Напівхвильова схема випрямляча з фільтром і без нього

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 обговоримо всі операції напівхвильового випрямляча з принциповою схемою.

Характер змінної напруги синусоїдальний на частоті 50/60 Гц. Форма сигналу буде такою, як показано нижче.

Тепер випрямлення - це процес видалення негативної частини змінного струму (змінного струму), отже, виробляється частковий постійний струм. Цього можна досягти за допомогою діодів. Діоди дозволяють струму протікати лише в одному напрямку. Для розуміння ми можемо розділити форму хвилі на позитивну половину циклу та негативну половину циклу. Коли вищезазначена напруга подається через діод, провідність відбувається лише під час позитивної половини циклу. Таким чином, нижче буде сигнал.

Робота напівхвильового випрямляча:

У напівхвильовому випрямлячі ми видаляємо негативний півцикл хвилі змінного струму, використовуючи один діод, тоді як у полноволновом випрямлячі ми перетворюємо негативний півцикл змінного струму в позитивний цикл, використовуючи 4 діоди. Розглянемо тепер змінну напругу з меншою амплітудою 15 Врмс і випрямимо її в напругу постійного струму за допомогою одного діода. Діод проводить лише під час позитивного напівперіоду. Але на виході буде постійно діюча імпульсна позитивна напруга постійного струму. Його потрібно додатково відфільтрувати, щоб зробити його чистим постійним струмом з меншою пульсацією. Слід пам’ятати про всю напругу, струм, яку ми вимірюємо через ДММ, є середньоквадратичною в своїй природі. Отже, те саме розглядається і при моделюванні.

Вихідна форма сигналу вище, як і очікувалось, розривна імпульсна форма сигналу постійного струму. Для того, щоб згладити форму сигналу або зробити його безперервним, ми додаємо конденсаторний фільтр на виході. Працювання паралельного конденсатора полягає в підтримці постійної напруги на виході. Він вирішує кількість пульсацій, присутніх на виході.

З конденсаторним фільтром 1 мкФ:

Нижче осцилограма показує зменшення пульсації на основі величини ємності, тобто ємності, що зберігає заряд.

Форми вихідних сигналів: червоний - 1 мкФ; Гірчичний зелений - 4,7 мкФ; Синій - 10 мкФ; Темно-зелений - 47uF

Робота з конденсатором:

Під час позитивного напівперіоду діод зміщується вперед, і конденсатор заряджається так само, як і навантаження отримує живлення. Під час негативного напівперіоду діод отримує зворотний зсув, і ланцюг розмикається, протягом якого конденсатор забезпечує накопичену в ньому енергію. Чим більше ємність накопичувача енергії, тим менша пульсація у вихідній хвилі.

Коефіцієнт пульсації можна обчислити теоретично,

Давайте обчислимо його для будь-якого значення конденсатора і порівняємо з отриманими вище формами сигналів.

R _{навантаження} = 1кОм; f = 50Гц; C _вихід = 1 мкФ; I _{постійного струму} = 15 мА

Отже,

Наведений вище сигнал має пульсацію 11 Вольт, що майже однаково. Різниця буде компенсована при більших значеннях конденсатора. Крім того, ефективність є головною проблемою напівхвильового випрямляча, який є меншим, ніж випрямляч з повною хвилею. Зазвичай ефективність (ƞ) = 40%.

Практична схема напівхвильового випрямляча на макеті:

Компонентами, що використовуються в напівхвильовій схемі випрямляча, є:

1. Знижувальний трансформатор змінного струму 220 В / 15 В.
2. 1N4007 - Діод
3. Резистор
4. Конденсатори

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 первинної та ЕРС, індукованої у вторинній. У трансформаторі, що використовується нижче

Електричне живлення змінного струму 230 В змінного струму знижується до середньоквадратичного значення 15 В змінного струму за допомогою понижуючого трансформатора. Потім подача подається через схему випрямляча, як показано нижче.

Напівхвильовий випрямний контур без фільтра:

Відповідна напруга на навантаженні становить 6,5 В, оскільки середню вихідну напругу розривного сигналу можна побачити в DMM.

Напівхвильова схема випрямляча з фільтром:

Коли конденсаторний фільтр додається, як показано нижче,

1. Для C _out = 4,7 мкФ пульсація зменшується, а отже, середня напруга збільшується до 11,9 В

2. Для C _out = 10 мкФ пульсація зменшується, а отже, середня напруга збільшується до 15,0 В

3. Для C _out = 47 мкФ пульсація ще більше зменшується, а отже, середня напруга збільшується до 18,5 В

4. Для C _out = 100 мкФ, отже, після цього форма сигналу тонко згладжується, а отже, пульсація низька. Середня напруга зросла до 18,9 В