Что такое полноволновой выпрямитель: схема с рабочей теорией

Если ты знаешь что такое выпрямитель , тогда вы можете узнать способы уменьшения пульсаций или колебаний напряжения постоянного напряжения путем подключения конденсаторов к сопротивлению нагрузки. Этот метод подходит для приложения с низким энергопотреблением , но не для приложений, которым требуется стабильное и плавное питание постоянного тока. Один из способов улучшить это - использовать каждый полупериод входного напряжения вместо каждого другого полупериода сигнала. Схема, которая позволяет нам это делать, называется полноволновым выпрямителем (FWR). Давайте подробно рассмотрим теорию двухполупериодного выпрямителя. Как и в полуволновой схеме, работа этой схемы - это выходное напряжение или ток, который является чисто постоянным или имеет некоторое заданное постоянное напряжение.

Что такое полноволновой выпрямитель?

Полупроводниковое устройство, которое используется для преобразования полного цикла переменного тока в пульсирующий постоянный ток, известно как двухполупериодный выпрямитель. Эта схема использует полную волну i / p-сигнала переменного тока, тогда как полуволновой выпрямитель использует полуволны. Эта схема в основном используется для преодоления такого недостатка однополупериодных выпрямителей, как низкий КПД.

Схема полноволнового выпрямителя

Эти выпрямители имеют ряд фундаментальных преимуществ перед своими однополупериодный выпрямитель аналоги. Среднее (постоянное) выходное напряжение выше, чем у полуволнового выпрямителя, выход этого выпрямителя имеет гораздо меньшую пульсацию, чем у полуволнового выпрямителя, что обеспечивает более плавную форму выходного сигнала.

Схема полноволнового выпрямителя

Теория полноволнового выпрямителя

В этой схеме мы используем два диода, по одному на каждую половину волны. Несколько обмотка трансформатора вторичная обмотка которого разделена поровну на две половины с общим центральным выводом. Конфигурация приводит к тому, что каждый диод проводит по очереди, когда его анодный вывод является положительным по отношению к центральной точке трансформатора C, дает выходной сигнал в течение обоих полупериодов. Преимущества этого выпрямителя гибкие по сравнению с полуволновым выпрямителем.

Теория полноволнового выпрямителя

Эта схема состоит из двух силовых диодов, подключенных к одному сопротивлению нагрузки (RL), каждый из которых, в свою очередь, подает ток на нагрузочный резистор. Когда точка A трансформатора положительна по отношению к точке A, диод D1 проводит в прямом направлении, как показано стрелками. Когда точка B положительна в отрицательной половине цикла по отношению к точке C, диод D2 проводит в прямом направлении, а ток, протекающий через резистор R, находится в одном направлении для обоих полупериодов волны.

Выходное напряжение на резисторе R представляет собой векторную сумму двух форм сигналов, это также известно как двухфазная схема. Пространства между каждой полуволной, создаваемой каждым диодом, теперь заполняются другим. Среднее выходное напряжение постоянного тока на нагрузочном резисторе теперь вдвое больше, чем у схемы однополупериодного выпрямителя, и составляет примерно 0,637 В макс. Пикового напряжения при условии отсутствия потерь. VMAX - это максимальное пиковое значение в половине вторичной обмотки, а VRMS - это среднеквадратичное значение.

Работа полноволнового выпрямителя

Пиковое напряжение выходного сигнала такое же, как и раньше, для полуволнового выпрямителя, обеспечивающего каждую половину обмотки трансформатора иметь одинаковое действующее значение напряжения. Чтобы получить различное выходное напряжение постоянного тока, можно использовать разные коэффициенты трансформатора. Недостатком выпрямительной схемы этого типа является то, что для данной выходной мощности требуется трансформатор большего размера с двумя отдельными, но идентичными вторичными обмотками, что делает этот тип двухполупериодной схемы выпрямления более дорогостоящим по сравнению со схемой мостового выпрямителя FW.

Формы выходных сигналов полноволнового выпрямителя

Эта схема дает обзор работы двухполупериодного выпрямителя. Схема, которая выдает ту же форму выходного сигнала, что и схема двухполупериодного выпрямителя, представляет собой схему Full Wave Мостовой выпрямитель . Однофазный выпрямитель использует четыре отдельных выпрямительных диода, соединенных в одну замкнутый контур конфигурация моста для получения желаемой выходной волны. Преимущество этой мостовой схемы заключается в том, что она не требует специального трансформатора с центральным отводом, что снижает ее размер и стоимость. Единственная вторичная обмотка подключена к одной стороне сети диодного моста, а нагрузка - к другой.

Четыре диода, обозначенные от D1 до D4, расположены последовательно парами, при этом только два диода проводят ток в течение каждого полупериода. Когда проходит положительный полупериод питания, диоды D1, D2 проходят последовательно, в то время как диоды D3 и D4 смещены в обратном направлении, и ток течет через нагрузку. Во время отрицательного полупериода диоды D3 и D4 проводят последовательно, а диоды D1 и D2 отключаются, так как теперь они имеют конфигурацию с обратным смещением.

Ток, протекающий через нагрузку, является однонаправленным, и напряжение, развиваемое на нагрузке, также является однонаправленным напряжением, как и в двух предыдущих моделях двухполупериодного выпрямителя. Следовательно, среднее напряжение постоянного тока на нагрузке составляет 0,637 В. В течение каждого полупериода ток протекает через два диода вместо одного, поэтому амплитуда выходного напряжения на два падения напряжения на 1,4 В меньше, чем амплитуда входного VMAX, частота пульсаций теперь в два раза превышает частоту питания 100 Гц для 50 Гц. питания или 120 Гц для источника 60 Гц.

Типы полноволнового выпрямителя

Они доступны в двух формах: двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением и мостовой выпрямитель. Каждый тип двухполупериодного выпрямителя имеет свои особенности, поэтому они используются в разных приложениях.

• Полноволновой выпрямитель с центральным отводом
• Полноволновой мостовой выпрямитель

Полноволновой выпрямитель с центральным отводом

Этот тип выпрямителя может быть построен с трансформатором с ответвлениями через вторичную обмотку, где AB отводится в центральной точке «C», и два диода, такие как D1, D2, подключены в верхней и нижней части схемы. Для выпрямления сигнала диод D1 использует переменное напряжение, которое появляется на верхней стороне вторичной обмотки, тогда как диод D2 использует нижнюю часть обмотки. Этот вид выпрямителя широко используется в термоэмиссионных клапанах и вакуумных лампах.

Центрированный кран FWR

Схема двухполупериодного выпрямителя с центральным ответвлением показана ниже. В схеме напряжение переменного тока, такое как Vin, протекает через два вывода, например AB, вторичной обмотки трансформатора после включения питания переменного тока.

Схема двухполупериодного мостового выпрямителя

Двухполупериодный выпрямитель Bridge Rectifier может быть сконструирован с четырьмя выпрямительными диодами. Он не использует нажатие на центр. Как следует из названия, схема включает мостовую схему. Подключение четырех диодов в схему можно выполнить по схеме моста с обратной связью. Этот выпрямитель дешевле и меньше по размеру из-за отсутствия трансформатора с центральным отводом.

Схема мостового выпрямителя FW

Диоды, используемые в этой схеме, называются D1, D2, D3 и D4, где два диода будут проводить одновременно вместо четырех, таких как D1 и D3 или D2 и D4, в зависимости от верхнего полупериода или нижнего полупериода, подаваемого в схему.

Разница между полноволновым выпрямителем и полуволновым выпрямителем

Основываясь на различных параметрах, ниже обсуждается разница между двухполупериодным и однополупериодным выпрямителями. Разница между этими двумя выпрямителями заключается в следующем.

Характеристики полноволнового выпрямителя

Характеристики двухполупериодного выпрямителя обсуждаются ниже.

• Фактор пульсации
• Фактор формы
• Выходной постоянный ток
• Пиковое обратное напряжение
• Среднеквадратичное значение тока нагрузки IRMS
• Выпрямитель КПД

Фактор пульсации

Коэффициент пульсаций можно определить как отношение напряжения пульсаций и чистого постоянного напряжения. Основная функция этого - измерение существующих пульсаций в сигнале постоянного тока o / p, поэтому на основании коэффициента пульсаций можно указать сигнал постоянного тока. Когда коэффициент пульсации высокий, это указывает на высокий пульсирующий сигнал постоянного тока. Точно так же, когда коэффициент пульсации низкий, это указывает на низкий пульсирующий сигнал постоянного тока.

Γ = √ (VrmsVDC)^два−1

Где γ = 0,48.

Фактор формы

Форм-фактор двухполупериодного выпрямителя можно определить как отношение действующего значения тока к выходному постоянному току.

Форм-фактор = действующее значение тока / постоянного тока на выходе.

Для двухполупериодного выпрямителя форм-фактор составляет 1,11.

Выходной постоянный ток

Течение тока в обоих диодах, таких как D1 и D2, на нагрузочном резисторе O / P, таком как RL, имеет одинаковое направление. Таким образом, ток o / p - это величина тока в обоих диодах.

Ток, генерируемый через диод D1, равен Imax / π.

Ток, генерируемый через диод D2, равен Imax / π.

Итак, ток о / п (Я_{ОКРУГ КОЛУМБИЯ}) = 2Imax / π .

Где,

«Imax» - это максимальный постоянный ток нагрузки.

Пиковое обратное напряжение (PIV)

Пиковое обратное напряжение или PIV также известно как пиковое обратное напряжение. Его можно определить как когда диод может выдерживать максимальное напряжение в состоянии обратного смещения. Если приложенное напряжение выше по сравнению с PIV, диод выйдет из строя навсегда.

PIV = 2Vs макс.

Выходное напряжение постоянного тока

Напряжение постоянного тока o / p может появляться на нагрузочном резисторе (RL), и это может быть выражено как VDC = 2Vmax / π .

Где,

«Vmax» - максимальное вторичное напряжение.

я_RMS

Среднеквадратичное значение тока нагрузки двухполупериодного выпрямителя равно

я_RMS= Im√2

_VRMS

Среднеквадратичное значение напряжения нагрузки двухполупериодного выпрямителя равно

V_RMS= Я_RMS× R_L= Im / √2 × RL

Выпрямитель КПД

Эффективность выпрямителя можно определить как долю мощности постоянного тока и мощности переменного тока. Эффективность выпрямителя показывает, насколько эффективно преобразует переменный ток в постоянный. Когда эффективность выпрямителя высока, его называют хорошим выпрямителем, тогда как эффективность низка - неэффективным выпрямителем.

Η = Выход (P_{ОКРУГ КОЛУМБИЯ}) / Вход (P_AC)

Для этого выпрямителя КПД составляет 81,2%, что вдвое больше, чем у полуволнового выпрямителя.

Преимущества

В преимущества двухполупериодного выпрямителя включая следующее.

• По сравнению с полуволновым, эта схема имеет больший КПД.
• В этой схеме используются оба цикла, поэтому нет потерь в выходной мощности.
• По сравнению с однополупериодным выпрямителем коэффициент пульсаций этого выпрямителя меньше.
• Если оба цикла используются для выпрямления, то сигнал напряжения i / p не теряется.
• Вы можете использовать четыре отдельных силовых диода, чтобы сделать двухполупериодный мост, готовые компоненты мостового выпрямителя доступны в готовом виде в диапазоне различных значений напряжения и тока, которые могут быть впаяны непосредственно в Печатная плата печатной платы или быть соединенными лопатками.
• Двухполупериодный мост дает нам большее среднее значение постоянного тока с меньшим количеством наложенных пульсаций, в то время как форма выходного сигнала в два раза больше частоты входного источника питания. Поэтому увеличьте его средний выходной уровень постоянного тока еще выше, подключив подходящий сглаживающий конденсатор на выходе мостовой схемы.
• Преимущества двухполупериодного мостового выпрямителя заключаются в том, что он имеет меньшее значение пульсации переменного тока для данной нагрузки и меньший резервуар или сглаживающий конденсатор, чем эквивалентная полуволновая схема. Основная частота пульсаций напряжения вдвое больше, чем частота источника переменного тока 100 Гц, тогда как для полуволны она точно равна частоте питания 50 Гц.
• Величину пульсаций напряжения, которые накладываются диодами поверх напряжения питания постоянного тока, можно практически устранить, добавив значительно улучшенный π-фильтр к выходным клеммам моста. Фильтр нижних частот состоит из двух сглаживающих конденсаторов одинакового номинала и дросселя или индуктивности между ними, чтобы создать путь с высоким импедансом к переменной составляющей пульсаций.
• Альтернативой является использование стандартной микросхемы трехконтактного регулятора напряжения, такой как LM78xx, где «xx» обозначает номинальное выходное напряжение для положительного выходного напряжения или его обратный эквивалент LM79xx для отрицательного выходного напряжения, что может уменьшить пульсации на более 70 дБ при обеспечении постоянного выходного тока более 1 А.
• Это основной компонент для получения постоянного напряжения для компонентов, работающих с постоянным напряжением. Его работу можно описать как проект двухполупериодного выпрямителя.
• Он является сердцем схемы и использует диодный мост. Конденсаторы используются для избавления от ряби. Исходя из требований постоянного напряжения.

Недостатки

В недостатки двухполупериодного выпрямителя включая следующее.

• В схеме используются четыре диода.
• Эта схема не используется, когда необходимо исправить небольшое напряжение, потому что соединение двух диодов может быть выполнено последовательно и обеспечивает двойное падение напряжения из-за их внутреннего сопротивления.
• По сравнению с полуволной это сложно.
• Пиковое обратное напряжение диода велико, поэтому они больше и дороже.
• Этот выпрямитель сложен для размещения центрального отвода над второстепенной обмоткой.
• DC o / p мало, потому что каждый диод использует половину вторичного напряжения трансформатора.

Приложения

В применения двухполупериодного выпрямителя включая следующее.

• Этот тип выпрямителя в основном используется для определения амплитуды модулирующего радиосигнала.
• При электросварке поляризованное постоянное напряжение может подаваться через мостовой выпрямитель.
• Схема мостового выпрямителя используется в цепи питания для различных приложений, поскольку она может преобразовывать напряжение с высокого переменного тока в низкий постоянный ток.
• Эти выпрямители используются для подачи питания на устройства, работающие от постоянного напряжения, аналогичные светодиодам и двигателям.

Таким образом, это все о двухполупериодном выпрямителе, схеме, работе, характеристиках, преимуществах, недостатках и его применениях. Вот вам вопрос, какие бывают выпрямители?