провідності «n» і «p» типів відповідно. Якщо матеріал з n-провідністю з'єднати з іншим, p-типу, то на їх кордоні утворюється так званий pn-перехід, що обмежує рух заряджених частинок одним напрямком. Це відкриття дозволило використовувати напівпровідникову техніку, замінивши нею більшість лампової електроніки.

випрямлячі змінного струму

Однополуперіодний випрямляч в своїй основі містить діод, пристрій з одним pn переходом. Змінна напруга, що надходить на вхід схеми, на виході містить лише його половину, ту, яка відповідає напрямку включення випрямного діода. Друга частина періоду, що має протилежний напрямок, просто не проходить і «зрізається».

однофазний випрямляч

На схемі зображено однофазний випрямляч, застосовуваний найчастіше в простих домашніх пристроях і призначений для побутових цілей. У промислових умовах часто використовується трифазна мережа, тому й схеми перетворення змінного струму в постійний можуть бути складніше. Крім того, як правило, в ланцюг включають запобіжники і фільтри. На вході схеми може включатися понижуючий трансформатор або інше джерело змінної напруги. Випрямні діоди різняться за своїми параметрами, головним з яких є величина струму, на яку діод розрахований.

однополуперіодний випрямляч

Однополуперіодний випрямляч має істотний недолік у порівнянні з двухполуперіодним. Напруга після випрямлення не є в буквальному сенсі постійним, воно пульсує від максимальної величини до нуля по полусінусовідной формі графіка і має в проміжку між імпульсами нульове значення. Таку нерівномірність подачі зазвичай компенсують включенням згладжує конденсатора досить великої величини (іноді вимірюваної в тисячах микрофарад), розрахованого на напругу не менше, ніж виникає на виході схеми, як правило, з запасом. Такий захід також не забезпечує ідеальної рівності графіка, але величина відхилень від заданого значення значно знижується, що дає можливість застосовувати однополуперіодний випрямляч для живлення простих схем, які не потребують високої стабільності напруги.

У більш складних випадках використовуються двухполуперіодні схеми випрямлення з подальшою стабілізацією.