3.3 Anwendung der Diode als Gleichrichter

Dioden werden z.B. in Netzteilen verwendet, um Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln. Ein Transformator liefert grundsätzlich Wechselspannung. Schaltet man eine Diode in Reihe zu einem Verbraucher, dann wird nur eine der beiden Halbwellen des Stroms durchgelassen, die andere dagegen gesperrt. Mit nur einer Diode erreicht man eine Einweg-Gleichrichung.

Der Einweggleichrichter

Kurzvortrag: Gleichrichter

Für viele Anwendungen ist es störend, dass der Verbraucher nur zu jeder positiven Halbwelle eingeschaltet wird, die Hälfte der Zeit dagegen stromlos ist. Abhilfe schafft der Vierweg-Gleichrichter aus vier Dioden. Während jeder der beiden Halbwellen leiten jeweils zwei Dioden, während die anderen beiden sperren.

Der Vierweggleichrichter in beiden Phasen

Die Ausgangsspannung eines Vierweggleichrichters ist immer noch stark wellig. Dies lässt sich durch den Einsatz eines Siebkondensators verbessern. Die erforderliche Kapazität richtet sich nach dem Laststrom und der tolerierbaren Restwelligkeit.

Vollständiges Netzteil mit Vierweggleichrichter und Elko

Simulationsprogramm zum Netzteil

Übungsaufgaben

• Bestätigen Sie durch Verändern der Bauteile, dass ein keinerer Lastwiderstand einen größeren Siebkondensator erforderlich macht.
• Wie groß ist die Restwelligkeit der Ausgangsspannung bei C=1000µF und R=100 Ohm? (Das dargestellte Oszilloskop zeigt 2V/Skalenteil.)
• Bestimmen Sie den erforderlichen Siebelko für R=10 Ohm und eine Restwelligkeit von 1 V.
• Das Netzteil liefert mit einem Trafo für Ueff=12V Spitzenspannungen von ca. 17 V. Für einen nachfolgenden Spannungsregler für 10 V dürfte die Spannnung nie unter 12 V sinken. Welcher Elko würde für I=1A benötigt? (Abschätzung mit R= 10 Ohm)
• Berechnen Sie die Welligkeit als Delta-U für C=2000 µF, I= 1 A und t=10 ms.