Ausgang eines Vollweggleichrichters berechnen

Geben Sie die zwischen einem Ende der Transformatorsekundärwicklung und der Mittelanzapfung gemessene Spitzenspannung sowie den Durchlassspannungsabfall einer Diode ein. Das Ergebnis berücksichtigt, dass bei dieser Schaltung in jeder Halbwelle nur eine Diode leitet. Das Werkzeug eignet sich für schnelle Abschätzungen, Entwurfsprüfungen, die Vorbereitung von Laborversuchen und reproduzierbare Berechnungen über die API.

Geben Sie die richtige Transformator-Spitzenspannung ein

Eine Sekundärwicklung mit Mittelanzapfung lässt sich als zwei gleiche Halbwicklungen mit gemeinsamem Mittelpunkt betrachten. Die Eingangsspitzenspannung bezeichnet hier den Spitzenwert zwischen einem äußeren Wicklungsende und der Mittelanzapfung, nicht zwischen beiden äußeren Enden. Gibt das Datenblatt für jede Hälfte einen RMS-Wert an, multiplizieren Sie ihn zur Umrechnung in den Spitzenwert mit der Quadratwurzel aus zwei. Die Kennzeichnung 12-0-12 V bedeutet üblicherweise 12 V RMS zwischen jedem Ende und dem Mittelpunkt, abhängig von den Lastbedingungen des Herstellers. Der ideale Spitzenwert jeder Hälfte beträgt damit etwa 16.97 V vor dem Diodenverlust. Geben Sie weder 24 V RMS noch den Spitze-zu-Spitze-Endwert ein, da dies die im Modell verwendete Quelle verdoppeln würde. Vorausgesetzt werden eine symmetrische sinusförmige Sekundärspannung, der Mittelpunkt als Rückleiter und gleiches Verhalten in beiden Halbwellen. Transformatorregelung, Wicklungswiderstand, Verzerrungen und Unterschiede zwischen den Hälften bleiben unberücksichtigt.

Verstehen Sie Diodenabfall und Formeln

Während der positiven Halbwelle speist ein Ende der Sekundärwicklung die Last über eine Diode. In der nächsten Halbwelle übernimmt das andere Ende über die zweite Diode. Obwohl die Schaltung zwei Gleichrichterdioden enthält, liegt jeweils nur eine im leitenden Strompfad. Deshalb zieht der Rechner genau einen Durchlassspannungsabfall vom Spitzenwert der Halbwicklung ab: Die Ausgangsspitzenspannung entspricht der Eingangsspitzenspannung minus Diodenabfall. Anschließend wird der Ausgang als vollweggleichgerichtete Sinuskurve mit reduzierter Amplitude modelliert. Ihr Mittelwert über einen vollständigen Zyklus ist zweimal der Ausgangsspitzenwert geteilt durch pi. Dieser Wert ist der ideale Gleichanteil der ungefilterten Kurve und keine ständig anliegende Spannung. Ein fester Abfall einer Siliziumdiode ist eine brauchbare Erstschätzung, tatsächlich ändert er sich jedoch mit Strom, Temperatur und Bauart. Verwenden Sie für genaue Ergebnisse den Datenblattwert am vorgesehenen Arbeitspunkt.

Deuten Sie Ergebnis und Grenzen richtig

Der Ausgangsspitzenwert ist die höchste berechnete Lastspannung nach Abzug des Durchlassverlusts der leitenden Diode. Der DC-Mittelwert beschreibt die vollweggleichgerichtete Kurve ohne Siebkondensator. Diese Unterscheidung ist wichtig: Bei einem Kondensatornetzteil lädt sich der Kondensator nahe den Spitzen auf und entlädt sich dazwischen in die Last. Dadurch entstehen ein höherer Mittelwert und eine Restwelligkeit, die von Laststrom, Kapazität, Frequenz, Quellimpedanz und Leitwinkel abhängt. Dieser Rechner bestimmt weder diese gefilterte Spannung noch die Welligkeit. Ebenso unberücksichtigt bleiben Sperrstrom, dynamischer Widerstand, Transformatorverluste, magnetische Regelung, Schalttransienten und lastabhängige Verzerrungen. Nutzen Sie die Werte als nachvollziehbare Näherung erster Ordnung für einen idealen Gleichrichter mit konstantem Diodenabfall. Dioden-Sperrspannung und Transformatorstrom müssen getrennt dimensioniert werden. Prüfen Sie einen realen Entwurf anhand von Datenblättern, Toleranzen, Netzspannungsextremen, thermischen Bedingungen, Messungen oder einer umfassenderen Simulation.