Однофазный однополупериодный выпрямитель

Используется для питания устройств малой мощности.

При положительной полуволне напряжения U, питающей сети (напряжение U₂ так же синусоидально) через нагрузку протекает ток, мгновенное значение которого равно i_d=U₂/R_d. При обратной полярности диод оказывается включенным в обратном направлении и ток в нагрузке оказывается равным нулю. Таким образом через нагрузку будет протекать пульсирующий ток, такой же пульсирующий характер будет иметь и напряжение на нагрузочном резисторе R_d. Поэтому мгновенное значение выпрямленного напряжения равно мгновенному значению напряжения U₂, то есть U_диод=i_dR_d=U₂.

Среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке (постоянную составляющую U_d) находят путем интегрирования и последующего усреднения этого интеграла за один период времени тока 2p:

(1)

т.е. действующее напряжение на вторичной обмотке трансформатора U₂ в 2,22 раза превышает выпрямленное напряжение на нагрузке.

В непроводящий отрезок времени напряжение на нагрузке равно нулю, и все напряжение вторичной обмотки оказывается приложенным между анодом и катодом диода (U_обр). Максимальное значение обратного напряжения между анодом и катодом диода равно максимальному напряжению Uобр мах= U₂.

Заменив U₂, из (1) получим: Uобр мах= U₂=pU_d.(2).

Из (2) видно, что максимальное обратное напряжение на диоде в p раз больше выпрямленного напряжения на нагрузке.

i₂=i_d=U₂/R_d.

Среднее значение пульсирующего тока соответствует такому значению постоянного тока, при котором за время, равное одному периоду пульсации, по цепи проходит такое же количество электричества, что и при пульсирующем токе. Среднее значение (постоянная составляющая) пульсирующего тока можно вычислить по известным значениям Ud и Rd, то есть I_d=U_d/R_d. Это справедливо для всех видов выпрямителей.

Для расчета трансформатора необходимо знать действующее значение тока I₂. Так как вентиль пропускает ток в течении половины периода, то квадрат действующего значения переменного тока I₂ за этот отрезок времени можно выразить через амплитудные значения тока I_{2 мах}следующим образом:

(3)