Двухполупериодный выпрямитель лучше полуволнового?

Мне любопытно, есть ли практические различия между источником питания постоянного тока на основе однополупериодного выпрямителя или двухполупериодного выпрямителя.

Я имею в виду, что у меня есть несколько небольших блоков питания постоянного тока, которые должны выдавать 12 В 0,1 А каждый. Все они имеют трансформатор 240В->18В, затем 1 диод или 4 диода, затем 78L12 (стабилизатор 0,1А) и один или два конденсатора (обычно 220мкФ или 470мкФ).

Мой вопрос заключается в том, может ли источник питания давать постоянное напряжение хорошего качества только с однополупериодным выпрямителем (один диод), когда добавлен конденсатор 470 мкФ и 78L12, или лучше использовать мостовой выпрямитель (4 диода).

Еще у меня есть один старый блок питания 12В 0,2А на стабилитроне вместо стабилизатора 7812. Он также имеет 18 В, подаваемое только на один диод, затем резистор 33 Ом, который ограничивает ток до 0,2 А, затем стабилитрон параллельно с конденсатором 1000 мкФ. Опять же: было бы лучше иметь там 4 диода, или здесь достаточно хорошего однополупериодного выпрямления благодаря конденсатору на 1000 мкФ?

(Все мои блоки питания работают хорошо, мне просто любопытно, «почему» и «как» эти штуки работают.)

Обновлять:

Нашел еще две интересные информации:

  1. Конденсатор должен быть примерно 500 мкФ на каждый 0,1 Ампер выходного сигнала (или более). Это относится к двухполупериодному выпрямителю. Поскольку я видел такие же значения в однополупериодных выпрямителях, этого недостаточно, и они имеют плохой дизайн.

  2. 4-диодное выпрямление нельзя использовать, когда мы хотим получить комбинированный выход 5 В/12 В (или любые другие два напряжения) с помощью простого трансформатора, потому что он не может обеспечить общую землю для двух разных цепей. (Более сложный реальный пример: у меня есть блок питания с четырьмя выходными проводами от трансформатора -7/0/+7/+18 Вольт. Затем он использует 2-диодное выпрямление для получения двухполупериодного 7В на выходе и 1-диодное выпрямление. чтобы получить полуволновое выходное напряжение 18 В. Линия 18 В не может быть здесь «обновлена» до 4-диодного выпрямления.)

двухполупериодные выпрямители должны быть лучше для коэффициента мощности на стороне переменного тока, если это необходимо.

Ответы (5)

Любой из них может работать правильно, если спроектирован правильно. Если у вас есть тупой источник питания выпрямителя, питающий 7805, то все, что нужно сделать части выпрямителя, — это гарантировать соблюдение минимального входного напряжения для 7805.

Проблема в том, что такой блок питания заряжает входной конденсатор только в пиках линейного цикла, тогда как 7805 будет разряжать его между пиками. Это означает, что цоколь должен быть достаточно большим, чтобы обеспечивать минимальное входное напряжение 7805 при наихудшем потреблении тока в течение максимального времени между пиками.

Преимущество двухполупериодного выпрямителя состоит в том, что используются как положительные, так и отрицательные пики. Это означает, что крышка заряжается в два раза чаще. Поскольку максимальное время, прошедшее с момента последнего пика, меньше, цоколь может быть меньше, чтобы поддерживать такое же максимальное потребление тока. Недостатком двухполупериодного выпрямителя является то, что он использует 4 диода вместо 1, и теряется падение напряжения еще на одном диоде. Диоды дешевы и малы, поэтому в большинстве случаев двухполупериодный выпрямитель имеет больше смысла. Другой способ сделать двухполупериодный выпрямитель — использовать вторичную обмотку трансформатора с центральным отводом. Центр соединен с землей, и с каждого конца есть по одному диоду к необработанному положительному источнику питания. Этот двухполупериодный выпрямитель выпрямляется только с одним диодом на пути, но требует более тяжелого и дорогого трансформатора.

Преимущество однополупериодного выпрямителя состоит в том, что одна сторона входа переменного тока может быть напрямую подключена к той же земле, что и выход постоянного тока. Это не имеет значения, когда вход переменного тока является вторичной обмоткой трансформатора, но может быть проблемой, если переменный ток уже привязан к земле.

Прочитав последний абзац ответа Олина Латропа, я понял, почему иногда используется однополупериодный выпрямитель: когда есть комбинированный источник питания 5 В / 12 В, им нужна общая земля, и поэтому нельзя использовать 4-диодный выпрямитель. Там можно использовать двухдиодный выпрямитель, но нужен более сложный трансформатор. Я прав?
@AlKepp существует множество различных способов разработки комбинированного источника питания 5 В / 12 В, но да, полуволна вполне может быть проще / дешевле для небольших нагрузок.
@Olin Lathrop Я создал интерфейс, в котором логика переключалась между плавающей землей и -5 В постоянного тока, при этом земля была напрямую подключена к одной ножке 24 В переменного тока. Когда я заменил полуволновой выпрямитель на двухполупериодный, мои сигналы выглядят как обрезанная синусоида. Я не могу понять разницу. Действительно ли напряжение на земле на полуволне равно 0, или здесь происходит какое-то смещение постоянного тока?

Упрощенное объяснение:

Идеальный однополупериодный выпрямитель «использует» только половину формы волны переменного тока (отсюда и название «полупериодный»).

однополупериодный выпрямитель из Википедии

Идеальный двухполупериодный мостовой выпрямитель будет использовать всю форму волны переменного тока.

двухполупериодный выпрямитель из Википедии

Идеальный двухполупериодный выпрямитель (с трансформатором с отводом от середины) также будет использовать всю форму волны переменного тока.

еще один двухполупериодный выпрямитель из Википедии

Вы можете видеть, что для однополупериодного выпрямителя каждый второй цикл переменного тока пропускается, оставляя зазор в форме выходного сигнала. Для двухполупериодного выпрямителя, поскольку используется вся форма волны, зазор отсутствует (эффективная выходная частота удваивается).

Если эти формы сигналов применить к конденсатору, вы можете довольно ясно увидеть, что для однополупериодного выпрямителя, чтобы поддерживать чистый постоянный ток, конденсатор должен быть достаточно большим, чтобы удерживать напряжение во время этого большого промежутка. Для двухполупериодного выпрямителя, поскольку «пиков» больше, конденсатор может быть меньше, чем для однополупериодного выпрямителя при том же уровне мощности.

На ваш вопрос правильно спроектированный однополупериодный выпрямитель должен иметь достаточно большой конденсатор для поддержания регулирования, несмотря на использование только половины формы волны переменного тока, поэтому регулирование должно быть в порядке. Нет необходимости «модернизировать» схему с помощью моста.

Нагрузка действует как резистор R, ограничивающий ток питания. В сочетании с фильтрующим конденсатором C вы получаете фильтр нижних частот. На самом деле вы можете определить минимальную емкость, необходимую для обеспечения того, чтобы ваше питание оставалось выше минимума для регулятора напряжения. Конденсаторы большой емкости не только дороже, но и занимают много места.
Это «половина каждого цикла переменного тока», а не «каждый второй цикл переменного тока».

Просто чтобы уточнить, трансформатор, понижающий напряжение, работает только на переменном токе. Выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный, что не означает, что напряжение не меняется, просто ток не идет в обоих направлениях. Двухполупериодные выпрямители определенно лучше, чем однополупериодные, потому что они дают вам мощность в течение обеих половин цикла. Они могут даже исправить переполюсовку постоянного тока!

Фиксация переполюсовки - интересный момент.
Выпрямитель не преобразует переменный ток в постоянный — он сдвигает нулевое среднее напряжение на входе в положительное (или отрицательное) среднее значение. В связи с этим вы конвертируете переменный ток в переменный + постоянный, а не только в постоянный.
На самом деле, Флориан, поскольку выход выпрямителя имеет постоянную полярность, его можно считать постоянным. Напряжение может быть непостоянным, но оно не меняет полярность (как при переменном токе).
В инопланетной школе это называли «пульсирующим постоянным током», что кажется довольно точным.

Эмпирическое правило, которое я усвоил в конце 70-х, было 2000 мкФ на ампер при 60 Гц. Этот инструктор также объяснил, что исторически, поскольку стоимость была основана на использовании ртутных выпрямителей на электронных лампах, а компоненты трансформатора из меди и стали были дешевыми, решение о том, проектировать ли один или два выпрямителя, было экономически выгодным. И время может изменить экономическую основу инженерных решений.

У ректификации моста есть несколько преимуществ.

Один, как уже указывали другие ответы, заключается в том, что вы можете обойтись меньшими сглаживающими конденсаторами.

Другое дело, что если вы посмотрите на форму волны входного тока однополупериодного выпрямителя, она имеет постоянную составляющую. Эта составляющая постоянного тока способствует проблемам насыщения трансформатора.

Под «у мостового выпрямления есть несколько преимуществ» вы имели в виду двухполупериодный?
Двухполупериодный выпрямитель лучше полуволнового?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v