Перейти к содержанию

Выпрямитель

Программы: Sek II, electronics courses

Открыть полную версию ↗

Цель

Изучить двухполупериодный мостовой выпрямитель и сглаживание пульсаций конденсатором.

Установка

Источник: синусоида, амплитуда 10 В, 50 Гц. Мост из четырёх диодов, нагрузка 1 кОм. Сглаживающий конденсатор 100 мкФ подключается к нагрузке через выключатель, который разомкнут. Осциллограф подключён к нагрузке: КАН 1, 5 В/дел, 5 мс/дел.

Ход работы

  1. Посмотрите на осциллограмму на нагрузке и найдите период пульсаций.
  2. Замкните выключатель конденсатора. Чтобы увидеть пульсации, в меню осциллографа переключите КАН 1 на вход AC, ручками установите 0,2 В/дел и уровень синхронизации 0; оцените размах пульсаций.
  3. В карточке параметров конденсатора задайте 1000 мкФ и переключите КАН 1 на 20 мВ/дел.
  4. Разомкните выключатель и удалите крайний левый диод — получится однополупериодный выпрямитель.
Ожидаемый результат

На нагрузке — положительные полуволны без провалов ниже нуля. Максимум около 8,9 В: около 1,1 В теряется на двух проводящих диодах (на реальных кремниевых выпрямительных диодах теряется около 1,3 В, и максимум ниже, около 8,7 В). Частота пульсаций 100 Гц — 2 деления. С конденсатором 100 мкФ напряжение почти постоянно, около 8,5 В; пульсации около 0,67 В — 3,4 деления на входе AC; с 1000 мкФ — около 0,07 В. Без одного диода остаётся одна полуволна за период, 50 Гц.

Вопросы

  1. Почему частота пульсаций двухполупериодного выпрямителя вдвое больше частоты сети?
  2. Как размах пульсаций зависит от тока нагрузки?
Ответы
  1. Мост переворачивает отрицательную полуволну, поэтому нагрузка получает обе полуволны каждого периода в одном направлении. Один период источника, 20 мс при 50 Гц, даёт два одинаковых горба, и пульсации повторяются каждые 10 мс: 100 Гц.
  2. Пульсации примерно пропорциональны току нагрузки. Между максимумами нагрузку питает только конденсатор и теряет заряд \(I \cdot \Delta t\), поэтому его напряжение падает на \(\Delta U \approx I \cdot \Delta t / C\), где \(\Delta t\) не больше 10 мс между максимумами. Для 8,5 В / 1 кОм = 8,5 мА и 100 мкФ это даёт не больше 8,5 мА · 10 мс / 100 мкФ = 0,85 В; в установке получается 0,67 В, потому что конденсатор начинает подзаряжаться раньше следующего максимума.