Vollweggleichrichter

An Stelle eines Brückengleichrichters, kann auch mit zwei Dioden und einem Transformator mit Mittelanzapfung eine Vollweggleichrichtung erreicht werden.

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Kurzfassung: Schaltbild mit einem Transformator, zwei Dioden mit den Bezeichnungen D1 und D2 und zwei Ausgängen, die mit + und − markiert sind.

Detaillierte Beschreibung: Links befindet sich ein kleines Sinus‑Symbol zwischen zwei offenen Klemmen (offene Kreise), das über Leitungen mit der linken Spule eines Transformators verbunden ist; die beiden Spulen (links und rechts) sind durch zwei parallele, vertikale Striche getrennt. Auf der rechten Spule der Sekundärseite ist in etwa mittiger Höhe ein schwarzer Punkt, an dem eine mittlere horizontale Leitung angeschlossen ist. Vom oberen Ende der rechten Spule führt eine horizontale Leitung nach rechts zu der Diode mit der Bezeichnung D1; das Diodensymbol zeigt ein Dreieck, das nach rechts auf einen vertikalen Strich weist. Vom unteren Ende der rechten Spule führt eine weitere Leitung nach rechts zu der Diode mit der Bezeichnung D2; auch hier zeigt ein Dreieck nach rechts auf einen vertikalen Strich. Hinter den Dioden verlaufen die Leitungen nach rechts; die oberen Leitungen hinter D1 und aus der unteren Leitung (hinter D2) treffen sich an einem gemeinsamen schwarzen Knotenpunkt, von dem eine Leitung weiter zu einem offenen Anschluss mit der Beschriftung “+” führt. Die mittlere horizontale Leitung (vom schwarzen Punkt an der Spule) führt nach rechts zu einem offenen Anschluss mit der Beschriftung “−”. Weitere Beschriftungen sind nicht vorhanden. — Abbildung NEA-10.12.1: Vollweggleichrichtung mit zwei Dioden

Zum Verständnis der Funktion muss die positive und negative Halbwelle getrennt betrachtet werden. Liegt an der oberen Wicklung eine positive Halbwelle gegenüber der Mittelanzapfung an der Anode der Diode $D_1$ an, dann leitet nur diese Diode und leitet die Halbwelle auf den Ausgang, der mit + bezeichnet ist, weiter. An der Diode $D_2$ liegt zu diesem Zeitpunkt eine negative Halbwelle an der Anode gegenüber der Mittelanzapfung an. Diese Diode bleibt bei dieser Halbwelle gesperrt.

Bei der nächsten Halbwelle ist die Diode $D_1$ gesperrt und die Diode $D_2$ leitet, da nun dort eine positive Halbwelle gegenüber der Trafomittelanzapfung anliegt. Am Gleichspannungsausgang erscheinen nun zwei Halbwellen, aber immer in positiver Richtung gegenüber der Mittelanzapfung. Die Mittelanzapfung bildet den Minuspol der Ausgangsgleichspannung.

Mit dem folgenden Applet kann man beide Halbperioden getrennt anschauen.

Die beiden Katoden der Dioden liegen zusammen am Pluspol der Ausgangsspannung.

AD307: Welche Gleichrichterschaltung erzeugt eine Vollweg-Gleichrichtung mit der angezeigten Polarität?

Wenn zwei Anoden gemeinsam an einem Ausgangspol angeschlossen sind, dann wird dort die pulsierende Gleichspannung negativ gegenüber der Mittelanzapfung des Trafos sein. Beide Halbwellen befinden sich unterhalb der Nulllinie.

AD308: Welche Form hat die Ausgangsspannung der dargestellten Schaltung?

1) Kurzbeschreibung: Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung mit horizontalen Leitern und mit jeweils zwei Anschlusspunkten links („~“) und rechts („Ausgang“ und „0 V“), dazwischen ein Transformator mit Mittelanzapfung auf der Sekundärwicklung und horizontaler Verbindung zu „0 V“; im oberen und im unteren horizontalen Zweig jeweils eine Diode.

2) Ausführliche Beschreibung: Der Schaltplan enthält einen rechteckigen Schaltkreis mit horizontalen Leitern. Links gibt es oben und unten jeweils einen Anschlusspunkt, dazwischen eine Wellenlinie („~“) als Symbol für eine Wechselspannung. Beide horizontalen Leiter sind mit der Primärwicklung eines Transformators verbunden, dessen Kern durch zwei parallele vertikale Striche angedeutet wird. Rechts davon befindet sich die Sekundärwicklung mit einer Mittelanzapfung, die in einem horizontalen Leiter mit einem Anschlusspunkt („0 V“) rechts endet. Das obere und das untere Ende der Sekundärwicklung führt jeweils zu einer nach links zeigenden Diode mit vertikalem Strich an der Spitze. Hinter den Dioden gibt es eine vertikale Abzweigung zwischen den beiden horizontalen Leitern. Der obere horizontale Leiter führt nach rechts zu einem Anschlusspunkt „Ausgang“.

Würde man die pulsierende Gleichspannung über einen Spannungsteiler in einen Verstärker mit Lautsprecher einspeisen, dann könnte man einen $\qty{100}{\hertz}$ Brummton hören. Gegenüber der $\qty{50}{\hertz}$ Sinusschwingung mit einer Periodendauer von $\qty{20}{\milli\second}$, enthält die pulsierende Gleichspannung prinzipiell 2 Schwingungen in der Zeit von $\qty{20}{\milli\second}$. Daraus lassen sich die $\qty{100}{\hertz}$ berechnen.

AD310: Welche Grundfrequenz hat die Ausgangsspannung eines Vollweggleichrichters, der an eine 50 Hz-Versorgung angeschlossen ist?

Weiter zum nächsten Abschnitt: Restwelligkeit