Mạch chỉnh lưu toàn sóng có và không có bộ lọc

Quá trình biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều là quá trình chỉnh lưu. Bất kỳ đơn vị cung cấp điện ngoại tuyến nào đều có khối chỉnh lưu chuyển đổi nguồn ổ cắm trên tường AC thành nguồn DC điện áp cao hoặc nguồn ổ cắm trên tường AC được nâng cấp thành DC điện áp thấp. Quá trình tiếp theo sẽ là lọc, chuyển đổi DC-DC và vv Vì vậy, trong bài viết này chúng ta sẽ thảo luận về các hoạt động của bộ chỉnh lưu toàn sóng. Bộ chỉnh lưu toàn sóng có hiệu suất cao hơn khi so sánh với bộ chỉnh lưu nửa sóng.

Việc chỉnh lưu toàn bộ sóng có thể được thực hiện bằng các phương pháp sau.

1. Bộ chỉnh lưu toàn sóng chạm vào trung tâm
2. Chỉnh lưu cầu (Sử dụng bốn điốt)

Nếu hai chi nhánh của một mạch được nối với nhau bằng một chi nhánh thứ ba để tạo thành một vòng, sau đó mạng được gọi là mạch cầu.Out của hai loại thích hợp hơn là Cầu mạch chỉnh lưu sử dụng bốn điốt vì hai diode loại đòi hỏi một trung tâm khai thác biến áp và không đáng tin cậy khi so sánh với kiểu cầu. Cầu diode cũng có sẵn trong một gói duy nhất. Một số ví dụ là DB102, GBJ1504, KBU1001 và v.v.

Bộ chỉnh lưu cầu vượt trội hơn độ tin cậy của bộ chỉnh lưu nửa cầu về khả năng giảm hệ số gợn sóng cho cùng một mạch lọc ở đầu ra. Bản chất của điện áp xoay chiều là hình sin với tần số 50 / 60Hz. Dạng sóng sẽ như bên dưới.

Hoạt động của Bộ chỉnh lưu toàn sóng:

Bây giờ chúng ta hãy xem xét một điện áp xoay chiều với biên độ thấp hơn là 15Vrms (21Vpk-pk) và chỉnh lưu nó thành điện áp một chiều bằng cách sử dụng một cầu diode. Dạng sóng cung cấp AC có thể được chia thành nửa chu kỳ dương và nửa chu kỳ âm. Tất cả điện áp, dòng điện mà chúng ta đo thông qua DMM (Đồng hồ vạn năng kỹ thuật số) có bản chất là rms. Do đó, điều tương tự cũng được xem xét trong mô phỏng Greenpoint dưới đây.

Trong nửa chu kỳ dương điốt D2 và D3 sẽ dẫn điện và trong nửa chu kỳ âm, điốt D4 và D1 sẽ dẫn điện. Do đó, trong cả hai nửa chu kỳ, diode sẽ dẫn. Dạng sóng đầu ra sau khi chỉnh lưu sẽ như bên dưới.

Để giảm độ gợn sóng ở dạng sóng hoặc làm cho dạng sóng liên tục, chúng ta phải thêm một bộ lọc tụ điện ở đầu ra. Sự làm việc của tụ điện song song với tải là duy trì hiệu điện thế không đổi ở đầu ra. Do đó, độ gợn sóng trong đầu ra có thể được giảm bớt.

Với một tụ điện 1uF làm bộ lọc:

Đầu ra với bộ lọc 1uF chỉ làm giảm sóng ở một mức độ nhất định vì khả năng lưu trữ năng lượng của 1uF ít hơn. Dạng sóng dưới đây hiển thị kết quả của bộ lọc.

Vì gợn sóng vẫn còn ở đầu ra, chúng tôi sẽ kiểm tra đầu ra với các giá trị điện dung khác nhau. Dạng sóng dưới đây cho thấy sự giảm gợn sóng dựa trên giá trị của điện dung, tức là khả năng lưu trữ điện tích.

Dạng sóng đầu ra: Green - 1uF; Blue– 4.7uF; Mù tạt xanh - 10uF; Màu xanh lá cây đậm - 47uF

Các hoạt động với tụ điện:

Trong cả hai chu kỳ dương và âm, cặp diode sẽ ở trạng thái phân cực thuận và tụ điện được sạc cũng như tải được cung cấp. Khoảng thời gian của điện áp tức thời mà tại đó năng lượng tích trữ trong tụ điện cao hơn điện áp tức thời mà tụ điện cung cấp năng lượng dự trữ trong đó. Khả năng lưu trữ năng lượng càng nhiều thì độ gợn sóng trong dạng sóng đầu ra càng ít.

Hệ số gợn sóng có thể được tính theo lý thuyết bằng,

Hãy để chúng tôi tính toán nó cho bất kỳ giá trị tụ điện nào và so sánh nó với các dạng sóng thu được ở trên.

R _tải = 1kOhm; f = 100Hz; C _ra = 1uF; Tôi _dc = 15mA

Do đó, hệ số gợn sóng = 5 volt

Sự chênh lệch hệ số gợn sóng sẽ được bù ở các giá trị tụ điện cao hơn. Các hiệu quả của chỉnh lưu toàn sóng vượt quá 80% mà là gấp đôi so với một chỉnh lưu nửa sóng.

Bộ chỉnh lưu toàn sóng thực tế:

Các thành phần được sử dụng trong một bộ chỉnh lưu cầu là,

1. Biến áp xoay chiều 220V / 15V AC.
2. 1N4007 - Điốt
3. Điện trở
4. Tụ điện
5. MIC RB156

Ở đây, đối với điện áp rms là 15V, điện áp đỉnh sẽ lên đến 21V. Do đó, các thành phần được sử dụng phải được đánh giá ở mức 25V trở lên.

Hoạt động của mạch:

Biến áp bước xuống:

Máy biến áp bước xuống bao gồm cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp quấn trên lõi sắt nhiều lớp. Số lượt của sơ cấp sẽ nhiều hơn thứ cấp. Mỗi cuộn dây hoạt động như các cuộn cảm riêng biệt. Khi cuộn sơ cấp được cung cấp qua nguồn xoay chiều, cuộn dây bị kích thích và từ thông sẽ được tạo ra. Cuộn thứ cấp chịu từ thông xoay chiều do cuộn sơ cấp tạo ra, cảm ứng từ thông này vào cuộn thứ cấp. Emf cảm ứng này sau đó chảy qua mạch bên ngoài được kết nối. Tỷ số vòng dây và độ tự cảm của cuộn dây quyết định lượng từ thông tạo ra từ cuộn sơ cấp và cảm ứng cuộn dây ở thứ cấp. Trong máy biến áp được sử dụng dưới đây

Nguồn điện AC 230V từ ổ cắm trên tường được chuyển xuống ACrms 15V bằng cách sử dụng một máy biến áp hạ bậc. Sau đó, nguồn cung cấp được áp dụng trên mạch chỉnh lưu như bên dưới.

Mạch chỉnh lưu toàn sóng không có bộ lọc:

Điện áp tương ứng trên tải là 12,43V vì điện áp đầu ra trung bình của dạng sóng không liên tục có thể được nhìn thấy trong đồng hồ đa năng kỹ thuật số.

Mạch chỉnh lưu toàn sóng với bộ lọc:

Khi bộ lọc tụ điện được thêm vào như bên dưới,

1. Đối với C _out = 4,7uF, gợn sóng giảm và do đó điện áp trung bình tăng lên 15,78V

2. Đối với C _out = 10uF, gợn sóng giảm và do đó điện áp trung bình tăng lên 17,5V

3. Đối với C _out = 47uF, gợn sóng càng giảm và do đó điện áp trung bình tăng lên 18,92V

4. Đối với C _out = 100uF, bất kỳ giá trị nào của điện dung lớn hơn giá trị này sẽ không có nhiều ảnh hưởng, vì vậy sau đó, dạng sóng được làm mịn và do đó độ gợn sóng thấp. Điện áp trung bình tăng lên 19,01V