Obwód prostownika pełnookresowego z filtrem i bez

Proces przekształcania prądu przemiennego w prąd stały polega na prostowaniu. Każdy zasilacz offline ma blok prostownika, który przekształca źródło w gniazdku ściennym prądu przemiennego na prąd stały o wysokim napięciu lub obniżone źródło w gniazdku ściennym prądu przemiennego na prąd stały o niskim napięciu. Dalszym procesem będzie filtrowanie, konwersja DC-DC itp. Dlatego w tym artykule omówimy działanie prostownika pełnookresowego. Prostownik pełnookresowy ma wyższą sprawność w porównaniu do prostownika półokresowego.

Pełnookresową rektyfikację można przeprowadzić następującymi metodami.

1. Środkowy prostownik pełnookresowy
2. Prostownik mostkowy (wykorzystujący cztery diody)

Jeśli dwie gałęzie obwodu są połączone trzecią gałęzią w celu utworzenia pętli, wówczas sieć nazywana jest obwodem mostkowym. Poza tymi dwoma preferowanym typem jest obwód prostownika mostkowego wykorzystujący cztery diody, ponieważ typ dwóch diod wymaga transformatora z odczepem centralnym i nie jest niezawodny w porównaniu z typem mostu. Mostek diodowy jest również dostępny w pojedynczym opakowaniu. Niektóre z przykładów to DB102, GBJ1504, KBU1001 itp.

Prostownik mostkowy przewyższa niezawodność prostownika półmostkowego pod względem redukcji współczynnika tętnienia dla tego samego obwodu filtra na wyjściu. Charakter napięcia AC jest sinusoidalny przy częstotliwości 50/60 Hz. Przebieg będzie taki jak poniżej.

Działanie prostownika pełnookresowego:

Rozważmy teraz napięcie przemienne o niższej amplitudzie 15 Vrms (21 Vpk-pk) i wyprostujmy je na napięcie stałe za pomocą mostka diodowego. Przebieg zasilania prądem przemiennym można podzielić na dodatnie pół cyklu i ujemne pół cyklu. Całe napięcie, prąd, które mierzymy za pomocą multimetru cyfrowego (DMM) ma naturę wartości skutecznej. Stąd to samo jest rozważane w poniższej symulacji Greenpoint.

Podczas dodatniego półcyklu diody D2 i D3 będą przewodzić, a podczas ujemnego półcyklu diody D4 i D1 będą przewodzić. Stąd podczas obu półcyklów dioda będzie przewodzić. Przebieg wyjściowy po wyprostowaniu będzie taki jak poniżej.

Aby zmniejszyć tętnienie w przebiegu lub aby przebieg był ciągły, musimy dodać filtr kondensatora na wyjściu. Pracy kondensatora równolegle do obciążenia jest utrzymywanie napięcia stałego na wyjściu. W ten sposób można zmniejszyć tętnienie na wyjściu.

Z kondensatorem 1uF jako filtrem:

Wyjście z filtrem 1uF tłumi falę tylko do pewnego stopnia, ponieważ pojemność magazynowania energii 1uF jest mniejsza. Poniższy przebieg przedstawia wynik działania filtra.

Ponieważ tętnienie jest nadal obecne na wyjściu, sprawdzimy wyjście z różnymi wartościami pojemności. Poniższy przebieg przedstawia zmniejszenie tętnienia w oparciu o wartość pojemności, tj. Pojemność magazynowania ładunku.

Przebiegi wyjściowe: zielony - 1 uF; niebieski - 4,7 uF; Musztardowy - 10uF; Ciemnozielony - 47uF

Operacje z kondensatorem:

Podczas obu dodatnich i ujemnych półcykli para diod będzie w stanie spolaryzowanym do przodu, a kondensator zostanie naładowany, a obciążenie zostanie zasilone. Przedział chwilowego napięcia, przy którym energia zgromadzona w kondensatorze jest wyższa niż chwilowe napięcie, które kondensator dostarcza zmagazynowaną w nim energię. Im większa pojemność magazynowania energii, tym mniejsze tętnienie przebiegu wyjściowego.

Współczynnik tętnienia można teoretycznie obliczyć za pomocą,

Obliczmy to dla dowolnej wartości kondensatora i porównajmy z powyższymi otrzymanymi przebiegami.

_Obciążenie R = 1 kOhm; f = 100 Hz; C _out = 1 uF; I _dc = 15 mA

Stąd współczynnik tętnienia = 5 woltów

Różnica współczynników tętnień zostanie skompensowana przy wyższych wartościach kondensatorów. Wydajność pełnookresowego prostownika wynosi powyżej 80%, który jest dwukrotnie większy od prostownika półfali.

Praktyczny prostownik pełnookresowy:

Komponenty używane w prostowniku mostkowym to:

1. Transformator obniżający napięcie 220 V / 15 V AC.
2. 1N4007 - Diody
3. Rezystory
4. Kondensatory
5. MIC RB156

Tutaj, dla napięcia skutecznego 15 V, napięcie szczytowe będzie wynosić do 21 V. Dlatego też komponenty, które mają być używane, powinny mieć napięcie 25 V i wyższe.

Działanie obwodu:

Transformator obniżający napięcie:

Transformator obniżający napięcie składa się z uzwojenia pierwotnego i uzwojenia wtórnego nawiniętych na laminowany rdzeń żelazny. Liczba obrotów podstawowego będzie wyższa niż wtórnej. Każde uzwojenie działa jak oddzielne cewki. Gdy uzwojenie pierwotne jest zasilane ze źródła przemiennego, uzwojenie zostaje wzbudzone i generowany jest strumień. Uzwojenie wtórne doświadcza zmiennego strumienia wytwarzanego przez uzwojenie pierwotne, który indukuje emf w uzwojeniu wtórnym. Ten indukowany emf przepływa następnie przez podłączony obwód zewnętrzny. Stosunek zwojów i indukcyjność uzwojenia decyduje o ilości strumienia generowanego z pierwotnego i indukowanego w wtórnym emf. W zastosowanym poniżej transformatorze

Zasilanie 230 V AC z gniazdka ściennego jest obniżane do 15 V ACrms za pomocą transformatora obniżającego napięcie. Zasilanie jest następnie doprowadzane do obwodu prostownika, jak poniżej.

Obwód prostownika pełnookresowego bez filtra:

Odpowiednie napięcie na obciążeniu wynosi 12,43 V, ponieważ średnie napięcie wyjściowe nieciągłego przebiegu można zobaczyć na multimetrze cyfrowym.

Obwód prostownika pełnookresowego z filtrem:

Po dodaniu filtra kondensatora jak poniżej,

1. Dla C _out = 4,7 uF, tętnienie zostaje zmniejszone, a zatem średnie napięcie wzrasta do 15,78 V.

2. Dla C _out = 10uF tętnienie zostaje zmniejszone, a tym samym średnie napięcie wzrasta do 17,5V

3. Dla C _out = 47uF tętnienie ulega dalszemu zmniejszeniu, a zatem średnie napięcie wzrasta do 18,92V

4. Dla C _out = 100uF, każda wartość pojemności większa niż ta nie będzie miała większego wpływu, więc po tym przebieg jest dokładnie wygładzany, a zatem tętnienie jest niskie. Średnie napięcie wzrosło do 19,01 V.