Lernsequenz: Schaltungen der Elektronik

Lernobjektgruppe der Lerneinheit: Gleichrichter

Einpulsgleichrichter (Ungesteuert)

Gleichrichterschaltungen dienen der Umwandlung von Wechselspannungen in Gleichspannungen. Dazu werden als Gleichrichter bezeichnete Bauelemente verwendet, deren elektrischer Widerstand von der Polarität der angelegten Spannung abhängt. Für die eine Halbwelle einer anliegenden Wechselspannung haben sie einen geringen Widerstand (Durchlassrichtung), für die andere Halbwelle einen hohen Widerstand (Sperrrichtung). So können Wechselspannungen durch Gleichrichter in pulsierende Gleichspannungen, bzw. Gleichströme, umgewandelt werden.

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Einpulsgleichrichter ohne Ladungsspeicherung

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Diese einfachste Gleichrichtschaltung verwendet eine Diode. Die Kurzbezeichnung der Schaltung war E (Einweg) und wird heute als Einpulsmittelpunktschaltung M1 oder M1U bezeichnet. Das U steht für ungesteuert und besagt, dass zur Gleichrichtung keine steuerbaren Dioden wie Thyristoren verwendet werden.

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 Am Ausgang der Schaltung kann Gleichstrom entnommen werden, der eine vorgegebene Flussrichtung hat aber zeitlich nicht konstant ist. Die M1-Schaltung liefert eine Mischspannung, also eine Gleichspannung mit Wechselspannungsanteilen. Die Qualität dieser Gleichspannung genügt nur selten den geforderten Ansprüchen.

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Einpulsgleichrichter mit Ladungsspeicherung

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 Die Ausgangsspannung nach der Diode ist zeitlich nicht konstant. Abhilfe schafft ein Ladungsspeicher, der bei gesperrter Diode den Laststrom zur Verfügung stellt. Geeignet sind Elektrolytkondensatoren mit großen Kapazitätswerten oder Akkumulatoren. Letztere sind wartungsintensiv, groß und schwer und werden in IT- und Telefonnetzen zur unabhängigen Stromversorgung bei kurzzeitigen Netzausfällen eingesetzt.

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 Bei leitender Diode fließt der Ladestrom IDi zum Kondensator und kann diesen unbelastet bis auf den Spitzenwert der Wechselspannung aufladen. Das gilt annähernd auch für geringe Belastungen durch große Widerstandswerte. Bei gesperrter Diode ist die Wechselspannung U~ vor der Diode niedriger als danach und der Diodenstromkreis ist unterbrochen. Im Ausgangsstromkreis wirkt jetzt der Kondensator als Spannungsquelle und wird durch den Lastwiderstand entladen.