Какво е изправител с пълна вълна: верига с работеща теория

Какво е изправител с пълна вълна: верига с работеща теория

Ако знаеш какво е токоизправител , тогава може да знаете начините за намаляване на пулсациите или вариациите на напрежението на директно постояннотоково напрежение чрез свързване на кондензатори през съпротивлението на товара. Този метод може да е подходящ за приложения с ниска мощност , но не и за приложения, които се нуждаят от стабилно и плавно захранване с постоянен ток. Един метод за подобряване на това е използването на всеки полуцикъл на входното напрежение вместо всяка друга форма на вълната на полуцикъла. Веригата, която ни позволява да направим това, се нарича изправител с пълна вълна (FWR). Нека да видим подробно теорията на изправителя с пълни вълни. Подобно на полувълновата верига, работата на тази верига е изходно напрежение или ток, който е чисто постоянен или има определено постояннотоково напрежение.



Какво е изправител с пълна вълна?

Полупроводниково устройство, което се използва за промяна на пълния променлив цикъл в пулсиращ постоянен ток, е известно като изправител с пълна вълна. Тази схема използва пълната вълна на i / p AC сигнала, докато полувълновият токоизправител използва полувълната. Тази схема се използва главно за преодоляване на недостатъка на полуволновите токоизправители като недостатък с ниска ефективност.


Пълно-вълнова токоизправителна верига

Тези токоизправители имат някои основни предимства пред своите полувълнов токоизправител колеги. Средното (DC) изходно напрежение е по-високо, отколкото за полувълновия токоизправител, изходът на този токоизправител има много по-малко пулсации от този на полувълновия токоизправител, произвеждащ по-гладка изходна форма на вълната.





Диаграма на изправител с пълна вълна

Диаграма на изправител с пълна вълна

Теория на изправител с пълна вълна

В тази схема използваме два диода, по един за всяка половина на вълната. Множество ликвидационен трансформатор се използва, чиято вторична намотка е разделена по равно на две половини с обща централна връзка. Резултатът от конфигурацията е, че всеки диод провежда на свой ред, когато анодният му извод е положителен по отношение на централната точка на трансформатора С, произвежда изход през двата полуцикъла. Предимствата на този токоизправител са гъвкави в сравнение с този на полувълновия токоизправител.



Теория на изправител с пълна вълна

Теория на изправител с пълна вълна

Тази верига се състои от два силови диода, свързани към единично съпротивление на натоварване (RL), като всеки диод от своя страна го захранва с ток към товарния резистор. Когато точка А на трансформатора е положителна по отношение на точка А, диод D1 провежда в посока напред, както е показано със стрелките. Когато точка В е положителна в отрицателната половина на цикъла по отношение на точка С, диодът D2 провежда в посока напред и токът, протичащ през резистор R, е в една и съща посока и за двата полуцикъла на вълната.

Изходното напрежение през резистора R е фазорен сбор от двете форми на вълната, то е известно още като двуфазна верига. Пространствата между всяка полувълна, разработена от всеки диод, сега се запълват от другата. Средното DC изходно напрежение през товарния резистор вече е двойно по-голямо от единичната верига на полувълновия токоизправител и е около 0.637Vmax от върховото напрежение, като не се приемат загуби. VMAX е максималната пикова стойност в половината от вторичната намотка, а VRMS е RMS стойността.


Работа на пълен вълнов токоизправител

Пиковото напрежение на изходната форма на вълната е същото като преди за полувълновия токоизправител, осигурен за всяка половина от трансформаторни намотки имат същото RMS напрежение. За да се получи различно изходно напрежение, могат да се използват различни съотношения на трансформатора. Недостатъкът на този тип токоизправителна верига е, че се изисква по-голям трансформатор за дадена изходна мощност с две отделни, но еднакви вторични намотки, което прави този тип изправителна верига с пълна вълна скъпа в сравнение с веригата на мостовия токоизправител FW.

Изходни вълнови форми на пълен вълнов изправител

Изходни вълнови форми на пълен вълнов изправител

Тази схема дава преглед на работата на изправител с пълна вълна. Верига, която произвежда същата форма на изходна вълна като веригата на изправител с пълна вълна, е тази на Full Wave Мостов токоизправител . Еднофазен токоизправител използва четири отделни изправителни диода, свързани в a затворен цикъл конфигурация на моста, за да се получи желаната изходна вълна. Предимството на тази мостова верига е, че не се нуждае от специален трансформатор с централен отвор, така че намалява размера и разходите си. Единичната вторична намотка е свързана към едната страна на диодната мостова мрежа, а товара към другата страна.

Четирите диода, обозначени от D1 до D4, са подредени в последователни двойки, като само два диода провеждат ток по време на всеки период на полупериод. Когато положителният половин цикъл на захранването премине, диодите D1, D2 провеждат последователно, докато диодите D3 и D4 са обратни пристрастни и токът протича през товара. По време на отрицателния полупериод диодите D3 и D4 се провеждат последователно и диодите D1 и D2 се изключват, тъй като сега са с обратна конфигурация.

Токът, протичащ през товара, е еднопосочен режим и напрежението, развито през товара, също е еднопосочно напрежение, същото като при предходните два диодни модела на изправител с пълна вълна. Следователно средното постояннотоково напрежение в товара е 0.637V. По време на всеки полупериод токът преминава през два диода вместо само един диод, така че амплитудата на изходното напрежение е с два спада на напрежението с 1.4V по-малка от амплитудата на входния VMAX, честотата на пулсации вече е два пъти по-голяма от честотата на захранване 100Hz за 50Hz захранване или 120Hz за 60Hz захранване.

Видове изправител с пълна вълна

Те се предлагат в две форми, а именно токоизправител с пълна вълна и мостова токоизправителна верига. Всеки тип изправител с пълна вълна включва свои собствени характеристики, така че те се използват в различни приложения.

  • Централно докосване на пълен вълнов изправител
  • Пълновълнов мостов изправител

Централно докосване на пълен вълнов изправител

Този вид токоизправител може да бъде изграден с подслушван трансформатор през вторична намотка, където АВ, подслушвани в централната точка „C“ и два диода като D1, D2 са свързани в горната и долната част на веригата. За коригиране на сигнала, диодът D1 използва променливотоково напрежение, което се появява в горната страна на вторичната намотка, докато диодът D2 използва долната част на намотката. Този вид токоизправител се използва широко в термични клапани и вакуумни тръби.

Centered Tap FWR

Centered Tap FWR

Схемата на токоизправител с централен кран е показана по-долу. Във веригата променливотоково напрежение като Vin протича през двата терминала като AB на вторичната намотка на трансформатора, след като захранването с променлив ток е активирано.

Пълно вълнова мостова токоизправителна верига

Пълно-вълнов токоизправител Bridge Rectifier може да бъде проектиран с четири изправителни диода. Не използва никакво почукване по центъра. Както подсказва името, веригата включва мостова верига. Свързването на четири диода във веригата може да се извърши по образец на мост със затворен цикъл. Този токоизправител е с по-ниски разходи и по-малък размер поради липса на централен трансформатор.

FW мостова токоизправителна верига

FW мостова токоизправителна верига

Диодите, използвани в тази схема, се наричат ​​D1, D2, D3 & D4, където два диода ще провеждат наведнъж вместо четири като D1 & D3 или D2 & D4 въз основа на горната половина на цикъла или долната половина на цикъла, подадена към веригата.

Разлика между изправител с пълна вълна и изправител с половин вълна

Въз основа на различни параметри, разликата между пълно-вълновия и полу-вълновия токоизправител е обсъдена по-долу. Разликата между тези два токоизправителя включва следното.

Изправител с половин вълна Изправител с пълна вълна
Ток на изправител с половин вълна само по време на положителния полуцикъл на приложения вход, следователно той показва еднопосочни характеристики.Пълно-вълнов токоизправител, двете половини на входния сигнал се използват по едно и също време на работа, следователно той показва двупосочни характеристики.
Тази полу-вълнова токоизправителна схема може да бъде изградена с помощта на един диодТази изправителна верига с пълна вълна може да бъде изградена с два или четири диода
Коефициентът на използване на трансформатора за HWR е 0,287Коефициентът на използване на трансформатора за FWR е 0,693
Основната честота на пулсации на HWR е „f“Основната честота на пулсации на FWE е „2f“
Пиковото обратно напрежение на полувълновия токоизправител е високо с предоставената входна стойност.Пиковото обратно напрежение на изправителя с пълна вълна е двойно по-голяма от доставената входна стойност.
Регулирането на напрежението на полувълновия токоизправител е доброРегулирането на напрежението на полувълновия токоизправител е по-добро
Пиковият коефициент на полуволновия токоизправител е 2Пиковият коефициент на този токоизправител е 1,414
В този токоизправител е възможно насищане на сърцевината на трансформатораВ този токоизправител насищането на сърцевината на трансформатора не е възможно
Цената на HWR е по-малкаЦената на FWR е висока
В HWR не се изисква централно почукванеПри FWR се изисква централно почукване
Коефициентът на пулсации на този токоизправител е повечеКоефициентът на пулсации на този токоизправител е по-малък
Форм факторът на HWR е 1,57Форм факторът на FWR е 1.11
Най-високата ефективност, използвана за коригиране, е 40,6%Най-високата ефективност, използвана за коригиране, е 81,2%
Средната текуща стойност на HWR е Imav / πСредната текуща стойност на FWR е 2Imav / π

Характеристики на изправител с пълна вълна

Характеристиките на изправител с пълна вълна са разгледани по-долу.

  • Пулсационен фактор
  • Форм фактор
  • DC изходен ток
  • Пиково обратно напрежение
  • Коренна средна квадратна стойност на тока на натоварване IRMS
  • Ефективност на токоизправителя

Пулсационен фактор

Коефициентът на пулсации може да се определи като съотношението на пулсационното напрежение и чистото постояннотоково напрежение. Основната функция на това е да измерва съществуващите пулсации в рамките на o / p DC сигнала, така че въз основа на коефициента на пулсации, DC сигналът може да бъде показан. Когато коефициентът на пулсации е висок, това показва висок пулсиращ DC сигнал. По същия начин, когато коефициентът на пулсации е нисък, това показва нисък пулсиращ DC сигнал.

Γ = √ (VrmsVDC)две-1

Където γ = 0,48.

Форм фактор

Форм факторът на изправителя с пълна вълна може да бъде дефиниран като съотношението на RMS стойността на тока и DC изходния ток.

Форм фактор = RMS стойност на тока / DC изходен ток.

За изправител с пълна вълна, коефициентът на форма е 1.11

DC изходен ток

Потокът на ток и в двата диода като D1 и D2 при натоварващия резистор o / p като RL е в същата посока. И така, o / p токът е количеството ток в двата диода

Токът, генериран през диода D1, е Imax / π.

Токът, генериран през диода D2, е Imax / π.

И така, o / p токът (IDC) = 2Imax / π .

Където,

‘Imax’ е максималният постоянен ток на натоварване

Пиково обратно напрежение (PIV)

Пиково обратно напрежение или PIV е известно още като върхово обратно напрежение. Може да се определи, когато диодът може да издържи максимално напрежение в състоянието на обратното отклонение. Ако приложеното напрежение е по-високо в сравнение с PIV, тогава диодът ще разруши трайно.

PIV = 2Vs макс

DC изходно напрежение

DC o / p напрежението може да се появи на товарния резистор (RL) и това може да бъде дадено като VDC = 2Vmax / π .

Където,

‘Vmax’ е максималното вторично напрежение.

АзRMS

Средноквадратичната стойност на тока на натоварване на изправител с пълна вълна е

АзRMS= Im√2

VRMS

Средно-квадратната стойност на напрежението на натоварване o / p на изправител с пълна вълна е

VRMS= АзRMS× RL= Im / √2 × RL

Ефективност на токоизправителя

Ефективността на токоизправителя може да се определи като част от DC o / p мощност и AC i / p мощност. Ефективността на токоизправителя показва колко ефективно преобразува AC в DC. Когато ефективността на токоизправителя е висока, тогава той се нарича добър токоизправител, докато ефективността е ниска, тогава се нарича неефективен токоизправител.

Η = изход (PDC) / Вход (PAC)

За този токоизправител ефективността е 81,2% и е двойна в сравнение с полувълновия токоизправител.

Предимства

The предимства на изправител с пълна вълна включват следното.

  • В сравнение с полувълната, тази схема има по-голяма ефективност
  • Тази схема използва и двата цикъла, така че няма загуба в рамките на мощността o / p.
  • В сравнение с полувълновия токоизправител, коефициентът на пулсации на този токоизправител е по-малък
  • След като и двата цикъла, използвани за коригиране, няма да се загубят в i / p сигнала за напрежение
  • Можете да използвате четири отделни силови диода, за да направите мост с пълна вълна, готовите компоненти на мостовия токоизправител се предлагат готови в редица различни размери на напрежение и ток, които могат да бъдат запоени директно в Печатни платки или да бъдат свързани чрез лопатови съединители.
  • Пълно-вълновият мост ни дава по-голяма средна стойност на постояннотока с по-малко наслагване на пулсации, докато изходната форма на вълната е два пъти по-голяма от честотата на входното захранване. Следователно увеличете средното си ниво на постоянен ток още по-високо, като свържете подходящ изглаждащ кондензатор през изхода на мостовата верига.
  • Предимствата на мостовия токоизправител с пълна вълна са, че той има по-малка стойност на пулсации на променлив ток за даден товар и по-малък резервоар или изглаждащ кондензатор от еквивалентна полувълнова верига. Основната честота на пулсационното напрежение е два пъти по-голяма от честотата на променливотоково захранване 100Hz, където за полувълната тя е точно равна на захранващата честота 50Hz.
  • Размерът на пулсационното напрежение, който се наслагва върху захранващото напрежение от диодите, може да бъде практически елиминиран чрез добавяне на много подобрен π-филтър към изходните клеми на моста. Нискочестотният филтър се състои от два изглаждащи кондензатора със същата стойност и дросел или индуктивност през тях, за да се въведе пътека с висок импеданс към променливия пулсационен компонент.
  • Алтернативата е да се използва 3-краен стабилизатор на напрежение IC, като например LM78xx, където „xx“ означава номинално изходно напрежение за положително изходно напрежение или обратния еквивалент на LM79xx за отрицателно изходно напрежение, което може да намали пулсацията с повече от 70dB лист с данни, докато доставя постоянен изходен ток от над 1 ампер.
  • Основният компонент е да се получи DC напрежение за компонентите, които работят с DC напрежение. Може да се опише работата му като проект за изправител с пълна вълна.
  • Това е сърцето на веригата и използва диодния мост. Кондензаторите се използват, за да се отърват от вълните. Въз основа на изискването за DC напрежение.

Недостатъци

The недостатъци на изправител с пълна вълна включват следното.

  • Той използва четири диода за проектиране на веригата
  • Тази схема не се използва винаги, когато е необходимо да се коригира малко напрежение, тъй като свързването на два диода може да се извърши последователно и осигурява двоен спад на напрежението поради тяхното вътрешно съпротивление.
  • В сравнение с полувълната е сложно.
  • Пиковото обратно напрежение на диода е високо, така че те са по-големи и по-скъпи.
  • Този токоизправител е сложен за поставяне на централния кран върху малката намотка.
  • DC o / p е малко, защото всеки диод използва просто половината от вторичните напрежения на трансформатора.

Приложения

The приложения на изправител с пълна вълна включват следното.

  • Този вид токоизправител се използва главно за идентифициране на амплитудата на модулиращия радиосигнал.
  • При електрическото заваряване поляризираното постояннотоково напрежение може да се подава през мостов токоизправител
  • Мостовата токоизправителна верига се използва в захранваща верига за различни приложения, тъй като може да преобразува напрежението от високо AC в ниско DC.
  • Тези изправители се използват за осигуряване на захранване на устройствата, които функционират с постояннотоково напрежение, подобно на LED и Motor.

По този начин всичко е свързано с преглед на изправител с пълна вълна, верига, работа, характеристики, предимства, недостатъци и неговите приложения. Ето един въпрос към вас, кои са различните видове токоизправители?