11.9 : Vollweggleichrichter

Ein Vollweggleichrichter ist ein Gerät, das Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) umwandelt und effizienter ist als sein Halbweg-Gegenstück. Er enthält normalerweise einen Transformator mit Mittelanzapfung, zwei Dioden und einen Lastwiderstand. Die Sekundärwicklung des Transformators ist geteilt, um zwei gleiche Spannungen mit entgegengesetzter Polarität bereitzustellen, was das zentrale Element der Vollweggleichrichtung ist.

Der Vollweggleichrichter funktioniert, indem er jede Diode während abwechselnder Halbzyklen des Wechselstromeingangs leiten lässt und den vollen Zyklus der Wechselstromwellenform nutzt. Während des positiven Halbzyklus des Wechselstromsignals wird Diode D_1 in Vorwärtsrichtung vorgespannt und leitet, während Diode D_2 in Rückwärtsrichtung vorgespannt ist und nicht leitet. Dies erzeugt einen positiven Ausgang ähnlich dem eines Halbweggleichrichters.

Wenn das Wechselstromsignal in die negative Halbwelle eintritt, ist Diode D_1 in Sperrrichtung vorgespannt und nichtleitend, während Diode D_2 in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist, sodass der Strom durch sie fließen kann. Dieser Vorgang wandelt die negative Spannung am Ausgang in eine positive um und stellt sicher, dass die Ausgangsspannung immer dieselbe Polarität aufweist. Der Lastwiderstand sieht einen unidirektionalen Strom, was zu einer unipolaren Ausgangswellenform führt.

Vollweggleichrichter haben eine höhere Gleichrichtungseffizienz und werden häufig in Netzteilen, Batterieladegeräten, Audioverstärkern und Signalverarbeitungsanwendungen verwendet. Die Welligkeitsspannung ist niedriger und die Welligkeitsfrequenz ist doppelt so hoch wie bei einem Halbweggleichrichter, was zu einem gleichmäßigeren Gleichstromausgang mit geringerem Filterbedarf führt.

Die Spitzensperrspannung (PIV) in einem Vollweggleichrichter ist doppelt so hoch wie die maximale Eingangswechselspannung (V_S), reduziert um den Durchlassspannungsabfall (V_D) der Dioden.

Dieser PIV ist etwa doppelt so hoch wie der eines Halbwellengleichrichters und erfordert Dioden, die höhere Sperrspannungen aushalten können, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten.