Raddrizzatori con moltiplicatore di tensione

Un raddrizzatore è un dispositivo per convertire la corrente alternata in corrente continua, nonché per stabilizzare e regolare una tensione raddrizzata.

Nello schema di fig. 1, e il trasformatore non ha un avvolgimento boost a doppia tensione con un punto medio, ma allo stesso tempo rettifica ad onda intera il raddrizzatore raddoppia la tensione.

Durante il primo semiperiodo, attraverso il diodo D1, la cui tensione ai capi è continua, il condensatore C1 viene caricato approssimativamente alla tensione di ampiezza dell'avvolgimento secondario. Durante il secondo mezzo ciclo, la tensione diretta sarà ai capi del diodo D2 e ​​il condensatore C2 verrà caricato ai suoi capi nello stesso modo.

I condensatori C1 e C2 sono collegati in serie e la tensione totale ai loro capi è approssimativamente uguale al doppio della tensione di ampiezza del trasformatore. La stessa tensione inversa massima sarà attraverso ciascun diodo. Contemporaneamente alla carica dei condensatori C1 e C2, vengono scaricati attraverso il carico R, a seguito del quale la tensione nei condensatori diminuisce.

Minore è la resistenza di carico R, ovvero maggiore è la corrente di carico e minore è la capacità dei condensatori C1 e C2, più velocemente si scaricano e minore è la tensione su di essi. Pertanto, è praticamente impossibile raddoppiare la tensione. Con una capacità del condensatore di almeno 10 μF e una corrente di carico non superiore a 100 mA, è possibile ottenere una tensione 1,7 o addirittura 1,9 volte superiore a quella fornita dal trasformatore.

Riso. 1. Circuiti raddrizzatori con tensione raddoppiante (a) e quadruplicante (b).

Il vantaggio del circuito è che i condensatori appianano le increspature nella corrente raddrizzata.

I circuiti raddrizzatori con un moltiplicatore di tensione possono essere applicati un numero qualsiasi di volte. Nella fig. 1b mostra un circuito che triplica la tensione e ha quattro diodi e quattro condensatori. Nei semicicli dispari, il condensatore C1 viene caricato attraverso il diodo D1 quasi al valore di picco della tensione del trasformatore Et. Il condensatore carico C1 è esso stesso una sorgente.

Pertanto, anche nei semicicli per i quali la polarità della tensione del trasformatore sarà invertita, il condensatore C2 viene caricato attraverso il diodo D2 a circa il doppio della tensione 2Em. Questa tensione è il valore massimo della tensione totale del trasformatore e del condensatore C1 collegati in serie.

Allo stesso modo, il condensatore C3 viene caricato in semicicli dispari attraverso il diodo D3 anche ad una tensione di 2Em, che è la tensione totale del C1 collegato in serie, del trasformatore e di C2 (va tenuto presente che le tensioni di C1 e C2 agiscono l'uno sull'altro).

Ragionando ulteriormente in modo simile, troviamo che il condensatore C4 caricherà anche semicicli attraverso il diodo D4.Di nuovo alla tensione 2Em che è la somma delle tensioni di C1, C3, del trasformatore e di C2. Naturalmente, i condensatori vengono caricati gradualmente alle tensioni specificate per diversi semicicli dopo l'accensione del raddrizzatore. Di conseguenza, dai condensatori C1 e C4 è possibile ottenere una tensione quadrupla 4Et.

Contemporaneamente ai condensatori C1 e C3 è possibile ottenere una tripla tensione ZET. Se aggiungiamo al circuito più condensatori e diodi collegati secondo lo stesso principio, allora da un numero di condensatori C1, C3, C5, ecc., Si otterranno tensioni che aumentano di un numero dispari di volte (3, 5, 7 , ecc. n.), e da un numero di condensatori C2, C4, C6, ecc. sarà possibile ottenere tensioni maggiorate di un numero pari di volte (2, 4, 6, ecc.).

Quando il carico è acceso, i condensatori si scaricheranno e la tensione su di essi diminuirà.Più bassa è la resistenza di carico, più velocemente i condensatori si scaricheranno e la tensione su di essi diminuirà. Pertanto, con resistenze di carico non sufficientemente grandi, l'uso di tali schemi diventa irrazionale.

In pratica, tali schemi forniscono un'efficace moltiplicazione della tensione solo a basse correnti di carico. Naturalmente, puoi ottenere correnti più elevate se aumenti la capacità dei condensatori. Il vantaggio dello schema di cui sopra è la possibilità di ottenere alta tensione senza un trasformatore ad alta tensione. Inoltre, i condensatori devono avere una tensione operativa di soli 2Em, indipendentemente da quante volte la tensione viene moltiplicata, e ciascun diodo funziona a una tensione inversa massima di soli 2Em.

Parti del raddrizzatore

Diodi sono selezionati in base ai loro parametri principali: massima corrente raddrizzata I0max e limitazione della tensione inversa Urev. In presenza di un condensatore all'ingresso del filtro, il valore effettivo della tensione dell'avvolgimento secondario del trasformatore U2 in tutti i circuiti raddrizzatori, ad eccezione del circuito a ponte, non deve superare il - 35% del valore di Urev. In un circuito ad onda intera a punto zero, la tensione U2 si riferisce alla metà dell'avvolgimento. Nel circuito a ponte, y non deve superare il 70% del valore Urev.

Per correggere tensioni più elevate, il numero appropriato di diodi è collegato in serie.

Quando i diodi al germanio e al silicio sono collegati in serie, sono necessariamente manipolati con resistori della stessa resistenza dell'ordine di decine o centinaia di kilo-ohm (Fig. 2). Se ciò non viene fatto, a causa di una significativa diffusione della resistenza inversa dei diodi, la tensione inversa viene distribuita in modo non uniforme tra di loro ed è possibile la rottura del diodo. E in presenza di resistori shunt, la tensione inversa è praticamente equamente divisa tra i diodi.

Il collegamento in parallelo dei diodi per ottenere grandi correnti è indesiderabile, poiché a causa della diffusione dei parametri e delle caratteristiche dei singoli diodi, saranno caricati in modo non uniforme con la corrente. Per equalizzare le correnti in questo caso, i resistori di equalizzazione sono collegati in serie con singoli diodi, le cui resistenze sono scelte empiricamente.

Per i trasformatori raddrizzatori, l'avvolgimento primario di solito ha diverse sezioni che commutano alla tensione di rete 110, 127 e 220 V.

Riso. 2. Collegamento in serie di diodi a semiconduttore

Riso. 3.Modi per regolare la tensione

L'avvolgimento secondario è progettato per la tensione richiesta. Con un circuito a onda intera, ha un'uscita a punto medio. Per ridurre le interferenze dalla rete nei trasformatori raddrizzatori che alimentano i ricevitori, tra l'avvolgimento primario e quello secondario è posta una bobina di schermatura, un'estremità della quale è collegata a un negativo comune.

Le strozzature per il filtro, di regola, hanno nel nucleo gap diamagnetico per eliminare la saturazione magnetica, che porta ad una riduzione dell'induttanza. La resistenza della bobina dell'induttore alla corrente continua è generalmente pari a diverse decine o centinaia di ohm. Parte della tensione rettificata ricade su di essa e sull'avvolgimento elevatore del trasformatore.

Un interruttore e un fusibile sono installati nel circuito di avvolgimento di rete per spegnere automaticamente il raddrizzatore in caso di emergenza. Se, ad esempio, il condensatore del filtro è rotto, si verificherà un cortocircuito nel circuito a corrente rettificata. La corrente primaria diventerà significativamente più alta del normale e il fusibile si brucerà. Senza di esso, il trasformatore può bruciarsi. Inoltre, un tale cortocircuito è molto pericoloso per il diodo, che può essere distrutto dal surriscaldamento con troppa corrente.

A volte l'avvolgimento primario del trasformatore è realizzato con uscite per tensioni diverse, ad esempio 190, 200, 210, 220 e 230 V, quindi con l'aiuto dell'interruttore è stato possibile mantenere una tensione approssimativamente costante del raddrizzatore utilizzando il interruttore durante le fluttuazioni della tensione di rete (Fig. 3, a).Un altro modo per regolare è includere un autotrasformatore di regolazione che abbia uscite per tensioni diverse e un interruttore.

Accendere autotrasformatore di regolazione consente, quando la tensione di rete si abbassa, di fornire una tensione normale al primario del trasformatore di potenza (Fig. 3, b) Esistono anche speciali autotrasformatori di regolazione per tensione di rete 127 e 220 V, che consentono una regolazione graduale della tensione da da 0 a 250 V.

Quando si lavora con un raddrizzatore, soprattutto se fornisce alta tensione, è necessario prendere precauzioni, poiché ferire una persona con una tensione di diverse centinaia di volt è pericoloso per la vita.

Fico. 4. Accensione di un partitore per tre diverse tensioni

Tutte le parti ad alta tensione del raddrizzatore devono essere protette da contatti accidentali. Non toccare mai nessuna parte del raddrizzatore in funzione. Tutti i collegamenti o le modifiche al circuito del raddrizzatore vengono effettuati quando il raddrizzatore è spento ei condensatori del filtro sono scarichi. È utile includere una lampada al neon sulla tensione raddrizzata come indicatore (puntatore) di alta tensione. Il suo bagliore indica la presenza di alta tensione.

La lampada al neon è accesa da un resistore limitatore con una resistenza di diverse decine di kilo-ohm. La presenza di un carico costante sotto forma di tale lampada protegge i condensatori del filtro dalla rottura di sovratensione. Quest'ultimo può accadere se il raddrizzatore funziona al minimo. Senza carico, non c'è caduta di tensione all'interno del raddrizzatore e quindi la tensione ai capi dei condensatori del filtro sarà massima.

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