Ist ein Vollweggleichrichter besser als ein Halbweggleichrichter?

Ich bin gespannt, ob es praktische Unterschiede zwischen einer Gleichstromversorgung auf der Basis eines Halbwellengleichrichters oder eines Vollwellengleichrichters gibt.

Ich meine, ich habe ein paar kleine DC-Netzteile, die jeweils 12 V 0,1 A liefern sollten. Sie haben alle einen Transformator 240V -> 18V, dann 1 Diode oder 4 Dioden, dann 78L12 (0,1A Regler) und einen oder zwei Kondensatoren (typischerweise 220uF oder 470uF).

Meine Frage ist, ob das Netzteil mit nur einem Einweggleichrichter (einer einzelnen Diode) eine gute Gleichspannung liefern kann, wenn ein 470uF-Kondensator und 78L12 hinzugefügt werden, oder ob ein Brückengleichrichter (4 Dioden) besser ist.

Ich habe auch ein altes 12V 0.2A Netzteil basierend auf einer Zenerdiode anstelle des 7812 Reglers. Es werden auch 18 V an nur eine Diode, dann ein 33 R-Widerstand, der den Strom auf 0,2 A begrenzt, und dann eine Zenerdiode parallel zu einem 1000 uF-Kondensator angelegt. Nochmals: Wäre es besser, 4 Dioden dort zu haben, oder ist die Halbwellengleichrichtung hier dank des 1000uF Kondensators gut genug?

(Alle meine Netzteile funktionieren gut, ich bin nur gespannt, warum und wie diese Dinge funktionieren.)

Aktualisieren:

Ich habe zwei weitere interessante Informationen gefunden:

1. Der Kondensator sollte ungefähr 500 uF pro 0,1 Ampere Leistung (oder mehr) betragen. Dies gilt für Vollweggleichrichter. Da ich bei Halbwellengleichrichtern die gleichen Werte gesehen habe, ist das nicht genug und sie sind schlecht designt.

2. Eine 4-Dioden-Gleichrichtung kann nicht verwendet werden, wenn ein kombinierter 5V / 12V-Ausgang (oder zwei beliebige andere Spannungen) mit einem einfachen Transformator erzielt werden soll, da keine gemeinsame Masse für zwei verschiedene Stromkreise bereitgestellt werden kann. (Ein komplizierteres reales Beispiel: Ich habe ein Netzteil mit vier Ausgangskabeln vom Transformator -7 / 0 / + 7 / + 18 Volt. Dann verwendet es eine 2-Dioden-Gleichrichtung, um eine 7-V-Vollwellen-Ausgabe zu erhalten, und eine 1-Dioden-Gleichrichtung Die 18-V-Leitung kann hier nicht auf 4-Dioden-Gleichrichtung "aufgerüstet" werden.)

Beides kann korrekt funktionieren, wenn es richtig entworfen wurde. Wenn Sie eine stumme Gleichrichterversorgung haben, die einen 7805 speist, muss der Gleichrichterteil nur sicherstellen, dass die minimale Eingangsspannung für den 7805 erreicht wird.

Das Problem besteht darin, dass ein solches Netzteil die Eingangskappe nur bei den Leitungszyklusspitzen auflädt und dann vom 7805 zwischen den Spitzen entladen wird. Dies bedeutet, dass die Kappe groß genug sein muss, um die minimale Eingangsspannung von 7805 bei der Stromaufnahme im ungünstigsten Fall für die maximale Zeit zwischen den Spitzen zu liefern.

Der Vorteil eines Vollwellengleichrichters besteht darin, dass sowohl die positiven als auch die negativen Spitzen verwendet werden. Dies bedeutet, dass die Kappe doppelt so oft aufgeladen wird. Da die maximale Zeit seit dem letzten Peak geringer ist, kann die Obergrenze geringer sein, um die gleiche maximale Stromaufnahme zu unterstützen. Der Nachteil eines Vollweggleichrichters besteht darin, dass er 4 Dioden anstelle von 1 benötigt und ein weiterer Diodenspannungsabfall verloren geht. Da Dioden billig und klein sind, ist ein Vollweggleichrichter meistens sinnvoller. Eine andere Möglichkeit, einen Vollwellengleichrichter herzustellen, ist die Verwendung eines Sekundärtransformators mit Mittenabgriff. Das Zentrum ist mit Masse verbunden und es gibt eine Diode von jedem Ende zur positiven Rohversorgung. Diese Vollwelle wird mit nur einem Diodentropfen im Pfad gleichgerichtet, erfordert jedoch einen schwereren und teureren Transformator.

Ein Vorteil eines Halbwellengleichrichters besteht darin, dass eine Seite des AC-Eingangs direkt mit derselben Masse wie der DC-Ausgang verbunden werden kann. Dies spielt keine Rolle, wenn der AC-Eingang ein sekundärer Transformator ist, es kann jedoch ein Problem sein, wenn der AC bereits auf Masse bezogen ist.

Vereinfachte Erklärung:

Ein idealer Halbwellengleichrichter "verwendet" nur die Hälfte der Wechselstromwellenform (daher der Name Halbwelle).

Ein idealer Vollwellen-Brückengleichrichter nutzt die gesamte AC-Wellenform.

Ein idealer Vollweggleichrichter (mit einem Transformator mit Mittenabgriff) nutzt auch die gesamte Wechselstromwellenform.

Sie können sehen, dass für den Einweggleichrichter jeder zweite Wechselstromzyklus übersprungen wird und eine Lücke in der Ausgangswellenform hinterlässt. Da für den Vollweggleichrichter die gesamte Wellenform verwendet wird, ist die Lücke verschwunden (die effektive Ausgangsfrequenz wird verdoppelt).

Wenn diese Wellenformen an einen Kondensator angelegt werden, können Sie ziemlich deutlich erkennen, dass für den Halbwellengleichrichter der Kondensator groß genug sein muss, um die Spannung während dieser großen Lücke aufrechtzuerhalten, um einen sauberen Gleichstrom zu erhalten. Für den Vollweggleichrichter kann der Kondensator bei gleicher Leistung kleiner sein, da es mehr "Spitzen" gibt als für einen Halbweggleichrichter.

Ihrer Frage nach sollte ein ordnungsgemäß konstruierter Einweggleichrichter einen ausreichend großen Kondensator haben, um die Regelung beizubehalten, obwohl nur die Hälfte der Wechselstromwellenform verwendet wird. Die Regelung sollte also in Ordnung sein. Die Schaltung muss nicht mit einer Brücke "aufgerüstet" werden.

Zur Verdeutlichung funktioniert der Transformator, der die Spannungsreduzierung durchführt, nur bei Wechselstrom. Der Gleichrichter wandelt den Wechselstrom in Gleichstrom um, was nicht heißt, dass sich die Spannung nicht ändert, sondern nur, dass der Strom nicht in beide Richtungen fließt. Vollwellengleichrichter sind definitiv besser als Halbwellengleichrichter, da sie Ihnen in beiden Hälften des Zyklus Leistung liefern. Sie können sogar die Verpolung des Gleichstroms korrigieren!

Die Faustregel, die ich in den späten 70ern gelernt habe, war 2000 uF pro Ampere bei 60 Hz. Dieser Ausbilder erklärte auch, dass es in der Vergangenheit eine wirtschaftliche Entscheidung gewesen sei, einen oder zwei Gleichrichter zu konstruieren, da die Kosten auf der Verwendung von Vakuumröhren-Quecksilber-Gleichrichtern und den kostengünstigen Transformatorkomponenten aus Kupfer und Stahl beruhten. Und Zeit kann die wirtschaftliche Grundlage für technische Entscheidungen verändern.

Die Brückengleichrichtung bietet einige Vorteile.

Eine, wie andere Antworten bereits gezeigt haben, ist, dass Sie mit kleineren Glättungskondensatoren davonkommen können.

Ein weiterer Grund ist, dass der Eingangsstrom eines Halbwellengleichrichters eine Gleichstromkomponente aufweist. Diese Gleichstromkomponente trägt zu Problemen mit der Transformatorsättigung bei.