Gelijkrichter

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Een bruggelijkrichter (dubbelzijdig)

Een gelijkrichter is een elektronische schakeling die een wisselspanning omzet (gelijkricht) in een gelijkspanning.

Bij gelijkrichting onderscheiden we enkelzijdige gelijkrichting en dubbelzijdige gelijkrichting. Een gelijkrichtschakeling kan bestaan uit een enkele diode (enkelzijdig, eenfase) of uit twee of meer dioden en eventueel andere elektronische componenten. Zo bestaat een eenfasige, dubbelzijdige bruggelijkrichter uit vier dioden, geschakeld als op de afbeelding, zodat van een aangesloten wisselspanning zowel de positieve als de negatieve spanning gelijkgericht wordt.

Daarnaast kent men bij drie- en meerfasenspanning ook meerfasige gelijkrichting. Een driefasediodebrug bestaat uit 6 dioden.

De kern van een gelijkrichter wordt gevormd door een of meer dioden. Tegenwoordig zijn dat voor vermogensdoeleinden voornamelijk siliciumdioden. Voor speciale toepassingen zijn er onder meer germaniumdioden en gallium-arsenicumdioden. In het verleden, voor het siliciumtijdperk, gebruikte men voor lage vermogens cuproxdioden, seleniumdioden en vacuümdioden en voor grote vermogens kwikdampgelijkrichters of mechanische gelijkrichters.

De uitgangsspanning van een gelijkrichter is een pulserende gelijkspanning, die niet te vergelijken is met de spanning van een batterij. Voor de meeste toepassingen is dat niet acceptabel en daarom wordt de gelijkgerichte spanning vervolgens meestal met een condensator of een uitgebreidere schakeling, meer gelijkmatig gemaakt. Dit wordt afvlakken genoemd, de schakeling heet afvlakfilter.

Afhankelijk van de mate van afvlakking blijft in de gelijkspanning een kleine of grotere wisselspanningscomponent, rimpel genaamd, over. De frequentie van de rimpel is bij enkelzijdige gelijkrichting gelijk aan de frequentie van de ingangsspanning en bij dubbelfasige gelijkrichting het dubbele daarvan. Bij meerfasige gelijkrichting is de frequentie van de rimpel een veelvoud, gelijk aan het aantal fasen, van de ingangsfrequentie.

Enkelzijdige gelijkrichting[bewerken]

Enkelzijdige eenfase-gelijkrichting door diode D met belasting R.

Enkelzijdige gelijkrichting gebeurt met behulp van een diode die de positieve of negatieve zijde van een wisselstroom doorlaat en de andere zijde tegenhoudt. De rimpel bij deze vorm van gelijkrichting is relatief groot en de resulterende effectieve spanning zal bij enige belasting relatief laag zijn.

Een klassieke toepassing van enkelzijdige gelijkrichting treft men aan in de kristalontvanger. Hierdoor ontstaat een rimpel in de frequentie van de draaggolf. Een afvlakfilter is hierbij niet zeer nodig, omdat de hoofdtelefoon niet reageert op die hoge frequentie.

Dubbelzijdige gelijkrichting[bewerken]

Dubbelzijdige gelijkrichting met een bruggelijkrichter
Dubbelzijdige gelijkrichting, transformator met middenaftakking en twee diodes
Uitgangsspanning van een meerfasige draaistroomgelijkrichter

Bij dubbelzijdige gelijkrichting worden zowel de positieve als de negatieve componenten van de ingangsspanning benut. Dit kan op meerdere manieren. Men kan een transformator met middenaftakking gebruiken en dan volstaan twee diodes. Bij gebruik van een gewone transformator zijn vier diodes nodig voor dubbelzijdige gelijkrichting.

Een voorbeeld van een dubbelzijdige gelijkrichter is de bruggelijkrichter, ook wel Graetzschakeling genoemd. Een bruggelijkrichter waaraan meer diodes toegevoegd zijn, kan gebruikt worden om drie- en meerfasenspanning gelijk te richten, onder andere zoals gebeurt in de alternator van een automotor.

Spanningsverdubbeling[bewerken]

Een eenvoudige enkelzijdige diodegelijkrichter kan in twee verschillende configuraties gebouwd worden, met de diodes in tegengestelde richting. Eén versie verbindt de negatieve kant van de uitvoer direct aan de wisselstroominvoer en de andere verbindt de negatieve kant aan de wisselstroominvoer. Door deze te combineren met een aparte afvlakking, is het mogelijk een uitvoerspanning te verkrijgen die hoger is dan de piek wisselspanninginvoer. Dit geeft ook een middenaftakking.

Schakelende brug spanningsverdubbelaar.

Een variant hierop is het gebruiken van twee condensatoren in serie voor het afvlakken van de uitvoerspanning en dan een schakelaar te plaatsen tussen die twee condensatoren en een van de wisselstroominvoer. Met de schakelaar open werkt dit als een normale bruggelijkrichter, met de schakelaar gesloten als een verdubbelaar. Dit maakt het makkelijk om een gelijkspanning van ca 320 V te maken van iedere wisselspanning, Dit kan dan worden toegevoerd aan een relatief eenvoudige schakelende voeding.

Villard spannngsverdubbelaar.

Achter elkaar geschakelde diode- en condensatortrappen kunnen worden toegevoegd om een Villard of Cockroft-Walton circuit te maken. Deze schakeling kan een gelijkspanning opwekken die tot 10x groter is dan de ingangswisselspanning, maar met een beperkte stroom.

Spanningsverdubbelaars worden vaak gebruikt als hoogspanningsbron voor lasers en elektronenstraalbuizen voor TV's, radar en sonarschermen, fotonversterkers, radarzenders en magnetrons.

Verwante onderwerpen[bewerken]