Κύκλωμα ανορθωτή πλήρους κύματος με και χωρίς φίλτρο

Η διαδικασία μετατροπής εναλλασσόμενου ρεύματος σε συνεχές ρεύμα είναι διόρθωση. Οποιαδήποτε μονάδα τροφοδοσίας εκτός σύνδεσης έχει το μπλοκ διόρθωσης που μετατρέπει είτε την πηγή δοχείου εναλλασσόμενου ρεύματος σε DC υψηλής τάσης είτε κατεβάζει την πηγή υποδοχής τοίχου AC σε DC χαμηλής τάσης Η περαιτέρω διαδικασία θα είναι το φιλτράρισμα, η μετατροπή DC-DC κ.λπ. Έτσι, σε αυτό το άρθρο θα συζητήσουμε τις λειτουργίες του ανορθωτή πλήρους κύματος. Ο ανορθωτής πλήρους κύματος έχει μεγαλύτερη απόδοση σε σύγκριση με αυτόν του ανορθωτή μισού κύματος.

Η πλήρης διόρθωση κύματος μπορεί να γίνει με τις ακόλουθες μεθόδους.

1. Κεντρικός ανορθωτής πλήρους κύματος
2. Ανορθωτής γέφυρας (Χρήση τεσσάρων διόδων)

Εάν δύο κλάδοι ενός κυκλώματος συνδέονται από έναν τρίτο κλάδο για να σχηματίσουν έναν βρόχο, τότε το δίκτυο ονομάζεται κύκλωμα γέφυρας. Από αυτά τα δύο ο προτιμώμενος τύπος είναι το κύκλωμα ανορθωτή γέφυρας που χρησιμοποιεί τέσσερις διόδους επειδή ο τύπος των δύο διόδων απαιτεί έναν μετασχηματιστή με κεντρικό άγγιγμα και δεν είναι αξιόπιστο σε σύγκριση με τον τύπο γέφυρας. Η γέφυρα διόδων είναι επίσης διαθέσιμη σε ένα μόνο πακέτο. Μερικά από τα παραδείγματα είναι DB102, GBJ1504, KBU1001 κ.λπ.

Ο ανορθωτής γέφυρας υπερτερεί της αξιοπιστίας του ανορθωτή μισής γέφυρας όσον αφορά τη μείωση του συντελεστή κυματισμού για το ίδιο κύκλωμα φίλτρου στην έξοδο. Η φύση της τάσης AC είναι ημιτονοειδής σε συχνότητα 50 / 60Hz. Η κυματομορφή θα είναι όπως παρακάτω.

Εργασία του ανορθωτή πλήρους κύματος:

Ας εξετάσουμε τώρα μια τάση AC με χαμηλότερο πλάτος 15Vrms (21Vpk-pk) και διορθώστε την σε τάση dc χρησιμοποιώντας μια γέφυρα διόδων. Η κυματομορφή τροφοδοσίας AC μπορεί να χωριστεί σε θετικό μισό κύκλο και αρνητικό μισό κύκλο. Όλη η τάση, ρεύμα που μετράμε μέσω DMM (Ψηφιακό Πολύμετρο) είναι rms στη φύση. Εξ ου και το ίδιο εξετάζεται στην παρακάτω προσομοίωση Greenpoint

Κατά τη διάρκεια του θετικού μισού κύκλου οι δίοδοι D2 και D3 θα διεξάγουν και κατά τη διάρκεια του αρνητικού ημι κύκλου οι δίοδοι D4 και D1 θα διεξάγονται. Ως εκ τούτου, και στους δύο μισούς κύκλους η δίοδος θα διεξάγει. Η κυματομορφή εξόδου μετά την διόρθωση θα είναι όπως παρακάτω.

Για να μειώσουμε την κυματομορφή ή να κάνουμε τη κυματομορφή συνεχή, πρέπει να προσθέσουμε ένα φίλτρο πυκνωτή στην έξοδο. Η λειτουργία του πυκνωτή παράλληλα με το φορτίο είναι η διατήρηση σταθερής τάσης στην έξοδο. Έτσι, ο κυματισμός στην έξοδο μπορεί να μειωθεί.

Με πυκνωτή 1uF ως φίλτρο:

Η έξοδος με φίλτρο 1uF μειώνει το κύμα μόνο σε κάποιο βαθμό, επειδή η χωρητικότητα αποθήκευσης ενέργειας του 1uF είναι μικρότερη. Η παρακάτω κυματομορφή δείχνει το αποτέλεσμα του φίλτρου.

Δεδομένου ότι ο κυματισμός εξακολουθεί να υπάρχει στην έξοδο, θα ελέγξουμε την έξοδο με διαφορετικές τιμές χωρητικότητας. Παρακάτω κυματομορφή δείχνει τη μείωση του κυματισμού με βάση την τιμή της χωρητικότητας, δηλαδή, χωρητικότητα αποθήκευσης φορτίου.

Κυματομορφές εξόδου: Πράσινο - 1uF, Μπλε - 4,7uF; Πράσινη μουστάρδα - 10uF; Σκούρο πράσινο - 47uF

Λειτουργίες με πυκνωτή:

Κατά τη διάρκεια τόσο των θετικών όσο και των αρνητικών μισών κύκλων, το ζεύγος διόδων θα είναι σε κατάσταση προκατάληψης προς τα εμπρός και ο πυκνωτής φορτίζεται καθώς και το φορτίο τροφοδοτείται. Το διάστημα της στιγμιαίας τάσης στο οποίο η αποθηκευμένη ενέργεια στον πυκνωτή είναι υψηλότερη από την στιγμιαία τάση που ο πυκνωτής παρέχει την αποθηκευμένη ενέργεια σε αυτό. Όσο μεγαλύτερη είναι η ικανότητα αποθήκευσης ενέργειας τόσο μικρότερη είναι η κυματομορφή στην κυματομορφή εξόδου.

Ο συντελεστής κυματισμού μπορεί να υπολογιστεί θεωρητικά από,

Ας το υπολογίσουμε για οποιαδήποτε τιμή πυκνωτή και να τη συγκρίνουμε με τις παραπάνω κυματομορφές που λαμβάνονται.

R _φορτίο = 1kOhm; f = 100Hz; C _out = 1uF; Θα _dc = 15mA

Ως εκ τούτου, συντελεστής κυματισμού = 5 βολτ

Η διαφορά συντελεστή κυματισμού θα αντισταθμιστεί σε υψηλότερες τιμές πυκνωτή. Η απόδοση του ανορθωτή πλήρους κύματος είναι πάνω από 80%, δηλαδή διπλάσια από την ανορθωτή μισού κύματος

Πρακτικός ανορθωτής πλήρους κύματος:

Τα εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται σε έναν ανορθωτή γέφυρας είναι,

1. Μετασχηματιστής 220V / 15V AC.
2. 1N4007 - Δίοδοι
3. Αντιστάσεις
4. Πυκνωτές
5. MIC RB156

Εδώ, για τάση rms 15V, η μέγιστη τάση θα είναι έως 21V. Ως εκ τούτου, τα εξαρτήματα που θα χρησιμοποιηθούν πρέπει να έχουν βαθμολογία 25V και άνω.

Λειτουργία του κυκλώματος:

Μετασχηματιστής προς τα κάτω:

Ο μετασχηματιστής κατεβάσματος αποτελείται από πρωτεύον τύλιγμα και δευτερεύον τύλιγμα τυλίγματος πάνω από πλαστικοποιημένο πυρήνα σιδήρου. Ο αριθμός στροφής της πρωτοβάθμιας θα είναι υψηλότερος από τον δευτερεύοντα. Κάθε περιέλιξη λειτουργεί ως ξεχωριστός επαγωγέας. Όταν η κύρια περιέλιξη παρέχεται μέσω εναλλασσόμενης πηγής, η περιέλιξη ενθουσιάζεται και δημιουργείται ροή. Η δευτερεύουσα περιέλιξη βιώνει την εναλλασσόμενη ροή που παράγεται από την πρωτεύουσα περιέλιξη που προκαλεί emf στη δευτερεύουσα περιέλιξη. Αυτό το επαγόμενο emf ρέει στη συνέχεια μέσω του συνδεδεμένου εξωτερικού κυκλώματος. Ο λόγος στροφών και η επαγωγή της περιέλιξης αποφασίζει την ποσότητα της ροής που παράγεται από το πρωτεύον και το emf που προκαλείται στη δευτερογενή. Στον μετασχηματιστή που χρησιμοποιείται παρακάτω

Η τροφοδοσία 230V AC από την πρίζα τοίχου μειώνεται στα 15V ACrms χρησιμοποιώντας μετασχηματιστή step-down. Η τροφοδοσία εφαρμόζεται στη συνέχεια στο κύκλωμα ανορθωτή όπως παρακάτω.

Κύκλωμα ανορθωτή πλήρους κύματος χωρίς φίλτρο:

Η αντίστοιχη τάση σε φορτίο είναι 12,43V επειδή η μέση τάση εξόδου της ασυνεχούς κυματομορφής μπορεί να φανεί στο ψηφιακό πολύμετρο.

Κύκλωμα ανορθωτή πλήρους κύματος με φίλτρο:

Όταν προστίθεται φίλτρο πυκνωτή όπως παρακάτω,

1. Για C _out = 4,7uF, ο κυματισμός μειώνεται και ως εκ τούτου η μέση τάση αυξήθηκε στα 15,78V

2. Για C _out = 10uF, ο κυματισμός μειώνεται και ως εκ τούτου η μέση τάση αυξήθηκε στα 17,5V

3. Για C _out = 47uF, ο κυματισμός μειώνεται περαιτέρω και ως εκ τούτου η μέση τάση αυξήθηκε στα 18,92V

4. Για C _out = 100uF, οποιαδήποτε τιμή χωρητικότητας μεγαλύτερη από αυτήν δεν θα έχει πολύ αποτέλεσμα, οπότε μετά από αυτό η κυματομορφή εξομαλύνεται λεπτά και ως εκ τούτου ο κυματισμός είναι χαμηλός. Η μέση τάση αυξήθηκε στα 19,01V