Diodenschaltungen

Wechselstromgleichrichter

Einweggleichrichtung (M1)

M1 ohne Glättung

Die Schaltung wird auch als Mittelpunktschaltung bezeichnet (Daher die Kurzbezeichnung "M"). Die Ziffer gibt die Anzahl der Pulse je Periode der Eingangsspannung an (1 Puls je Periode).

Der Diodenstrom ist gleichzeitig der Laststrom. Auch fließt dieser Strom durch die Sekundärspule des Transformators.

Die Energieausbeute ist nicht gerade üppig (siehe Zusammenstellung), aber für "kleine" Anwendungen durchaus ausreichend.

Brückenschaltung (B2)

B2 ohne Glättung

Bei der Gleichrichterbrücke (Kurzbezeichnung "B") existieren zwei parallele Diodenzweige. Daher teilt sich der Laststrom in zwei gleiche Teile auf. Jeder Zweig übernimmt sozusagen die halbe Arbeit. Die negative Halbwelle wird nicht abgeschnitten, sondern nach oben geklappt. So ergeben sich zwei Spannungs-Pulse je Periode (= doppelte Spannung im Vergleich zur M1).

Im Stromkreis liegen zwei Dioden in Serie, was zu einem höheren Spannungsabfall führt (2 x 0,7V)

Die Energieausbeute ist besser als die der Mittelpunktschaltung (siehe Zusammenstellung). Die Brückengleichrichtung ist die gebräuchlichste in der Praxis, deshalb kann man fertige Diodenbrücken kaufen.

Drehstromgleichrichter

Dreiweggleichrichter (M3)

M3 ohne Glättung

Die Drehstrommittelpunktschaltung liefert bereits eine relativ glatte Spannung (3 Wellen je Periode). Die Stromausbeute (Ausgangsstrom ist Summe der drei Gleichströme) ist sehr gut (siehe Zusammenstellung).

Einziger Wermutstropfen ist, dass der benutzte Transformator einen ausgeführten Neutralleiteranschluss benötigt.

Brückengleichrichter (B6)

B6 ohne Glättung

Die Drehstrombrückenschaltung liefert mit 6 Pulsen je Periode die beste Gleichspannung. Auch benötigt man lediglich die Außenleiter.

Die Stromausbeute ist gegenüber der M3 - Schaltung auf Grund der Stromverkettung geringer (siehe Zusammenstellung).

Gleichrichter mit Glättung

Einweggleichrichter mit Kondensator (M1)

M1 mit Glättung

Die spannungslose Pause (1 Halbwelle von 10ms) muss der Kondensator mit seiner gespeicherten Ladung überbrücken. Da er für seine Ladung ebenfalls Energie aus dem Trafo benötigt, ist die zu erzielende Spannung nicht ganz der Spitzenwert der Wechselspannung des Transformators.

Die Spannung schwankt je nach Belastung. So entsteht die typische Brummspannung (siehe auch Labor)

Brückengleichrichter mit Kondensator (B2)

B2 mit Glättung

Die spannungslose Zeit ist hier nur halb so lang. Die Brummspannung wird kleiner und ihre Freuqenz ist statt 50Hz jetzt 100Hz.

Vergleich der Gleichrichterschaltungen

Schaltung Verhältniszahlen
U2:U1 I2:I1 Ur:U1 If:I2 S2:Pg fw:fN w in %
M1 0,45 0,64 1,41 1 3,09 1 121
B2 0,9 0,9 1,41 0,5 1,23 2 48,2
M3 0,68 1,72 1,41 0,33 1,35 3 18,3
B6 1,35 1,22 1,41 0,33 1,05 6 4,2
M1 mit C 1,18 ? 2,83 1,43 1,73 1 5
B2 mit C 1,25 ? 1,41 0,72 1,24 2 5
Darin ist: U2 ... die Gleichspannung am Verbraucher (arithmet. Mittelwert)
  U1 ... die Ausgangswechselspannung des Trafos oder die Eingangsspannung des Gleichrichters (Effektivwert)
  I2 ... der Gleichstrom für den Verbraucher
  I1 ... der Strom aus der Trafo-Sekundärwicklung
  Ur ... die Sperrspannung der Diode
  If ... der Dioden-Durchlass-Strom
  S2 ... die Sekundär-Scheinleistung des Trafo
  Pg ... die Gleichstromleistung des Verbrauchers
  fw ... die Frequenz der Brummspannung
  fN ... die Netzfrequenz
  w ... die Welligkeit als Verhältnis der Brummspannung (Effektivwert) zur Ausgangsgleichspannung (arithmet. Mittelwert)

Stabilisierung mit Zenerdiode

Stabilisierung mit Z-Diode

Diese Schaltung zeigt die wichtigste Anwendung der Z-Diode. Sie arbeitet aber nur in ganz engen Grenzen. Für eine größere Leistungsentnahme bei stabiler Spannung ist die Schaltung zu erweitern (Stromverstärkung siehe Labor).

Hinter der Wirkung als Spannungsstabilisator steckt der Zener-Effekt. Die Diode hält bis zu einer bestimmten Grenze die Sperrspannung (UZ) konstant.

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