Gleichrichter-Schaltungen

Einweg-Gleichrichter ohne Ladekonsensator
Phase1: negative Halbwelle
U
D
Tr
+10V
RL
T
+
Im Stromkreis Tr - D - Rl liegt die Spannung an der Diode in Sperrichtung, es fließt kein
Phase 2: positive Halbwelle
U
D
Tr
+
+10V
RL
T
i
Bei der positiven Halbwelle der Quellenspannung ist die Diode D in Flussrichtung gepolt. Während
der ganzen positiven Halbwelle fließt ein Strom entsprechend der Höhe der Quellenspannung. Die
gemittelte Spannung am Lastwiderstand RL entspricht dem halben Gleichrichtwert der
Quellenspannung, weil nur jede 2. Halbwelle bis zum Widerstand gelangt..
Einweg-Gleichrichter mit Ladekondensator
Parallel zum Lastwiderstand wird ein großer Konsator C geschaltet, der in den Pausen, wenn von
der Spannungsquelle nichts geliefert wird, Spannung an den Lastwiderstand liefern kann.
Phase 2: positive Halbwelle
U
D
+
+10V
RL
T
Während der positiven Halbwelle ist die Diode in Flussrichtung gepolt. Der Strom aus der Quelle
lädt den Kondensator auf den Scheitelwert der Quellenspannung auf und liefert Spannung für den
Lastwiderstand. Sobald die Quellenspannung wieder kleiner geworden ist, wird weiter Spannung
aus dem Kondensator geliefert. In nachfolgenden Halbwellen wird der Kondensator nachgeladen.
Phase1: negative Halbwelle
D
U
+10V
RL
T
+
Während der negativen Halbwelle ist die Diode gesperrt, aus der Quelle wird keine Spannung
geliefert. Der Lastwiderstand wird weiter aus dem Kondensator versorgt. Die Gleichspannung am
Lastwiderstand hat eine nur geringe Welligkeit.
/hamannm/ZIP12/VorlesMatMT/Spg_Verdoppler2.cdr
Grundlagen der Messtechnik
Arbeitsblatt
Gleichrichterschaltungen: Spannungsverdopplerschaltung
Die Spannungsverdopplerschaltung mit gemeinsamem Massepotential, auch Kaskaden- oder
Greinacherschaltung genannt, ist eine Kettenschaltung aus Kondensatoren und Dioden (EinwegGleichrichter-Elementen), die am Ausgang den doppelten oder mehrfachen Scheitelwert der
Eingangsspannung als “gleichgerichtete” Gleichspannung liefert.
Nachfolgend wird von idealen Elementen ausgegangen; in der Realität dauert es wegen der
Innenwiderstände der Bauelemente und Verluste mehrere Perioden der Eingangsspannung, bis die
Ausgangsspannung den Endwert erreicht hat.
Phase1: negative Halbwelle
U
+10V
T
(Bild: Wikipedia)
i
Im Stromkreis Tr - C1 - D1 ist bei der negativen Halbwelle der Quellenspannung US die Diode D1
in leitender Richtung gepolt. Die Quellenspannung US lädt den Kondensator C1 bis zum Scheitelwert der Eingangsspannung auf (schw. Punkt), bei wieder kleiner werdender Quellenspannung
sperrt die Diode D1 wieder. Die Ladespannung von C1 mit dem Wert Û bleibt erhalten.
Phase 2: positive Halbwelle
U
+10V
T
(Bild: Wikipedia)
Bei der positiven Halbwelle der Quellenspannung sperrt die D1, dafür wird nun D2 leitend. Im
Stromkreis Tr - C1 - D2 - C2 addiert sich die schon vorhandene Ladespannung von C1 zur
Quellenspannung. So wird C2 auf (UC1 + Û) = 2x Û aufgeladen, im Beispiel auf U = 20V. Nach dem
Scheitelwert der Quellenspannung sperrt D2; die Ladespannung 2x Û auf C2 bleibt erhalten.
Tr
C
C
C
C
C
C
C
UA=6x ÛQ
Beispiel: Greinacher-Kaskade mit 6facher Ausgangsspannung
Vorteil: geringe Trafo-Ausgangsspannung
Nachteil: hoher Innenwiderstand bei niedrigen Frequenzen wegen Reihenschaltung der
Kondensatoren und deren Z = 1/wC
/hamannm/ZIP12/VorlesMatMT/Spg_Verdoppler2.cdr
Zweiweg-Gleichrichter ohne Ladekondensator
Die Quellenspannung speist einen Transformator mit Mittelanzapfung auf der Sekundärseite - das
Ende der oberen Wicklung ist mit dem Anfang der unteren Wicklung verbunden. Die beiden
Ausgangs-Spannungen (rote Pfeile) sind in Reihe geschaltet.
Phase1: negative Halbwelle
D
U
RL
+10V
T
D
Während der negativen Halbwelle der Eingangsspannung ist die Diode im unteren Teil der
Wicklung in Flussrichtung gepolt, es fließt ein Strom, solange die Quellenspannung diese
Phase 2: positive Halbwelle
D
U
RL
+10V
T
D
Während der positiven Halbwelle fießt der Strom in der oberen Teilwicklung, weil hier diese Diode
richtig gepolt ist. Weil beide Halbwellen an den Lastwiderstand geleitet werden, ist die mittlere
Spannung an dem Widerstand gleich dem Gleichrichtwert der Wicklungsspannung.
Brücken- (Graetz-) Gleichrichter
U
+10V
T
RL
Weil es zwei möglichen Gleichrichterpfade gibt, fließt aus der Quelle heraus ein Wechselstrom,
durch den Lastwiderstand hinter dem Gleichrichter aber immer ein Strom gleicher Polarität, ein
Gleichstrom. Am Lastwiderstand erscheinen beide Halbwellen der Quellenspannung, der mittlere
Spannungswert entspricht dem Gleichrichtwert der Quellenspannung.
/hamannm/ZIP12/VorlesMatMT/Spg_Verdoppler2.cdr