Rectificador de punt mitjà d'ona completa

Si parlem de rectificadors de díodes monofàsics en general, el rectificador d'ona completa de punt mitjà permet obtenir pèrdues més baixes en els díodes, ja que només hi ha dos díodes.

A més, normalment aquests rectificadors s'utilitzen en dispositius de baixa tensió on el corrent a través dels díodes és essencial, per tant, en aquest aspecte, un circuit de punt mitjà d'ona completa és més avantatjós, ja que les pèrdues d'energia en els díodes són proporcionals al quadrat. del valor mitjà del corrent que hi circula.

I si tens en compte la disponibilitat i la qualitat Díode Schottky (baixa caiguda de tensió directa) que estan àmpliament disponibles al mercat avui dia, l'elecció a favor d'un circuit de punt mitjà és òbvia.

I si estem parlant de convertidors de pols transformador amb un transformador push-pull (pont, mig pont, push-pull) que funcionen a freqüències molt superiors a la freqüència habitual de la xarxa, només queda el circuit rectificador amb un punt mitjà i no altres.

Tanmateix, en aquest article ens centrarem en el càlcul del rectificador en relació a una freqüència de línia baixa de 50 Hz, on el corrent rectificat és sinusoïdal.

En primer lloc, cal tenir en compte que en el rectificador, que es construeix segons aquest esquema, ens obliga a tenir un transformador amb dos bobinatges secundaris idèntics o amb un bobinatge secundari, però amb una sortida al mig (que és essencialment el mateix).

La tensió obtinguda en sèrie a partir dels semi-bobinats d'aquest transformador és en realitat bifàsica respecte al punt mitjà, que actua com a punt zero durant la rectificació, ja que aquí es formen dos EMF d'igual magnitud però de direcció oposada. És a dir, les tensions als terminals finals del bobinatge secundari del transformador, que sorgeixen en qualsevol moment del seu funcionament, es desfasen 180 graus.

Els terminals oposats dels bobinatges w21 i w22 estan connectats als ànodes dels díodes VD1 i VD2, mentre que les tensions u21 i u22 aplicades als díodes estan en antifàsica.

Per tant, els díodes condueixen el corrent al seu torn, cadascun durant el seu mig cicle de la tensió d'alimentació: durant un mig cicle, l'ànode del díode VD1 té un potencial positiu i el corrent i21 flueix a través d'ell, a través de la càrrega i a través del bobina (semi-bobina) w21, mentre que el díode VD2 es troba en la condició de polarització inversa, està bloquejat, per tant, no passa corrent per la mitja bobina w22.

Durant el següent mig cicle, l'ànode del díode VD2 té un potencial positiu i el corrent i22 flueix a través d'ell, per la càrrega i per la bobina (semi-bobina) w22, mentre que el díode VD1 es troba en estat polaritzat inversament, està bloquejat, per tant el corrent no circula per la mitja bobina w21.

El resultat aconseguit és que el corrent circula per la càrrega sempre en el mateix sentit, és a dir, el corrent es rectifica. I cadascuna de les meitats del bobinatge secundari del transformador resulta que es carrega només durant mig període de dos. Per a un transformador, això significa que la magnetització no es produeix mai en el seu circuit magnètic perquè les forces magnetomotores dels components de CC dels corrents de bobinatge es dirigeixen de manera oposada.

Denotem com a U2 la tensió efectiva entre el punt mitjà i el terminal llunyà d'un dels semi-enrotllaments. Aleshores s'obté la tensió rectificada mitjana Ud entre el punt mitjà del bobinatge secundari i el punt de connexió dels càtodes dels díodes, en aquest cas, el valor mitjà de la tensió a la càrrega serà:

Veiem que el valor mitjà de la tensió rectificada està relacionat amb el valor rms de la mateixa manera que el valor mitjà del corrent està relacionat amb el valor rms del corrent amb una tensió sinusoïdal no rectificada.

El valor mitjà del corrent de càrrega es troba mitjançant la fórmula (on Rd és la resistència de càrrega):

I com que el corrent flueix pels díodes en sèrie, ara podeu trobar el corrent mitjà de cada díode i l'amplitud del corrent per a cada díode. En triar un díode per a aquest rectificador, és important parar atenció al fet que el corrent màxim admissible del díode és lleugerament superior al valor establert segons aquesta fórmula:

Quan es dissenya un rectificador de punt mitjà d'ona completa, també és important recordar que la tensió inversa aplicada a un díode bloquejat mentre l'altre díode està conduint arriba al doble de l'amplitud de la tensió de mitja bobina.Per tant, la tensió inversa màxima per al díode seleccionat sempre ha de ser superior a aquest valor:

Quan s'especifica la tensió de sortida (corregida) Ud, el valor efectiu de la tensió U2 del mig bobinatge secundari es relacionarà amb ella de la següent manera (compareu amb la primera fórmula):

A més, quan es dissenya un rectificador i s'estableix la tensió mitjana de sortida Ud que s'ha d'obtenir sota càrrega, cal afegir-hi la caiguda de tensió directa a través del díode Uf (es dóna a la documentació del díode). Multiplicar la meitat del corrent de càrrega mitjana per la caiguda de tensió directa a través del díode ens dóna la quantitat de potència que inevitablement s'haurà de dissipar en cadascun dels dos díodes en forma de calor:

A l'hora de triar els díodes, és important tenir-ho en compte, per avaluar les capacitats de la carcassa del díode, si pot dissipar tanta potència i no fallar al mateix temps. Si cal, haureu de fer càlculs tèrmics addicionals pel que fa a la selecció dels dissipadors de calor als quals es connectaran aquests díodes.