Двухполупериодный выпрямитель лучше, чем половинный?

Мне любопытно, есть ли практические различия между источником питания постоянного тока на основе полуволнового выпрямителя или двухполупериодного выпрямителя.

Я имею в виду, что у меня есть несколько небольших блоков питания постоянного тока, которые должны выдавать 12 В по 0,1 А каждый. Все они имеют трансформатор 240 В -> 18 В, затем 1 диод или 4 диода, затем 78L12 (регулятор 0,1 А) и один или два конденсатора (обычно 220 мкФ или 470 мкФ).

Мой вопрос заключается в том, может ли источник питания давать хорошее постоянное напряжение только с помощью полуволнового выпрямителя (с одним диодом), когда добавлен конденсатор емкостью 470 мкФ и 78L12, или же лучше использовать мостовой выпрямитель (4 диода).

У меня также есть один старый источник питания 12 В 0,2 А на основе стабилитрона вместо регулятора 7812. Он также имеет напряжение 18 В на одном диоде, затем резистор 33R, который ограничивает ток до 0,2 А, затем диод Зенера, параллельный конденсатору 1000 мкФ. Опять же: было бы лучше иметь там 4 диода, или полуволновое выпрямление здесь достаточно хорошо благодаря конденсатору 1000 мкФ?

(Все мои блоки питания работают хорошо, мне просто интересно, почему и как эти вещи работают.)

Обновить:

Я нашел еще две интересные информации:

1. Конденсатор должен составлять приблизительно 500 мкФ на каждый .1 Ампер выходного сигнала (или больше). Это относится к двухполупериодному выпрямителю. Поскольку я видел одинаковые значения в полуволновых выпрямителях, этого недостаточно, и они плохой дизайн.

2. 4-диодный выпрямитель не может быть использован, когда мы хотим иметь комбинированный выход 5 В / 12 В (или любые другие два напряжения) с простым трансформатором, потому что он не может обеспечить общее заземление для двух разных цепей. (Более сложный реальный пример: у меня есть источник питания с четырьмя выходными проводами от трансформатора -7 / 0 / + 7 / + 18 Вольт. Затем он использует 2-диодное выпрямление для получения полноволнового выхода 7 В и 1-диодное выпрямление чтобы получить полуволновой выход 18 В. Линия 18 В не может быть "модернизирована" до выпрямления с 4 диодами.)

Любой из них может работать правильно, если разработан правильно. Если у вас есть тупой источник питания выпрямителя, питающий 7805, то все, что нужно сделать части выпрямителя, - это обеспечить соблюдение минимального входного напряжения для 7805.

Проблема заключается в том, что такой источник питания заряжает только входную крышку на пиках цикла линии, тогда 7805 будет истощать ее между пиками. Это означает, что крышка должна быть достаточно большой, чтобы по-прежнему обеспечивать минимальное входное напряжение 7805 при наихудшем утечке тока в течение максимального времени между пиками.

Преимущество двухполупериодного выпрямителя состоит в том, что используются как положительные, так и отрицательные пики. Это означает, что крышка заряжается в два раза чаще. Поскольку максимальное время с момента последнего пика меньше, ограничение может быть меньше для поддержки того же максимального потребления тока. Недостатком двухполупериодного выпрямителя является то, что он требует 4 диода вместо 1, и еще одно падение напряжения диода теряется. Диоды дешевы и малы, поэтому в большинстве случаев двухполупериодный выпрямитель имеет больше смысла. Другой способ сделать двухполупериодный выпрямитель - это использовать вторичный трансформатор с центральным отводом. Центр соединен с землей, и на каждом конце имеется один диод для необработанного положительного источника питания. Эта полная волна выпрямляется только с одним падением диода на пути, но требует более тяжелого и более дорогого трансформатора.

Преимущество полуволнового выпрямителя состоит в том, что одна сторона входа переменного тока может быть напрямую подключена к той же земле, что и выход постоянного тока. Это не имеет значения, когда вход переменного тока является вторичной обмоткой трансформатора, но это может быть проблемой, если переменный ток уже заземлен.

Упрощенное объяснение:

Идеальный полуволновой выпрямитель использует только половину формы волны переменного тока (отсюда и название полуволны).

Идеальный двухполупериодный мостовой выпрямитель будет использовать всю форму сигнала переменного тока.

Идеальный двухполупериодный выпрямитель (с трансформатором с центральным отводом) также будет использовать всю форму сигнала переменного тока.

Вы можете видеть, что для полуволнового выпрямителя каждый второй цикл переменного тока пропускается, оставляя зазор в выходной форме волны. Для двухполупериодного выпрямителя, поскольку используется вся форма волны, зазор исчезает (эффективная выходная частота удваивается).

Если эти формы сигнала применяются к конденсатору, вы можете ясно видеть, что для полуволнового выпрямителя, чтобы поддерживать чистый постоянный ток, конденсатор должен быть достаточно большим, чтобы выдерживать напряжение в течение этого большого промежутка. Для двухполупериодного выпрямителя, поскольку имеется больше «пиков», конденсатор может быть меньше, чем для полуволнового выпрямителя при том же уровне мощности.

На ваш вопрос, правильно спроектированный полуволновой выпрямитель должен иметь достаточно большой конденсатор, чтобы поддерживать регулирование, несмотря на то, что используется только половина формы сигнала переменного тока, поэтому регулирование должно быть в порядке. Нет необходимости «модернизировать» схему мостом.

Просто чтобы уточнить, трансформатор, понижающий напряжение, работает только на переменном токе. Выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный, что не означает, что напряжение не меняется, просто ток не идет в обе стороны. Двухполупериодные выпрямители, безусловно, более крутые, чем полуволновые выпрямители, потому что они дают вам мощность в обеих половинах цикла. Они могут даже исправить изменение полярности постоянного тока!

Эмпирическое правило, которое я выучил в конце 70-х, составляло 2000 мкФ на ампер при 60 Гц. Этот инструктор также объяснил, что исторически, поскольку затраты основывались на использовании вакуумных лампово-ртутных выпрямителей, а компоненты трансформатора из меди и стали были дешевыми, было экономически выгодным решение о создании одного или двух выпрямителей. И время может изменить экономическую основу для инженерных решений.

Есть несколько преимуществ для преодоления выпрямления.

Один, как уже указали другие ответы, заключается в том, что вы можете избавиться от сглаживающих конденсаторов меньшего размера.

Другой - то, что если вы посмотрите на форму входного тока полуволнового выпрямителя, он имеет компонент постоянного тока. Этот компонент постоянного тока способствует проблемам насыщения трансформатора.