Struktura

Jednocestný usměrňovač

Jednocestný usměrňovač

Je to nejjednodušší zapojení usměrňovače, kdy v sérii se zátěží je zapojena jedna výkonová polovodičová součástka  –   dioda.
Obvod je napájen z jednofázového střídavého zdroje (síť nebo transformátor) s harmonickým napětím:

obrazek

Obr. 1: Princip jednocestného usměrňovače

Propouští pouze jednu půlvlnu vstupního napětí o kmitočtu 50Hz. Má tudíž pouze poloviční účinnost a používá se především u zařízení s velmi nízkým odběrem proudu. Úbytek napětí, který vznikne na jedné diodě, je 0,7V. Obvodem bude protékat pulzující stejnosměrný proud. Zapojení jednočinného usměrňovače s činnou zátěží:

 

obrazek

Obr. 2: Jednocestný usměrňovač s transformátorem a činnou zátěží

 

 

Obr. 3: Časové průběhy

Střední hodnota usměrněného napětí naprázdno (ω.t = ϴ):

Špičkové závěrné napětí na diodě (nutné pro její napěťové dimenzování):

Zapojení jednocestného usměrňovače s činnou zátěží a kondenzátorem na výstupní straně

K vyhlazení pulzujícího průběhu usměrněného napětí se používá kondenzátor C, který je zapojen na výstupní straně usměrňovače, tj. paralelně k odporové zátěži R.

Obr. 4: Jednocestný usměrňovač s činnou zátěží a sběracím kondenzátorem

Obr. 5: Časové průběhy

Dioda V je polarizována v propustném směru. Je-li okamžitá hodnota napětí zdroje u > ud, začne téci diodou proud iv. Pokud je dioda sepnuta, potud se na zátěži objeví napětí zdroje. Za vrcholem kladné půlvlny napětí zdroje je u<ud a kondenzátor se začne vybíjet do odporu s průběhem podle exponenciály. Současně s poklesem napětí klesá i celkový proud tekoucí odporem. V okamžiku, kdy kondenzátor dodává celý proud do odporu │iC│=│iR│, proud diodou iV klesne k nule a dioda se uzavře. Obvod RC je oddělen od napájecího zdroje. Rozdílem okamžitých hodnot napětí na kondenzátoru a napětí zdroje je polovodičová dioda polarizována ve zpětném (závěrném) směru. Při opětovném nárůstu napětí zdroje do kladných hodnot dojde ke splnění podmínky u > ud a dioda opět sepne. Z obr. 5 je zřejmé vyhlazení průběhu usměrněného napětí ud, které bude tím lepší, čím větší bude časová konstanta zátěže τ, která je rovna součinu R.C. Dioda vede proud v kratším intervalu než π, jak je tomu v případě odporové zátěže bez kondenzátoru.

Závěrné napětí diody v jednocestném usměrňovači pro čistě odporovou zátěž musí být větší, než amplituda Uo. Pro kapacitní zátěž musí být větší než 2 Uo.

 

 

Obr. 6: Časové průběhy napětí na jednocestném usměrňovači

  • Modrá – před usměrňovačem == 10Vac 50Hz
  • Zelená – za usměrňovačem (nezapojen filtrační kondenzátor) [hůře viditelný průběh]
  • Žlutá – filtrace 100uF kondenzátorem a zatížení 1kOhm odporem
  • Červená – filtrace 100uF kondenzátorem a zatížení 100Ohm odporem

 

Zdroje

  • BRINDL, Pavel. VY_32_inovace_03_ELE_3_ Elektronické obvody_03_ Usměrňovače. Přerov, 2013.
  • Autor neznámý. Usměrňovače: Jednocestný usměrňovač. [online]. [cit. 2014-04-27]. Dostupné z: http://www.spsemoh.cz/vyuka/zel/usmernovace.htm

Obrázky

  • Obr. 1: Autor neznámý. Princip jednocestného usměrňovače. Usměrňovače: Jednocestný usměrňovač. [online]. [cit. 2014-04-27]. Dostupné z: http://www.spsemoh.cz/vyuka/zel/usmernovace.htm
  • Obr. 2: BRINDL, Pavel. Jednocestný usměrňovač s transformátorem a činnou zátěží. VY_32_inovace_03_ELE_3_ Elektronické obvody_03_Usměrňovače. Přerov, 2013.
  • Obr. 3: Autor neznámý. Časové průběhy na výstupu jednocestného usměrňovače s odporovou zátěží.  [online]. [cit. 2014-08-12]. Dostupné z:  http://www.google.cz/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=8&ved=0CEIQFjAH&url=http%3A%2F%2Fuser.unob.cz%2Fzaplatilek%2FObecne%2FSkripta_napajeci%2520zdroje%2F%25C4%258C%25C3%25A1st1.doc&ei=8enpU9_qLqXE7Ab1-oHADg&usg=AFQjCNEqDlPfYDVLEDyOK3i2BxVfpNXcHA&bvm=bv.72676100,d.ZGU&cad=rja
  • Obr. 4: BRINDL, Pavel. Jednocestný usměrňovač s činnou zátěží a sběracím kondenzátorem. VY_32_inovace_03_ELE_3_ Elektronické obvody_03_ Usměrňovače. Přerov, 2013.
  • Obr. 5:  Autor neznámý. Časové průběhy na výstupu jednofázového usměrňovače s kapacitním charakterem zátěže. [online]. [cit. 2014-08-12]. Dostupné z: http://www.google.cz/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=8&ved=0CEIQFjAH&url=http%3A%2F%2Fuser.unob.cz%2Fzaplatilek%2FObecne%2FSkripta_napajeci%2520zdroje%2F%25C4%258C%25C3%25A1st1.doc&ei=8enpU9_qLqXE7Ab1-oHADg&usg=AFQjCNEqDlPfYDVLEDyOK3i2BxVfpNXcHA&bvm=bv.72676100,d.ZGU&cad=rja
  • Obr. 6: AUTOR NEZNÁMÝ. Usměrňovače a násobiče [online]. [cit. 9.5.2015]. Dostupný na WWW: http://eln.fpob.eu/teorie/usm-nas

 

 

 

Logolink