Struktura

Dvoucestný usměrňovač

Dvoucestný usměrňovač

Je to zapojení usměrňovače, který využívá obou půlvln vstupního napětí. K usměrnění se používá buď zapojení s půleným vinutím napájecího transformátoru a dvěma diodami, nebo s můstkovým usměrňovačem. Celý obvod je napájen z jednofázového střídavého zdroje s harmonickým napětím:

Používá se především u zařízení s vyššími nároky na odběr proudu. Úbytek napětí, který vznikne na diodách, je buď 0,7V (u zapojení s půleným vinutím napájecího transformátoru), nebo 1,4V (u zapojení s můstkovým usměrňovačem). Obvodem bude protékat stejnosměrný proud o kmitočtu 100Hz.

Dvoucestný usměrňovač s půleným vinutím napájecího transformátoru

Tento druh zapojení usměrňovače se často používá pro malé výkony a malá napětí. Dvoucestný usměrňovač je napájen z jednofázového transformátoru, jehož sekundární vinutí je opatřeno středním vývodem (odbočkou). Tento vývod je připojen k jednomu přívodu zátěže a většinou se uzemňuje. Druhý přívod zátěže je připojen k uzlu diod. V tomto zapojení usměrňovače prochází proud každou polovinou sekundárního vinutí transformátoru jen po dobu jedné poloviny periody.

  • Princip dvoucestného usměrňovače se dvěma diodami

obrazek

Obr. 1: Princip dvoucestného usměrňovače se dvěma diodami

 
  • Zapojení dvoucestného usměrňovače s půleným vinutím a činnou zátěží

Obr. 2: Zapojení dvoucestného usměrňovače s půleným vinutím a činnou zátěží

  • Časové průběhy obvodových veličin u dvoucestného usměrňovače s půleným vinutím a činnou zátěžíobrazek

Obr. 3: Časové průběhy obvodových veličin při činné zátěži

Střední hodnota usměrněného napětí naprázdno (ω.t = ϴ) je dvojnásobná oproti jednocestnému usměrňovači: Ud = Uav = 0,45U.

Špičkové závěrné napětí na diodě (nutné pro její napěťové dimenzování) je stejné jako u jednocestného usměrňovače, neboť se jedná vlastně o dva jednocestné usměrňovače zapojené antiparalelně:

Pro zapojení se sběracím kondenzátorem se musí ovšem diody dimenzovat na dvojnásobné napětí, neboť se napětí v závěrném směru na diodách sčítají – napětí od zdroje a na kondenzátoru.

Popis činnosti dvoucestného usměrňovače s půleným vinutím je stejný jako u jednocestného usměrňovače.

  • Zapojení dvoucestného usměrňovače s půleným vinutím a sběracím kondenzátorem

Obr. 4: Zapojení dvoucestného usměrňovače s půleným vinutím a sběracím kondenzátorem

  • Graf napětí u dvoucestného usměrňovače s půleným vinutím a sběracím kondenzátorem

Obr. 5: Graf napětí u dvoucestného usměrňovače s půleným vinutím a sběracím kondenzátorem.

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

 

Dvoucestný můstkový usměrňovač

Usměrňovač v můstkovém zapojení je v podstatě sériové spojení dvou jednocestných usměrňovačů. Na vstupní svorky dvou usměrňovačů, zapojených s opačnou polaritou ventilů, je přiváděno společné napájecí napětí. Používají se jednofázová a třífázová zapojení usměrňovačů.

  • Princip dvoucestného můstkového usměrňovače

Obr. 6: Princip dvoucestného můstkového usměrňovače

  • Zapojení dvoucestného můstkového usměrňovače s kapacitní zátěží

Obr. 7: Zapojení dvoucestného můstkového usměrňovače s kapacitní zátěží

 
  • Časový průběh výstupního napětí můstkového usměrňovače s činnou zátěží

 

Obr. 8: Časový průběh výstupního napětí můstkového usměrňovače s činnou zátěží

  • Časový průběh výstupního napětí můstkového usměrňovače s kapacitní zátěží

Obr.9: Časový průběh výstupního napětí můstkového usměrňovače s kapacitní zátěží

Zvlnění je tím menší, čím méně se kondenzátor C0 vybíjí, tedy čím menší je zatěžovací proud a úhel otevření a čím je sběrací kondenzátor C0větší.

Pracuje-li usměrňovač naprázdno (bez zátěže), nabije se sběrací kondenzátor C0 na maximální napětí sekundárního vinutí síťového transformátoru a diody se uzavřou. Úhel otevření diod je nulový a zvlnění je rovněž nulové.

Vstupní proud i1 v jednotlivých vodičích bude procházet oběma směry a pro odporovou zátěž bude úměrný napájecímu napětí. Proud v obvodu usměrňovače bude procházet vždy tou dvojicí ventilů, na kterých je kladné napětí. Každá dvojice ventilů povede za dobu jedné periody proud v intervalu 180°. Střední hodnota usměrněného napětí naprázdno je:

Špičkové závěrné napětí na diodě je rovno amplitudě napájecího napětí:

 

Metodiku návrhu napájecího zdroje lze nalézt např. zde:

http://www.google.cz/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0CCAQFjAA&url=http%3A%2F%2Fuser.unob.cz%2Fzaplatilek%2FObecne%2FSkripta_napajeci%2520zdroje%2F%25C4%258C%25C3%25A1st1.doc&ei=hdJNVdv4M4fTU_LcgIAM&usg=AFQjCNEqDlPfYDVLEDyOK3i2BxVfpNXcHA&bvm=bv.92885102,d.bGQ&cad=rja

Zdroje

Obrázky

  • Obr. 1: Autor neznámý. Princip dvoucestného usměrňovače se dvěma diodami. Usměrňovače: Jednocestný usměrňovač. [online]. [cit. 2014-04-27]. Dostupné z: http://www.spsemoh.cz/vyuka/zel/usmernovace.htm
  • Obr. 2: BRINDL, Pavel. Zapojení dvoucestného usměrňovače s půleným vinutím a činnou zátěží. VY_32_inovace_03_ELE_3_ Elektronické obvody_03_Usměrňovače. Přerov, 2013.
  • Obr. 3: BRINDL, Pavel. Časové průběhy obvodových veličin při činné zátěži. VY_32_inovace_03_ELE_3_ Elektronické obvody_03_ Usměrňovače. Přerov, 2013.
  • Obr. 4: Autor neznámý. Zapojení dvoucestného můstkového usměrňovače s kapacitní zátěží. [online]. [cit. 2014-08-09]. Dostupné z: http://nd04.jxs.cz/105/094/c4b7b0c8ac_71562924_o2.jpg
  • Obr. 5: Autor neznámý. Graf napětí u dvoucestného usměrňovače s půleným vinutím a sběracím kondenzátorem. Usměrňovače a násobiče: Dvoucestný usmerňovač. [online]. [cit. 2015-01-18]. Dostupné z: http://eln.fpob.eu/teorie/usm-nas
  • Obr. 6: Autor neznámý. Princip dvoucestného můstkového usměrňovače. [online]. [cit. 2014-08-09]. Dostupné z: http://www.spsemoh.cz/vyuka/zel/usmernovace.htm
  • Obr. 7: Autor neznámý. Zapojení dvoucestného můstkového usměrňovače s kapacitní zátěží. [online]. [cit. 2014-08-09]. Dostupné z: http://nd04.jxs.cz/105/094/c4b7b0c8ac_71562924_o2.jpg
  • Obr. 8: Autor neznámý. Časový průběh výstupního napětí můstkového usměrňovače s činnou zátěží. [online]. [cit. 2014-08-09]. Dostupné z: http://dlabos.wz.cz/en/34-Dvoucestne__usmernovace.html
  • Obr. 9: Autor neznámý. Časový průběh výstupního napětí můstkového usměrňovače s kapacitní zátěží. [online]. [cit. 2014-08-09]. Dostupné z: http://dlabos.wz.cz/en/34-Dvoucestne__usmernovace.html
Logolink