Κύκλωμα ανορθωτή μισού 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 υποδοχέα τοίχου 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 όλες τις λειτουργίες του ανορθωτή μισού κύματος με διάγραμμα κυκλώματος.

Η φύση της τάσης AC είναι ημιτονοειδής σε συχνότητα 50 / 60Hz. Η κυματομορφή θα είναι όπως παρακάτω.

Τώρα το Rectification είναι η διαδικασία αφαίρεσης του αρνητικού μέρους του εναλλακτικού ρεύματος (AC), παράγοντας έτσι το μερικό DC. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με τη χρήση διόδων. Οι δίοδοι επιτρέπουν τη ροή ρεύματος μόνο προς μία κατεύθυνση. Για κατανόηση μπορούμε να χωρίσουμε τη κυματομορφή σε θετικό μισό κύκλο και αρνητικό μισό κύκλο. Όταν η παραπάνω τάση παρέχεται μέσω διόδου, η αγωγή πραγματοποιείται μόνο κατά τη διάρκεια του θετικού μισού κύκλου. Έτσι, παρακάτω θα είναι η κυματομορφή.

Εργασία ανορθωτή μισού κύματος:

Στον ανορθωτή μισού κύματος, αφαιρούμε τον αρνητικό μισό κύκλο του κύματος εναλλασσόμενου ρεύματος χρησιμοποιώντας μία δίοδο, ενώ στον ανορθωτή πλήρους κύματος μετατρέπουμε τον αρνητικό μισό κύκλο του AC σε θετικό κύκλο χρησιμοποιώντας 4 διόδους. Ας εξετάσουμε τώρα μια τάση εναλλασσόμενου ρεύματος με χαμηλότερο πλάτος 15Vrms και να την διορθώσουμε σε τάση dc χρησιμοποιώντας μία μόνο δίοδο. Η δίοδος πραγματοποιείται μόνο κατά τη διάρκεια του θετικού μισού κύκλου. Αλλά, η έξοδος θα είναι ασυνεχής παλμική θετική τάση DC. Πρέπει να φιλτραριστεί περαιτέρω για να γίνει ένα καθαρό DC με μικρότερο κυματισμό. Σημείο που πρέπει να θυμάστε είναι όλη η τάση, το ρεύμα που μετράμε μέσω DMM είναι rms στη φύση. Εξ ου και το ίδιο θεωρείται και στην προσομοίωση.

Η παραπάνω κυματομορφή εξόδου είναι όπως αναμενόταν, μια ασυνεχής παλμική κυματομορφή DC. Προκειμένου να εξομαλυνθεί η κυματομορφή ή να γίνει συνεχής, προσθέτουμε ένα φίλτρο πυκνωτή στην έξοδο. Η λειτουργία του παράλληλου πυκνωτή είναι η διατήρηση σταθερής τάσης στην έξοδο. Αποφασίζει την ποσότητα κυματισμού που υπάρχει στην έξοδο.

Με φίλτρο πυκνωτή 1uF:

Παρακάτω κυματομορφή δείχνει τη μείωση του κυματισμού με βάση την τιμή της χωρητικότητας, δηλαδή, χωρητικότητα αποθήκευσης φορτίου.

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

Λειτουργία με πυκνωτή:

Κατά τη διάρκεια του θετικού μισού κύκλου, η δίοδος είναι μεροληπτική προς τα εμπρός και ο πυκνωτής φορτίζεται καθώς και το φορτίο τροφοδοτείται. Κατά τη διάρκεια του αρνητικού μισού κύκλου η δίοδος γίνεται αντίστροφη μεροληψία και το κύκλωμα είναι ανοιχτό κατά τη διάρκεια του οποίου ο πυκνωτής τροφοδοτεί την αποθηκευμένη ενέργεια σε αυτό. Όσο μεγαλύτερη είναι η χωρητικότητα 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 = 50Hz; C _out = 1uF; Θα _dc = 15mA

Ως εκ τούτου,

Η παραπάνω κυματομορφή έχει κυματισμό 11 Volt που είναι σχεδόν ίδιο. Η διαφορά θα αντισταθμιστεί σε υψηλότερες τιμές πυκνωτή. Εκτός αυτού, η αποδοτικότητα είναι το σημαντικότερο πρόβλημα στον ανορθωτή μισού κύματος, ο οποίος είναι μικρότερος από τον ανορθωτή πλήρους κύματος. Γενικά η απόδοση (ƞ) = 40%.

Πρακτικό κύκλωμα ανορθωτή μισού κύματος στο Breadboard:

Τα εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται στο κύκλωμα ανορθωτή μισού κύματος είναι:

1. Μετασχηματιστής 220V / 15V AC.
2. 1N4007 - Δίοδος
3. Αντίσταση
4. Πυκνωτές

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 στο δευτερεύον. Στον μετασχηματιστή που χρησιμοποιείται παρακάτω

Η τροφοδοσία 230V AC από το δοχείο τοίχου μειώνεται στα 15V AC rms χρησιμοποιώντας μετασχηματιστή step-down. Στη συνέχεια, η παροχή εφαρμόζεται σε όλο το κύκλωμα ανορθωτή όπως παρακάτω.

Κύκλωμα ανορθωτή μισού κύματος χωρίς φίλτρο:

Η αντίστοιχη τάση στο φορτίο είναι 6,5V επειδή η μέση τάση εξόδου της ασυνεχούς κυματομορφής μπορεί να φανεί στο DMM.

Κύκλωμα ανορθωτή μισού 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 11,9V

2. Για C _out = 10uF, ο κυματισμός μειώνεται και ως εκ τούτου η μέση τάση αυξήθηκε στα 15,0V

3. Για C _out = 47uF, ο κυματισμός μειώνεται περαιτέρω και ως εκ τούτου η μέση τάση αυξήθηκε στα 18,5V

4. Για C _out = 100uF, έτσι μετά από αυτό η κυματομορφή εξομαλύνεται λεπτά και ως εκ τούτου ο κυματισμός είναι χαμηλός. Η μέση τάση αυξήθηκε στα 18,9V