Диодный мост и двухполупериодный выпрямитель.

В одной из недавних статей мы разбирались с устройством и принципом работы однополупериодного выпрямителя, так вот, сегодня продолжим эту тему. И перейдем, как и собирались, к более сложной схеме выпрямителя, и в то же время самой популярной. Речь идет, конечно же, о двухполупериодном выпрямителе, сердцем которого является диодный мост. Диодный мост - это электронное устройство, которое как раз и предназначено для решения задачи выпрямления тока. Изобретателем этой схемы является немецкий физик Лео Гретц, поэтому также можно встретить название мост Гретца, что весьма логично.

Базовый диодный мост состоит из 4-х диодов, соединенных следующим образом:

Но зачастую на принципиальных схемах можно встретить упрощенное обозначение:

Собственно, давайте рассмотрим непосредственно схему двухполупериодного выпрямителя:

Здесь также возможны некоторые вариации, например:

Несмотря на разное изображение, электрическое подключение остается неизменным, и все-таки первый вариант используется значительно чаще, так что и мы будем придерживаться именно его. Резистор R_н в данном примере играет роль полезной нагрузки. Как и при разборе однополупериодного выпрямителя рассмотрим случай с синусоидальным напряжением на входе:

В случае положительного полупериода сигнала (U_{вх} \gt 0), ток будет протекать через диоды D1 и D3. Давайте рассмотрим путь тока более наглядно:

А на отрицательном полупериоде, напротив, диоды D1 и D3 будут закрыты, а протекание тока обеспечат D2 и D4:

В обоих случаях ток через нагрузку будет течь в одном и том же направлении, от точки, помеченной знаком "+" на схеме, к точке "-". А именно для этого мы и используем выпрямитель - чтобы ток через нагрузку протекал только в одном направлении, и в результате выходной сигнал имеет такой вид:

Сразу же очевидно отличие от однополупериодной схемы, когда сигнал на выходе был только на протяжении одного полупериода. В данном же случае, ток через нагрузку течет как на положительном, так и на отрицательном полупериоде, поэтому схема и называется двухполупериодной.

Но! Также как и в случае с однополупериодным выпрямителем на выходе мы получаем пульсирующий ток, а не строго постоянный. Поэтому необходимо использовать сглаживающий фильтр, который в самом простом варианте может состоять из одного конденсатора:

Емкость должна быть такой, чтобы конденсатор не успевал быстро разрядиться. Итак, добавляем конденсатор в схему выпрямителя и проверяем напряжение на нагрузке:

Совсем другое дело 👍

Существуют специальные диодные сборки, которые представляют из себя четыре одинаковых по характеристикам диода, соединенные по мостовой схеме, помещенные в один корпус. Соответственно, такая сборка имеет четыре вывода, все в точности как на нашей схеме. Выводы, предназначенные для подключения переменного тока (входного сигнала) могут обозначаться символом "~" или буквами AC, традиционными для переменного тока. Выводы же, к которым подключается нагрузка, обозначаются "+" и "-". Но все это, конечно, индивидуально и зависит от использующегося устройства.

Несколько примеров диодных мостов в сборке:

И по традиции, в завершение статьи, резюмируем плюсы и минусы двухполупериодного выпрямителя по сравнению с однополупериодным:

• В первую очередь, поскольку здесь используются уже оба полупериода сигнала, то, естественно, КПД схемы больше.
• Кроме того, пульсирующее напряжение на выходе имеет в 2 раза большую частоту, а такие пульсации сгладить проще.

Но, как и всегда, есть и свои недостатки:

• Во-первых, это двойное падение напряжения. Поскольку при прохождении тока через диод на самом диоде падает напряжение, то в данном случае оно удвоено, поскольку ток в итоге проходит через два диода. Именно поэтому в схеме двухполупериодного выпрямителя часто отдают предпочтение диодам Шоттки, имеющим пониженное падение напряжения.
• И второй недостаток, имеющий скорее практический смысл. Если один из диодов диодного моста выйдет из строя, то схема просто превратится в однополупериодный выпрямитель, но работать не перестанет. То есть получается, что возникшую проблему можно будет и не заметить сразу.

И вот на этом точно заканчиваем на сегодня ) Всем спасибо за внимание, любые вопросы можно задавать на нашем форуме, в группе ВКонтакте или в комментариях к статье 🤝