วงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นที่มีและไม่มีตัวกรอง

กระบวนการของการแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นกระแสตรงเป็นสัตยาบันหน่วยจ่ายไฟออฟไลน์ใด ๆ มีบล็อกของการแก้ไขซึ่งแปลงแหล่งจ่ายไฟ AC ที่ผนังเป็น DC แรงดันสูงหรือก้าวลงแหล่งจ่ายไฟ AC ที่ผนังเป็น DC แรงดันต่ำ ขั้นตอนต่อไปจะได้รับการกรอง DC-DC แปลง ฯลฯ ดังนั้นในบทความนี้เราจะหารือการดำเนินงานทั้งหมดของ Half-คลื่น rectifier กับวงจร

ลักษณะของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเป็นรูปซายน์ที่ความถี่ 50 / 60Hz รูปคลื่นจะเป็นดังนี้

ตอนนี้การแก้ไขเป็นกระบวนการลบส่วนลบของกระแสสลับ (AC) ดังนั้นการผลิต DC บางส่วน สิ่งนี้สามารถทำได้โดยใช้ไดโอด ไดโอดอนุญาตให้กระแสไหลไปในทิศทางเดียวเท่านั้น เพื่อความเข้าใจเราสามารถแบ่งรูปคลื่นออกเป็นครึ่งรอบบวกและครึ่งรอบเชิงลบเมื่อแรงดันไฟฟ้าข้างต้นถูกจ่ายผ่านไดโอดการนำไฟฟ้าจะเกิดขึ้นในช่วงครึ่งรอบบวกเท่านั้น ดังนั้นด้านล่างจะเป็นรูปคลื่น

การทำงานของวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่น:

ใน Half wave Rectifier เราจะลบ Half Cycle ของคลื่น AC ที่เป็นลบออกโดยใช้ไดโอดหนึ่งตัวในขณะที่ Full Wave Rectifier เราจะแปลงครึ่งรอบเชิงลบของ AC เป็นวงจรบวกโดยใช้ไดโอด 4 ตัว ตอนนี้ให้เราพิจารณาแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่มีแอมพลิจูดต่ำกว่า 15Vrms และแก้ไขเป็นแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงโดยใช้ไดโอดตัวเดียว ไดโอดดำเนินการในช่วงครึ่งรอบบวกเท่านั้น แต่เอาต์พุตจะเป็นแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงเชิงบวกแบบพัลซิ่งที่ไม่ต่อเนื่อง จะต้องมีการกรองเพิ่มเติมเพื่อให้เป็น DC ที่บริสุทธิ์และมีการกระเพื่อมน้อยลง จุดที่ต้องคำนึงถึงคือแรงดันไฟฟ้ากระแสไฟฟ้าที่เราวัดผ่าน DMM เป็น rms ตามธรรมชาติ ดังนั้นในการจำลองสถานการณ์ก็เช่นกัน

รูปคลื่นเอาต์พุตด้านบนเป็นไปตามที่คาดไว้ซึ่งเป็นรูปคลื่นกระแสตรงแบบพัลส์ ในการปรับรูปคลื่นให้เรียบขึ้นหรือทำให้ต่อเนื่องเราจะเพิ่มตัวกรองตัวเก็บประจุในเอาต์พุต การทำงานของตัวเก็บประจุแบบขนานคือการรักษาแรงดันไฟฟ้าให้คงที่ที่เอาต์พุต กำหนดปริมาณการกระเพื่อมที่มีอยู่ในเอาต์พุต

ด้วยตัวกรองตัวเก็บประจุ 1uF:

รูปคลื่นด้านล่างแสดงการลดลงของการกระเพื่อมตามค่าของความจุเช่นความจุในการจัดเก็บประจุ

รูปคลื่นเอาต์พุต: สีแดง - 1uF; มัสตาร์ดสีเขียว - 4.7uF; สีน้ำเงิน - 10uF; เขียวเข้ม - 47uF

การทำงานกับตัวเก็บประจุ:

ในช่วงครึ่งรอบบวกไดโอดจะเอนเอียงไปข้างหน้าและตัวเก็บประจุจะถูกชาร์จเช่นเดียวกับที่โหลดได้รับการจ่าย ในช่วงครึ่งรอบเชิงลบไดโอดจะเอนเอียงแบบย้อนกลับและวงจรจะเปิดในระหว่างที่ตัวเก็บประจุจ่ายพลังงานที่เก็บไว้ในนั้น ยิ่งความสามารถในการจัดเก็บพลังงานมากเท่าใดการกระเพื่อมในรูปคลื่นเอาท์พุตก็ยิ่งน้อยลง

ปัจจัยการกระเพื่อมสามารถคำนวณได้ในทางทฤษฎีโดย

ให้เราคำนวณหาค่าตัวเก็บประจุใด ๆ และเปรียบเทียบกับรูปคลื่นที่ได้รับข้างต้น

R _โหลด = 1kOhm; f = 50 เฮิร์ต; C _ออก = 1uF; ฉัน_dc = 15mA

ดังนั้น

รูปคลื่นข้างต้นมีการกระเพื่อม 11 โวลต์ซึ่งใกล้เคียงกัน ความแตกต่างจะได้รับการชดเชยที่ค่าตัวเก็บประจุที่สูงขึ้น นอกจากนี้ประสิทธิภาพยังเป็นปัญหาสำคัญในวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นซึ่งน้อยกว่าวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่น โดยทั่วไปประสิทธิภาพ (ƞ) = 40%

วงจรวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นที่ใช้งานได้จริงบน Breadboard:

ส่วนประกอบที่ใช้ในวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นได้แก่:

1. หม้อแปลงไฟฟ้าแบบ step-down 220V / 15V AC
2. 1N4007 - ไดโอด
3. ตัวต้านทาน
4. คาปาซิเตอร์

ที่นี่สำหรับแรงดันไฟฟ้า rms ที่ 15V แรงดันไฟฟ้าสูงสุดจะสูงถึง 21V ดังนั้นส่วนประกอบที่จะใช้ควรได้รับการจัดอันดับที่ 25V ขึ้นไป

การทำงานของวงจร:

ขั้นตอนลงหม้อแปลง:

หม้อแปลงขั้นบันไดประกอบด้วยขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิเหนือแกนเหล็กเคลือบ จำนวนเทิร์นของหลักจะสูงกว่ารอง ขดลวดแต่ละตัวทำหน้าที่เป็นตัวเหนี่ยวนำแยกกัน เมื่อขดลวดปฐมภูมิจ่ายผ่านแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับขดลวดจะตื่นเต้นและจะสร้างฟลักซ์ ขดลวดทุติยภูมิสัมผัสกับฟลักซ์สลับที่ผลิตโดยขดลวดปฐมภูมิซึ่งเหนี่ยวนำแรงเคลื่อนไฟฟ้าเข้าสู่ขดลวดทุติยภูมิ แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำนี้จะไหลผ่านวงจรภายนอกที่เชื่อมต่อ อัตราส่วนการหมุนและการเหนี่ยวนำของขดลวดจะกำหนดปริมาณของฟลักซ์ที่สร้างขึ้นจากหลักและแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำในทุติยภูมิ ในหม้อแปลงที่ใช้ด้านล่าง

แหล่งจ่ายไฟ AC 230V จากเต้ารับบนผนังจะลดระดับลงเหลือ 15V AC rms โดยใช้หม้อแปลงแบบ step-down จากนั้นแหล่งจ่ายจะถูกนำไปใช้กับวงจรเรียงกระแสดังต่อไปนี้

วงจรวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นไม่มีตัวกรอง:

แรงดันไฟฟ้าที่สอดคล้องกันระหว่างโหลดคือ 6.5V เนื่องจากแรงดันเอาต์พุตเฉลี่ยของรูปคลื่นที่ไม่ต่อเนื่องสามารถเห็นได้ใน DMM

วงจรวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นพร้อมตัวกรอง:

เมื่อเพิ่มตัวกรองคาปาซิเตอร์ดังต่อไปนี้

1. สำหรับ C _out = 4.7uF การกระเพื่อมจะลดลงและด้วยเหตุนี้แรงดันไฟฟ้าเฉลี่ยจึงเพิ่มขึ้นเป็น 11.9V

2. สำหรับ C _out = 10uF การกระเพื่อมจะลดลงและด้วยเหตุนี้แรงดันไฟฟ้าเฉลี่ยจึงเพิ่มขึ้นเป็น 15.0V

3. สำหรับ C _out = 47uF การกระเพื่อมจะลดลงอีกและด้วยเหตุนี้แรงดันไฟฟ้าเฉลี่ยจึงเพิ่มขึ้นเป็น 18.5V

4. สำหรับ C _out = 100uF ดังนั้นหลังจากนี้รูปคลื่นจะถูกทำให้เรียบขึ้นอย่างประณีตและด้วยเหตุนี้การกระเพื่อมจึงต่ำ แรงดันไฟฟ้าเฉลี่ยเพิ่มขึ้นเป็น 18.9V