Схема однополупериодного выпрямителя с одним выпрямительным диодом показана на рис. 10.1. В такой схеме источника питания трансформатор не используется и сетевое напряжение подается непосредственно на вход выпрямителя. Подобную схему источника питания применяют в дешевых электронных устройствах, хотя предпочитают использовать источники питания трансформаторного типа, поскольку они позволяют устранить общий заземленный провод сети переменного тока.
Рис. 10.1. Схема однополупериодного выпрямителя.
Для защиты выпрямителя от короткого замыкания или частичного короткого замыкания, которое может иметь место при выходе из строя конденсаторов или других элементов схемы, служит последовательно включенный предохранитель. Падение напряжения на последовательном резисторе зависит от величины протекающего через него тока; при включении резистора выходное напряжение понижается. Кроме того, этот резистор служит для целей фильтрации. В схеме используются два фильтровых конденсатора с номинальным напряжением 200 В, что позволяет уменьшить опасность их пробоя при случайных выбросах напряжения. Максимальное напряжение на этих конденсаторах может достигать амплитудного значения синусоидального переменного напряжения, которое равно произведению эффективного значения напряжения (117 В) на У2? Следовательно, напряжение на первом конденсаторе фильтра может достигать значения 117-1,41 = 165 В. На втором конденсаторе из-за падения напряжения на последовательном резисторе максимальное напряжение будет несколько меньше.
Как показано на рис. 10.1, ток в схеме однополупериодного выпрямителя протекает не непрерывно, а периодически. Таким образом, в течение временных интервалов, когда ток не протекает, конденсаторы фильтра не заряжаются. (В схеме двухпо-лупериодного выпрямителя, как будет показано в следующем разделе, перерывов в протекании тока нет.) Поэтому при одинаковой величине тока, потребляемого от выпрямителя, колебания напряжения на конденсаторе будут более заметными в од-нополупериодной схеме по сравнению с двухполупериодной. По этой причине емкость конденсаторов фильтра должна быть в однополупериодной схеме больше, чтобы между циклами заряда на обкладках конденсаторов сохранялся заряд достаточно большой величины. При большой величине емкости конденсаторы выполняют функцию стабилизации выходного напряжения, т. е. обеспечивают относительное постоянство выходного напряжения выпрямителя при изменениях тока нагрузки.
При положительной полуволне переменного входного напряжения, действующего между верхним и нижним входными зажимами, электроны протекают через заземленный провод, нагрузку и далее через выпрямляющий кремниевый диод. Так как в фильтре обычно используются электролитические конденсаторы, их присоединение к схеме должно осуществляться с соблюдением указанной на корпусе полярности. При обратной полярности включения конденсаторов будет происходить их нагрев, а затем и выход из строя.
Так как конденсатор заряжается до напряжения, близкого к амплитудному значению входного переменного напряжения, то выходное напряжение в схеме однополупериодного выпрямителя оказывается несколько выше эффективного значения входного напряжения. Следует заметить, что величина выходного напряжения заметно зависит от сопротивления нагрузки, т. е. от величины тока, потребляемого нагрузкой. При большем токе нагрузки заряд конденсатора уменьшается и, следовательно, выходное напряжение понижается.
С целью лучшего подавления пульсаций выпрямленного тока последовательно с резистором включают дроссель, представляющий большое реактивное сопротивление. Такие дроссели применяют главным образом в промышленных установках; в бытовых электронных приборах стараются их не использовать по соображениям стоимости и, кроме того, для устранения помех в соседних цепях, вызываемых магнитными полями дросселей. Вместо дросселя обычно применяют дополнительные конденсаторы емкостью несколько сотен или даже тысяч микрофарад, которые обеспечивают приемлемое качество фильтрации и небольшой уровень фона.