Punovalni srednji ispravljač

Ako govorimo o jednofaznim diodnim ispravljačima općenito, tada vam ispravljač s punim valom srednje točke omogućuje manje gubitke na samim diodama, budući da postoje samo dvije diode.

Osim toga, obično se takvi ispravljači koriste u niskonaponskim uređajima gdje je struja kroz diode bitna. Stoga je s tog aspekta povoljniji sklop s punim valom srednje točke, budući da su gubici energije u diodama proporcionalni kvadratu prosječne vrijednosti struje koja kroz njih teče.

A kad uzmete u obzir dostupnost i kvalitetu Dioda Schottky (mali prednji pad napona) koji su danas široko dostupni na tržištu, izbor u korist kruga srednje točke je očit.

A ako govorimo o transformatorsko-impulsnim pretvaračima s push-pull transformatorom (most, polumost, push-pull) koji rade na frekvencijama mnogo višim od uobičajene mrežne frekvencije, tada ostaje samo ispravljački krug sa srednjom točkom i ne drugo.

Međutim, u ovom ćemo se članku usredotočiti na izračun ispravljača u odnosu na nisku mrežnu frekvenciju od 50 Hz, gdje je ispravljena struja sinusna.

Prije svega, treba napomenuti da nas u ispravljaču, koji je izgrađen prema ovoj shemi, obvezuje imati transformator s dva identična sekundarna namota ili s jednim sekundarnim namotom, ali s izlazom u sredini (što je u biti isto).

Napon dobiven u nizu iz polunamota takvog transformatora zapravo je dvofazni u odnosu na središnju točku, koja djeluje kao nulta točka tijekom ispravljanja, budući da se ovdje formiraju dva EMF-a jednake veličine, ali suprotnog smjera. To jest, naponi na krajnjim stezaljkama sekundarnog namota transformatora, koji nastaju u bilo kojem trenutku njegovog rada, fazno su pomaknuti za 180 stupnjeva.

Suprotni izvodi namota w21 i w22 spojeni su na anode dioda VD1 i VD2, dok su naponi u21 i u22 dovedeni na diode u protufazi.

Dakle, diode redom provode struju - svaka tijekom svog poluciklusa napona napajanja: tijekom jednog poluciklusa anoda diode VD1 ima pozitivan potencijal i kroz nju teče struja i21, kroz opterećenje i kroz zavojnica (poluzavojnica) w21, dok je dioda VD2 u stanju obrnute prednapone, zaključana je, stoga kroz poluzavojnicu w22 ne teče struja.

Tijekom sljedećeg poluciklusa, anoda diode VD2 ima pozitivan potencijal i struja i22 teče kroz nju, kroz opterećenje i kroz zavojnicu (poluzavojnicu) w22, dok je dioda VD1 u reverzno prednaponskom stanju, zakočen je, stoga struja ne teče poluzavojnicom w21.

Postignuti rezultat je da struja teče kroz trošilo uvijek u istom smjeru, odnosno struja se ispravlja. A svaka od polovica sekundarnog namota transformatora ispada da je opterećena samo pola perioda od dva. Za transformator to znači da u njegovom magnetskom krugu nikada ne dolazi do magnetiziranja jer su magnetomotorne sile istosmjernih komponenti struja namota suprotno usmjerene.

Označimo efektivni napon između srednje točke i krajnjeg terminala jednog od polunamota kao U2. Tada se dobije prosječni ispravljeni napon Ud između središnje točke sekundarnog namota i spojne točke katoda dioda. U tom će slučaju prosječna vrijednost napona u opterećenju biti:

Vidimo da je prosječna vrijednost ispravljenog napona povezana s efektivnom vrijednošću na isti način na koji je prosječna vrijednost struje povezana s efektivnom vrijednošću struje s neispravljenim sinusoidnim naponom.

Prosječna vrijednost struje opterećenja nalazi se formulom (gdje je Rd otpor opterećenja):

Budući da struja teče kroz diode u nizu, sada možete pronaći prosječnu struju svake diode i amplitudu struje za svaku diodu. Prilikom odabira diode za takav ispravljač važno je obratiti pozornost na činjenicu da je najveća dopuštena struja diode nešto veća od vrijednosti utvrđene prema ovoj formuli:

Prilikom projektiranja punovalnog ispravljača srednje točke, također je važno zapamtiti da reverzni napon primijenjen na zaključanu diodu dok druga dioda provodi doseže dvostruku amplitudu napona poluzavojnice.Stoga maksimalni povratni napon za odabranu diodu mora uvijek biti veći od ove vrijednosti:

Kada je naveden izlazni (korigirani) napon Ud, tada će efektivna vrijednost napona U2 sekundarnog polunamota biti povezana s njim na sljedeći način (usporedi s prvom formulom):

Osim toga, kod projektiranja ispravljača i postavljanja prosječnog izlaznog napona Ud koji se dobiva pod opterećenjem, potrebno mu je dodati i prednji pad napona na diodi Uf (naveden je u dokumentaciji diode). Množenje polovice prosječne struje opterećenja s padom napona na diodi daje nam količinu snage koja će se neizbježno morati raspršiti u svakoj od dvije diode kao toplina:

Kod odabira dioda važno je to uzeti u obzir, procijeniti mogućnosti kućišta diode, može li raspršiti toliku snagu i pritom ne pokvariti. Ako je potrebno, morat ćete napraviti dodatne toplinske proračune u vezi s odabirom hladnjaka na koje će se te diode pričvrstiti.