Недостатком гальванических элементов, используемых для питания различной электронной аппаратуры, является ограниченный срок их службы и необходимость периодической замены. Такие неудобства особенно ощутимы, когда нагрузка потребляет токи большой силы, например, при питании электродвигателей постоянного тока, выходных каскадов мощного усилителя и т. п. Поэтому для питания электронной аппаратуры лучше использовать электрическую энергию промышленной сети.
   Однако подключать электронное устройство, рассчитанное на питание от батарей, непосредственно к промышленной сети нельзя. Предварительно переменное напряжение сети необходимо преобразовать в постоянное. Последовательность такого преобразования показана на рисунке.
  
  
  
   Для питания транзисторной аппаратуры в большинстве случаев используются напряжения, меньшие, чем сетевые. Это возможно при применении трансформатора, называемого силовым. Затем переменное напряжение надо преобразовать в постоянное. Постоянное напряжение получают в два этапа.
   На первом этапе переменное напряжение преобразуется в пульсирующее, отличающееся от переменного тем, что оно изменяется только в одну сторону от нулевого значения. Устройство, осуществляющее такое преобразование, называется выпрямителем.
   Второй этап состоит в преобразовании с помощью электрического фильтра выпрямленного (пульсирующего) напряжения в постоянное.

   Для получения пульсирующего напряжения из переменного используют специальные элементы, обладающие односторонней электропроводностью: полупроводниковые и электровакуумные диоды.
   Самый простой выпрямитель можно построить на основе всего лишь одного выпрямительного элемента, например полупроводникового диода.



   При подключении выпрямителя к источнику переменного напряжения U_BX в течение положительных полупериодов переменного напряжения диод VD оказывается включенным в прямом направлении, сопротивление его становится очень небольшим и через нагрузку R_H протекает ток, вызывающий на ней падение напряжения.
   В течение отрицательных полупериодов диод включается в обратном направлении, его сопротивление становится очень большим, в результате чего ток, протекающий через диод и нагрузку, оказывается весьма малым. Таким образом, благодаря полупроводниковому диоду через нагрузку протекает пульсирующий ток. Поскольку этот ток протекает лишь в положительные полупериоды, а при отрицательных полупериодах очень мал, такой выпрямитель называют однополупериодным. Частота пульсаций однополупериодного выпрямителя равна частоте напряжения, подводимого к выпрямителю.
   Пульсирующий ток, протекая через нагрузку, создает на ней пульсирующее напряжение, которое является источником сильных помех. Если от такого источника напряжения питать, например, радиоприемник, будет слышен сильный неприятный гул, называемый фоном.
Чтобы его уменьшить, следует «сгладить» пульсации напряжения на выходе выпрямителя. Для этого выпрямленное напряжение подают сначала на сглаживающее устройство — фильтр, а уже с фильтра — на нагрузку.
   Простейшим фильтром может служить конденсатор, подключаемый параллельно нагрузке. В течение положительного полупериода входного напряжения ток протекает через нагрузку R_H и конденсатор С, заряжая его до некоторого максимального напряжения. В отрицательный полупериод диод закрывается, и конденсатор начинает разряжаться через нагрузку. Таким образом, через нагрузку ток протекает как в положительный, так и в отрицательный полупериоды входного напряжения. Источником тока, протекающего через нагрузку в отрицательный полупериод, является конденсатор. Вследствие того, что по мере разрядки конденсатора напряжение на нем уменьшается, будет уменьшаться и напряжение на нагрузке. Следовательно, напряжение на нагрузке при подключении параллельно ей конденсатора остается пульсирующим, но амплитуда пульсаций Uп меньшая, чем при отсутствии конденсатора. Чем больше емкость конденсатора, тем больший заряд будет накоплен им в положительный полупериод и тем больше времени потребуется для его разрядки. А это значит, что увеличение емкости конденсатора приводит к уменьшению пульсаций.
   Отношение амплитуды пульсаций напряжения Uп к среднему значению выпрямленного напряжения U₀ называют коэффициентом пульсаций Кр. Из графиков видно, что подключение к выходу выпрямителя конденсатора приводит к уменьшению коэффициента пульсаций выпрямленного напряжения.
   Однополупериодный выпрямитель прост по конструкции, однако обладает наименьшим по сравнению с другими видами выпрямителей коэффициентом полезного действия (КПД) и повышенными пульсациями выпрямленного напряжения. Амплитуда пульсаций значительно увеличивается при возрастании тока нагрузки, так как при этом увеличивается разрядный ток конденсатора С. Поэтому однополупериодные выпрямители с емкостным фильтром используются для питания маломощных приемников и других устройств с малым током потребления.

   Для питания радиоаппаратуры чаще всего используются выпрямители, работающие по двухполупериодной схеме. В одном из таких двухполупериодных выпрямителей применяется средний вывод от вторичной обмотки трансформатора. Выпрямительные диоды VD1 и VD2 подключены к концам вторичной обмотки. Такой выпрямитель представляет собой как бы два однополупериодных выпрямителя, работающих на общую нагрузку R_H и фильтр С.
   Действительно, когда на верхнем конце вторичной обмотки возникает положительное напряжение (положительный полупериод), на нижнем конце вторичной обмотки образуется отрицательное напряжение (отрицательный полупериод. Поэтому диод VD1 будет открыт, a VD2 закрыт, и ток нагрузки создается напряжением верхней половины вторичной обмотки трансформатора.
   В следующий полупериод напряжение на верхнем конце вторичной обмотки трансформатора окажется отрицательным, а на нижнем — положительным. Диод VD1 будет закрыт, a VD2 — открыт, ток нагрузки вырабатывается нижней половиной IIб вторичной обмотки трансформатора. Таким образом, в данной схеме диоды VD1 и VD2 работают поочередно, и процесс выпрямления переменного тока идет непрерывно.
   Частота пульсаций на выходе такого выпрямителя в 2 раза больше, чем в однополупериодном выпрямителе. Это приводит к увеличению выпрямленного тока, что облегчает задачу сглаживания пульсаций, так как уменьшается время, в течение которого происходит разрядка конденсатора фильтра.
   Коэффициент пульсаций в такой схеме оказывается в 2 раза меньше, чем в схеме однополупериодного выпрямителя.
   Чаще всего двухполупериодный выпрямитель выполняют по мостовой схеме.



 При этом приходится использовать не два, а четыре диода. Но зато трансформатор для такого выпрямителя изготовить проще: не надо делать дополнительного вывода от середины вторичной обмотки, и сама вторичная обмотка содержит в 2 раза меньшее число витков. Когда на верхнем конце вторичной обмотки образуется положительный полупериод («+»), а на нижнем — отрицательный («—»),ток протекает через диоды VD2, VD3 и нагрузку.
Диоды VD1 и VD4 при этом закрыты. В следующий полупериод переменного напряжения на верхнем конце вторичной обмотки создается отрицательное напряжение, а на нижнем — положительное, и ток протекает через диоды VD1, VD4 и нагрузку Rн, а диоды VD2 и VD3 закрыты.

   Диоды для выпрямителя выбирают по двум основным параметрам постоянному (выпрямленному) току, который должен давать выпрямитель, и обратному напряжению. Эти параметры выпрямительных диодов всегда приводятся в справочниках.
  Выпрямленный ток диода должен быть не меньше полного тока, потребляемого нагрузкой. Чтобы в процессе работы диоды меньше нагревались, желательно применять такие из них, у которых выпрямленный ток был бы в 2..3 раза больше, чем требуемый.
  В течение отрицательного полупериода, соответствующего закрытому состоянию диода, к выпрямительному диоду прикладывается обратное напряжение. Оно складывается из напряжения, действующего на вторичной обмотке, и напряжения на конденсаторе, подключенном к выходу выпрямителя. Так как при малых токах нагрузки конденсатор заряжается до напряжения, почти равного амплитудному на вторичной обмотке, можно считать, что максимальное обратное напряжение, прикладываемое к диоду, равно удвоенному амплитудному напряжению вторичной обмотки. Например, если напряжение вторичной обмотки составляет 30 В, то амплитудное напряжение



Диод, использованный в таком выпрямителе, должен иметь допустимое обратное напряжение не менее 84 В.