Пуноталасни исправљач средње тачке

Ако говоримо о једнофазним диодним исправљачима уопште, онда пуноталасни исправљач средње тачке омогућава вам да добијете мање губитке на самим диодама, јер постоје само две диоде.

Поред тога, обично се такви исправљачи користе у нисконапонским уређајима где је струја кроз диоде од суштинског значаја. Због тога је у овом аспекту пуноталасно средње коло повољније, јер су губици енергије у диодама пропорционални квадрату просечне вредности струје која кроз њих протиче.

А када узмете у обзир доступност и квалитет Диоде Сцхоттки (низак пад напона унапред) који су данас широко доступни на тржишту, избор у корист кола средње тачке је очигледан.

А ако говоримо о трансформаторско-пулсним претварачима са пусх-пулл трансформатором (мост, полу-мост, пусх-пулл) који раде на фреквенцијама много већим од уобичајене фреквенције мреже, онда остаје само исправљачко коло са средњом тачком и не друго.

Међутим, у овом чланку ћемо се фокусирати на прорачун исправљача у односу на ниску линијску фреквенцију од 50 Хз, где је исправљена струја синусоидна.

Пре свега, треба напоменути да нас у исправљачу, који је изграђен по овој шеми, обавезује да имамо трансформатор са два идентична секундарна намотаја или са једним секундарним намотајем, али са излазом у средини (што је у суштини исти).

Напон добијен серијски из полунамотаја таквог трансформатора је заправо двофазни у односу на средњу тачку, која делује као нулта тачка током исправљања, пошто се овде формирају два ЕМФ једнака по величини, али супротног смера. То јест, напони на крајњим стезаљкама секундарног намотаја трансформатора, који настају у било ком тренутку његовог рада, фазно су померени за 180 степени.

Супротни терминали намотаја в21 и в22 су повезани са анодама диода ВД1 и ВД2, док су напони у21 и у22 примењени на диоде у антифази.

Дакле, диоде проводе струју наизменично - свака током свог полупериода напона напајања: током једног полупериода, анода диоде ВД1 има позитиван потенцијал и струја и21 тече кроз њу, кроз оптерећење и кроз калем (полу-калем) в21, док је диода ВД2 у стању обрнутог преднапона, закључана је, па струја не тече кроз полу-калем в22.

Током следећег полупериода, анода ВД2 диоде има позитиван потенцијал и кроз њу тече струја и22, кроз оптерећење и кроз калем (полузавојницу) в22, док је диода ВД1 у обрнутом преднапону, закључан је, стога струја не тече кроз полунамотај в21.

Резултат који се постиже је да струја тече кроз оптерећење увек у истом смеру, односно струја се исправља. И свака од половина секундарног намотаја трансформатора испада да је оптерећена само пола периода од два. За трансформатор то значи да се магнетизација никада не дешава у његовом магнетном колу јер су магнетомоторне силе једносмерних компоненти струја намотаја усмерене супротно.

Означимо ефективни напон између средње тачке и крајњег терминала једног од полунамотаја као У2. Тада се добија средњи исправљени напон Уд између средње тачке секундарног намотаја и тачке спајања катода диода.У овом случају средња вредност напона у оптерећењу биће:

Видимо да је просечна вредност исправљеног напона повезана са ефективном вредношћу на исти начин као што је просечна вредност струје повезана са ефективном вредношћу струје са неисправљеним синусоидним напоном.

Просечна вредност струје оптерећења се налази по формули (где је Рд отпор оптерећења):

А пошто струја тече кроз диоде у серији, сада можете пронаћи просечну струју сваке диоде и амплитуду струје за сваку диоду. Приликом избора диоде за такав исправљач, важно је обратити пажњу на чињеницу да је максимална дозвољена струја диоде нешто већа од вредности утврђене према овој формули:

Приликом пројектовања пуноталасног средњег исправљача, такође је важно запамтити да обрнути напон примењен на закључану диоду док друга диода проводи достигне двоструку амплитуду напона пола завојнице.Стога, максимални реверзни напон за изабрану диоду мора увек бити већи од ове вредности:

Када је наведен излазни (кориговани) напон Уд, онда ће ефективна вредност напона У2 секундарног полунамотаја бити повезана са њим на следећи начин (упоредите са првом формулом):

Поред тога, при пројектовању исправљача и постављању средњег излазног напона Уд који се добија под оптерећењем, потребно је томе додати и пад напона унапред на диоди Уф (дат је у документацији диоде). Множењем половине просечне струје оптерећења са падом напона унапред на диоди добијамо количину енергије која ће неизбежно морати да се распрши у свакој од две диоде као топлота:

Приликом избора диода, важно је то узети у обзир, проценити могућности кућишта диоде, да ли оно може да распрши толику снагу и да не поквари у исто време. Ако је потребно, мораћете да направите додатне термичке прорачуне у вези са избором хладњака на које ће ове диоде бити причвршћене.