Sep 022016
 
bridge-diode (1)
Принцип на действие на схема Грец

Схема Грец е двуполупериоден токоизправител. Схема Грец служи за изправяне на променливо напрежение, когато се налага захранване на консуматор с постоянно напрежение. Състои се от четири диода свързани два по два последователно. Ако мислено разделим диодите на две двойки D1 – D3 и D2 и D4, променливото напрежение се подава между анода на D4 и катода на D1 на едната двойка и между катода на D2 и анода на D3. Постоянното напрежение се получава между анодите на D1 и D3 и катодите на D2 и D4, където трябва да се постави товара. Във всеки полупериод на променливото напрежение двете двойки диоди пропускат по една вълна. схема Грец

През първия полупериод горният край на източника на напрежение е положителен. Работят диодите D1 и D2 и пропускат положителната полувълна, а D3 и D4 са запушени и не участват в първия полупериод, защото тяхното съпротивление от катод към анод е безкрайно голямо. Токът преминава първо през рамото на диода D1, влиза в товарното съпротивление и се връща обратно, минавайки през рамото на диода D2. Зелените стрелки на фигурата по-долу показват движението на тока от източника до товара, а червените стрелки показват движението на тока от товара обратно до източника, като по този начин се затваря веригата.

pozitiv

През втория полупериод на синусоидата на променливото напрежение, работят диоди D3 и D4 и пропускат отрицателната полувълна, а D1 и D2 са запушени (показани са с пунктир). Във втората половина на цикъла, долният край на източника на напрежение е с положителна полярност спрямо горния. Токът започва да тече през рамото на диода D3 (зелените стрелки), след което протича през товара отново в същата посока и се връща към източника през рамото на диода D4 (червените стрелки).

negativ

Както се вижда от схемите токът през товара тече винаги от „+“ към „-„.wave

Свързване на схема Грец и изглаждане на пулсациите

На изхода на моста (токоизправителя) напрежението не изправено, а все още има вълнов характер с честота два пъти по-голяма от входната, затова почти винаги се използва кондензатор, който играе ролята на капацитивен филтър, т.е. изглажда формата на вълната. При избора на кондензатор се съблюдават два основни параметъра: работно напрежение, което трябва да е по-високо от изходната стойност на напрежението на токоизправителя без товар и неговият капацитет. Ако кондензатора има твърде малък капацитет, влиянието му върху вълновия характер на изходното напрежение ще бъде незначително, но ако кондензаторът е достатъчно голям, а товарният ток не твърде голям, изглаждането на вълната ще бъде почти пълно.

bridge_rectifier_with_capacitor_filter

Избор на кондензатор

При избор на кондензатор може да се използва следната проста формула:

diode41

където:

Vripple е напрежението (с вълнов характер)

I е изправеният ток върху товара в ампери

f е честотата след изправяне или удвоената входна честота в херци

С е капацитета във фаради

За да намерим капацитета на кондензатора, от горната формула ще имаме:

 

 

 

 

formula
Избор на трансформатор

Схема Грец се използва почти винаги с трансформатор, който служи за намаляване на мрежовото напрежение до нужното ни ниво, за включването на консуматора.

За да определим изходното напрежение на трансформатора, спрямо това, което излиза след изправителя, се използва следната формула:

diode19

което означава, че изправеното напрежение ще е 0.637 от максималната пикова стойност на напрежението преди моста или 0.9 от неговата ефективна стойност. Средната стойност на напрежението в товара се получава, като умножим тока в товара по неговото съпротивление (закон на Ом) или разделим 2 на максималния ток през товара, съпротивлението му и числото пи.

Vdc

Където максималния ток през товара може да се намери от:RMS-Value-of-Current-of-Full-Wave-Rectifier

 

bridge_rectifier1

За практически цели се използва формулата:

Udc

Предимства на схема Грец пред еднополупериодния монофазен токоизправител
  • Ефективността на схемата Грец е двойно по-голяма. Причината за това е, че еднополупериодния токоизправител изправя само половината от входния сигнал, докато схемата Грец пропуска към товара и положителната и отрицателната вълна на синусоидата на напрежението;
  • Остатъчните АС вълни, преди филтрирането, са много по-ниски отколкото при мостът с два диода и един прост филтър е достатъчен за пълното изглаждане на напрежението. При еднополупериодният токоизправител пулсациите на напрежение са значителни и могат да доведат до повреди на постояннотоковото устройство, което ще се включи след моста.
  • По-високата ефективност води до по-високо изходно напрежение, по-висока мощност, както и висок фактор на използване на трансформатора.

bridge-diode (1)

Филтърът при по-съвременните схеми се състои вместо един кондензатор от два кондензатора и индуктивност, събрани в общ корпус на филтър, изглаждащ пулсациите до минимум. Търсената стойност на пулсациите е под 100mV.

grez2

Заключение

Схема Грец или мостовия двуполупериоден токоизправител на монофазно напрежение е най-разпространената схема за изправяне на напрежението, използва се навсякъде, затова това схемно решение се произвежда в общ блок и така може да бъде намерено по магазините за електроника.

grez

Основен параметър е пробивното напрежение на блока, което може да и 1000V, както и номиналния ток в права посока, който зависи от големината на товара, посочено е и пиковото натоварване в ампери. Грец схемите излъчват висока температура при натоварване, затова към тях се поставят охлаждащи радиатори. За улеснение на монтирането на радиатори, често схемите Грец имат отвор в средата.

grez1

Диодите в капсулования блок са с еднакви характеристики, намират се в постоянен топлинен режим и работят като едно цяло. Когато към този блок се добави електронен трансформатор, полученото устройство се нарича адаптер. Адаптерът за улеснение е с отлято тяло, към което е присъединен кабел с двуполюсен щепсел от страната, която ще се включи към мрежовото напрежение, а от постояннотоковата страна има кабел, завършващ с различни видове конектори.