Ak vieš čo je usmerňovač , potom možno poznáte spôsoby, ako znížiť zvlnenie alebo kolísanie napätia na priamom jednosmernom napätí pripojením kondenzátorov cez odpor záťaže. Táto metóda môže byť vhodná pre aplikácie s nízkym výkonom , ale nie pre aplikácie, ktoré potrebujú stabilné a plynulé napájanie jednosmerným prúdom. Jednou z metód, ako to vylepšiť, je použitie každého pol cyklu vstupného napätia namiesto každého druhého priebehu vlny. Obvod, ktorý nám to umožňuje, sa nazýva Full Wave Rectifier (FWR). Pozrime sa podrobne na teóriu usmerňovača plných vĺn. Rovnako ako polvlnový obvod, aj tento obvod pracuje s výstupným napätím alebo prúdom, ktorý je čisto jednosmerný alebo má určité špecifikované jednosmerné napätie.
Čo je usmerňovač plnej vlny?
Polovodičové zariadenie, ktoré sa používa na zmenu úplného striedavého cyklu na pulzujúci jednosmerný prúd, je známe ako usmerňovač s plnou vlnou. Tento obvod využíva plnú vlnu i / p striedavého signálu, zatiaľ čo polovlnný usmerňovač využíva polovičnú vlnu. Tento obvod sa používa hlavne na prekonanie nevýhod polovodičových usmerňovačov, ako je nedostatok s nízkou účinnosťou.
Obvod usmerňovača plnej vlny
Tieto usmerňovače majú oproti svojim základným výhodám niektoré zásadné výhody usmerňovač pol vlny náprotivky. Priemerné výstupné napätie (DC) je vyššie ako u polovodičového usmerňovača, výstup tohto usmerňovača má oveľa menšie zvlnenie ako polovodičový usmerňovač, ktorý vytvára hladší tvar vlny.
Schéma usmerňovača celej vlny
Teória usmerňovača plnej vlny
V tomto obvode používame dve diódy, jednu pre každú polovicu vlny. Násobok vinutý transformátor sa používa, ktorého sekundárne vinutie je rozdelené rovnakým dielom na dve polovice so spoločným stredovým prepojením. Výsledkom konfigurácie je, že každá dióda vedie postupne, keď je jej anódová svorka kladná vzhľadom na stredový bod transformátora C, produkuje výstup počas obidvoch polovičných cyklov. Výhody tohto usmerňovača sú flexibilné v porovnaní s polovodičovými usmerňovačmi.
Teória usmerňovača plnej vlny
Tento obvod sa skladá z dvoch výkonových diód pripojených k jedinému odporu záťaže (RL), pričom každá dióda ho berie ako zdroj napájacieho prúdu do záťažového rezistora. Keď je bod A transformátora kladný vzhľadom na bod A, dióda D1 vedie v smere dopredu, ako je naznačené šípkami. Keď je bod B kladný v zápornej polovici cyklu vzhľadom na bod C, dióda D2 vedie v smere dopredu a prúd pretekajúci odporom R je v oboch smeroch vlny v rovnakom smere.
Výstupné napätie na rezistore R je fázorovým súčtom dvoch tvarov vlny, je tiež známe ako dvojfázový obvod. Medzery medzi každou polvlnou vyvinutou každou diódou teraz vypĺňa druhá. Priemerné výstupné jednosmerné napätie na rezistore záťaže je teraz dvojnásobné v porovnaní s obvodom jediného polvlnného usmerňovača a za predpokladu, že nedôjde k žiadnym stratám, je približne 0,637 Vmax špičkového napätia. VMAX je maximálna špičková hodnota v jednej polovici sekundárneho vinutia a VRMS je hodnota RMS.
Fungovanie usmerňovača plnej vlny
Špičkové napätie výstupného tvaru vlny je rovnaké ako predtým pre polovodičový usmerňovač poskytnutý každou polovicou vinutia transformátora majú rovnaké RMS napätie. Na získanie iného výstupu jednosmerného napätia je možné použiť rôzne pomery transformátorov. Nevýhodou tohto typu usmerňovacieho obvodu je, že je potrebný väčší transformátor pre daný výkon s dvoma samostatnými, ale identickými sekundárnymi vinutiami, čo robí tento typ usmerňovacieho obvodu s plnou vlnou nákladným v porovnaní s obvodom usmerňovača FW Bridge.
Výstupné krivky usmerňovača s plnou vlnou
Tento obvod poskytuje prehľad o činnosti usmerňovača s plnou vlnou. Obvod, ktorý produkuje rovnaký výstupný priebeh ako obvod s plnými vlnami usmerňovača, je obvod s plnou vlnou Mostový usmerňovač . Jednofázový usmerňovač používa štyri individuálne usmerňovacie diódy zapojené v a uzavretá slučka konfigurácia mostíka na výrobu požadovanej výstupnej vlny. Výhodou tohto mostného obvodu je, že nevyžaduje špeciálny transformátor so stredovým odbočením, takže znižuje jeho veľkosť a náklady. Jednoduché sekundárne vinutie je pripojené k jednej strane siete diódových mostíkov a záťaži k druhej strane.
Štyri diódy označené D1 až D4 sú usporiadané do sériových párov, pričom iba dve diódy vedú prúd počas každej doby trvania polovičného cyklu. Keď ide kladný polovičný cyklus napájania, diódy D1, D2 vedú v sérii, zatiaľ čo diódy D3 a D4 sú spätne predpäté a prúd preteká záťažou. Počas negatívneho polovičného cyklu vedú diódy D3 a D4 sériovo a diódy D1 a D2 sa vypínajú, pretože majú konfiguráciu s reverzným predpätím.
Prúd pretekajúci záťažou je jednosmerný režim a napätie vyvíjané cez záťaž je tiež jednosmerné napätie, rovnaké ako v prípade predchádzajúcich dvoch diód modelu s plnou vlnou usmerňovača. Preto je priemerné jednosmerné napätie naprieč záťažou 0,637V. Počas každého pol cyklu preteká prúd dvoma diódami namiesto iba jednej diódy, takže amplitúda výstupného napätia je o dva poklesy napätia o 1,4 V menšia ako amplitúda vstupného VMAX, frekvencia zvlnenia je teraz dvojnásobná ako napájacia frekvencia 100 Hz pre 50 Hz. napájanie alebo 120 Hz pre napájanie 60 Hz.
Typy usmerňovača s plnou vlnou
Sú k dispozícii v dvoch formách, a to v obvode usmerňovača s plným vlnením a mostíku. Každý typ usmerňovača s plnou vlnou obsahuje svoje vlastné vlastnosti, takže sa používajú v rôznych aplikáciách.
- Usmerňovač s plnou vlnou na stred
- Full-Wave Bridge Usmerňovač
Usmerňovač s plnou vlnou na stred
Tento druh usmerňovača môže byť zostavený so odbočkovým transformátorom cez sekundárne vinutie, kde je odbočka AB v strednom bode „C“ a dve diódy ako D1, D2 sú pripojené v hornej a dolnej časti obvodu. Na usmernenie signálu používa dióda D1 striedavé napätie, ktoré sa objavuje na hornej strane sekundárneho vinutia, zatiaľ čo dióda D2 využíva spodné vinutie. Tento druh usmerňovača sa veľmi často používa v termionických ventiloch a vákuových trubiciach.
Zarovnaný na stred FWR
Obvod usmerňovača s plnou vlnou usmerňovača je uvedený nižšie. V obvode prúdi striedavé napätie ako Vin cez dva terminály ako AB sekundárneho vinutia transformátora, akonáhle je AC napájanie povolené.
Celovlnový mostíkový usmerňovací obvod
Cievkový usmerňovač Bridge Rectifier môže byť navrhnutý so štyrmi usmerňovacími diódami. Nepoužíva žiadne klepanie na stred. Ako už názov napovedá, obvod obsahuje mostný obvod. Pripojenie štyroch diód v obvode sa môže uskutočniť podľa schémy mostíka s uzavretou slučkou. Tento usmerňovač je lacnejší a má menšiu veľkosť, pretože nemá transformátor zapojený do stredu.
Obvod usmerňovača mostíka FW
Diódy použité v tomto obvode sa nazývajú D1, D2, D3 a D4, pričom dve diódy budú viesť súčasne namiesto štyroch, ako sú D1 a D3 alebo D2 a D4, na základe hornej polovice cyklu alebo dolnej polovice cyklu privádzaného do obvodu.
Rozdiel medzi usmerňovačom s plnou vlnou a usmerňovačom s polovičnou vlnou
Na základe rôznych parametrov je rozdiel medzi plnovlnným a polvlnovým usmerňovačom diskutovaný nižšie. Rozdiel medzi týmito dvoma usmerňovačmi zahŕňa nasledujúce.
| Usmerňovač polovičnej vlny | Usmerňovač s plnou vlnou |
| Polvlnový prúd usmerňovača iba počas kladnej polovice cyklu použitého vstupu, preto vykazuje jednosmerné charakteristiky. | Celovlnový usmerňovač, obe polovice vstupného signálu sa využívajú v rovnakom čase činnosti, preto vykazuje obojsmerné charakteristiky. |
| Tento polovodičový usmerňovací obvod je možné zostaviť pomocou jednej diódy | Tento usmerňovací obvod s plnou vlnou môže byť zostavený z dvoch alebo štyroch diód |
| Faktor využitia transformátora pre HWR je 0,287 | Faktor využitia transformátora pre FWR je 0,693 |
| Základná frekvencia zvlnenia HWR je „f“ | Základná frekvencia zvlnenia FWE je „2f“ |
| Špičkové inverzné napätie polovodičového usmerňovača je vysoké s dodávanou vstupnou hodnotou. | Špičkové inverzné napätie usmerňovača s plnou vlnou je dvojnásobok dodanej vstupnej hodnoty. |
| Regulácia napätia polovodičového usmerňovača je dobrá | Regulácia napätia polovodičového usmerňovača je lepšia |
| Špičkový faktor polovodičového usmerňovača je 2 | Špičkový faktor tohto usmerňovača je 1,414 |
| V tomto usmerňovači je možné nasýtenie jadra transformátora | V tomto usmerňovači nie je možné nasýtenie jadra transformátora |
| Cena HWR je nižšia | Cena FWR je vysoká |
| V prípade HWR nie je potrebné klepanie na stred | Vo FWR je potrebné klepanie na stred |
| Faktor zvlnenia tohto usmerňovača je viac | Faktor zvlnenia tohto usmerňovača je menší |
| Formátový faktor HWR je 1,57 | Faktor faktora FWR je 1,11 |
| Najvyššia účinnosť použitá na nápravu je 40,6% | Najvyššia účinnosť použitá na nápravu je 81,2% |
| Priemerná súčasná hodnota HWR je Imav / π | Priemerná aktuálna hodnota FWR je 2Imav / π |
Charakteristika usmerňovača s plnou vlnou
Ďalej sú popísané vlastnosti usmerňovača s plnou vlnou.
- Ripple Factor
- Tvarový faktor
- DC výstupný prúd
- Špičkové inverzné napätie
- Stredná kvadratická hodnota zaťažovacieho prúdu IRMS
- Účinnosť usmerňovača
Ripple Factor
Faktor zvlnenia je možné definovať ako pomer zvlnenia napätia a čistého jednosmerného napätia. Hlavnou funkciou tohto je meranie existujúcich zvlnení v rámci o / p jednosmerného signálu, takže na základe činiteľa zvlnenia je možné indikovať jednosmerný signál. Keď je faktor zvlnenia vysoký, znamená to vysoký pulzujúci jednosmerný signál. Podobne, keď je faktor zvlnenia nízky, znamená to nízky pulzujúci jednosmerný signál.
Γ = √ (VrmsVDC)dva-1
Kde, γ = 0,48.
Tvarový faktor
Tvarový faktor usmerňovača s plnou vlnou možno definovať ako pomer efektívnej hodnoty prúdu a jednosmerného výstupného prúdu.
Tvarový faktor = RMS hodnota prúdu / výstupný prúd DC.
Pre usmerňovač s plnou vlnou je tvarový faktor 1,11
DC výstupný prúd
Tok prúdu v obidvoch diódach ako D1 a D2 pri záťažovom rezistore o / p ako RL je rovnakým smerom. Takže o / p prúd je veľkosť prúdu v oboch diódach
Prúd generovaný diódou D1 je Imax / π.
Prúd generovaný diódou D2 je Imax / π.
Takže o / p prúd (JaDC) = 2Imax / π .
Kde,
„Imax“ je maximálny prúd zaťaženia jednosmerným prúdom
Špičkové inverzné napätie (PIV)
Špičkové inverzné napätie alebo PIV je tiež známe ako špičkové reverzné napätie. Dá sa to definovať tak, že keď dióda odolá maximálnemu napätiu v stave spätného skreslenia. Ak je použité napätie vyššie v porovnaní s PIV, dióda sa trvale zničí.
PIV = 2Vs max
DC výstupné napätie
Na záťažovom rezistore (RL) sa môže objaviť jednosmerné napätie o / p, ktoré je možné uviesť podobne VDC = 2Vmax / π .
Kde,
„Vmax“ je maximálne sekundárne napätie.
JaRMS
Stredná kvadratická hodnota zaťažovacieho prúdu usmerňovača s plnou vlnou je
JaRMS= Im√2
V.RMS
Stredná kvadratická hodnota napájacieho napätia o / p usmerňovača s plnou vlnou je
V.RMS= JaRMS× R.Ľ= Im / √2 × RL
Účinnosť usmerňovača
Účinnosť usmerňovača je možné definovať ako podiel výkonu DC o / p a výkonu AC i / p. Účinnosť usmerňovača označuje, ako efektívne prevádza striedavý prúd na jednosmerný prúd. Keď je účinnosť usmerňovača vysoká, potom sa nazýva dobrý usmerňovač, zatiaľ čo účinnosť je nízka, potom sa nazýva neúčinný usmerňovač.
Η = výstup (strDC) / Vstup (strAC)
Pre tento usmerňovač je účinnosť 81,2% a je dvojnásobná v porovnaní s polovodičovým usmerňovačom.
Výhody
The výhody usmerňovača s plnou vlnou zahrňte nasledujúce.
- V porovnaní s polvlnou má tento obvod vyššiu účinnosť
- Tento obvod využíva obidva cykly, takže v o / p napájaní nedochádza k žiadnym stratám.
- V porovnaní s polovodičovým usmerňovačom je faktor zvlnenia tohto usmerňovača menší
- Akonáhle sa obidva cykly použijú na usmernenie, potom sa v i / p napäťovom signáli nestratia
- Môžete použiť štyri individuálne výkonové diódy na výrobu plnovlnného mosta. Hotové súčasti mostíkových usmerňovačov sú k dispozícii priamo v obchode v rôznych veľkostiach napätia a prúdu, ktoré je možné spájkovať priamo do Doska plošných spojov alebo byť pripojené pomocou rýľových konektorov.
- Plnovlnný mostík nám poskytuje väčšiu strednú hodnotu jednosmerného prúdu s menším superponovaným zvlnením, zatiaľ čo výstupný priebeh je dvojnásobný oproti frekvencii vstupného napájania. Preto zvýšite jeho priemernú úroveň jednosmerného výstupu ešte vyššie pripojením vhodného vyhladzovacieho kondenzátora cez výstup mostového obvodu.
- Výhody usmerňovacieho usmerňovača s plnou vlnou sú také, že má menšiu hodnotu zvlnenia striedavého prúdu pre danú záťaž a menší zásobník alebo vyhladzovací kondenzátor ako ekvivalentný polovlnný obvod. Základná frekvencia zvlnenia napätia je dvojnásobná ako frekvencia napájacieho zdroja 100 Hz, kde pre polovičnú vlnu je presne rovnaká ako napájacia frekvencia 50 Hz.
- Množstvo zvlnenia napätia, ktoré je superponované na jednosmerné napájacie napätie diódami, je možné prakticky eliminovať pridaním oveľa vylepšeného π-filtra k výstupným svorkám mostíka. Dolnopriepustný filter sa skladá z dvoch vyhladzovacích kondenzátorov rovnakej hodnoty a tlmivky alebo indukčnosti vedúcich cez ne, aby sa zaviedla vysokoimpedančná cesta k striedavej zvlňujúcej zložke.
- Alternatívou je použitie štandardného 3-pólového regulátora napätia IC, napríklad LM78xx, kde „xx“ znamená výstupné napätie pre kladné výstupné napätie alebo jeho inverzný ekvivalent LM79xx pre záporné výstupné napätie, ktoré môže znížiť zvlnenie o viac ako 70 dB datasheet, pričom dodáva konštantný výstupný prúd viac ako 1 ampér.
- Je to základný komponent na získanie DC napätia pre komponenty, ktoré pracujú s DC napätím. Jeden môže opísať jeho prácu ako projekt plného vlnenia usmerňovača.
- Je srdcom obvodu a využíva diódový mostík. Kondenzátory sa používajú na zbavenie sa zvlnenia. Na základe požiadavky na napätie DC.
Nevýhody
The nevýhody usmerňovača s plnou vlnou zahrňte nasledujúce.
- Na návrh obvodu používa štyri diódy
- Tento obvod sa nepoužíva vždy, keď je potrebné opraviť malé napätie, pretože zapojenie dvoch diód je možné vykonať sériovo a poskytuje dvojitý pokles napätia kvôli ich vnútornému odporu.
- V porovnaní s polovičnou vlnou je to komplikované.
- Špičkové inverzné napätie diódy je vysoké, takže sú väčšie a nákladnejšie.
- Tento usmerňovač je zložitý na umiestnenie stredového kohútika nad menšie vinutie.
- DC o / p je málo, pretože každá dióda využíva iba polovicu sekundárnych napätí transformátora.
Aplikácie
The aplikácie usmerňovača s plnou vlnou zahrňte nasledujúce.
- Tento druh usmerňovača sa používa hlavne na identifikáciu amplitúdy modulujúceho rádiového signálu.
- Pri elektrickom zváraní možno polarizované jednosmerné napätie dodávať cez mostíkový usmerňovač
- Obvod usmerňovacieho mostíka sa používa v napájacom obvode pre rôzne aplikácie, pretože dokáže prevádzať napätie z vysokého striedavého prúdu na nízke jednosmerné napätie.
- Tieto usmerňovače sa používajú na napájanie zariadení, ktoré pracujú s jednosmerným napätím podobným ako LED a motor.
Jedná sa teda o prehľad celovlnového usmerňovača, obvodu, práce, charakteristík, výhod, nevýhod a jeho aplikácií. Tu je otázka, aké sú rôzne typy usmerňovačov?
