Redresseurs avec multiplicateur de tension

Un redresseur est un dispositif permettant de convertir le courant alternatif en courant continu, ainsi que de stabiliser et de réguler une tension redressée.

Dans le schéma de la fig. 1, et le transformateur n'a pas d'enroulement de suralimentation à double tension avec un point médian, mais en même temps redressement pleine onde le redresseur double la tension.

Pendant la première alternance, à travers la diode D1 dont la tension aux bornes est continue, le condensateur C1 se charge environ à la tension d'amplitude de l'enroulement secondaire. Pendant la deuxième demi-période, la tension directe sera aux bornes de la diode D2 et le condensateur C2 est chargé à ses bornes de la même manière.

Les condensateurs C1 et C2 sont connectés en série et la tension totale à leurs bornes est approximativement égale à deux fois la tension d'amplitude du transformateur. La même tension inverse maximale sera aux bornes de chaque diode. Simultanément à la charge des condensateurs C1 et C2, ils sont déchargés à travers la charge R, à la suite de quoi la tension dans les condensateurs diminue.

Plus la résistance de charge R est faible, c'est-à-dire plus le courant de charge est élevé et plus la capacité des condensateurs C1 et C2 est faible, plus ils se déchargent rapidement et plus leur tension est faible. Par conséquent, il est pratiquement impossible de doubler la tension. Avec une capacité de condensateur d'au moins 10 μF et un courant de charge d'au plus 100 mA, on peut obtenir une tension 1,7 voire 1,9 fois supérieure à celle fournie par le transformateur.

Riz. 1. Circuits redresseurs avec doublement (a) et quadruplement (b) de tension

L'avantage du circuit est que les condensateurs lissent les ondulations du courant redressé.

Les circuits redresseurs avec un multiplicateur de tension peuvent être appliqués un nombre quelconque de fois. En figue. 1b montre un circuit qui triple la tension et comporte quatre diodes et quatre condensateurs. Dans les demi-cycles impairs, le condensateur C1 est chargé à travers la diode D1 presque jusqu'à la valeur crête de la tension du transformateur Et. Le condensateur chargé C1 est lui-même une source.

Ainsi, même dans les alternances pour lesquelles la polarité de la tension du transformateur sera inversée, le condensateur C2 se charge à travers la diode D2 à environ deux fois la tension 2Em. Cette tension est la valeur maximale de la tension totale du transformateur et du condensateur C1 connectés en série.

De même, le condensateur C3 est chargé en demi-cycles impairs à travers la diode D3 également à une tension de 2Em, qui est la tension totale de C1, du transformateur et de C2 connectés en série (il faut garder à l'esprit que les tensions de C1 et C2 agissent l'un sur l'autre).

En raisonnant de la même manière, nous constatons que le condensateur C4 chargera même des demi-cycles à travers la diode D4.De nouveau à la tension 2Em qui est la somme des tensions de C1, C3, du transformateur et de C2. Bien sûr, les condensateurs sont chargés progressivement aux tensions spécifiées sur plusieurs demi-cycles après la mise sous tension du redresseur. En conséquence, à partir des condensateurs C1 et C4, vous pouvez obtenir une quadruple tension 4Et.

Simultanément avec les condensateurs C1 et C3, vous pouvez obtenir une triple tension ZET. Si nous ajoutons au circuit plus de condensateurs et de diodes connectés selon le même principe, alors à partir d'un certain nombre de condensateurs C1, C3, C5, etc., des tensions seront obtenues qui augmentent d'un nombre impair de fois (3, 5, 7 , etc. n.), et d'un certain nombre de condensateurs C2, C4, C6, etc. il sera possible d'obtenir des tensions augmentées d'un nombre pair de fois (2, 4, 6, etc.).

Lorsque la charge est allumée, les condensateurs se déchargent et leur tension diminue. Plus la résistance de charge est faible, plus les condensateurs se déchargent rapidement et leur tension diminue. Par conséquent, avec des résistances de charge insuffisamment grandes, l'utilisation de tels schémas devient irrationnelle.

En pratique, de tels schémas fournissent une multiplication de tension efficace uniquement à de faibles courants de charge. Bien sûr, vous pouvez obtenir des courants plus élevés si vous augmentez la capacité des condensateurs. L'avantage du schéma ci-dessus est la possibilité d'obtenir une haute tension sans transformateur haute tension. De plus, les condensateurs doivent avoir une tension de fonctionnement de seulement 2Em, quel que soit le nombre de fois que la tension est multipliée, et chaque diode fonctionne à une tension inverse maximale de seulement 2Em.

Pièces de redresseur

Diodes sont choisis en fonction de leurs principaux paramètres : courant redressé maximal I0max et tension inverse limite Urev. En présence d'un condensateur à l'entrée du filtre, la valeur efficace de la tension de l'enroulement secondaire du transformateur U2 dans tous les circuits redresseurs, à l'exception du circuit en pont, ne doit pas dépasser - 35% de la valeur de Urev. Dans un circuit pleine onde à point zéro, la tension U2 se réfère à la moitié de l'enroulement. Dans le circuit en pont, y ne doit pas dépasser 70 % de la valeur Urev.

Pour corriger des tensions plus élevées, le nombre approprié de diodes est connecté en série.

Lorsque des diodes au germanium et au silicium sont connectées en série, elles sont nécessairement manipulées avec des résistances de même résistance de l'ordre de dizaines ou de centaines de kilo-ohms (Fig. 2). Si cela n'est pas fait, alors en raison d'une propagation importante de la résistance inverse des diodes, la tension inverse est inégalement répartie entre elles et une panne de la diode est possible. Et en présence de résistances shunt, la tension inverse est pratiquement également répartie entre les diodes.

La connexion en parallèle de diodes afin d'obtenir des courants importants n'est pas souhaitable, car en raison de la dispersion des paramètres et des caractéristiques des diodes individuelles, elles seront inégalement chargées en courant. Pour égaliser les courants dans ce cas, des résistances d'égalisation sont connectées en série avec des diodes individuelles, dont les résistances sont choisies de manière empirique.

Pour les transformateurs redresseurs, l'enroulement primaire comporte généralement plusieurs sections passant à la tension secteur 110, 127 et 220 V.

Riz. 2. Connexion en série de diodes semi-conductrices

Riz. 3.Façons d'ajuster la tension

L'enroulement secondaire est conçu pour la tension requise. Avec un circuit pleine onde, il a une sortie médiane. Pour réduire les interférences du réseau dans les transformateurs redresseurs alimentant les récepteurs, une bobine de blindage est placée entre les enroulements primaire et secondaire, dont une extrémité est connectée à un négatif commun.

Les selfs pour le filtre, en règle générale, ont dans le noyau entrefer diamagnétique pour éliminer la saturation magnétique, ce qui entraîne une réduction de l'inductance. La résistance de la bobine d'inductance au courant continu est généralement égale à plusieurs dizaines ou centaines d'ohms. Une partie de la tension redressée tombe dessus et sur l'enroulement élévateur du transformateur.

Un interrupteur et un fusible sont installés dans le circuit d'enroulement du secteur pour arrêter automatiquement le redresseur en cas d'urgence. Si, par exemple, le condensateur de filtrage est cassé, un court-circuit se produira dans le circuit de courant redressé. Le courant primaire deviendra significativement plus élevé que la normale et le fusible sautera. Sans cela, le transformateur peut griller. De plus, un tel court-circuit est très dangereux pour la diode, qui peut être détruite par une surchauffe avec trop de courant.

Parfois, l'enroulement primaire du transformateur est réalisé avec des sorties pour différentes tensions, par exemple 190, 200, 210, 220 et 230 V, donc avec l'aide de l'interrupteur, il était possible de maintenir une tension approximativement constante du redresseur en utilisant le interrupteur pendant les fluctuations de la tension secteur (Fig. 3, a).Une autre façon de réguler consiste à inclure un autotransformateur de régulation qui a des sorties pour différentes tensions et un interrupteur.

Allumer autotransformateur de régulation permet, lorsque la tension du réseau est abaissée, de fournir une tension normale à l'enroulement primaire du transformateur de puissance (Fig.3, b).Il existe également des autotransformateurs de réglage spéciaux pour la tension du réseau 127 et 220 V, permettant un réglage en douceur de la tension de 0 à 250 V.

Lorsque vous travaillez avec un redresseur, surtout s'il fournit une haute tension, des précautions doivent être prises, car blesser une personne avec une tension de plusieurs centaines de volts met la vie en danger.

Figue. 4. Allumer un diviseur pour trois tensions différentes

Toutes les parties haute tension du redresseur doivent être protégées contre tout contact accidentel. Ne touchez jamais aucune partie du redresseur en fonctionnement. Toutes les connexions ou modifications du circuit redresseur sont effectuées lorsque le redresseur est éteint et que les condensateurs du filtre sont déchargés. Il est utile d'inclure une lampe au néon sur la tension redressée comme indicateur (pointeur) de haute tension. Sa lueur indique la présence de haute tension.

La lampe au néon est allumée par une résistance de limitation d'une résistance de plusieurs dizaines de kilo-ohms. La présence d'une charge constante sous la forme d'une telle lampe protège les condensateurs de filtrage des claquages ​​en surtension. Ce dernier peut se produire si le redresseur tourne au ralenti. Sans charge, il n'y a pas de chute de tension à l'intérieur du redresseur et donc la tension aux bornes des condensateurs de filtrage sera maximale.

Lire aussi : Résonance de tension