Obvod polovodičového usměrňovače s filtrem a bez něj

Proces přeměny střídavého proudu na stejnosměrný je opravný. Jakákoli offline napájecí jednotka má blok usměrnění, který převádí buď zdroj střídavého proudu do zásuvky na vysoké napětí DC, nebo sestupuje zdroj střídavého proudu do zásuvky na nízké napětí DC. Dalším procesem bude filtrování, konverze DC-DC atd., Takže v tomto článku budeme diskutovat o všech operacích půlvlnného usměrňovače s obvodovým schématem.

Povaha střídavého napětí je sinusová při frekvenci 50/60 Hz. Tvar vlny bude níže.

Nyní je oprava procesem odstraňování záporné části střídavého proudu (AC), čímž vzniká částečný stejnosměrný proud. Toho lze dosáhnout použitím diod. Diody umožňují protékat proud pouze jedním směrem. Pro pochopení můžeme rozdělit průběh na kladný poloviční cyklus a záporný poloviční cyklus. Když je výše uvedené napětí napájeno diodou, vedení probíhá pouze během kladného polovičního cyklu. Níže tedy bude tvar vlny.

Práce polovodičového usměrňovače:

V polovodičovém usměrňovači odstraníme negativní poloviční cyklus střídavé vlny pomocí jedné diody, zatímco v usměrňovači plné vlny převedeme záporný poloviční cyklus střídavého proudu na pozitivní cyklus pomocí 4 diod. Uvažujme nyní o střídavém napětí s nižší amplitudou 15Vrms a upravme jej na stejnosměrné napětí pomocí jediné diody. Dioda vede pouze během kladného půl cyklu. Výstupem však bude nespojité pulzní kladné stejnosměrné napětí. Musí být dále filtrováno, aby byl čistý DC s menším zvlněním. Je třeba mít na paměti veškeré napětí, proud, který měříme pomocí DMM, je v podstatě efektivní hodnota. Totéž se tedy uvažuje i v simulaci.

Výstupní křivka výše je podle očekávání diskontinuální pulzní stejnosměrná křivka. Abychom křivku vyhladili nebo aby byla spojitá, přidáme na výstup kondenzátorový filtr. Práce paralelního kondenzátoru spočívá v udržování konstantního napětí na výstupu. Rozhoduje o množství zvlnění přítomného na výstupu.

S filtrem kondenzátoru 1uF:

Níže zobrazený průběh zobrazuje snížení zvlnění na základě hodnoty kapacity, tj. Kapacity ukládání náboje.

Výstupní křivky: červená - 1 uF; Hořčičná zeleň - 4,7 uF; Modrá - 10uF; Tmavě zelená - 47uF

Provoz s kondenzátorem:

Během kladného polovičního cyklu je dioda předpjatá dopředu a kondenzátor se nabije a zátěž se napájí. Během záporné poloviny cyklu se dioda dostane zpětně předpjatá a obvod je otevřený, během kterého kondenzátor dodává v něm uloženou energii. Čím větší je kapacita akumulace energie, tím menší je zvlnění výstupního průběhu.

Faktor zvlnění lze vypočítat teoreticky pomocí,

Počítáme to pro jakoukoli hodnotu kondenzátoru a porovnejme ji s výše získanými průběhy.

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

Proto,

Výše uvedený průběh má zvlnění 11 voltů, což je téměř stejné. Rozdíl bude kompenzován při vyšších hodnotách kondenzátoru. Kromě toho je účinnost hlavním problémem polovodičového usměrňovače, který je menší než plnovlnný usměrňovač. Obecně účinnost (ƞ) = 40%.

Praktický obvod polovodičového usměrňovače na prkénku:

Komponenty používané v obvodu polovodičového usměrňovače jsou:

1. 220V / 15V střídavý transformátor.
2. 1N4007 - dioda
3. Rezistor
4. Kondenzátory

Zde pro efektivní napětí 15V bude špičkové napětí až 21V. Proto by komponenty, které mají být použity, měly být dimenzovány na 25 V a vyšší.

Provoz obvodu:

Sestupný transformátor:

Transformátor sestupného stupně sestává z primárního vinutí a sekundárního vinutí navinutého na jádru z laminovaného železa. Počet tahů primární bude vyšší než sekundární. Každé vinutí funguje jako samostatné induktory. Když je primární vinutí napájeno střídavým zdrojem, vinutí se budí a bude generován tok. Sekundární vinutí zažívá střídavý tok produkovaný primárním vinutím, který indukuje emf do sekundárního vinutí. Tento indukovaný emf pak protéká připojeným externím obvodem. Poměr závitů a indukčnost vinutí rozhoduje o množství toku generovaného z primárního a emf indukovaného sekundárně. V transformátoru použitém níže

Napájení 230 V stř. Ze zásuvky je sníženo na 15 V stř. Rms pomocí transformátoru s redukcí. Napájení se poté přivede přes obvod usměrňovače, jak je uvedeno níže.

Obvod polovodičového usměrňovače bez filtru:

Odpovídající napětí napříč zátěží je 6,5 V, protože průměrné výstupní napětí diskontinuálního tvaru vlny lze vidět v DMM.

Obvod polovodičového usměrňovače s filtrem:

Když je přidán filtr kondenzátoru, jak je uvedeno níže,

1. Pro C _out = 4,7uF se zvlnění sníží, a proto se průměrné napětí zvýšilo na 11,9V

2. Pro C _out = 10uF se zvlnění sníží, a proto se průměrné napětí zvýšilo na 15,0V

3. U C _out = 47uF se zvlnění dále snižuje, a proto se průměrné napětí zvýšilo na 18,5V

4. Pro C _out = 100uF, takže poté je křivka jemně vyhlazena, a proto je zvlnění nízké. Průměrné napětí se zvýšilo na 18,9 V