Jednofázový mostíkový obvod usmerňovača
Usmernenie sa tu považuje za proces premeny striedavého prúdu na jednosmerný prúd pomocou elektrických prvkov, ktoré vedú prúd prevažne alebo výlučne v jednom smere. Takéto predmety — polovodičové diódy — predstavujú nízky odpor, keď prúd tečie jedným smerom; veľmi veľké — keď prúd tečie opačným smerom.
Ideálny usmerňovač má nulový odpor v doprednom smere a nekonečný odpor v spätnom smere a je to spínač, ktorý otvára a zatvára obvod pri zmene polarity napätia.
V jednofázovom mostíkovom obvode je na jednu z uhlopriečok mostíka pripojený zdroj striedavého napätia (sekundárne vinutie transformátora) a na druhú je pripojená záťaž.
V mostíkovom obvode diódy pracujú v pároch: počas polovice periódy sieťového napätia prúdi prúd zo sekundárneho vinutia transformátora pozdĺž obvodu VD1, RH, VD2 a počas druhej polovice periódy - pozdĺž obvodu. VD3, RH, VD4 a v každom polcykle prúd preteká záťažou v jednom smere, čo zabezpečuje narovnanie.K spínaniu diód dochádza v momentoch, keď striedavé napätie prekročí nulu.
Obr. 1. Jednofázový mostíkový obvod usmerňovača
Časové diagramy pre mostový obvod sú znázornené na obrázku 2.
V mostíkovom obvode v každom polcykle prúdi prúd súčasne cez dve diódy (napríklad VD1, VD2), takže časové závislosti prúdov a napätí budú patriť do párov ventilov. Priemerné výstupné napätie usmerňovača
kde je u2 efektívna hodnota striedavého napätia na vstupe usmerňovača.
Efektívna hodnota striedavého napätia (prúdu) je hodnota konštantného napätia (prúdu) vyvíjajúceho v danom činnom odpore rovnaký výkon ako uvažovaná hodnota striedavého napätia (prúdu).
Ryža. 2. Časové diagramy činnosti jednofázového mostíkového usmerňovacieho obvodu: u2 — krivka striedavého napätia na vstupe; iV1, iV2 — prúdová krivka diód VD1 a VD2; uV1, uV2 — napätie diód VD1 a VD2; iV3, iV4 — prúdová krivka diód VD3 a VD4; uV3, uV4 — napätie diód VD3 a VD4; in — krivka záťažového prúdu; un — krivka záťažového napätia
RMS napätie na vstupe usmerňovača
Priemerná hodnota prúdu cez diódu je polovica priemernej hodnoty záťažového prúdu Id:
Maximálna hodnota prúdu pretekajúceho diódou
RMS aktuálna hodnota diódy
Efektívna hodnota striedavého prúdu na vstupe usmerňovača
Maximálne spätné napätie diódy v nevodivej časti periódy
Záťažové napätie pozostáva z polosínusového sekundárneho napätia transformátora, ktoré nasleduje za sebou.Po Fourierovej expanzii môže byť napätie tejto formy znázornené vo forme
Amplitúda základnej harmonickej usmerneného napätia s frekvenciou 2?
teda faktor zvlnenia usmerneného napätia
Transformačný pomer transformátora
Výkon primárneho a sekundárneho vinutia ventilového transformátora
Menovitý výkon transformátora
Nevýhody jednofázového mostíkového obvodu možno zaznamenať: väčší počet diód a tok prúdu v každej polovici cyklu cez dve diódy súčasne. Posledná vlastnosť jednofázových mostíkových usmerňovačov znižuje ich účinnosť v dôsledku zvýšeného poklesu napätia na štruktúrach polovodičových ventilov. Toto je obzvlášť viditeľné v nízkonapäťových usmerňovačoch pracujúcich pri vysokých prúdoch.
Napriek uvedeným nevýhodám je mostíkový obvod usmerňovača v praxi široko používaný v jednofázových usmerňovačoch rôzneho výkonu.