Gleichrichter I

1) Kurzbeschreibung: Oberer Teil: horizontale Linie mit einem Schaltzeichen für eine Diode in der Mitte; von links kommend ein Pfeil „Anode“, nach rechts abgehend ein Pfeil „Kathode“. Unterer Teil: horizontale Linie; zwei spiegelbildlich zur Linie angeordnete rote Linien von links oben und links unten, die auf der horizontalen Linie in einem Winkel zusammentreffen; vertikale rote Linie durch die beiden roten Linien, wodurch ein liegendes „A“ gebildet wird; unten am Fuße des „A“ die Buchstaben „node“; an der Winkelspitze eine vertikale blaue Linie; an deren Schnittpunkt mit der horizontalen Linie zwei blaue Linien nach rechts oben und rechts unten abgehend, wodurch ein großes „K“ entsteht; unten am Fuße des „K“ die Buchstaben „athode“. 

2) Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung besteht aus zwei Teilen. Im oberen Teil gibt es eine horizontale Linie mit einem Schaltzeichen für eine Diode in der Mitte (Dreiecksspitze nach rechts zeigend). Auf der Linie ist links des Schaltzeichens ein Pfeil nach rechts mit der Beschriftung „Anode“ eingezeichnet. Rechts des Schaltzeichens befindet sich ein Pfeil nach rechts mit der Beschriftung „Kathode“. Im unteren Teil ist eine horizontale Linie eingezeichnet. Von links oben und von links unten gibt es zwei spiegelbildlich angeordnete rote Linien, die auf der horizontalen Linie in einem Winkel zusammentreffen. Durch die beiden roten Linien geht in der Mitte eine vertikale rote Linie, wodurch ein liegendes „A“ gebildet wird. Am Fuße des „A“ stehen nach unten in kleiner Schrift die Buchstaben „node“. An der Winkelspitze der roten Linie gibt es eine vertikale blaue Linie, an deren Schnittpunkt mit der horizontalen Linie zwei blaue Linien nach rechts oben und rechts unten abgehen, wodurch ein großes „K“ entsteht. Am Fuße des „K“ stehen nach rechts in kleiner Schrift die Buchstaben „athode“.
Abbildung NE-10.4.1: Merkhilfe Diode

Um aus einer Wechselspannung eine Gleichspannung zu erzeugen, wird ein Gleichrichter benötigt. Die einfachste Form der Gleichrichtung erfolgt mithilfe einer Diode. Wie wir bereits in der Klasse N gelernt haben, lässt eine Diode den Strom nur in einer Richtung fließen.

Diese Eigenschaft der Diode nutzen wir zur Erzeugung einer Gleichspannung aus einer Wechselspannung (vgl. Abbildung NE-10.4.3). Schaltet man einen Lastwiderstand über eine in Reihe geschaltete Diode an eine Wechselspannungsquelle (Schaltung in Abbildung NE-10.4.2), so leitet die Diode den Strom nur dann, wenn die Anode gegenüber der Kathode positiver ist. In diesem Fall wird die positive Halbwelle der Wechselspannung durchgelassen.

Während der negativen Halbwelle sperrt die Diode, sodass die Ausgangsspannung in dieser Zeit auf null bleibt (vgl. Abbildung NE-10.4.4). Da bei dieser Schaltung nur eine Halbwelle der sinusförmigen Wechselspannung genutzt wird, bezeichnet man sie als Einweggleichrichtung.

Dieser Alt-Text wurde noch nicht überprüft.

Kurzzusammenfassung: Schaltplan mit einem Transformator, einer Diode D und einem vertikalen Lastwiderstand RL in Reihe; Pfeile kennzeichnen die Spannungen UE und UL.

Detaillierte Beschreibung: Links sind zwei offene Klemmen mit einem sinusförmigen Symbol, das auf eine Wechselspannung hinweist, an die Primärwicklung eines Transformators (gezeichnet mit zwei Spulen, getrennt durch zwei parallele Striche) angeschlossen. Die Sekundärseite führt in einen rechteckigen Stromkreisrahmen. Auf der oberen horizontalen Leitung sitzt mittig eine Diode, darüber mit „D“ beschriftet; das Diodensymbol zeigt ein gefülltes Dreieck, das nach rechts auf einen vertikalen Strich weist. Rechts befindet sich ein vertikal gezeichneter rechteckiger Widerstand, mit „RL“ beschriftet. Neben dem Widerstand zeigt ein Pfeil mit der Beschriftung „UL“ nach unten. Links im Rahmen, neben der Sekundärseite, zeigt ein weiterer Pfeil mit der Beschriftung „UE“ nach unten. Die untere Leitung verläuft zurück zum unteren Anschluss der Sekundärwicklung und schließt den Stromkreis. Es sind keine weiteren Bauteile oder Achsen vorhanden.
Abbildung NE-10.4.2: Einweggleichrichter
Dieser Alt-Text wurde noch nicht überprüft.

1) Zusammenfassung: Eine dicke, sinusförmige Kurve ist in einem Koordinatendiagramm mit der senkrechten Achse „U_E“ und der waagerechten Achse „t“ dargestellt.

2) Detaillierte Beschreibung: Links steht eine senkrechte Achse mit Pfeil nach oben und der Beschriftung „U_E“. Eine dünne waagerechte Linie verläuft von links nach rechts durch das Bild, trägt am rechten Ende einen Pfeil und die Beschriftung „t“, und dient als Nulllinie/Bezugsgerade. Eine schwarze, im Vergleich zu den Achsen deutlich dickere, glatte sinusförmige Linie erstreckt sich über die gesamte Breite des Bildes; sie verläuft abwechselnd ober- und unterhalb der waagerechten Linie, bildet mehrere Wellenberge und -täler und schneidet die waagerechte Linie an mehreren Stellen. Am linken Rand schneidet die Kurve die senkrechte Achse oberhalb der waagerechten Linie; nahe dem rechten Rand liegt ein Wellenberg, danach fällt die Kurve leicht ab bis zum Bildrand. Es sind keine Zahlenmarkierungen, Gitterlinien oder Einheiten angegeben.
Abbildung NE-10.4.3: Eingangsspannung Einweggleichrichter
Dieser Alt-Text wurde noch nicht überprüft.

1) Kurzfassung: Diagramm mit einer orangefarbenen Kurve, die drei glatte, nach oben gewölbte Pulse zeigt, getrennt durch Abschnitte auf der Nulllinie.

2) Detaillierte Beschreibung: Ein rechtwinkliges Koordinatensystem mit y‑Achse links (Pfeil nach oben) und x‑Achse unten (Pfeil nach rechts). Die y‑Achse ist mit
Abbildung NE-10.4.4: Lastspannung Einweggleichrichter

ED304: Welchen Verlauf hat die Spannung $U$?
1) Kurzbeschreibung: Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung mit zwei horizontalen Leitern und zwei Anschlusspunkten links, dazwischen vertikal ein Transformator, im oberen horizontalen Zweig eine Diode und im rechten vertikalen Teil ein Widerstand, beschriftet mit „U“.

2) Ausführliche Beschreibung: Der Schaltplan enthält einen rechteckigen Schaltkreis aus zwei horizontalen Leitern und zwei Anschlusspunkten oben links und unten links. Auf der linken Seite ist das Schaltzeichen für einen Transformator eingezeichnet, bestehend aus zwei vertikalen Spulen, die linke mit nach rechts gerichteten Halbbögen und die rechte mit nach links gerichteten Halbbögen, dazwischen zwei vertikale Linien. An den Transformator schließt sich nach rechts im oberen horizontalen Leiter das Schaltzeichen für eine Diode (Dreieck mit nach rechts zeigender Spitze und senkrechtem Strich an der Spitze) an. Im rechten vertikalen Leiter ist das Schaltzeichen für einen Widerstand (Rechteck) zu sehen. Rechts davon gibt es einen vertikalen, nach unten zeigenden Pfeil mit der Beschriftung „U“. Ein horizontaler Leiter führt vom unteren Ende des Widerstands zurück zum Transformator. Es sind keine weiteren Zahlen, Werte oder Textbeschriftungen vorhanden.

Schaltet man nun zusätzlich einen ausreichend großen Kondensator parallel zum Lastwiderstand, lädt sich dieser während der leitenden Halbwelle schnell über die Diode auf. In der darauffolgenden Halbwelle, in der die Diode sperrt, entlädt sich der Kondensator langsam über den Widerstand. Auf diese Weise wird die pulsierende Spannung geglättet und nähert sich einer Gleichspannung an.

Neben der Einweggleichrichtung existieren weitere Gleichrichterschaltungen, beispielsweise der Brückengleichrichter. Auf diese Varianten werden wir jedoch erst in der Klasse A genauer eingehen.


Weiter zum nächsten Abschnitt: Schaltnetzteil I