Диод перегрева

Это схема однополупериодного выпрямителя, поэтому диод работает только во время положительных полупериодов сети переменного тока. Поэтому пиковый ток диода будет намного выше, чем средний и среднеквадратический ток, потребляемый нагрузкой. При более высоком токе на диоде падает больше напряжения, поэтому его рассеиваемая мощность также будет выше, чем при эквивалентном постоянном токе.

Я смоделировал вашу схему в LTspice и нарисовал результаты за два цикла (красный = ток диода, синий = ток конденсатора, зеленый = напряжение нагрузки):

Первое, что мы замечаем, это то, что конденсатор недостаточно велик, чтобы удерживать напряжение во время отрицательных полупериодов. Это удачно, потому что, если бы это произошло, нагрузка приблизилась бы к 16 В. С 1000 мкФ он по-прежнему получает пиковое значение 16 В, но только 8,4 В среднеквадратичного значения (и 2,1 А среднеквадратичного значения). Однако конденсатор необходимо перезаряжать каждые полпериода, что увеличивает пиковый ток диода.

Ток диода возрастает до 6А при зарядке конденсатора, среднеквадратичное значение тока составляет ~3А (на 50% больше, чем ток нагрузки), а средняя рассеиваемая мощность составляет ~1,3 Вт. Конденсатор также усердно работает с пиковым значением 5 А и среднеквадратичным значением 2,1 А.

Но если диод рассчитан на 6А и пропускает только ~3А, почему он так сильно греется? Ответ заключается в том, что он может выдерживать гораздо более высокие температуры, чем может выдержать ваш палец. Этот диод рассчитан на ток 6 А при температуре окружающей среды до 60 °C с ожидаемым повышением температуры до 90 °C (в хорошей конструкции он должен работать при более низком токе, чтобы снизить температуру поверхности и повысить надежность).

Нагрузка состоит из одного нагревателя PTC 12 В 36 Вт.

Этот нагреватель должен одинаково хорошо работать на переменном токе, поэтому выпрямитель и фильтр просто тратят энергию и снижают доступное напряжение.

Если по какой-то причине вам необходимо запитать нагреватель постоянным током, вам следует использовать схему двухполупериодного выпрямителя с диодом на каждой выходной обмотке трансформатора. Два диода будут работать холоднее, потому что они делят нагрузку, и вам может не понадобиться сглаживающий конденсатор, потому что исходное выпрямленное выходное напряжение должно быть близко к 12 В (среднеквадратичное значение).