Worum geht es?
Aus der Steckdose kommt Wechselstrom: Er ändert 50-mal pro Sekunde seine Richtung. Handys, LED-Treiber, Steuerungen und Computer brauchen aber Gleichstrom, der immer in dieselbe Richtung fließt.
Ein Gleichrichter macht aus Wechselstrom Gleichstrom. Er besteht aus Dioden, den Einbahnstraßen für Strom. Geschickt zusammengeschaltet, lenken sie den Strom so, dass er im Verbraucher immer gleich herum fließt.
Einweg, Brücke und Glätten
- Einweggleichrichter: nur eine Diode. Sie lässt eine Halbwelle durch und sperrt die andere. Die Hälfte der Zeit kommt nichts an. Einfach, aber schlecht.
- Brückengleichrichter (Graetzschaltung): vier Dioden. Beide Halbwellen werden genutzt, die untere wird nach oben „geklappt“. Das ist die Standardlösung in Netzteilen.
- Glätten: Ein großer Kondensator hinter dem Gleichrichter (Ladekondensator) speichert Energie in den Spitzen und gibt sie in den Tälern ab. So wird aus dem Holpern eine fast glatte Linie.
Nach einem Brückengleichrichter am 50-Hz-Netz gibt es 100 Hügel pro Sekunde, weil jede Halbwelle einen Hügel liefert. Diese Restwelligkeit mit 100 Hz hört man manchmal als leises Brummen.
Foto: Retired electrician, „GBL04 diode bridge“, Lizenz: CC0 (gemeinfrei), Quelle: Wikimedia Commons, verkleinert.
Formeln
Der Kondensator lädt sich auf die Spitze der Wechselspannung auf, nicht auf den Effektivwert. Deshalb ist die geglättete Gleichspannung höher als die Wechselspannung, die auf dem Trafo steht. In der Brücke fließt der Strom immer durch zwei Dioden, das kostet zweimal 0,7 V.
Rechenbeispiele
Ein Trafo liefert 12 V Wechselspannung. Dahinter sitzen ein Brückengleichrichter und ein Ladekondensator. Welche Spannung misst du ohne Last?
- Û = 12 V · 1,414 ≈ 17,0 V
- UDC ≈ 17,0 V − 1,4 V = 15,6 V
- Ergebnis: rund 15,6 V Gleichspannung
Was heißt das? Aus „12 V Wechsel“ werden fast 16 V Gleich. Wer das nicht weiß, wundert sich über die hohe Messung.
Das Netz hat 50 Hz. Wie groß ist die Frequenz der Hügel nach dem Brückengleichrichter?
- Jede Periode hat zwei Halbwellen, beide werden genutzt.
- f = 2 · 50 Hz = 100 Hz
- Ergebnis: 100 Hz, beim Einweggleichrichter nur 50 Hz
Typische Fehler
- Effektivwert statt Spitze gerechnet: Mit Ladekondensator liegt die Gleichspannung beim Scheitelwert, also etwa beim 1,4-Fachen.
- Elko falsch gepolt: Ein Elektrolytkondensator hat Plus und Minus. Falsch herum kann er platzen.
- Anschlüsse vertauscht: Am Brückengleichrichter gehört Wechselstrom an die beiden ~, Plus und Minus sind der Ausgang.
Ein Gleichrichter macht aus Wechselstrom Gleichstrom. Der Brückengleichrichter mit vier Dioden nutzt beide Halbwellen, ein Ladekondensator glättet. Die geglättete Spannung liegt etwa beim Scheitelwert: U · √2 minus 1,4 V.
Quiz: Teste dich
Zehn Fragen zum Thema Gleichrichter. Nach jeder Antwort bekommst du eine Erklärung. Dein Fortschritt wird auf diesem Gerät gespeichert.