Obwód prostownika półokresowego z filtrem i bez

Proces przekształcania prądu przemiennego w prąd stały polega na prostowaniu. Każdy zasilacz offline ma blok prostujący, 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., Więc w tym artykule omówimy wszystkie operacje prostownika półfalowego ze schematem obwodu.

Charakter napięcia AC jest sinusoidalny przy częstotliwości 50/60 Hz. Przebieg będzie taki jak poniżej.

Teraz rektyfikacja to proces usuwania ujemnej części prądu przemiennego (AC), a tym samym wytwarzanie częściowego prądu stałego. Można to osiągnąć za pomocą diod. Diody pozwalają na przepływ prądu tylko w jednym kierunku. Dla zrozumienia możemy podzielić przebieg na dodatnią połowę cyklu i ujemną połowę cyklu. Kiedy powyższe napięcie jest dostarczane przez diodę, przewodzenie odbywa się tylko w dodatnim półcyklu. Zatem poniżej będzie przebieg.

Działanie prostownika półfalowego:

W prostowniku półfalowym ujemny półcykl fali AC usuwamy za pomocą jednej diody, natomiast w prostowniku pełnookresowym za pomocą 4 diod zamieniamy ujemny półcykl AC na cykl dodatni. Rozważmy teraz napięcie przemienne o niższej amplitudzie 15 Vrms i wyprostujmy je na napięcie stałe za pomocą pojedynczej diody. Dioda przewodzi tylko podczas dodatniego półcyklu. Ale wyjście będzie nieciągłym pulsującym dodatnim napięciem stałym. Musi być dalej filtrowany, aby był czystym prądem stałym z mniejszymi tętnieniami. Należy pamiętać, że całe napięcie, prąd, który mierzymy za pomocą multimetru cyfrowego, ma z natury wartość skuteczną. Stąd to samo jest rozważane również w symulacji.

Powyższy przebieg wyjściowy jest zgodny z oczekiwaniami, nieciągły impulsowy przebieg prądu stałego. Aby wygładzić przebieg lub uczynić go ciągłym, dodajemy na wyjściu filtr kondensatorowy. Praca równoległego kondensatora ma na celu utrzymanie stałego napięcia na wyjściu. Decyduje o ilości tętnień obecnych na wyjściu.

Z filtrem kondensatora 1uF:

Poniższy przebieg przedstawia zmniejszenie tętnienia w oparciu o wartość pojemności, tj. Pojemność magazynowania ładunku.

Przebiegi wyjściowe: czerwony - 1uF; Musztardowy - 4,7 uF; Niebieski - 10 uF; Ciemnozielony - 47uF

Praca z kondensatorem:

Podczas dodatniego półcyklu dioda jest spolaryzowana do przodu i kondensator jest ładowany, a obciążenie jest zasilane. Podczas ujemnego półcyklu dioda zostaje spolaryzowana odwrotnie i obwód jest otwarty, podczas którego kondensator dostarcza zgromadzoną w niej energię. Im większa pojemność magazynowania energii, tym mniejsze tętnienia w przebiegu wyjściowym.

Współczynnik tętnienia można teoretycznie obliczyć za pomocą,

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

_Obciążenie R = 1 kOhm; f = 50 Hz; C _out = 1 uF; I _dc = 15 mA

W związku z tym,

Powyższy przebieg ma tętnienie 11 woltów, które jest prawie takie samo. Różnica zostanie skompensowana przy wyższych wartościach kondensatorów. Poza tym wydajność jest głównym problemem w prostowniku półokresowym, który jest mniejszy niż prostownik pełnookresowy. Ogólnie sprawność (ƞ) = 40%.

Praktyczny obwód prostownika półfalowego na płycie prototypowej:

Elementy zastosowane w obwodzie prostownika półokresowego to:

1. Transformator obniżający napięcie 220 V / 15 V AC.
2. 1N4007 - Dioda
3. Rezystor
4. Kondensatory

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. Współczynnik zwojów i indukcyjność uzwojenia decyduje o ilości strumienia generowanego z pierwotnego i emf indukowanego w wtórnym. W zastosowanym poniżej transformatorze

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

Obwód prostownika półfalowego bez filtra:

Odpowiadające napięcie na obciążeniu wynosi 6,5 V, ponieważ średnie napięcie wyjściowe nieciągłego przebiegu można zobaczyć na multimetrze cyfrowym.

Obwód prostownika półfalowego z filtrem:

Po dodaniu filtra kondensatora jak poniżej,

1. Dla C _out = 4,7 uF, tętnienie zostaje zmniejszone, a zatem średnie napięcie wzrasta do 11,9V

2. Dla C _out = 10uF, tętnienie zostaje zmniejszone, a tym samym średnie napięcie wzrasta do 15,0V

3. Dla C _out = 47uF tętnienie ulega dalszemu zmniejszeniu, a zatem średnie napięcie wzrasta do 18,5V

4. Dla C _out = 100uF, więc po tym przebieg jest dokładnie wygładzany, a zatem tętnienie jest niskie. Średnie napięcie wzrosło do 18,9V