Gleichrichter mit LEDs

B2U: Brücken­gleich­richter


Quellen:
U. Tietze, Ch. Schenk, Halbleiter – Schaltungstechnik, Springer-Verlag, Berlin, 2002
J. Grehn, J. Krause, "Metzler-Physik", Schroedel Verlag, 2002
P. Horowitz, W. Hill, The art of electronics, Cambridge University Press, 2005

Brückengleichrichter werden zum Gleichrichten von Wech­sel­span­nung verwendet. Sie haben die Eigenschaft, sowohl die positive, als auch die negative Halbwelle gleichzurichten.

In diesem Artikel wird erklärt wie ein Brückengleichrichter funktioniert. Neben dem Liniendiagramm wird die Funktion anhand von LEDs erklärt.

Brückengleichrichter - Infos und Kennlinie



Schaltung des Brückengleichrichters
Abb. 1: Schaltung eines Brückengleichrichters.

Der Strompfad in Abb. 1 der positiven Halbwelle der Wechselspannung geht über die obere linke und die untere rechte Diode. Die negative Halbwelle geht über die obere rechte und die untere linke Halbwelle.

Verwendet man Leuchtdioden anstelle von Si-Dioden, bei einer niedrigen Frequenz, kann man den Strompfad sichtbar machen. Beide Halbwellen passieren die Dioden und die negative Halbwelle wird nach oben "gekippt" und gleichgerichtet.

Abb. 2 zeigt das Liniendiagramm der Eingangsspannung $U_1$ (gelb) und der Ausgangsspannung $U_2$ (grün) ohne Kondensator. Da für jeden Strompfad jeweils die Schleusenspannung $U_S$ an zwei Dioden abfällt gilt für den Maximalwert der Gleichspannung $U_{dmax}$:

$$U_{dmax}=\hat{U}_1-2\cdot U_S$$

Zeit-Spannungs-Diagramm der Eingangs- und Ausgangsspannung eines Brückengleichrichters ohne Kondensator
Abb. 2: Zeit-Spannungs-Diagramm der Eingangs- und Ausgangsspannung eines Brückengleichrichters ohne Kondensator.

Brückengleichrichter - Glättungskondensator $C_G$



Zeit-Spannungs-Diagramm der Eingangs- und Ausgangsspannung eines Brückengleichrichters mit Kondensator
Abb. 2: Zeit-Spannungs-Diagramm der Eingangs- und Ausgangsspannung eines Brückengleichrichters mit Kondensator.

Abb. 3 zeigt die Ein- und Ausgangsspanung mit Glättungskondensator $C_G$. Die Brummfrequenz $f_p$ beträgt immer das doppelte der Eingangs- oder Netzfrequenz. Diese wird durch das Gleichrichten verdoppelt. Der Spitze-Spitze-Wert $U_{pss}$ ergibt sich aus der geglätteten Ausgangsspannung.

Dimensionierung des Glättungs­konden­sators: $$C_G=\frac{0,75\cdot I_L}{f_p \cdot U_{pss}}$$

Aufgabe 1 Welche Aussage ist wahr?

Wähle die korrekten Aussagen aus.

Nenne die Periodendauer und Frequenz der Brummspannung bei einer Netzfrequenz von 50 Hz. Wähle zwei Antworten.

  1. 20 ms
  2. 10 ms
  3. 50 Hz
  4. 100 Hz


Nenne die Anzahl der Dioden, welche pro Halbwelle im Einsatz sind.
Wähle eine Antwort.

  1. 1 Diode
  2. 2 Dioden
  3. 3 Dioden
  4. 4 Dioden



Bestimme Udmax eines Si-B2U bei 230 V Wechselspannung.
Wähle eine Antwort.

  1. 230 V
  2. 0,7 V
  3. 325 V
  4. 323,6 V


Bestimme U1 eines Si-B2U bei Udmax = 120 V.
Wähle eine Antwort.

  1. 230 V
  2. 169,7 V
  3. 85,8 V
  4. 323,6 V


Dimensioniere CG für IL = 10 mA, Upss = 4 V und fp = 100 Hz.
Wähle eine Antwort.

  1. CG = 2 µF
  2. CG = 4 •10-3 F
  3. CG = 8,75 µF
  4. CG = 18,75 µF


Dimensioniere CG für RL = 1 kΩ, Upss = 4 V, U1 = 230 V und f = 50 Hz.
Wähle beliebig viele Antworten.

  1. CG = 5,98 •10-4 F
  2. CG = 6,03 •10-4 F
  3. CG = 0,603 mF
  4. CG = 6,24 •10-4 F

Entspann dich erstmal ...



Lernen kann so schön sein. Aber gönne dir doch erstmal einen Cappuccino. Cappuccino gilt als eines der beliebtesten Getränke weltweit.

Du weißt nicht wie man einen guten Cappuccion hinbekommt? Dann schau dir mal dieses Video an.

Aufgabe 2 unvollständige Brückengleichrichter.

Die Abbildungen zeigen unvollständige Brückengleichrichter. Vervollständige die Schaltungen.


  1. unvollständige Brückengelichrichterschaltung

  1. unvollständige Brückengelichrichterschaltung

  1. unvollständige Brückengelichrichterschaltung

  1. vollständige Brückengelichrichterschaltung

  2. vollständige Brückengelichrichterschaltung

  3. vollständige Brückengelichrichterschaltung

Aufgabe 3 Brückengleichrichter

Brückengleichrichterschaltung mit Glättungskondensator

Die Abbildung zeigt eine Brückengleichrichter­y;schaltung mit Glättungs­kondensator und Last. Die Schaltung soll für eine Ausgangsspannung von 35 V dimensioniert werden. Der Kondensator hat eine Kapazität von 1200 μF und der Laststrom beträgt 0,8 A.

  1. Berechne die notwendige Eingangsspannung U1, wenn der maximale Gleichanteil am Kondensator 35 V betragen soll.
  2. Berechne die Brummspannung (Spitze-Spitze-Wert) am Kondensator. Hinweis: Die Netzfrequenz beträgt 50 Hz.
  3. Zeichne den Verlauf der Ausgangsspannung des Brückengleichrichters wenn dieser mit und ohne Glättungskondensator betrieben wird.

  1. $U_1=(U_d+2\cdot U_S)/\sqrt{2}=(35~V+2\cdot 0,7~V)/\sqrt{2}=25,74~V$

  2. $U_{pss}=\frac{0,75\cdot I_L}{f_p \cdot C_G}=5~V$


  3. Ausgangsspannung des Brückengleichrichters

Wortliste und Satzbausteine



$U_{dmax}$ Maximalwert der Gleichspannung
$U_1$ Eingangsspannung Effektivwert
$\hat{U}_1$ Maximalwert der Eingangsspannung
$U_S$ Schleusenspannung der Dioden
$U_2$ die Ausgangsspannung
$I_{L}$ Laststrom
$C_G$ Kapazität des Glättungskondensators
$U_{pss}$ Brummspannung: Spitze-Spitze-Wert der geglätteten Ausgangsspannung
$f_{p}$ Brummfrequenz: Frequenz der Ausgangsspannung