Warum verwenden wir Brückengleichrichter?


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Wenn wir bereits einen Gleichrichter mit Mittelabgriff haben, bei dem nur zwei Dioden die gleiche Arbeit leisten, warum müssen dann vier Dioden oder der sogenannte Brückengleichrichter verwendet werden?

Antworten:


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Ich gehe davon aus, dass Sie für "Brückengleichrichter" eine Vollwellen-Brückengleichrichterschaltung gemeint haben . Um klar zu sein, hier ist eine Vollwellenbrücke:

Schauen Sie sich das für einen Moment an und sehen Sie, wie es funktioniert. Grundsätzlich führt es die Absolutwertfunktion an einer Spannung aus. Eigentlich verliert dabei zwei Diodenspannungsabfälle, aber das ist momentan nicht der Punkt. Wenn Sie ein einzelnes Wechselstromsignal haben, ist eine Vollwellenbrücke eine Möglichkeit, alles positiv zu machen.

Wenn die Wechselspannung bereits von einem sekundären Transformator in der Mitte stammt, können Sie den zusätzlichen Anschluss zu Ihrem Vorteil nutzen, um den Gleichrichterkreis zu vereinfachen:

Schauen Sie sich das etwas an und sehen Sie, dass Sie immer eine positive Spannung von V- bis V + erhalten. Warum sollte es nicht jeder so machen? Es sollte offensichtlich sein, dass diese zweite Schaltung nur in begrenzten Situationen möglich ist, in denen ein Transformatorausgang mit Mittelabgriff verfügbar ist. Wenn Sie dies tun, kann dies eine nützliche Methode zur Korrektur sein. Ein Vorteil ist, dass nur ein Diodenabfall in Reihe mit dem Absolutwert der Wechselspannung geschaltet wird, nicht zwei wie bei der Vollwellenbrücke oben.

Aber denken Sie über die Kosten nach. Beachten Sie, dass jeweils nur die Hälfte der Sekundärseite leitet. Sie bezahlen für die zusätzlichen Dinge, die Sie nur die Hälfte der Zeit verwenden. Dioden sind im Vergleich zu Transformatoren billig und klein, insbesondere bei niedrigen Frequenzen wie Netzleistung. Normalerweise ist die entscheidende Frage, ob Sie einen Transformator aus anderen Gründen wie der Isolation benötigen. In diesem Fall sind die zusätzlichen Kosten für den Mittelabgriff und das Wickeln der Sekundärwicklung mit längerem, aber dünnerem Draht relativ gering.

Es gibt noch einen weiteren Grund für die Verwendung einer Sekundärseite mit Mittelabgriff, wenn Sie sowohl eine positive als auch eine negative Versorgung wünschen:

Verfolgen Sie, was über einen gesamten Wechselstromzyklus geschieht, und Sie sollten sehen können, wie Sie sowohl den positiven als auch den negativen absoluten Wert von dieser Schaltung erhalten.


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Vielen Dank, ich habe es verstanden, du hast es sehr deutlich gemacht.
user75736

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Der größte Nachteil des CT-Transformators besteht darin, dass Sie nur die Hälfte davon in jedem Halbzyklus des Netzes verwenden. Das bedeutet, dass Ihr Transformator doppelt so schwer und groß ist wie einer mit einem Vollweggleichrichter. Die zwei zusätzlichen Dioden machen sich auf diese Weise leicht bezahlt.


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Das ist nicht richtig. Bei Verwendung einer 4-Dioden-Brücke ist der Transformator nur etwa 19% kleiner, wobei Diodentropfen ignoriert werden. Ein Vorteil des Designs mit Mittenabgriff für Niederspannungsschaltungen, wie z. B. solche, die kleine Gleichstrommotoren versorgen, besteht darin, dass Sie einen Diodenabfall weniger haben. Bei einer 1,5-V- oder 3-V-Versorgung ist der Transformator daher nicht sehr unterschiedlich groß oder könnte es auch sein noch kleiner sein.
Spehro Pefhany

Der Transformator ist für die von ihm gelieferte Ausgangsleistung ausgelegt. Wenn Sie die Wicklung mit nur zwei Dioden in zwei Teile geteilt haben (Mittelabgriff), ist eine Hälfte im Leerlauf, wenn die andere Wicklung Strom liefert. Dies bedeutet, dass Sie es sich leisten können, dünneres Kabel zu verwenden, da sich der durchschnittliche Strom und die durchschnittliche Erwärmung in jeder Wicklung halbieren. Die Transformatoren haben im Allgemeinen die gleiche Kerngröße und ähnliche Stromspezifikationen, obwohl sie zwei dünnere Wicklungen im gleichen Fensterbereich haben.
KalleMP

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Die Sperrspannungsspezifikation der Dioden ist doppelt so hoch wie bei der 2-Dioden-Lösung gegenüber der 4-Dioden-Lösung, wie in der hart umkämpften Antwort beschrieben. Dies kann also 4 Dioden begünstigen, wenn die Nennspannung ihren Preis um mehr als das Doppelte beeinflusst, z. B. bei Versorgungen mit höherer Spannung, bei denen Etwa 1500 V PIV werden langsam teuer.

Es gibt auch andere Gründe für die Auswahl zwischen den Vereinbarungen.

Die Lösung mit zwei Dioden in der Mitte hat einen Wert, selbst wenn man nur eine positive Schiene mit einer bestimmten Spannung wollte, könnte der Wunsch bestehen, andere Spannungsabgriffe (möglicherweise wählbar) für niedrigere Spannungen zu haben, die gleichzeitig vollweggleichgerichtet sind oder vielleicht sogar eine einfache einzelne Diode Gleichgerichtete Halbwellenschiene, diese könnten dann die gemeinsame Masse mit der Mittelgewindeschiene teilen. Es bietet auch die Möglichkeit, Wicklungen mit einer auf Masse bezogenen Wechselstromschiene (oder möglicherweise sogar einem zweiphasigen Netzspannungsausgang) zu teilen, die nicht möglich ist, da keiner der Transformatoranschlüsse bei Vollbrückenmethode eine feste Masse / gemeinsame Spannung aufweist wird für eine einzelne Schiene verwendet.

Ein praktischer Grund für zwei völlig unabhängige Ausgangswicklungen besteht darin, eine Reihen- oder Parallelschaltung des Transformators zu ermöglichen, wobei nur zwei Dioden mit einem Mittelabgriff oder 4 Dioden mit parallelen Wicklungen für eine Spannung oder die Wicklungen in Reihe mit einer Brücke verwendet werden können Die doppelte Ausgangsspannung zu wählen, wie dies in einem einfachen Auto- / Motorrad-Batterieladegerät gewünscht wird.

In einem Mikrowellen-HV-Transformator ist das innere Ende der Wicklung mit dem Kern geerdet, um die Isolationsanforderungen (und die kapazitive Belastung) zwischen dem HV-Ausgang und dem Transformatorkern zu verringern und die HV-Masse auf Chassis-Potential zu halten, sodass keine Diode platziert wird Auf der Erdungsseite muss die Gleichrichtung (oder Verdoppelung) an einer einzigen geerdeten Wicklung erfolgen, auch wenn eine Vollweggleichrichtung möglicherweise billiger ist. Eine schwimmende HV-Versorgung wäre insbesondere unter Fehlerbedingungen unklug.

Viele praktische Gründe bestimmen, welche Anordnung verwendet wird, und alle haben Vor- und Nachteile.

EDIT:
Ein anderer Gedanke kam mir in den Sinn. Bei sehr niedrigen Spannungen ist es ratsam, zu vermeiden, dass der zweite Diodentropfen in der Diode verschwendet wird, wenn er einen nennenswerten Teil der Ausgangsspannung bildet. Dies könnte in Einzelzellen-NiCd-NiMH-Ladeschaltungen am relevantesten sein.


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Es hat mit der inversen Spitzenspannung der Dioden zu tun. Bitte lesen Sie diesen Artikel in Wikipedia.

PIV einer Diode in einem Vollweggleichrichter mit Mittenabgriffstransformator = 2 * Vm PIV einer Diode in einem Vollweggleichrichter mit Brücke = Vm

Außerdem würde sich ein Transformator mit Mittelabgriff als teurer als die Brücke erweisen.


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Können Sie bitte erweitern, was Sie meinen?
Kortuk

Die Benutzer dieses Forums bevorzugen im Allgemeinen vollständigere Antworten. Wenn Sie mich zum Beispiel fragen "Warum klingelt es, wenn ich eine Glocke drücke?" Und ich Ihnen sagte "Es hat mit Frequenz zu tun", würden Sie wahrscheinlich nicht sagen "Oh, OK, danke, Kumpel! Das klärt das auf!", richtig?
Angelatlarge

Ich habe weitere Informationen hinzugefügt. Ich hatte gehofft, dass die Benutzer dieses Forums bereit sind, den Artikel selbst nachzuschlagen.
Suhas Lohit

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Ich sehe überhaupt keinen Wert in dieser Antwort. Wenn Sie gehofft haben, dass die Benutzer dieses Forums bereit sind, den Artikel selbst nachzuschlagen , wozu sollten Sie dann überhaupt etwas veröffentlichen? Benutzer können sich genauso gut die anderen Antworten ansehen, einschließlich der derzeit von @Olin akzeptierten Antwort, die den relevanten Bereich ziemlich genau abdeckt.
Anindo Ghosh

Diese Antwort berührt einen sehr wichtigen Punkt. Schlecht erklärt und mit Informationen unterstützt, die nicht viel helfen. Es ist richtig, dass die Dioden in dem Ansatz mit zwei Diodenmittenabgriffen der doppelten Ausgangsspitzenspannung standhalten müssen, wenn sie in Sperrrichtung vorgespannt sind, während diejenigen in einer Brücke nur der Spitzenausgangsspannung in Sperrrichtung standhalten müssen. Ich kann sehen, dass dies in einigen Anwendungen sehr wichtig ist, in denen die doppelte spezifizierte Diode mit Sperrspannung mehr als das Doppelte des Preises sein kann.
KalleMP
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