1.3.2 Ispravljači

Ako je iznos napona na diodi u_d sa slike 1.3-1, velik u odnosu na napon praga diode Uh , onda je u slučaju kada je u_d > 0, u_T » u i kod analize rada kruga u većini primjena koristi se model idealne diode. Uz navedene pretpostavke, kada je valni oblik ulaznog signala opisan izrazom

(1.3-2)

krug na slici 1.3-1 predstavlja poluvalni ispravljač. Naziv je izveden iz izgleda valnog oblika signala na izlazu kruga koji istovremeno odgovara naponu na trošilu, u_t(t), slika 1.3-3. Budući se u analizi rada poluvalnog ispravljača kao model diode koristi sklopka, izlazni napon čini samo pozitivni poluval ulaznog napona.

S druge strane poluvalni ispravljač se može promatrati kao krug kod kojeg izlazni napon u svakom trenutku slijedi ulazni napon osim u slučaju kada je ulazni napon negativnog iznosa. Negativne vrijednosti ulaznog napona su odsječene.

Slika 1.3-3 Valni oblici na (a) ulazu i (b) izlazu poluvalnog ispravljača

 

Punovalni ispravljač za propuštanje pozitivnog dijela ulaznog napona i za ispravljanje, invertiranje negativnog dijela ulaznog napona, koristi dvije ili više dioda. Jedan od mogućih spojeva prikazuje slika 1.3-4(a). Spoj je sastavljen od dva poluvalna ispravljača pri čemu svaki djeluje pri jednom polaritetu ulaznog signala. Sastavljeni izlazni napon se dobiva na zajedničkom otporniku koji predstavlja trošilo otpora R_T. Valni oblici su prikazani na slici 1.3-4(b).

Slika 1.3-4 (a) Punovalni ispravljač i (b) odgovarajući valni oblici napona

Za vrijeme prve poluperiode u(t), u_a ja napon na trošilu kad struja teče kroz diode D₁, dok je u_b napon za vrijeme druge poluperiode ulaznog napona, kad struja teče kroz diode D₂.

Ispravljači se uglavnom koriste u izvorima napajanja gdje je izmjenične signale potrebno pretvoriti u istosmjerne. Da bi se izbjegle izmjenične komponente (ripple) prisutne u izlaznom naponu, ispravljeni napon se propušta kroz niskopropusni filter. U najjednostavnijem spoju krug na slici 1.3-4 se proširuje tako da se otporu R_T paralelno dodaje kondenzator C. Dobiveni valni oblik izlaznog signala prikazuje slika 1.3-5.

Slika 1.3-5 Izlazni valni oblik u slučaju paralelnog spajanja R_T i C

 

Slijedi opis rada sklopa punovalnog ispravljača s početkom u t = t₁, slika 1.3-5. U vremenskom intervalu od t₁ do t₂ vode diode D₁ i valni oblik izlaznog napona slijedi valni oblik ulaznog napona. U trenutku t = t₂, ulazni napon dostiže najveću vrijednost. Za t > t₂, ulazni napon opada smanjenjem poluperiode sinusoide, ali se napon na kondenzatoru C ne izbija tako brzo kao što opada sinusni val. Posljedica toga je da napon u_T(t) nepropusno polarizira diode D₁ za vrijeme t > t₂ i diode ne vode. Diode D₁ ostaju u stanju zapiranja do treće poluperiode ulaznog signala. Za vrijeme druge poluperiode diode D₂ vode u vremenskom intervalu od t₃ do t₄, a zatim ne vode, kao što su to činile diode D₁ u prvoj poluperiodi. Postupak se ponavlja u ostalim poluperiodama. Za vrijeme kada diode ne vode, kondenzator se prazni samo preko otpornika R_T, a napon u_T(t) eksponencijalno opada prema izrazu , pri čemu R_TC predstavlja vremensku konstantu opadanja napona. Ako je vremenska konstanta

(1.3-3)

promjene napona u_T(t) su zanemarive i u_T(t) ima približno stalnu vrijednost.

povratak