Co je usměrňovač plné vlny: Obvod s pracovní teorií

Pokud víš co je usměrňovač , pak možná znáte způsoby, jak snížit zvlnění nebo kolísání napětí na přímém stejnosměrném napětí připojením kondenzátorů přes odpor zátěže. Tato metoda může být vhodná pro aplikace s nízkou spotřebou , ale ne pro aplikace, které vyžadují stálé a plynulé stejnosměrné napájení. Jednou z metod, jak to zlepšit, je použít každý poloviční cyklus vstupního napětí namísto každého dalšího průběhu polovičního cyklu. Obvod, který nám to umožňuje, se nazývá Full Wave Rectifier (FWR). Podívejme se podrobně na teorii usměrňovače s plnou vlnou. Stejně jako u půlvlnného obvodu je provoz tohoto obvodu výstupní napětí nebo proud, který je čistě stejnosměrný nebo má určité specifikované stejnosměrné napětí.

Co je usměrňovač plné vlny?

Polovodičové zařízení, které se používá ke změně celého střídavého cyklu na pulzující stejnosměrný proud, se nazývá usměrňovač s plnou vlnou. Tento obvod využívá plnou vlnu i / p střídavého signálu, zatímco poloviční vlnový usměrňovač používá poloviční vlnu. Tento obvod se používá hlavně k překonání nevýhod polovodičových usměrňovačů, jako je nízkoúčinná nevýhoda.

Obvod usměrňovače plné vlny

Tyto usměrňovače mají oproti nim některé zásadní výhody půlvlnný usměrňovač protějšky. Průměrné (stejnosměrné) výstupní napětí je vyšší než u polovodičového usměrňovače, výstup tohoto usměrňovače má mnohem menší zvlnění než u polovodičového usměrňovače, který vytváří hladší výstupní vlnu.

Schéma usměrňovače plné vlny

Teorie usměrňovače plné vlny

V tomto obvodu používáme dvě diody, jednu pro každou polovinu vlny. Násobek vinutí transformátor je použito, jehož sekundární vinutí je rozděleno rovnoměrně na dvě poloviny se společným středovým závitem. Konfigurace vede k tomu, že každá dioda vede postupně, když je její anodová svorka kladná vzhledem ke středovému bodu transformátoru C, produkuje výstup během obou polovičních cyklů. Výhody tohoto usměrňovače jsou flexibilní ve srovnání s půlvlnovým usměrňovačem.

Teorie usměrňovače plné vlny

Tento obvod se skládá ze dvou výkonových diod připojených k jednomu zatěžovacímu odporu (RL), přičemž každá dioda jej zase bere k napájení proudu do zatěžovacího odporu. Když je bod A transformátoru kladný vzhledem k bodu A, dioda D1 vede ve směru dopředu, jak je naznačeno šipkami. Když je bod B kladný v záporné polovině cyklu vzhledem k bodu C, dioda D2 vede ve směru dopředu a proud protékající odporem R je ve stejném směru pro oba půlcykly vlny.

Výstupní napětí na rezistoru R je fázorový součet dvou tvarů vln, je také známý jako dvoufázový obvod. Mezery mezi každou půlvlnou vyvinutou každou diodou nyní vyplňuje druhá. Průměrné stejnosměrné výstupní napětí napříč zatěžovacím odporem je nyní dvojnásobné v porovnání s obvodem jediného půlvlnného usměrňovače a za předpokladu, že nedojde ke ztrátám, je přibližně 0,637 Vmax špičkového napětí. VMAX je maximální špičková hodnota v jedné polovině sekundárního vinutí a VRMS je hodnota RMS.

Práce s usměrňovačem plné vlny

Špičkové napětí výstupního tvaru vlny je stejné jako dříve u půlvlnného usměrňovače za předpokladu, že každá polovina vinutí transformátoru mít stejné RMS napětí. K získání odlišného stejnosměrného napěťového výstupu lze použít různé poměry transformátoru. Nevýhodou tohoto typu usměrňovacího obvodu je, že je vyžadován větší transformátor pro daný výkon se dvěma samostatnými, ale identickými sekundárními vinutími, což činí tento typ usměrňovacího obvodu plné vlny nákladným ve srovnání s obvodem usměrňovače FW Bridge.

Full Wave Rectifier Output Waveforms

Tento obvod poskytuje přehled o činnosti plného vlnového usměrňovače. Obvod, který produkuje stejný výstupní tvar vlny jako obvod plného vlnového usměrňovače, je obvod Full Wave Přemosťovací usměrňovač . Jednofázový usměrňovač používá čtyři jednotlivé usměrňovací diody zapojené do a uzavřená smyčka konfigurace můstku pro vytvoření požadované výstupní vlny. Výhodou tohoto můstkového obvodu je, že nevyžaduje speciální transformátor se středovým odbočením, takže snižuje jeho velikost a náklady. Jedno sekundární vinutí je připojeno k jedné straně sítě diodových můstků a zátěž k druhé straně.

Čtyři diody označené D1 až D4 jsou uspořádány do sériových párů, přičemž během každé poloviny cyklu vedou proud pouze dvě diody. Když dojde k pozitivnímu polovičnímu cyklu napájení, diody D1, D2 vedou v sérii, zatímco diody D3 a D4 mají předpětí a proud protéká zátěží. Během záporného polovičního cyklu se diody D3 a D4 chovají v sérii a diody D1 a D2 se vypínají, protože jsou nyní konfigurovány s obráceným předpětím.

Proud protékající zátěží je jednosměrný režim a napětí vyvíjené napříč zátěží je také jednosměrné napětí, stejně jako u předchozích dvou diodových modelů s plnou vlnou usměrňovače. Proto je průměrné stejnosměrné napětí napříč zátěží 0,637V. Během každého půl cyklu protéká proud dvěma diodami, nikoli pouze jednou diodou, takže amplituda výstupního napětí je o dva poklesy napětí o 1,4 V menší než amplituda vstupního VMAX, zvlněná frekvence je nyní dvojnásobná než napájecí frekvence 100 Hz pro 50 Hz napájení nebo 120 Hz pro napájení 60 Hz.

Typy usměrňovače plné vlny

Jsou k dispozici ve dvou formách, jmenovitě s plným vlnovým usměrňovačem a obvodem usměrňovacího můstku. Každý typ plného vlnového usměrňovače obsahuje své vlastní funkce, takže se používají v různých aplikacích.

• Usměrňovač s plným vlněním na střed
• Full-Wave Bridge Usměrňovač

Usměrňovač s plným vlněním na střed

Tento druh usměrňovače může být sestrojen s odbočkovým transformátorem přes sekundární vinutí, kde je odbočka AB ve středovém bodě „C“ a dvě diody jako D1, D2 jsou připojeny v horní a dolní části obvodu. Pro usměrnění signálu používá dioda D1 střídavé napětí, které se objevuje na horní straně sekundárního vinutí, zatímco dioda D2 používá spodní část vinutí. Tento druh usměrňovače se hojně používá v termionických ventilech a vakuových trubicích.

Na střed klepněte na FWR

Obvod plného vlnění usměrňovače se středovým odbočkem je zobrazen níže. Jakmile je povoleno napájení střídavým proudem, v obvodu protéká střídavé napětí, jako je Vin, dvěma svorkami, jako je AB sekundárního vinutí transformátoru.

Celovlněný můstkový usměrňovací obvod

Cívkový usměrňovač můstkového usměrňovače může být navržen se čtyřmi usměrňovacími diodami. Nepoužívá žádné klepání na střed. Jak název napovídá, obvod zahrnuje mostní obvod. Připojení čtyř diod v obvodu může být provedeno ve vzoru mostu s uzavřenou smyčkou. Tento usměrňovač je levnější a má menší rozměry, protože nemá transformátor se středovým závitem.

Obvod usměrňovacího můstku FW

Diody použité v tomto obvodu jsou pojmenovány D1, D2, D3 a D4, kde dvě diody budou fungovat současně namísto čtyř jako D1 a D3 nebo D2 a D4 na základě horní poloviny cyklu nebo spodní poloviny cyklu přiváděného do obvodu.

Rozdíl mezi usměrňovačem plné vlny a usměrňovačem poloviční vlny

Na základě různých parametrů je níže popsán rozdíl mezi plnovlnným a půlvlnným usměrňovačem. Rozdíl mezi těmito dvěma usměrňovači zahrnuje následující.

Charakteristika usměrňovače plné vlny

Vlastnosti plného vlnového usměrňovače jsou popsány níže.

• Ripple Factor
• Provedení
• DC výstupní proud
• Špičkové inverzní napětí
• Kořenová střední čtvercová hodnota zatěžovacího proudu IRMS
• Účinnost usměrňovače

Ripple Factor

Faktor zvlnění lze definovat jako poměr zvlnění napětí a čistého stejnosměrného napětí. Hlavní funkcí tohoto je měřit stávající vlnění v o / p DC signálu, takže na základě faktoru zvlnění může být DC signál indikován. Když je faktor zvlnění vysoký, znamená to vysoký pulzující stejnosměrný signál. Podobně, když je faktor zvlnění nízký, znamená to nízký pulzující stejnosměrný signál.

Γ = √ (VrmsVDC)^dva-1

Kde, γ = 0,48.

Provedení

Tvarový faktor plného vlnového usměrňovače lze definovat jako poměr efektivní hodnoty proudu a stejnosměrného výstupního proudu.

Tvarový faktor = RMS hodnota proudu / stejnosměrný výstupní proud.

U celovlnového usměrňovače je tvarový faktor 1,11

DC výstupní proud

Tok proudu v obou diodách, jako jsou D1 a D2, na zátěžovém rezistoru o / p, jako je RL, je ve stejném směru. Takže o / p proud je množství proudu v obou diodách

Proud generovaný diodou D1 je Imax / π.

Proud generovaný diodou D2 je Imax / π.

Takže o / p proud (Já_DC) = 2Imax / π .

Kde,

„Imax“ je maximální stejnosměrný zatěžovací proud

Špičkové inverzní napětí (PIV)

Špičkové inverzní napětí nebo PIV je také známé jako špičkové reverzní napětí. Lze jej definovat, jako když dioda vydrží maximální napětí ve stavu zpětného zkreslení. Pokud je aplikované napětí vyšší ve srovnání s PIV, pak se dioda trvale zničí.

PIV = 2Vs max

DC výstupní napětí

Na zátěžovém rezistoru (RL) se může objevit stejnosměrné napětí o / p, které lze uvést podobně VDC = 2Vmax / π .

Kde,

„Vmax“ je maximální sekundární napětí.

Já_RMS

Kořenová střední kvadratická hodnota zatěžovacího proudu plného vlnového usměrňovače je

Já_RMS= Im√2

_PROTIRMS

Kořenová střední kvadratická hodnota zátěžového napětí o / p plného vlnového usměrňovače je

PROTI_RMS= Já_RMS× R._L= Im / √2 × RL

Účinnost usměrňovače

Účinnost usměrňovače lze definovat jako podíl výkonu DC o / p a výkonu AC i / p. Účinnost usměrňovače udává, jak efektivně převádí střídavé napětí na stejnosměrné. Když je účinnost usměrňovače vysoká, pak se nazývá dobrý usměrňovač, zatímco účinnost je nízká, pak se nazývá neefektivní usměrňovač.

Output = výstup (str_DC) / Vstup (str_AC)

U tohoto usměrňovače je účinnost 81,2% a je dvojnásobná ve srovnání s půlvlnným usměrňovačem.

Výhody

The výhody plného vlnového usměrňovače zahrnout následující.

• Ve srovnání s půlvlnou má tento obvod vyšší účinnost
• Tento obvod využívá oba cykly, takže nedochází ke ztrátám v rámci výkonu O / P.
• Ve srovnání s půlvlnným usměrňovačem je faktor zvlnění tohoto usměrňovače menší
• Jakmile se oba cykly použijí v rektifikaci, nedojde ke ztrátě signálu i / p napětí
• Můžete použít čtyři jednotlivé výkonové diody k vytvoření plného vlnového můstku, hotové součásti usměrňovacího můstku jsou k dispozici v obchodě v řadě různých velikostí napětí a proudu, které lze připájet přímo do Deska plošných spojů nebo být spojeny rýčovými konektory.
• Plnovlnný můstek nám dává větší střední hodnotu stejnosměrného proudu s méně navrstveným zvlněním, zatímco výstupní vlnová křivka je dvakrát větší než frekvence vstupního napájení. Proto zvyšte jeho průměrnou úroveň stejnosměrného výstupu ještě vyšší připojením vhodného vyhlazovacího kondenzátoru přes výstup můstkového obvodu.
• Výhodou plně vlnového můstkového usměrňovače je, že má menší hodnotu zvlnění střídavého proudu pro danou zátěž a menší rezervoár nebo vyhlazovací kondenzátor než ekvivalentní poloviční vlnový obvod. Základní frekvence zvlnění napětí je dvakrát větší než frekvence střídavého napájení 100 Hz, kde pro poloviční vlnu je přesně stejná jako frekvence 50 Hz.
• Množství zvlněného napětí, které je superponováno na stejnosměrné napájecí napětí diodami, lze prakticky eliminovat přidáním mnohem vylepšeného π-filtru na výstupní svorky můstku. Nízkoprůchodový filtr se skládá ze dvou vyhlazovacích kondenzátorů stejné hodnoty a tlumivky nebo indukčnosti napříč nimi k zavedení vysoké impedanční cesty ke střídavé zvlněné složce.
• Alternativou je použití standardního 3pólového regulátoru napětí IC, jako je LM78xx, kde „xx“ znamená jmenovité výstupní napětí pro kladné výstupní napětí nebo jeho inverzní ekvivalent LM79xx pro záporné výstupní napětí, které může snížit zvlnění o více než 70 dB Datasheet a přitom poskytuje konstantní výstupní proud přes 1 ampér.
• Jedná se o základní komponentu pro získání stejnosměrného napětí pro komponenty, které pracují s stejnosměrným napětím. Lze popsat jeho práci jako projektu plného vlnového usměrňovače.
• Je srdcem obvodu a využívá diodový můstek. Kondenzátory se používají k odstranění vlnění. Na základě požadavku na stejnosměrné napětí.

Nevýhody

The nevýhody plného vlnového usměrňovače zahrnout následující.

• K návrhu obvodu používá čtyři diody
• Tento obvod se nepoužívá, kdykoli je nutné opravit malé napětí, protože připojení dvou diod může být provedeno v sérii a poskytuje dvojnásobný pokles napětí kvůli jejich vnitřnímu odporu.
• Ve srovnání s půlvlnou je to komplikované.
• Špičkové inverzní napětí diody je vysoké, takže je větší a nákladnější.
• Tento usměrňovač je složitý pro umístění středového odbočky nad vedlejší vinutí.
• DC o / p je málo, protože každá dioda používá jednoduše polovinu sekundárních napětí transformátoru.

Aplikace

The aplikace vlnového usměrňovače zahrnout následující.

• Tento druh usměrňovače se používá hlavně k identifikaci amplitudy modulačního rádiového signálu.
• Při elektrickém svařování lze polarizované stejnosměrné napětí dodávat prostřednictvím můstkového usměrňovače
• Obvod usměrňovacího můstku se používá v napájecím obvodu pro různé aplikace, protože může převádět napětí z vysokého AC na nízké DC.
• Tyto usměrňovače se používají k napájení zařízení, která fungují se stejnosměrným napětím podobným LED a motoru.

Jedná se tedy o přehled celovlnného usměrňovače, obvodu, fungování, charakteristik, výhod, nevýhod a jeho aplikací. Zde je otázka, jaké jsou různé typy usměrňovačů?