將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的過程是整流。任何離線電源單元都具有整流塊,可將交流墻上插座電源轉(zhuǎn)換為高壓直流電源或?qū)⒔祲航涣鲏ι喜遄娫崔D(zhuǎn)換為低壓直流電。進一步的過程將是濾波,DC-DC轉(zhuǎn)換等。因此,在本文中,我們將討論全波整流器的操作。與半波整流器相比,全波整流器具有更高的效率。
全波整流可以通過以下方法完成。
中心抽頭全波整流器
如果電路的兩個分支由第三個分支連接形成一個環(huán)路,則該網(wǎng)絡(luò)稱為橋接電路。在這兩種類型中,優(yōu)選的類型是使用四個二極管的橋式整流電路,因為兩個二極管類型需要中心抽頭變壓器,并且與橋式相比不可靠。二極管橋也可采用單封裝。一些例子是DB102,GBJ1504,KBU1001等。
橋式整流器在輸出端相同濾波電路的紋波因數(shù)降低方面超過了半橋整流器的可靠性。交流電壓的性質(zhì)是正弦的,頻率為50/60Hz。波形如下。
全波整流器工作:
現(xiàn)在讓我們考慮一個幅度較低的15Vrms(21Vpk-pk)的交流電壓,并使用二極管橋?qū)⑵湔鳛橹绷麟妷骸=涣麟娫床ㄐ慰煞譃檎胫芷诤拓摪胫芷凇N覀兺ㄟ^DMM(數(shù)字萬用表)測量的所有電壓,電流本質(zhì)上都是均方根。因此,在下面的綠點模擬中考慮了相同的情況。
在正半周期期間,二極管D2和D3將導通,在負半周期期間,二極管D4和D1將導通。因此,在兩個半周期內(nèi),二極管都將導通。整流后的輸出波形如下。
為了減少波形中的紋波或使波形連續(xù),我們必須在輸出中添加一個電容濾波器。電容器與負載并聯(lián)的工作是為了在輸出端保持恒定電壓。因此,可以減少輸出中的紋波。
帶濾波器的輸出為1uF,由于1uF的儲能容量較小,因此只能在一定程度上抑制波浪。下面的波形顯示了濾波器的結(jié)果。
由于紋波仍然存在于輸出中,我們將檢查具有不同電容值的輸出。下面的波形顯示了基于電容值(即電荷存儲容量)的紋波減少。
輸出波形 : 綠色 – 1uF ;藍色– 4.7uF ;芥菜綠 – 10uF ;深綠色 – 47uF
使用電容器的操作:
在正半周期和負半周期內(nèi),二極管對將處于正向偏置狀態(tài),電容充電,負載獲得電源。電容器中存儲的能量高于電容器在其中提供存儲能量的瞬時電壓的瞬時電壓的間隔。儲能容量越大,輸出波形中的紋波越小。
紋波系數(shù)理論上可以通過以下方式計算:
讓我們計算任何電容器值,并將其與上述獲得的波形進行比較。
R負荷= 1k歐姆;f= 100Hz;C外= 1uF;我直流= 15mA
因此,紋波因數(shù) = 5 伏
紋波因數(shù)差將在較高的電容值下得到補償。全波整流器的效率在80%以上,是半波整流器的兩倍。
實用全波整流器:
橋式整流器中使用的組件是,
220V/15V 交流降壓變壓器。
1N4007 – 二極管
電容器
麥克風 RB156
在這里,對于15V的均方根電壓,峰值電壓將高達21V。因此,要使用的組件的額定電壓應為25V及以上。
電路操作:
降壓變壓器:
降壓變壓器由繞在疊層鐵芯上的初級繞組和次級繞組組成。主輪數(shù)將高于次級。每個繞組充當獨立的電感器。當初級繞組通過交變電源供電時,繞組被激勵并產(chǎn)生磁通。次級繞組經(jīng)歷初級繞組產(chǎn)生的交變磁通,從而將電動勢感應到次級繞組中。然后,該感應電動勢流過連接的外部電路。繞組的匝數(shù)比和電感決定了初級和電動勢在次級感應產(chǎn)生的磁量。在下面使用的變壓器中
來自墻上插座的 230V AC 電源使用降壓變壓器降壓至 15V ACrms。然后,如下所述,在整流器電路上施加電源。
不帶濾波器的全波整流電路:
負載兩端的相應電壓為12.43V,因為在數(shù)字萬用表中可以看到不連續(xù)波形的平均輸出電壓。
帶濾波器的全波整流電路:
當添加如下電容器濾波器時,
1. 對于 C外= 4.7uF,紋波減小,因此平均電壓增加到15.78V
2. 對于 C外= 10uF,紋波減小,因此平均電壓增加到17.5V
3. 對于 C外= 47uF,紋波進一步降低,因此平均電壓增加到18.92V
4. 對于 C外= 100uF,任何大于此值的電容值都不會產(chǎn)生太大影響,因此在此之后波形被精細平滑,因此紋波很低。平均電壓增加到19.01V
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濾波器
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全波整流電路
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