Základní typy dvoucestných usměrňovačů


Dvoucestný usměrňovač je takový usměrňovač, kde jsou dvě usměrňovací cesty. Dvoucestný usměrňovač může být buď můstkový nebo se souměrným sekundárním vinutím síťového transformátoru.

Můstkové zapojení dvoucestného usměrňovače:



Je-li v bodě ´a´ kladná půlvlna vstupního napětí otvírá se dioda D2 a prochází proud if na zátěž, dále pak přes diodu D4 do bodu ´b´ - záporný pól (princip obr. A). V druhé polovině periody, tj. je-li v bodě ´b´ kladná půlvlna vstupního signálu, otvírá se dioda D3 a prochází proud přes zátěž Rz , přes diodu D1 do bodu ´a´ - záporný pól (princip obr. B). Protože zátěží prochází v obou půlvlnách proud stejným směrem, vzniká na ní napětí pulsující dvojnásobným kmitočtem než vstupní (sítě). Tento průběh je však technicky nevhodný, a proto se paralelně k zátěži připojuje sběrací kondenzátor Co.

Tentokrát při průchodu proudu diodami se nabíjí kondenzátor Co , na vyznačenou polaritu, a napětí na zátěži stoupá. Proud diodami je protlačován pouze v části periody, které se říká úhel otevření (označen 2o), tj. v době, kdy je napětí na transformátoru vyšší než napětí na kondenzátoru Co. Zbývající část periody jsou diody uzavřena a proud do zátěže dodává sběrací kondenzátor Co, který se v této době přes zátěž vybíjí. Vlivem nabíjení a vybíjení kondenzátoru Co kolísá napětí na zátěži kolem střední hodnoty napětí Uo v rytmu dvojnásobného kmitočtu sítě. Tato proměnní složka napětí má přibližně pilovitý průběh. Podle velikosti tohoto pilovitého napětí, jímž se prokládá 1.harmonická, tzv. zvlnění usměrněného napětí, určujeme činitel zvlnění zv.

Uzv

zv = -------- * 100%

Uo

Zvlnění je tím menší, čím méně se kondenzátor Co vybíjí, tedy čím menší je zatěžovací proud a úhel otevření a čím je sběrací kondenzátor Co větší.

Pracuje-li usměrňovač naprázdno (bez zátěže), nabije se sběrací kondenzátor Co na maximální napětí sekundárního vinutí síťového transformátoru a diody se uzavřou. Úhel otevření diod je nulový a zvlnění je rovněž nulové.


Pilovitým průběhem se prokládá 1.harmonická (sinusoida), od jejíhož vrcholu se odčítá Uzv (na obr. není vidět) !

















Zapojení se souměrným sekundárním vinutím síťového transformátoru:



K činnosti se využívá síťový transformátor se souměrným sekundárním vinutím, který vytváří dvě stejně velká sekundární napětí, navzájem fázově posunutá o 180°. Střed vinutí se obvykle uzemňuje.

Je-li v bodě ´a1´ kladná půlvlna napětí je dioda D1 otevřena a prochází proud if , dioda D2 je zahrazena, neboť v bodě ´a2´ je záporné napětí (princip obr. A). Je-li v bodě v bodě ´a1´ záporná půlvlna je dioda D1 zahrazena, v bodě ´a2´ je nyní kladná půlvlna, a tak dioda D2 je otevřena a prochází proud (princip obr. B). Diody se takto střídají v činnosti, proud pulsuje opět dvojnásobným kmitočtem sítě a vytváří na zátěži odpovídající napětí Uo. Usměrněné napětí i proud jsou stejné jako v případě můstkového zapojení. I zde je však tento průběh nevhodný, a proto se paralelně k zátěži připojuje sběrací kondenzátor Co.

Podobně jako v můstkovém zapojení dochází i v tomto zapojení k periodickému nabíjení a vybíjení kondenzátoru Co proudovými impulsy (dále viz výše).


Pilovitým průběhem se prokládá 1.harmonická (sinusoida), od jejíhož vrcholu se odčítá Uzv (na obr. není vidět) !


V případě, kdy jsou požadována dvě stejně velká usměrněná napětí navzájem opačné polarity, (např. symetrické napojení integrovaných obvodů), užívá se často úprava tohoto zapojení.



Diody D3 a D4 připojené na stejné vinutí transformátoru jako diody D1 a D2 jsou proti nim pouze obráceně pólované (obráceně zapojená katoda a anoda). Proto napětí na sběracím kondenzátoru Co2 má stejnou velikost, avšak obracenou polaritu než napětí na sběracím kondenzátoru Co1.

Na toto zapojení lze také nahlížet jako na usměrňovač můstkový s uzemněným středem sekundárního vinutí transformátoru a středem zátěže.

dlabos.wz.cz