- Робота повного хвильового випрямляча:
- З конденсатором 1 мкФ як фільтром:
- Операції з конденсатором:
- Практичний повний хвильовий випрямляч:
- Робота схеми:
- Повнохвильова схема випрямляча без фільтра:
- Повнохвильова схема випрямляча з фільтром:
Процес перетворення змінного струму в постійний - випрямлення. Будь-який автономний блок живлення має блок випрямлення, який перетворює або настінне джерело змінного струму на постійний струм високої напруги, або ступінчасте джерело змінного струму змінного струму на низьковольтний постійний струм. Подальшим процесом буде фільтрація, перетворення постійного та постійного струму тощо. Отже, у цій статті ми будемо обговорювати операції повноволнового випрямляча. Повнохвильовий випрямляч має більш високий ККД порівняно з напівхвильовим.
Повне випрямлення хвилі може бути здійснено наступними методами.
- Повнохвильовий випрямляч із центральним вистукуванням
- Мостовий випрямляч (з використанням чотирьох діодів)
Якщо дві гілки ланцюга з'єднані третьою гілкою, щоб утворити петлю, то мережа називається мостовою ланцюгом. З цих двох кращим типом є схема мостового випрямляча з використанням чотирьох діодів, оскільки для двох діодних типів потрібен трансформатор з центральним відводом і не надійний у порівнянні з типом мосту. Діодний міст також доступний в одній упаковці. Деякі з прикладів: DB102, GBJ1504, KBU1001 та ін.
Мостовий випрямляч перевершує надійність напівмостового випрямляча з точки зору зменшення коефіцієнта пульсації для тієї ж схеми фільтра на виході. Характер змінної напруги синусоїдальний на частоті 50/60 Гц. Форма сигналу буде такою, як показано нижче.
Робота повного хвильового випрямляча:
Розглянемо тепер змінну напругу з меншою амплітудою 15 Врм (21 Впк-рк) і випрямимо її в напругу постійного струму за допомогою діодного моста. Форму сигналу змінного струму можна розділити на позитивну половину циклу та негативну половину циклу. Вся напруга, струм, яку ми вимірюємо за допомогою DMM (цифрового мультиметра), є середньоквадратичною. Отже, те ж саме розглядається в моделюванні Greenpoint нижче.
Під час позитивного напівцикла діоди D2 і D3 будуть проводити, а під час негативного напівцикла діоди D4 і D1 будуть проводити. Отже, протягом обох напівциклів діод буде проводити. Вихідна форма сигналу після випрямлення буде такою, як показано нижче.
Для того, щоб зменшити пульсації у формі сигналу або зробити форму хвилі безперервною, ми повинні додати конденсаторний фільтр на виході. Робота конденсатора паралельно навантаженню полягає в підтримці постійної напруги на виході. Таким чином, пульсація на виході може бути зменшена.
З конденсатором 1 мкФ як фільтром:
Вихід з фільтром 1 мкФ гасить хвилю лише до певної міри, оскільки ємність накопичувача енергії 1 мкФ менше. Наведена нижче форма сигналу показує результат фільтра.
Оскільки пульсація все ще присутня на виході, ми будемо перевіряти вихід з різними значеннями ємності. Нижче осцилограма показує зменшення пульсації на основі величини ємності, тобто ємності, що зберігає заряд.
Форми вихідних сигналів: зелений - 1 мкФ; синій - 4,7 мкФ; Гірчиця зелена - 10uF; Темно-зелений - 47uF
Операції з конденсатором:
Протягом як позитивного, так і негативного напівциклів пара діодів перебуватиме в упередженому стані, і конденсатор заряджається так само, як і навантаження отримує живлення. Інтервал миттєвої напруги, при якій накопичена енергія в конденсаторі перевищує миттєву напругу, яку конденсатор забезпечує накопиченою в ньому енергією. Чим більше ємність накопичувача енергії, тим менша пульсація у вихідній формі сигналу.
Коефіцієнт пульсації можна обчислити теоретично,
Давайте обчислимо його для будь-якого значення конденсатора і порівняємо з отриманими вище формами сигналів.
R навантаження = 1кОм; f = 100Гц; C вихід = 1 мкФ; I постійного струму = 15 мА
Отже, коефіцієнт пульсації = 5 вольт
Різниця коефіцієнтів пульсацій компенсується при вищих значеннях конденсатора. Ефективність повного випрямляча вище 80%, що вдвічі більше, ніж половина двухполуперіодного випрямляча.
Практичний повний хвильовий випрямляч:
Компонентами, що використовуються в мостовому випрямлячі, є,
- Знижувальний трансформатор змінного струму 220 В / 15 В.
- 1N4007 - Діоди
- Резистори
- Конденсатори
- MIC RB156
Тут для середньоквадратичної напруги 15 В пікова напруга буде до 21 В. Отже, компоненти, які будуть використовуватися, повинні мати номінал 25 В і вище.
Робота схеми:
Знижувальний трансформатор:
Знижувальний трансформатор складається з первинної обмотки та вторинної обмотки, намотаної на багатошаровий залізний сердечник. Кількість поворотів первинного буде вище, ніж вторинного. Кожна обмотка виконує роль окремих індукторів. Коли первинна обмотка подається через джерело змінного струму, обмотка збуджується і генерується потік. Вторинна обмотка відчуває змінний потік, що створюється первинною обмоткою, що індукує ЕРС у вторинну обмотку. Потім ця індукована ЕРС протікає через підключений зовнішній контур. Коефіцієнт витків та індуктивність обмотки визначає величину потоку, що генерується від первинного та ЕМП, індукованого у вторинній. У трансформаторі, що використовується нижче
Електричне живлення 230 В змінного струму знижується до 15 В змінного струму за допомогою понижуючого трансформатора. Потім подача подається через схему випрямляча, як показано нижче.
Повнохвильова схема випрямляча без фільтра:
Відповідна напруга на навантаженні становить 12,43 В, оскільки середню вихідну напругу розривного сигналу можна побачити в цифровому мультиметрі.
Повнохвильова схема випрямляча з фільтром:
Коли конденсаторний фільтр додається, як показано нижче,
1. Для C out = 4,7 мкФ пульсація зменшується, а отже, середня напруга зростає до 15,78 В
2. Для C out = 10 мкФ пульсація зменшується, а отже, середня напруга збільшується до 17,5 В
3. Для C out = 47 мкФ пульсація ще більше зменшується, а отже, середня напруга збільшується до 18,92 В
4. Для C out = 100 мкФ будь-яке значення ємності, яке перевищує це, не матиме великого ефекту, тому після цього форма сигналу тонко згладжується, а отже, пульсація низька. Середня напруга зросла до 19,01 В