11.9 : Полуволновой выпрямитель

Полупериодный выпрямитель — это устройство, которое преобразует переменный ток (AC) в постоянный ток (DC) и более эффективно, чем его полуволновой аналог. Обычно он включает в себя трансформатор с центральным отводом, два диода и нагрузочный резистор. Вторичная обмотка трансформатора разделена для обеспечения двух равных напряжений противоположной полярности, что является ключевым элементом двухполупериодного выпрямления.

Полупериодный выпрямитель работает, позволяя каждому диоду проводить ток в течение чередующихся полупериодов входного переменного тока, используя полный цикл формы сигнала переменного тока. Во время положительного полупериода сигнала переменного тока диод D_1 смещается в прямом направлении и проводит ток, а диод D2 смещается в обратном направлении и не проводит ток. Это создает положительный выходной сигнал, аналогичный выходному сигналу полуволнового выпрямителя.

Когда сигнал переменного тока входит в отрицательный полупериод, диод D_1 смещается в обратном направлении и не проводит ток, а диод D_2 смещается в прямом направлении, что позволяет току течь через него. Этот процесс меняет отрицательное напряжение на выходе на положительное, гарантируя, что выходное напряжение всегда имеет одну и ту же полярность. Нагрузочный резистор воспринимает однонаправленный ток, что приводит к однополярной форме выходного сигнала.

Полуволновые выпрямители имеют более высокую эффективность выпрямления и широко используются в источниках питания, зарядных устройствах, аудиоусилителях и приложениях обработки сигналов. Пульсации напряжения ниже, а частота пульсаций в два раза выше, чем у однополупериодного выпрямителя, что обеспечивает более плавный выходной сигнал постоянного тока с меньшими требованиями к фильтрации.

Пиковое обратное напряжение (PIV) в двухполупериодном выпрямителе в два раза превышает максимальное входное переменное напряжение (V_S), уменьшенное за счет прямого падения напряжения на диодах (V_D).

Этот PIV примерно вдвое больше, чем в полуволновом выпрямителе, и для обеспечения безопасной работы требуются диоды, способные выдерживать более высокие обратные напряжения.