11.9 : Prostownik pełnookresowy

Prostownik pełnookresowy to urządzenie, które przekształca prąd przemienny (AC) na prąd stały (DC) i jest bardziej wydajne niż jego odpowiednik półfalowy. Zwykle zawiera transformator z odczepem środkowym, dwie diody i rezystor obciążający. Uzwojenie wtórne transformatora jest podzielone, aby zapewnić dwa równe napięcia o przeciwnych biegunach, co jest kluczowym elementem prostowania pełnookresowego.

Prostownik pełnookresowy działa w ten sposób, że każda dioda może przewodzić podczas naprzemiennych półcykli sygnału wejściowego prądu przemiennego, wykorzystując pełny cykl przebiegu prądu przemiennego. Podczas dodatniego półcyklu sygnału prądu przemiennego dioda D_1 jest spolaryzowana w kierunku przewodzenia i przewodzi, podczas gdy dioda D_2 jest spolaryzowana zaporowo i nie przewodzi. Tworzy to dodatnią moc wyjściową podobną do prostownika półfalowego.

Kiedy sygnał prądu przemiennego wchodzi w ujemny półcykl, dioda D_1 jest spolaryzowana zaporowo i nieprzewodząca, podczas gdy dioda D_2 jest spolaryzowana w kierunku przewodzenia, umożliwiając przepływ przez nią prądu. Proces ten zamienia napięcie ujemne na dodatnie na wyjściu, zapewniając, że napięcie wyjściowe ma zawsze tę samą polaryzację. Rezystor obciążenia widzi prąd jednokierunkowy, co prowadzi do jednobiegunowego kształtu fali wyjściowej.

Prostowniki pełnookresowe mają wyższą wydajność prostowania i są szeroko stosowane w zasilaczach, ładowarkach akumulatorów, wzmacniaczach audio i zastosowaniach związanych z przetwarzaniem sygnału. Napięcie tętnienia jest niższe, a częstotliwość tętnienia jest dwukrotnie większa niż w przypadku prostownika półfalowego, co zapewnia płynniejszy sygnał wyjściowy prądu stałego przy mniejszych wymaganiach dotyczących filtrowania.

Szczytowe napięcie wsteczne (PIV) w prostowniku pełnookresowym jest dwukrotnie większe od maksymalnego wejściowego napięcia prądu przemiennego (V_S) zmniejszonego o spadek napięcia w kierunku przewodzenia (V_D) diod.

Wartość PIV jest w przybliżeniu dwukrotnie większa niż w prostowniku półfalowym, co wymaga diod, które mogą wytrzymać wyższe napięcia wsteczne, aby zapewnić bezpieczną pracę.