Rectificadors amb multiplicador de tensió

Un rectificador és un dispositiu per convertir el corrent altern en corrent continu, així com per estabilitzar i regular una tensió rectificada.

En el diagrama de la fig. 1, i el transformador no té un bobinatge d'augment de doble tensió amb un punt mitjà, però al mateix temps rectificació d'ona completa el rectificador duplica la tensió.

Durant el primer mig cicle, a través del díode D1, la tensió a través del qual és directa, el condensador C1 es carrega aproximadament a la tensió d'amplitud del bobinatge secundari. Durant el segon mig cicle, la tensió directa passarà a través del díode D2 i el condensador C2 es carregarà de la mateixa manera.

Els condensadors C1 i C2 estan connectats en sèrie i la tensió total entre ells és aproximadament igual al doble de la tensió d'amplitud del transformador. La mateixa tensió inversa màxima estarà a través de cada díode. Simultàniament a la càrrega dels condensadors C1 i C2, es descarreguen a través de la càrrega R, com a conseqüència de la qual cosa disminueix la tensió dels condensadors.

Com més baixa és la resistència de càrrega R, és a dir, més gran és el corrent de càrrega i menor és la capacitat dels condensadors C1 i C2, més ràpid es descarreguen i més baixa és la tensió. Per tant, pràcticament és impossible duplicar la tensió. Amb una capacitat del condensador d'almenys 10 μF i un corrent de càrrega no superior a 100 mA, es pot obtenir una tensió 1,7 o fins i tot 1,9 vegades superior a la donada pel transformador.

Arròs. 1. Circuits rectificadors amb tensió duplicadora (a) i quadruplicadora (b).

L'avantatge del circuit és que els condensadors suavitzen les ondulacions del corrent rectificat.

Els circuits rectificadors amb un multiplicador de tensió es poden aplicar qualsevol nombre de vegades. A la fig. La figura 1b mostra un circuit que triplica la tensió i té quatre díodes i quatre condensadors. En semicicles senars, el condensador C1 es carrega a través del díode D1 gairebé fins al valor màxim de la tensió del transformador Et. El condensador carregat C1 és en si mateix una font.

Per tant, fins i tot en semicicles per als quals s'invertirà la polaritat de la tensió del transformador, el condensador C2 es carrega a través del díode D2 a aproximadament el doble de la tensió 2Em. Aquesta tensió és el valor màxim de la tensió total del transformador i el condensador C1 connectats en sèrie.

De la mateixa manera, el condensador C3 es carrega en semicicles senars a través del díode D3 també a una tensió de 2Em, que és la tensió total del C1 connectat en sèrie, el transformador i C2 (cal tenir en compte que les tensions de C1 i C2 actuen l'un sobre l'altre).

Raonant de manera similar, trobem que el condensador C4 carregarà fins i tot mig cicle a través del díode D4.De nou a la tensió 2Em que és la suma de les tensions de C1, C3, el transformador i C2. Per descomptat, els condensadors es carreguen als voltatges especificats gradualment durant diversos semicicles després d'encendre el rectificador. Com a resultat, dels condensadors C1 i C4 es pot obtenir una tensió quàdruple 4Et.

Simultàniament amb els condensadors C1 i C3 es pot obtenir un ZET de triple tensió. Si afegim al circuit més condensadors i díodes connectats segons el mateix principi, aleshores a partir d'un nombre de condensadors C1, C3, C5, etc., s'obtindran tensions que augmenten un nombre senar de vegades (3, 5, 7). , etc. n.), i d'una sèrie de condensadors C2, C4, C6, etc. es podran obtenir tensions augmentades un nombre parell de vegades (2, 4, 6, etc.).

Quan la càrrega s'encén, els condensadors es descarregaran i la tensió d'ells disminuirà.Com més baixa sigui la resistència de càrrega, més ràpid es descarregaran els condensadors i la tensió d'ells disminuirà. Per tant, amb resistències de càrrega insuficientment grans, l'ús d'aquests esquemes esdevé irracional.

A la pràctica, aquests esquemes proporcionen una multiplicació efectiva de la tensió només amb corrents de càrrega baixes. Per descomptat, podeu obtenir corrents més altes si augmenteu la capacitat dels condensadors. L'avantatge de l'esquema anterior és la capacitat d'obtenir alta tensió sense un transformador d'alta tensió. A més, els condensadors han de tenir una tensió de funcionament de només 2Em, no importa quantes vegades es multipliqui la tensió, i cada díode funciona a una tensió inversa màxima de només 2Em.

Parts del rectificador

Díodes es seleccionen segons els seus paràmetres principals: corrent rectificada màxima I0max i tensió inversa limitadora Urev. En presència d'un condensador a l'entrada del filtre, el valor efectiu de la tensió del bobinatge secundari del transformador U2 en tots els circuits rectificadors, excepte el circuit del pont, no ha de superar el 35% del valor de Urev. En un circuit d'ona completa de punt zero, la tensió U2 es refereix a la meitat del bobinatge. Al circuit del pont, y no hauria de superar el 70% del valor Urev.

Per corregir tensions més altes, es connecten en sèrie el nombre adequat de díodes.

Quan els díodes de germani i silici estan connectats en sèrie, necessàriament es manipulen amb resistències de la mateixa resistència de l'ordre de desenes o centenars de quiloohms (Fig. 2). Si això no es fa, a causa d'una important dispersió de la resistència inversa dels díodes, la tensió inversa es distribueix de manera desigual entre ells i és possible la ruptura del díode. I en presència de resistències de derivació, la tensió inversa es divideix pràcticament a parts iguals entre els díodes.

La connexió en paral·lel de díodes per obtenir grans corrents no és desitjable, ja que a causa de la propagació dels paràmetres i característiques dels díodes individuals, es carregaran de manera desigual amb el corrent. Per igualar els corrents en aquest cas, les resistències d'igualització es connecten en sèrie amb díodes individuals, les resistències dels quals es trien empíricament.

Per als transformadors rectificadors, el bobinatge primari sol tenir diverses seccions que canvien a la tensió de xarxa de 110, 127 i 220 V.

Arròs. 2. Connexió en sèrie de díodes semiconductors

Arròs. 3.Maneres d'ajustar la tensió

El bobinatge secundari està dissenyat per a la tensió requerida. Amb un circuit d'ona completa, té una sortida de punt mitjà. Per reduir les interferències de la xarxa en els transformadors rectificadors que alimenten els receptors, es col·loca una bobina de blindatge entre els bobinatges primari i secundari, un extrem dels quals està connectat a un negatiu comú.

Les boques per al filtre, per regla general, tenen al nucli buit diamagnètic per eliminar la saturació magnètica, que comporta una reducció de la inductància. La resistència de la bobina de l'inductor al corrent continu sol ser igual a diverses desenes o centenars d'ohms. Una part de la tensió rectificada cau sobre ell i sobre el bobinatge augmentador del transformador.

S'instal·len un interruptor i un fusible al circuit de bobinat de la xarxa per apagar automàticament el rectificador en cas d'emergència. Si, per exemple, el condensador del filtre està trencat, es produirà un curtcircuit al circuit de corrent rectificat. El corrent primari serà significativament superior al normal i el fusible es trencarà. Sense ell, el transformador es pot cremar. A més, aquest curtcircuit és molt perillós per al díode, que es pot destruir per sobreescalfament amb massa corrent.

De vegades, el bobinatge primari del transformador es fa amb sortides per a diferents tensions, per exemple 190, 200, 210, 220 i 230 V, de manera que amb l'ajuda de l'interruptor es va poder mantenir una tensió aproximadament constant del rectificador utilitzant el interruptor durant les fluctuacions de la tensió de la xarxa (Fig. 3, a).Una altra manera de regular és incloure un autotransformador regulador que tingui sortides per a diferents voltatges i un interruptor.

Encendre autotransformador regulador permet, quan es baixa la tensió de xarxa, subministrar tensió normal al bobinat primari del transformador de potència (Fig. 3, b) També hi ha autotransformadors especials d'ajust per a tensió de xarxa 127 i 220 V, que permeten un ajustament suau de la tensió des de 0 a 250 V.

Quan es treballa amb un rectificador, sobretot si dóna alta tensió, s'han de prendre precaucions, ja que ferir una persona amb una tensió de diversos centenars de volts és potencialment mortal.

Fig. 4. Encendre un divisor per a tres tensions diferents

Totes les peces d'alta tensió del rectificador s'han de protegir del contacte accidental. No toqueu mai cap part del rectificador en funcionament. Totes les connexions o els canvis al circuit rectificador es fan quan el rectificador està apagat i els condensadors del filtre es descarreguen. És útil incloure una làmpada de neó a la tensió rectificada com a indicador (punter) d'alta tensió. La seva brillantor indica la presència d'alta tensió.

El llum de neó s'encén mitjançant una resistència limitadora amb una resistència de diverses desenes de quiloohms. La presència d'una càrrega constant en forma d'aquesta làmpada protegeix els condensadors del filtre de la ruptura de sobretensió. Això últim pot passar si el rectificador està funcionant al ralentí. Sense càrrega, no hi ha caiguda de tensió dins del rectificador i, per tant, la tensió als condensadors del filtre serà màxima.

Llegeix també: Ressonància de voltatge