Теоретическая часть.
Выпрямители.
Выпрямители служат для преобразования переменного напряжения питающей сети в постоянное. Основными компонентами выпрямителей служат вентили – элементы с явно выраженной нелинейной вольтамперной характеристикой. В качестве таких элементов используют кремниевые диоды.
Однополупериодный выпрямитель.
Простейшим является однополупериодный выпрямитель (рис. 1). Напряжение и ток нагрузки имеют форму, показанную на рис. 2. Выходное напряжение меньше входного на величину падения напряжения на открытом диоде.
Рис. 1
Среднее значение выпрямленного напряжения:
. (1.1.1)
Здесь 
– действующее значение входного напряжения. С помощью формулы (1.1.1) по заданному значению напряжения 
можно найти входное напряжение выпрямителя.
Максимальное обратное напряжение на диоде:
.
Максимальный ток диода:
.
Рис. 2.
Важным параметром выпрямителя является коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения, равный отношению максимального и среднего напряжений. Для однополупериодного выпрямителя коэффициент пульсаций
.
Выпрямленные напряжение и ток в схеме на рис. 1. имеют большой уровень пульсаций. Поэтому на практике такую схему применяют в маломощных устройствах в тех случаях, когда не требуется высокая степень сглаживания выпрямленного напряжения.
Двухполупериодные выпрямители.
Меньший уровень пульсаций выпрямленного напряжения можно получить в двух полупериодных выпрямителях. На рис. 3. показана схема выпрямителя с выводом от средней точки вторичной обмотки трансформатора.
Рис. 3.
Во вторичной обмотке трансформатора индуцируются напряжения 
и 
, имеющие противоположную полярность. Диоды проводят ток поочередно, каждый в течение полупериода. В положительный полупериод открыт диод VD1, а в отрицательный – диод VD2. Ток в нагрузке имеет одинаковое направление в оба полупериода, поэтому напряжение на нагрузке имеет форму, показанную на рис. 4. Выходное напряжение меньше входного на величину падения напряжения на диоде.
Рис. 4.
В двух полупериодном выпрямителе постоянная составляющая тока и напряжения увеличивается вдвое по сравнению с однополупериодной схемой:
; 
.
Из последней формулы определим действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора:
.
Коэффициент пульсаций в данном случае значительно меньше, чем у однополупериодного выпрямителя:
.
Так как ток во вторичной обмотке трансформатора двух полупериодного выпрямителя синусоидальный, а не пульсирующий, он не содержит постоянной составляющей. Тепловые потери при этом уменьшаются, что позволяет уменьшить габариты трансформатора.
Существенным недостатком схемы на рис. 1.1.4 является то, что к запертому диоду приложено обратное напряжение, равное удвоенной амплитуде напряжения одного плеча вторичной обмотки трансформатора:
.
Поэтому необходимо выбирать диоды с большим обратным напряжением. Более рационально используются диоды в мостовом выпрямителе (рис. 1.6).
Рис. 5.
Эта схема имеет такие же значения среднего напряжения и коэффициента пульсаций, что и схема выпрямителя с выводом от средней точки трансформатора. Ее преимущество в том, что обратное напряжения на диодах в два раза меньше. Кроме того, вторичная обмотка трансформатора содержит вдвое меньше витков, чем вторичная обмотка в схеме на рис. 3.