KWALIFIKACJA ELM5 - CZERWIEC 2020

PYTANIE NR 32.
Jeśli w układzie zasilającym o działaniu ciągłym zamiast mostka Graetza wstawi się pojedynczą diodę prostowniczą, to wartość współczynnika tętnień
Ilustracja przedstawia dwa schematy układów zasilających.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Mostek prostowniczy realizuje prostowanie dwupołówkowe, więc kondensator (i obciążenie) jest "doładowywany" częściej niż przy prostowaniu jednopołówkowym na pojedynczej diodzie.
Rzadsze doładowania powodują większe wahania napięcia między szczytami, więc współczynnik tętnień wzrasta.

Pełne wyjaśnienie:

Współczynnik tętnień opisuje, jak duża jest składowa zmienna (tętnienia) w napięciu wyprostowanym w porównaniu do składowej stałej. Intuicyjnie: im bardziej "pofalowane" napięcie po prostowaniu i filtracji, tym większy współczynnik tętnień.

Mostek prostowniczy (prostownik dwupołówkowy) wykorzystuje obie połówki sinusoidy. Oznacza to, że na wyjściu pojawiają się impulsy w każdej połówce okresu, a więc tętnienia mają wyższą częstotliwość niż w prostowaniu jednopołówkowym. Przy typowym filtrze pojemnościowym kondensator jest doładowywany częściej, więc ma mniej czasu na rozładowanie przez obciążenie. Skutkiem są mniejsze wahania napięcia między kolejnymi szczytami.

Pojedyncza dioda (prostownik jednopołówkowy) przepuszcza tylko jedną połówkę przebiegu. Impulsy pojawiają się rzadziej, więc kondensator (jeśli jest zastosowany) dłużej rozładowuje się w przerwach. To zwiększa amplitudę tętnień, a zatem zwiększa współczynnik tętnień.

  • "wzrośnie" – poprawnie, bo po zamianie na prostowanie jednopołówkowe tętnienia są większe (gorsze wygładzenie dla tych samych warunków).
  • "zmaleje" – błędnie; mniejsza liczba impulsów doładowujących nie zmniejsza tętnień, tylko zwykle je zwiększa.
  • "będzie równa 0" – błędnie; tętnienia równe zero oznaczałyby idealnie stałe napięcie, czego nie daje sam prostownik bez idealnej stabilizacji.
  • "pozostanie bez zmian" – błędnie; topologia prostownika wpływa na częstotliwość i przebieg napięcia wyprostowanego, więc (przy porównywalnym filtrze i obciążeniu) zmienia też tętnienia.

Wskazówka egzaminacyjna: jeśli w pytaniu porównuje się mostek z pojedynczą diodą, zwykle chodzi o przejście z prostowania dwupołówkowego na jednopołówkowe, co pogarsza wygładzenie i zwiększa tętnienia.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Współczynnik tętnień to miara udziału składowej zmiennej (falowania) w napięciu wyprostowanym względem składowej stałej. Im większe wahania napięcia na wyjściu zasilacza, tym większy współczynnik tętnień i gorsza jakość zasilania.
W prostowaniu jednopołówkowym impulsy ładujące pojawiają się rzadziej (tylko w jednej połówce okresu). Kondensator wygładzający ma więcej czasu na rozładowanie przez obciążenie między impulsami, więc spadek napięcia jest większy, a tętnienia rosną.
Mostek prostowniczy realizuje prostowanie dwupołówkowe (wykorzystuje obie połówki AC), a pojedyncza dioda – jednopołówkowe. Skutkiem są różne częstotliwości tętnień oraz zwykle lepsze wygładzenie napięcia po mostku przy tym samym filtrze i obciążeniu.
W praktyce nie. Sam prostownik (jednopołówkowy lub mostkowy) generuje napięcie pulsujące. Aby tętnienia dążyły do zera, potrzebujesz skutecznej filtracji i stabilizacji (np. stabilizatora liniowego lub przetwornicy) oraz odpowiedniego zapasu napięcia.
Kondensator ładuje się do wartości bliskiej szczytowej impulsów po prostowaniu, a następnie rozładowuje przez obciążenie. Im większa pojemność i im częściej jest doładowywany (np. w prostowaniu dwupołówkowym), tym mniejsze wahania napięcia i mniejszy poziom tętnień.
Stosuje się go głównie w prostych, tanich układach o małym poborze prądu, gdzie dopuszczalne są większe tętnienia (np. proste detektory, ładowanie pomocnicze, układy sygnalizacyjne). W zasilaniu wrażliwych układów częściej wybiera się mostek i filtrację.
Jeśli w treści jest zamiana mostka (prostownik dwupołówkowy) na jedną diodę (jednopołówkowy), przyjmij, że impulsy pojawiają się rzadziej. Rzadsze "doładowania" filtru oznaczają zwykle większe wahania napięcia, czyli większe tętnienia i większy współczynnik tętnień.
Nie zawsze. Mostek zwykle daje mniejsze tętnienia i lepsze wykorzystanie transformatora, ale ma większy spadek napięcia (dwie diody w torze przewodzenia w danym półokresie) i więcej elementów. W bardzo prostych układach może wystarczyć pojedyncza dioda.
Im większy pobór prądu (mniejsze R obciążenia), tym szybciej rozładowuje się kondensator między impulsami prostownika. To zwiększa spadek napięcia w przerwach i powiększa tętnienia. Dlatego przy dużych prądach dobiera się większą pojemność i/lub lepszą stabilizację.
Częsty błąd to skupienie się wyłącznie na spadku napięcia na diodach i pominięcie częstotliwości impulsów po prostowaniu. Inny błąd to założenie, że "mniej elementów" oznacza "lepsze parametry". W pytaniach o tętnienia kluczowe są: topologia, filtr i obciążenie.
info

Około 40% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

Źródła:

  • Electronics Tutorials – "Half Wave Rectifier" (sekcja o ripple i filtracji), https://www.electronics-tutorials.ws/diode/diode_5.html - dostęp 2026-02-18
  • Electronics Tutorials – "Full Wave Rectifier" (porównanie z half-wave, ripple), https://www.electronics-tutorials.ws/diode/diode_6.html - dostęp 2026-02-18
  • All About Circuits – Textbook, "Rectifiers" (half-wave i full-wave, zachowanie tętnień), https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semiconductors/chpt-3/rectifier-circuits/ - dostęp 2026-02-18

Materiały:

  • Podręcznik podstaw elektroniki: prostowniki i filtry zasilaczy
  • Notatki/lekcje o prostowaniu jedno- i dwupołówkowym oraz filtracji RC
  • Kursy online: teoria zasilaczy liniowych i tętnień

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego