Електронний пристрій для перетворення напруги змінного струму в напругу постійного струму називається випрямлячем.

Рис. 3.4. Еквівалентна схема однополупериодного випрямляча {а) і часові діаграми його роботи (б)

Випрямлячі можуть бути однополуперіодний і двухполуперіодним.

На рис. 3.4 представлена ​​еквівалентна електрична схема (а) і тимчасова діаграма роботи (б) однополупериодного напівпровідникового випрямляча. Коротко опишемо його роботу.

У перший напівперіод діод D випрямляча знаходиться у відкритому стані і проводить струм, у другому напівперіоді – не проводить. Конденсатор ємністю Сн згладжує пульсації вихідної напруги.

Пульсації вихідної напруги однополупериодного випрямляча визначаються наступним виразом:

де AQ – зміна заряду вихідний ємності; Зн – Значення вихідний ємності; /н – Струм навантаження; / – Частота напруги мережі змінного струму; Т – період напруги мережі.

На рис. 3.5 представлена ​​еквівалентна електрична схема (я) і тимчасова діаграма роботи (б) однополупериодного керованого випрямляча. У момент часу рівний tx тиристор включається і залишається провідним до часу л (час напівперіоду роботи випрямляча).

Протягом другого напівперіоду тиристор зміщений у зворотному напрямку і не проводить струм. При збільшенні кута включення (часу включення) середнє вихідна напруга 1 /‘их зменшується, так як тиристор знаходиться у включеному стані менший час. Моментом включення тиристора можна управляти за допомогою регулювання часу включення, що на практиці здійснюється схемою управління (рис. 3.5а).

На рис. 3.6 представлені еквівалентна електрична схема (а) і тимчасова діаграма роботи (б) двухполуперіодного випрямляча, який працює таким чином.

Протягом позитивного напівперіоду напруги діод D1 (рис. 3.6а) зміщений у прямому напрямку і проводить струм. Струм при цьому протікає від виведення обмотки А трансформатора, поміченого точкою, через діод Dp навантаження Rhh висновок обмотки А, не позначений точкою.

Рис. 3.5. Однополуперіодний керований випрямляч [17]

Рис. 3.6. Еквівалентна електрична схема (а) і тимчасова діаграма роботи (б) двухполуперіодного випрямляча

Протягом позитивного напівперіоду напруги діод D1 (рис. 3.6а) зміщений у прямому напрямку і проводить струм. Струм при цьому протікає від виведення обмотки А трансформатора, поміченого точкою, через діод Dp навантаження RH і висновок обмотки А, не позначений точкою.

Протягом негативного напівперіоду напруги діод D2 зміщений у прямому напрямку і також проводить струм. При цьому струм протікає від виведення обмотки трансформатора, що не поміченого точкою, через діод D2, навантаження RH і висновок обмотки В, позначений точкою.

Напрямок струму в навантаженні і полярність вихідної напруги залишаються тими ж, що і при позитивному напівперіоді.

Недолік такого випрямляча – необхідність використання двох вторинних обмоток трансформатора, розрахованих на одне напруга.

Чисельне значення величини пульсації вихідної напруги AUдвухполуперіодного випрямляча визначається простою виразом:

На рис. 3.7 представлені еквівалентна електрична схема (а) і тимчасова діаграма роботи (б) мостового двухполуперіодного випрямляча.

Рис. 3.7. Еквівалентна електрична схема (а) і тимчасова діаграма роботи (б) мостового двухполуперіодного випрямляча

Протягом позитивного напівперіоду діоди D1 і D2 зміщені в прямому напрямі.

Протягом негативного напівперіоду діоди D3 та D4 зміщені в прямому напрямі.

Чисельні значення величин пульсацій вихідної напруги такого мостового двухполуперіодного випрямляча визначаються наступним виразом:

Якщо замість діодів D1 і D4 використовувати тиристори, то виходить керований двохполуперіодний випрямляч. Різні типи керованих випрямлячів детально описані в книзі [17].

Спрощена класифікація мікросхем для джерел живлення по виконуваних функцій, по використовуваної технології виготовлення, по споживаної потужності і використовуваної величиною напруги живлення представлена в табл. 3.2.

Таблиця 3.2. Класифікація мікросхем для джерел живлення

ІМС для джерел живлення

По виконуваних функцій

– ІМС лінійних стабілізаторів;

– ІМС управління імпульсними джерелами живлення;

– ІМС імпульсних стабілізаторів

За технологією виготовлення кристалів

– ІМС, виготовлені за біполярним технологіям;

– КМОП і БіКМОП технологіям;

– БіКДМОП технологіям

Таблиця 3.2 (закінчення)

ІМС для джерел живлення

По напрузі харчування

– Низьковольтні ІМС (до 20 В);

– ІМС з напругою живлення до 100 В;

– ІМС, що працюють з мережевим змінним напругою 110В, 220 В або випрямленою напругою мережі (робочі напруги до 450-800 В)

За споживаної потужності

– Потребують спеціальних заходів охолодження;

– Не потребують спеціальних заходів охолодження

Джерело: Білоус О.І., Єфименко С.А., Турцевич А.С., Напівпровідникова силова електроніка, Москва: Техносфера, 2013. – 216 с. + 12 с. кол. вкл.