Mạch chỉnh lưu nửa 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 AC trên tường bậc xuống thành DC điện áp thấp. Quá trình tiếp theo sẽ là lọc, chuyển đổi DC-DC, v.v., Vì vậy, trong bài viết này chúng ta sẽ thảo luận về tất cả các hoạt động của bộ chỉnh lưu nửa sóng với sơ đồ mạch.

Bản chất của điện áp xoay chiều là hình sin với tần số 50 / 60Hz. Dạng sóng sẽ như bên dưới.

Bây giờ Chỉnh lưu là quá trình loại bỏ phần âm của Dòng điện xoay chiều (AC), do đó tạo ra một phần DC. Điều này có thể đạt được bằng cách sử dụng điốt. Điốt chỉ cho phép dòng điện chạy theo một hướng. Để hiểu rõ chúng ta có thể chia dạng sóng thành nửa chu kỳ dương và nửa chu kỳ âm.Khi điện áp trên được cung cấp qua một diode, sự dẫn truyền chỉ diễn ra trong nửa chu kỳ dương. Như vậy, bên dưới sẽ là dạng sóng.

Hoạt động của bộ chỉnh lưu nửa sóng:

Trong Bộ chỉnh lưu nửa sóng, chúng tôi loại bỏ nửa chu kỳ âm của sóng AC bằng cách sử dụng một diode, trong khi trong Bộ chỉnh lưu toàn sóng, chúng tôi chuyển đổi nửa chu kỳ âm của AC thành chu kỳ dương bằng cách sử dụng 4 điốt. Bây giờ chúng ta hãy xem xét một điện áp xoay chiều với biên độ thấp hơn là 15Vrms và chỉnh lưu nó thành điện áp một chiều bằng cách sử dụng một diode. Diode chỉ dẫn điện trong nửa chu kỳ dương. Nhưng, đầu ra sẽ là điện áp một chiều dương xung không liên tục. Nó phải được lọc thêm để biến nó thành DC thuần túy với ít gợn sóng hơn. Điểm cần lưu ý là tất cả điện áp, dòng điện mà chúng ta đo được qua DMM có bản chất là rms. Do đó, điều tương tự cũng được xem xét trong mô phỏng.

Dạng sóng đầu ra ở trên đúng như mong đợi, dạng sóng DC xung không liên tục. Để làm mịn dạng sóng hoặc để làm cho nó liên tục, chúng tôi thêm một bộ lọc tụ điện ở đầu ra. Công việc của tụ điện song song là duy trì hiệu điện thế không đổi ở đầu ra. Nó quyết định lượng gợn sóng có trong đầu ra.

Với bộ lọc tụ điện 1uF:

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: Đỏ - 1uF; Màu xanh lá cây mù tạt - 4,7uF; Xanh lam - 10uF; Màu xanh lá cây đậm - 47uF

Hoạt động với tụ điện:

Trong nửa chu kỳ tích cực, diode được phân cực thuận và tụ điện được sạc cũng như tải được cung cấp. Trong nửa chu kỳ âm, diode được phân cực ngược và mạch mở trong đó tụ điện cung cấp năng lượng tích trữ trong nó. 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 một giá trị tụ điện bất kỳ và so sánh nó với các dạng sóng thu được ở trên.

R _tải = 1kOhm; f = 50Hz; C _ra = 1uF; Tôi _dc = 15mA

Vì thế,

Dạng sóng trên có độ gợn sóng là 11 Volt gần giống nhau. Sự khác biệt sẽ được bù ở các giá trị tụ điện cao hơn. Bên cạnh đó, hiệu quả là vấn đề chính trong bộ chỉnh lưu nửa sóng kém hơn bộ chỉnh lưu toàn sóng. Nói chung hiệu suất (ƞ) = 40%.

Mạch chỉnh lưu nửa sóng thực tế trên Breadboard:

Các thành phần được sử dụng trong mạch chỉnh lưu nửa sóng là:

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

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 emf cảm ứng ở thứ cấp. Trong máy biến áp được sử dụng dưới đây

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

Mạch chỉnh lưu nửa sóng không có bộ lọc:

Điện áp tương ứng trên tải là 6,5V vì điện áp đầu ra trung bình của dạng sóng không liên tục có thể được nhìn thấy trong DMM.

Mạch chỉnh lưu nửa sóng với bộ lọc:

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

1. Đối với C _ra = 4,7uF, gợn sóng giảm và do đó điện áp trung bình tăng lên 11,9V

2. Đối với C _out = 10uF, gợn sóng giảm và do đó điện áp trung bình tăng lên 15,0V

3. Đối với C _ra = 47uF, gợn sóng càng giảm và do đó điện áp trung bình tăng lên 18,5V

4. Đối với C _out = 100uF, vì vậy sau đó dạng sóng được làm mịn và do đó độ gợn sóng thấp. Điện áp trung bình tăng lên 18,9V