Brückengleichrichterschaltung
Die Brückengleichrichterschaltung wird auch als Zweipuls-Brücken-Gleichrichterschaltung B2 bezeichnet. Sie besteht aus jeweils zwei parallel geschalteten Diodenpaaren. Der Wechselspannungseingang befindet sich zwischen den Diodenpaaren.
Durch die Anordnung der Halbleiterdioden in der Schaltung fließt der Wechselstrom in zwei verschiedenen Wegen durch die Schaltung.
Der Verbraucher wird dabei immer nur in einer Richtung vom Strom durchflossen.
Alternative Darstellung der Brückengleichrichterschaltung
Oszilloskop-Bild der Eingangsspannung Ue
Am Eingang der Brückengleichrichterschaltung wird eine ganz gewöhnliche sinusförmige Wechselspannung angelegt.
Oszilloskop-Bild der Ausgangsspannung Ua
Durch die Diodenschaltung wird der Stromfluss der zweiten Halbwelle der Eingangsspannung Ue hochgeklappt. Das bewirkt ein Pulsieren der Ausgangsspannung Ua. Sie wird auch als pulsierende Gleichspannung bezeichnet. Unter ohmscher Belastung bricht diese pulsierende Gleichspannung auf UDC mit einer Restwelligkeit zusammen. Die pulsierende Gleichspannung wird mit einer nachfolgenden Glättung und Siebung stabilisiert.
Brückengleichrichter (Bauelement)
Die Brückengleichrichterschaltung gibt es fertig als Bauelement. Zur Gleichrichtung von Wechselspannungen ist der fertige Brückengleichrichter unbedingt einzelnen Gleichrichterdioden vorzuziehen. Die integrierten Silizium-Dioden sind speziell für die Gleichrichtung von Wechselspannung ausgelegt.
Kennzeichnung von Gleichrichtern
Beispiel: B 250 C 1000
| B | Schaltungsart |
|---|---|
| B | Brückenschaltung |
| D | Verdopplerschaltung |
| M | Mittelpunktschaltung |
| V | Vervielfacherschaltung |
| 250 | max. Anschlussspannung (Effektivwert) |
| C | Kondensatorlast |
| 1000 | max. Stromentnahme in mA (Kondensatorlast) |
| 800 | 0,8 A (2500 µF) |
| 1000 | 1 A (2500 µF) |
| 1500 | 1,5 A (2500 µF) |
| 3200 | 3,5 A (5000 µF) |
| 5000 | 5 A (10000 µF) |
Brückengleichrichter mit Kondensatoren
Verwendet man statt eines Brückengleichrichters 4 einzelne Dioden sollte man darauf achten für die Gleichrichtung geeignete Dioden zu verwenden. Also spezielle Gleichrichterdioden. Verwendet man Universaldioden dann sind 4 parallel geschaltete Kondensatoren zusätzlich zu verwenden. Sie dienen dem Schutze des Gleichrichters, um hohe Spannungstransienten zu unterdrücken. Speziell bei Selengleichrichtern unterdrücken sie das "modulierte Brummen".
Im Spannungsverlauf einer Brückengleichrichter-Schaltung mit einfachen Dioden kann es zu steilflankigen Spannungsspitzen kommen. Diese Spannungsspitzen sind besonders bei langsamen Dioden zu beobachten (Messung mit Oszilloskop). Das wirkt nachteilig auf Geräte, die in der Nähe stehen. Beispielsweise Funk-Empfänger.
Die Ersatzschaltbild der Brücke mit dem Trafo bei gesperrten Dioden (Sperrschichtkapazität) bilden einen Schwingkreis. Der Schwingkreis wird durch die Spannung beim Sperren angeregt. Je nach Kombination aus Diode und Transformator können sich Schwingungen bilden, die abgestrahlt werden und so andere elektronische Geräte stören. Mit einem Widerstand könnte man diese Schwingungen dämpfen. Das würde aber den Transformator unnötigerweise belasten.
Abhilfe schaffen 4 Keramik-Kondensatoren mit ca. 100 nF parallel zu den Gleichrichterdioden. Spannungsspitzen werden dadurch kurzgeschlossen und ein eventuell entstandener Schwingkreis verstimmt. Allerdings muss das nicht gelingen. Ab einem bestimmten Zusammenwirken von Widerstand, Induktivität und Kapazität hat man es immer mit einem HF-Netzwerk zu tun.
Die gewählten Kondensatoren müssen die volle Wechselspannung zuzüglich Transienten und Spikes standhalten können. Dazu bedarf es Keramikkondensatoren und eine Spannungsfestigkeiten in Höhe der Versorgungsspannung.
Dimensionierung des Brückengleichrichters
Beim Einschalten wirken die Elektrolykondensatoren (durch Glättung und Siebung) wie ein Kurzschluss. Der Strom durch die Dioden wird nur durch den Innenwiderstand des vorgeschalteten Transformators begrenzt. Die Spitzenspannung kann weit über dem liegen, was man als Sekundärspannung vom Transformator erwartet.
Deshalb muss jede einzelne Diode etwa das doppelte der möglichen Eingangsspannung verkraften können. So hat sie noch Reserven, wenn die Eingangsspannung Spannungsspitzen aufweist.
Die Strombelastbarkeit der Dioden orientiert sich an 1 Ampere pro Millifarad der nachfolgenden Ladekapazität der Elektrolykondensatoren (Glättung und Siebung).