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AC-Gleichrichterschaltungen

AC-Gleichrichterschaltungen

Das erste Element einer elektronischen Stromversorgung, dem jede eingehende Energie entspricht, sind die Transformator- und Wechselstromgleichrichterschaltungen. Dieses Element jeder elektronischen Stromversorgung wandelt die eingehende Energie in eine Form um, die von den Glättungs- und Reglerschaltungen akzeptiert werden kann.

Bei Betrieb mit einer Wechselstromquelle wird ein Transformator verwendet, um die eingehende Netzspannung auf den korrekten Wert umzuwandeln, der für die Schaltkreise der Stromversorgungselektronik erforderlich ist. Die resultierende Spannungswellenform ist ein Wechselstrom. Dies muss korrigiert werden, damit die Leistung für die Verwendung durch elektronische Schaltkreise geglättet und geregelt werden kann. Um dies zu erreichen, wird eine Wechselstromgleichrichterschaltung verwendet. Während die Gleichrichterschaltung auf den ersten Blick sehr einfach zu sein scheint, gibt es verschiedene Formen von Wechselstromgleichrichtern, die verwendet werden können. Die Wahl der tatsächlich gewählten Wechselstromgleichrichterschaltung hängt von einer Reihe von Faktoren ab und kann sich auch auf den verwendeten Transformatortyp auswirken.

Halb- und Vollweggleichrichterschaltungen

Wechselstromgleichrichterschaltungen können Dioden in einer Vielzahl von Schaltungskonfigurationen verwenden. Durch die unterschiedliche Verwendung der Dioden ist es möglich, unterschiedliche Leistungsniveaus zu erreichen. Es gibt zwei Grundtypen von Wechselstromgleichrichterkreisen:

  • Halbwellengleichrichterschaltungen
  • Vollweggleichrichterschaltungen

Von den beiden Formen der Wechselstromgleichrichterschaltung wird die Vollweggleichrichterschaltung häufiger verwendet, insbesondere in Anwendungen, in denen Leistung benötigt wird. Ein Halbwellengleichrichter wird normalerweise für Anwendungen verwendet, bei denen Strom für einen kleinen Nebenstromkreis benötigt wird und weniger Strom verbraucht wird.

Halbwellengleichrichterschaltungen

Wie der Name schon sagt, verwenden Halbwellen-Wechselstromgleichrichterschaltungen nur die Hälfte der Wechselstromwellenform im Gleichrichtungsprozess. Mit anderen Worten, sie lassen eine Hälfte des Zyklus durch und blockieren die andere Hälfte. Dies bedeutet, dass der Ausgang des Gleichrichterschaltkreises mit Strom versorgt wird - häufig nur über die Hälfte des Zyklus, und dies lässt einen halben Zyklus, wenn kein Strom zugeführt wird. Dementsprechend fällt die Spannung an einem Glättungskondensator über diesen Zeitraum ab, wenn die Ladung vom Glättungskondensator durch den Lastkreis entfernt wird. Dementsprechend sind die Welligkeitsniveaus höher als diejenigen, die bei Vollwellengleichrichtung auftreten, wie nachstehend zu sehen sein wird.

Die Schaltungen für Halbwellengleichrichter sind relativ einfach. Der Gleichrichtungsprozess kann mit einer einzigen Diode erreicht werden. Es ist die Einfachheit der Schaltung, die die Halbwellengleichrichterschaltung in vielen Anwendungen attraktiv macht. Es verwendet ein Minimum an Komponenten und ist in der Lage, für viele Anwendungen eine ausreichend angemessene Spannung bereitzustellen.

Bei der Auswahl von Dioden zur Verwendung in Wechselstromgleichrichterkreisen ist ein Parameter von Bedeutung, der die Sperrspannung angibt. Dies wird als Peak Inverse Voltage, PIV bezeichnet. Bei einem Halbwellengleichrichter muss der PIV für die Diode mindestens doppelt so hoch sein wie die Spitzenspannung der Wechselstromwellenform. Der Grund dafür ist, dass angenommen werden muss, dass der Glättungskondensator die Spitzenspannung der Wechselstromwellenform hält. Wenn sich die Diode dann im nichtleitenden Teil der Wellenform befindet, erreicht die Wechselstromwellenform ihre Spitze, und der Diodengleichrichter sieht diese Spitze über der vom Kondensator gehaltenen Spitzenspannung, d. H. Dem doppelten Spitzenwert der Wellenform. Es ist erwähnenswert, dass der Spitzenwert einer Sinuswelle das 1,414-fache des Effektivwerts beträgt. Daher muss die PIV-Bewertung für die Diode das 2 x 1,414-fache des Effektivwerts der Wechselstromwellenform betragen. Darüber hinaus lohnt es sich, einen gesunden Spielraum zu lassen, um eventuelle Spitzen in der Versorgungsleitung auszugleichen.

Vollweggleichrichterschaltungen

Vollweggleichrichterschaltungen können beide Hälften der eingehenden Wellenform nutzen und sind auf diese Weise effektiver als die Halbwellensorten. Um dies zu erreichen, erfordern diese Gleichrichterschaltungen jedoch die Verwendung von mehr Dioden.

Die Vollwellen-Wechselstromgleichrichterschaltung bietet zwei verschiedene Pfade, einen für jede Hälfte des Zyklus. Auf diese Weise leitet eine Diode von Diodengruppen in der einen Hälfte des Zyklus, während eine andere Diode von Dioden in der anderen Hälfte des Zyklus leitet.

Brückengleichrichter

Die Brückengleichrichterschaltung wird in vielen Vollweggleichrichterschaltungen verwendet. Mit vier Dioden ist es eine effektive Form der Gleichrichtung. In Anbetracht dessen stellen viele Hersteller Brückengleichrichterblöcke mit vier Dioden her. Wenn diese Brückengleichrichter einen erheblichen Strom durchlassen, verbrauchen sie häufig etwas Strom und werden heiß. Um eine Überhitzung zu vermeiden, werden diese Brückengleichrichter häufig in einem Format hergestellt, das es ermöglicht, sie mit einem Kühlkörper in irgendeiner Form zu verschrauben.

Zusammenfassung

Wechselstromgleichrichterschaltungen sind in allen Formen elektronischer Geräte weit verbreitet. Überall dort, wo eine Wechselstromversorgung verwendet wird, wird eine Gleichrichterschaltung eingebaut, da Elektronikschaltungen Gleichstrom zur Versorgung ihres Betriebs verwenden. Obwohl Netzteile möglicherweise nicht direkt Teil der Funktion des Geräts sind, sind sie unerlässlich, da ohne irgendeine Form der Stromversorgung nicht die gesamte Schaltung funktionieren würde. Da Netzteile aufgrund der Übertragungseigenschaften Wechselstrom verwenden und es auch erforderlich ist, Wechselstrom zu verwenden, um den Einsatz von Transformatoren zu ermöglichen, werden immer Wechselstromgleichrichterschaltungen gefunden. Innerhalb dieser Schaltkreise sind Brückengleichrichter ebenfalls sehr verbreitet, da sie eine billige und effektive Form von Komponenten bilden, die in diesen Schaltkreisen verwendet werden sollen.

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