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Wumpus-Gollum-Forum von "Welt der Radios".
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Diodentetris.
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08.07.18 21:56
Martin.M 

WGF-Premiumnutzer

08.07.18 21:56
Martin.M 

WGF-Premiumnutzer

Re: Diodentetris.

hallo Jörg,
jetzt weist du was ich mit unsicher meinte.
Die Bezugnahme der Spannungsfestigkeit geht auf die Ausgangsgleichspannung, somit gilt da nur die obere Halbwelle.

Bein Brückengleichrichter hab ich für die untere Halbwelle eine weitere Diode... also müßten die rechnerisch in Serie zu betrachten sein was nix anderes meint als halbe / halbe Spannungsfestigkeit würde ausreichen

das ist eben unsicher und bedarf weiterer Nachforschung.

lG Martin

Zuletzt bearbeitet am 08.07.18 21:57

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09.07.18 10:42
HB9 

WGF-Premiumnutzer

09.07.18 10:42
HB9 

WGF-Premiumnutzer

Re: Diodentetris.

Hallo zusammen,

mal noch ein Versuch zur Entmystifizierung der Dioden-Sperrspannung. Richtig ist, dass bei Einweg-Gleichrichtung die Diode die doppelte Spitzenspannung aushalten muss, während beim Brückengleichrichter nur die einfache Spitzenspannung anliegt.

Beginnen wir mit dem Eindioden-Einweggleichrichter.
Ein Pol der Wechselspannungsquelle (Trafowicklung) ist Masse, der andere geht an die Anode der Diode, und die Kathode ist der Pluspol der Gleichspannung. Weiter setzen wir einen dicken Lade-Elko voraus, so dass die Gleichspannung keine Welligkeit hat.
Beim positiven Spitzenwert der Wechselspannung an der Anode leitet die Diode und die Spannung ist folglich Null Volt, während beim negativen Spitzenwert der Wechselspannung an der Anode (also der gesperrten Halbwelle) an der Kathode weiterhin +U anliegt, während an der Anode -U anliegt, somit sieht die Dioden 2*U, also die doppelte Spitzenspannung.

Da nur eine Halbwelle genutzt wird, ist der Ein-Dioden-Gleichrichter ineffizient, und da auf der Wechselspannungsseite Gleichstrom fliesst, hat das auch der Trafo nicht gern, daher soll man mit einer zweiten Diode auch die negative Halbwelle nutzen. Ein Pol der Wechselspannungsquelle ist immer noch Masse, am anderen ist eine Diode mit der Anode und eine zweite mit der Kathode angeschlossen. Die Kathode der ersten Diode liefert wie oben +U, und die Anode der zweiten Diode liefert -U, jeweils bezogen auf Masse. Auch hier wird von zwei dicken Lade-Elkos ausgegangen. Die Sperrspannungen der beiden Dioden sind auch hier 2*U, die Ausgangsspannung zwischen + und - ist jetzt aber ebenfalls 2*U, symmetrisch um Masse. Somit hat sich die Ausgangsspannung bei gleicher Sperrspannung verdoppelt, und es werden beide Halbwellen der Wechselspannung genutzt, falls die Last wirklich zwischen + und - und nicht nach Masse angeschlossen wird.

Der nächste Schritt besteht darin, aus der symmetrischen Betriebsspannung wieder eine einfache zu machen. Dazu trennt man die Verbindung des Wechselspannungs-Pols mit Masse auf und schaltet ebenfalls zwei Dioden an den Wechselspannungs-Pol, eine mit der Kathode und die andere mit der Anode. Diese beiden Dioden liefern ebenfalls eine positive und eine negative Spannung, als Referenz dient der andere Wechselspannungs-Pol. Verbindet man die beiden Plus-Ausgänge (Kathoden) sowie die beiden Minus-Ausgänge (Anoden) miteinander, hat man eine Gleichspannung von U und der Brückengleichrichter ist entstanden. Die Sperrspannung von 2*U der einfachen Gleichrichter wird hier auf U reduziert, da für jede sperrende Diode das Bezugspotential (also der jeweils andere Pol der Wechselspannung) auf +U oder -U geschaltet ist und damit die Spannung um dieses U der Diode entgegenkommt. Als Folge davon ist das Potential der Trafowicklung gegenüber Masse (im Allgemeinen der Minuspol der Gleichspannung) nicht mehr fix, sondern wechselt mit der Netzfrequenz. Das ist der Grund, warum bei Allstromgeräten nie Brückengleichrichter verbaut wurden, da hier wegen der begrenzten Spannungsfestigkeit zwischen Heizfaden und Kathode das Massepotential gegenüber einem Pol der Netzspannung niedrig bleiben muss.

Ich hoffe, sämtliche Klarheiten beseitigt zu haben
Am besten zeichnet man sich das auf, dann sieht man es recht schnell.

Gruss HB9

Zuletzt bearbeitet am 09.07.18 11:05

09.07.18 10:56
RWA 

WGF-Einsteiger

09.07.18 10:56
RWA 

WGF-Einsteiger

Re: Diodentetris.

Hallo HB9,

sehr schöne Darstellung. Leider ist Dir ein Fehler in den folgenden Zeilen der Erklärung passiert.

"...Spitzenwert der Wechselspannung an der Anode (also der gesperrten
Halbwelle) an der Kathode weiterhin +U anliegt, während an der Kathode -U
anliegt, somit sieht die Dioden 2*U, also die doppelte Spitzenspannung."...

Hier muss es statt Kathode Anode heißen.

MfG
Roland

09.07.18 11:06
HB9 

WGF-Premiumnutzer

09.07.18 11:06
HB9 

WGF-Premiumnutzer

Re: Diodentetris.

Hallo Roland,

da hast du natürlich recht, ich habe es gleich korrigiert. Murphy ist offenbar noch nicht in den Ferien

Gruss HB9

11.07.18 17:29
joeberesf 

WGF-Premiumnutzer

11.07.18 17:29
joeberesf 

WGF-Premiumnutzer

Re: Diodentetris.

Hallo HB9, hallo zusammen,

danke auch von mir für die gute Beschreibung des Sachverhalts. Keine weiteren Rückmeldungen dazu? .... Mein Fehler war, dass ich bei der Einweggleichrichtung den Glättungskondensator gar nicht in Betracht gezogen habe und somit in Sperrrichtung den geladenen Zustand in Bezug zur negativen Halbwelle nicht erkannt habe. Später habe ich die beiden Fälle sogar mit Spice simuliert und da konnte ich es sofort sehen, da ich einen Kondensator in die Einweg- Schaltung einfügte. Die von Martin gezeigte Diodenmatrix (Graetzbrücke) hat demnach eine Vervierfachung der Spannungsfestigkeit und Verdopplung der Strombelastbarkeit um letztendlich die eigentliche Frage zu beantworten.

Danke und Gruß

Joerg

11.07.18 22:41
regency 

WGF-Premiumnutzer

11.07.18 22:41
regency 

WGF-Premiumnutzer

Re: Diodentetris.

...damit schließt sich der Kreis zu meiner Aussage vom Anfang des Rätsels. Aber nun sehr schön erklärt und experimentell bestätigt.

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Wechselspannungs-Pol   Ein-Dioden-Gleichrichter   Wechselspannungs-Pols   Spannungszeitfläche   Wechselspannungsquelle   Wechselspannungsseite   Spannungsfestigkeit   hintereinandergeschaltet   Eindioden-Einweggleichrichter   Brückengleichrichter   Einweggleichrichtung   Wechselspannungseingänge   Hochvoltgleichrichter   Glättungskondensator   Diodengleichrichtung   Gradeausgleichrichter   Ausgangsgleichspannung   Diodentetris   Wechselspannung   Einweg-Gleichrichtung