Raddrizzatore a punto medio a onda intera

Se parliamo di raddrizzatori a diodi monofase in generale, il raddrizzatore a onda intera a punto medio consente di ottenere minori perdite sui diodi stessi, poiché ci sono solo due diodi.

Inoltre, solitamente tali raddrizzatori sono utilizzati in dispositivi a bassa tensione dove la corrente attraverso i diodi è essenziale.Pertanto, sotto questo aspetto, un circuito a punto medio a onda intera è più vantaggioso, poiché le perdite di energia nei diodi sono proporzionali al quadrato del valore medio della corrente che li attraversa.

E se consideri disponibilità e qualità Diodo Schottky (bassa caduta di tensione diretta) oggi ampiamente disponibili sul mercato, la scelta a favore di un circuito a punto medio è ovvia.

E se parliamo di convertitori di impulsi trasformatore con trasformatore push-pull (ponte, mezzo ponte, push-pull) che funzionano a frequenze molto più alte della normale frequenza di rete, rimane solo il circuito raddrizzatore con un punto medio e no altro.

Tuttavia, in questo articolo ci concentreremo sul calcolo del raddrizzatore in relazione a una bassa frequenza di linea di 50 Hz, dove la corrente raddrizzata è sinusoidale.

Innanzitutto va notato che nel raddrizzatore, che è costruito secondo questo schema, ci obbliga ad avere un trasformatore con due avvolgimenti secondari identici o con un avvolgimento secondario, ma con un'uscita nel mezzo (che è essenzialmente lo stesso).

La tensione ottenuta in serie dai semiavvolgimenti di un tale trasformatore è in realtà bifase rispetto al punto medio, che funge da punto zero durante la rettifica, poiché qui si formano due EMF uguali in grandezza ma di direzione opposta. Cioè, le tensioni ai terminali terminali dell'avvolgimento secondario del trasformatore, che sorgono in qualsiasi momento del suo funzionamento, sono sfasate di 180 gradi.

I terminali opposti degli avvolgimenti w21 e w22 sono collegati agli anodi dei diodi VD1 e VD2, mentre le tensioni u21 e u22 applicate ai diodi sono in controfase.

Pertanto, i diodi conducono corrente a turno - ciascuno durante il suo semiperiodo della tensione di alimentazione: durante un semiperiodo, l'anodo del diodo VD1 ha un potenziale positivo e la corrente i21 scorre attraverso di esso, attraverso il carico e attraverso il bobina (semi-bobina) w21, mentre il diodo VD2 è nella condizione di polarizzazione inversa, è bloccato, quindi non scorre corrente attraverso la semi-bobina w22.

Durante il semiciclo successivo, l'anodo del diodo VD2 ha un potenziale positivo e la corrente i22 scorre attraverso di esso, attraverso il carico e attraverso la bobina (semi-bobina) w22, mentre il diodo VD1 è nello stato di polarizzazione inversa, è bloccato, quindi la corrente non scorre attraverso la semibobina w21.

Il risultato ottenuto è che la corrente attraversa il carico sempre nella stessa direzione, cioè la corrente viene rettificata. E ciascuna delle metà dell'avvolgimento secondario del trasformatore risulta essere caricata solo per mezzo periodo di due. Per un trasformatore, ciò significa che la magnetizzazione non si verifica mai nel suo circuito magnetico perché le forze magnetomotrici dei componenti CC delle correnti di avvolgimento sono dirette in modo opposto.

Indichiamo la tensione effettiva tra il punto medio e il terminale lontano di uno dei semiavvolgimenti come U2. Quindi si ottiene la tensione raddrizzata media Ud tra il punto medio dell'avvolgimento secondario e il punto di connessione dei catodi dei diodi, in questo caso il valore medio della tensione nel carico sarà:

Vediamo che il valore medio della tensione raddrizzata è correlato al valore efficace nello stesso modo in cui il valore medio della corrente è correlato al valore efficace della corrente con una tensione sinusoidale non raddrizzata.

Il valore medio della corrente di carico si trova con la formula (dove Rd è la resistenza di carico):

E poiché la corrente scorre attraverso i diodi in serie, ora puoi trovare la corrente media di ciascun diodo e l'ampiezza della corrente per ciascun diodo. Quando si sceglie un diodo per tale raddrizzatore, è importante prestare attenzione al fatto che la corrente massima consentita del diodo è leggermente superiore al valore stabilito secondo questa formula:

Quando si progetta un raddrizzatore a punto medio a onda intera, è anche importante ricordare che la tensione inversa applicata a un diodo bloccato mentre l'altro diodo è in conduzione raggiunge il doppio dell'ampiezza della tensione della semibobina.Pertanto, la massima tensione inversa per il diodo selezionato deve essere sempre maggiore di questo valore:

Quando viene specificata la tensione di uscita (corretta) Ud, il valore effettivo della tensione U2 del semiavvolgimento secondario sarà correlato ad essa come segue (confrontare con la prima formula):

Inoltre, quando si progetta un raddrizzatore e si imposta la tensione di uscita media Ud da ottenere sotto carico, è necessario aggiungere ad essa la caduta di tensione diretta attraverso il diodo Uf (è riportata nella documentazione del diodo). Moltiplicando metà della corrente di carico media per la caduta di tensione diretta attraverso il diodo otteniamo la quantità di potenza che dovrà inevitabilmente essere dissipata in ciascuno dei due diodi sotto forma di calore:

Quando si scelgono i diodi, è importante tenerne conto, per valutare le capacità dell'alloggiamento del diodo, se può dissipare così tanta potenza e non guastarsi allo stesso tempo. Se necessario, sarà necessario effettuare ulteriori calcoli termici per quanto riguarda la selezione dei dissipatori di calore a cui saranno collegati questi diodi.