Kaj je polnovredni usmernik: vezje z delovno teorijo

Preizkusite Naš Instrument Za Odpravo Težav





Če veš kaj je usmernik , potem morda poznate načine za zmanjšanje valovanja ali nihanja napetosti na enosmerni enosmerni napetosti s priključitvijo kondenzatorjev na odpornost obremenitve. Ta metoda je morda primerna za aplikacije z majhno porabo energije , vendar ne za aplikacije, ki potrebujejo stalno in gladko napajanje z enosmernim tokom. Eden od načinov za izboljšanje tega je uporaba vsakega pol cikla vhodne napetosti namesto vsakega drugega valovnega oblika pol cikla. Vezje, ki nam to omogoča, se imenuje polnovalni usmernik (FWR). Poglejmo podrobno teorijo polnovalnega usmernika. Tako kot polvalno vezje je tudi to vezje izhodna napetost ali tok, ki je zgolj enosmerna ali ima določeno enosmerno napetost.

Kaj je polvalni usmernik?

Polprevodniška naprava, ki se uporablja za spreminjanje celotnega cikla izmeničnega toka v pulzirajoči enosmerni tok, je znana kot polnovalni usmernik. To vezje uporablja polni val i / p AC signala, medtem ko polvalni usmernik uporablja polvalni val. To vezje se v glavnem uporablja za premagovanje pomanjkljivosti polvalnih usmernikov, kot je pomanjkanje nizke učinkovitosti.




Polnovalni usmerniški usmernik

Ti usmerniki imajo nekaj temeljnih prednosti pred svojimi polvalni usmernik kolegi. Povprečna (enosmerna) izhodna napetost je višja kot pri polvalnem usmerniku, izhod tega usmernika pa ima veliko manj valov kot pri polvalnem usmerniku, ki daje bolj gladko izhodno valovno obliko.

Diagram celotnega valovnega usmernika

Diagram celotnega valovnega usmernika



Teorija celotnega valovnega usmernika

V tem vezju uporabljamo dve diodi, po eno za vsako polovico vala. Večkratnik navitni transformator se uporablja, katerega sekundarni navit je enakomerno razdeljen na dve polovici s skupno sredinsko priključno povezavo. Rezultat konfiguracije je, da vsaka dioda vodi po vrsti, ko je njen anodni priključek pozitiven glede na središčno točko transformatorja C v obeh polciklih oddaja izhod. Prednosti tega usmernika so prožne v primerjavi s polvalnimi usmerniki.

Teorija celotnega valovnega usmernika

Teorija celotnega valovnega usmernika

To vezje je sestavljeno iz dveh močnostnih diod, povezanih z enim obremenitvenim uporom (RL), pri čemer vsaka dioda vzame tok za tovorni upor. Ko je točka A transformatorja pozitivna glede na točko A, dioda D1 vodi v smeri naprej, kot kaže puščica. Ko je točka B pozitivna v negativni polovici cikla glede na točko C, dioda D2 vodi v smeri naprej in tok, ki teče skozi upor R, je v obeh polciklih vala v isti smeri.

Izhodna napetost na uporu R je fazorska vsota dveh valovnih oblik, znana je tudi kot dvofazno vezje. Razmake med posameznimi polvalovi, ki jih razvije vsaka dioda, zdaj zapolnjuje druga. Povprečna izhodna napetost enosmernega toka na obremenitvenem uporu je zdaj dvakrat večja od napetosti enojnega polvalnega usmerniškega vezja in je približno 0,637 Vmax največje napetosti, če ne predvidevamo izgub. VMAX je največja največja vrednost v polovici sekundarnega navitja, VRMS pa RMS vrednost.


Delo polnovalnega usmernika

Najvišja napetost izhodne valovne oblike je enaka kot prej pri polvalovnem usmerniku, ki je na voljo v vsaki polovici navitja transformatorja imajo enako efektivno efektivno napetost. Za pridobitev drugačne izhodne enosmerne napetosti lahko uporabimo različna razmerja transformatorjev. Pomanjkljivost te vrste usmerniškega vezja je, da je potreben večji transformator za določeno izhodno moč z dvema ločenima, a enakima sekundarnima navitjema, zaradi česar je ta tip polnovalnega usmerniškega vezja drag v primerjavi z usmerjevalnim vezjem FW Bridge.

Izhodne valovne oblike polnega valovnega usmernika

Izhodne valovne oblike polnega valovnega usmernika

To vezje daje pregled delovanja polnovalnega usmernika. Vezje, ki proizvaja enako izhodno valovno obliko kot polnovalovni usmernik, je vezje polnega vala Mostni usmernik . Enofazni usmernik uporablja štiri posamezne usmerne diode, povezane v a zaprta zanka konfiguracija mostu, da ustvari želeni izhodni val. Prednost tega mostnega vezja je, da ne potrebuje posebnega transformatorja s središčem, zato zmanjša njegovo velikost in stroške. Enotno sekundarno navitje je povezano na eno stran omrežja diodnih mostov, obremenitev pa na drugo stran.

Štiri diode, označene z D1 do D4, so razporejene v zaporednih parih, pri čemer samo dve diodi prevajata tok med vsakim trajanjem pol cikla. Ko pozitivni polkrog napajanja mine, diode D1, D2 delujejo zaporedoma, medtem ko sta diodi D3 in D4 obrnjeni in tok teče skozi obremenitev. Med negativnim polovičnim ciklom diode D3 in D4 delujejo zaporedoma, diodi D1 in D2 pa se izključita, saj sta zdaj konfigurirani z obratno pristranskostjo.

Tok, ki teče skozi breme, je enosmerni način in napetost, razvita na bremenu, je tudi enosmerna napetost, enako kot pri prejšnjih dveh diodnih polnovalnih usmernikih. Zato je povprečna enosmerna napetost na obremenitvi 0,637V. Med vsakim polciklom tok teče skozi dve diodi namesto zgolj na eno diodo, zato je amplituda izhodne napetosti dva padca napetosti za 1,4 V manjša od vhodne amplitude VMAX, frekvenca valovanja je zdaj dvakrat večja od napajalne frekvence 100Hz za 50Hz ali 120Hz za 60Hz napajanja.

Vrste polno usmernega usmernika

Na voljo so v dveh oblikah, in sicer s polno usmerjenim usmernikom usmerjevalnika s središčem in vezjem usmerniškega mostu. Vsak tip polnovalnega usmernika ima svoje funkcije, zato se uporabljajo v različnih aplikacijah.

  • Sredinski dotik polnega valovnega usmernika
  • Polnovalni val usmernik

Sredinski dotik polnega valovnega usmernika

Tovrstni usmernik je mogoče vgraditi s prisluškovanim transformatorjem skozi sekundarno navitje, pri čemer je AB v središčni točki 'C' in dve diodi, kot sta D1, D2, povezani v zgornjem in spodnjem delu vezja. Za odpravo signala dioda D1 uporablja izmenično napetost, ki se pojavi na zgornji strani sekundarnega navitja, medtem ko dioda D2 uporablja spodnjo stran navitja. Ta vrsta usmernika se pogosto uporablja v termionskih ventilih in vakuumskih ceveh.

Centered Tap FWR

Centered Tap FWR

Spodaj je prikazano vezje polnovalnega usmernika sredinske pipe. V tokokrogu izmenična napetost, kot je Vin, teče čez oba terminala, kot je AB sekundarnega navitja transformatorja, ko je omogočeno napajanje z izmeničnim tokom.

Polnovalni most usmerniškega vezja

Polnovalovni usmernik Bridge Rectifier je lahko zasnovan s štirimi usmernimi diodami. Ne uporablja nobenega tapkanja po sredini. Kot že ime pove, vezje vključuje mostno vezje. Povezavo štirih diod v vezju lahko izvedemo po vzorcu zaprtega zanka. Ta usmernik je cenejši in manjši, ker nima transformatorja s središčem.

FW most usmernik vezje

FW most usmernik vezje

Diode, ki se uporabljajo v tem vezju, se imenujejo D1, D2, D3 in D4, kjer bosta dve diodi hkrati vodili namesto štirih, kot sta D1 & D3 ali D2 & D4, na podlagi zgornjega ali spodnjega polcikla, dovedenega v vezje.

Razlika med polvalnim usmernikom in polvalnim usmernikom

Na podlagi različnih parametrov je v nadaljevanju obravnavana razlika med polvalnim in polvalnim usmernikom. Razlika med tema dvema usmernikoma vključuje naslednje.

Polvalni usmernik Polnovalni usmernik
Polvalni usmerniški tok le med pozitivnim polovičnim ciklom uporabljenega vhoda, zato kaže enosmerne značilnosti.Polnovalni usmernik, obe polovici vhodnega signala se uporabljata hkrati, zato kaže dvosmerne značilnosti.
To polvalno usmerniško vezje je mogoče zgraditi z eno diodoTo polnovalovno usmerniško vezje je mogoče zgraditi z dvema ali štirimi diodami
Faktor izkoriščenosti transformatorja za HWR je 0,287Faktor izkoriščenosti transformatorja za FWR je 0,693
Osnovna frekvenca valovanja HWR je „f“Osnovna frekvenca valovanja FWE je „2f“
Najvišja inverzna napetost polvalnega usmernika je visoka s priloženo vhodno vrednostjo.Najvišja inverzna napetost polnovalnega usmernika je dvakrat večja od vnesene vhodne vrednosti.
Regulacija napetosti polvalnega usmernika je dobraUravnavanje napetosti polvalnega usmernika je boljše
Najvišji faktor polvalnega usmernika je 2Najvišji faktor tega usmernika je 1,414
V tem usmerniku je možna nasičenost jedra transformatorjaV tem usmerniku nasičenje jedra transformatorja ni mogoče
Stroški HWR so manjšiStroški FWR so visoki
V HWR sredinsko tapkanje ni potrebnoV FWR je potrebno tapkanje po sredini
Faktor valovanja tega usmernika je večjiFaktor valovanja tega usmernika je manjši
Faktor oblike HWR je 1,57Faktor oblike FWR je 1,11
Najvišja učinkovitost, uporabljena za rektifikacijo, je 40,6%Najvišja učinkovitost, uporabljena za rektifikacijo, je 81,2%
Povprečna trenutna vrednost HWR je Imav / πPovprečna trenutna vrednost FWR je 2Imav / π

Značilnosti polnega valovnega usmernika

V nadaljevanju so opisane značilnosti polnovalnega usmernika.

  • Faktor valovanja
  • Faktor oblike
  • Enosmerni izhodni tok
  • Najvišja inverzna napetost
  • Koren povprečna kvadratna vrednost obremenitvenega toka IRMS
  • Učinkovitost usmernika

Faktor valovanja

Faktor valovanja lahko definiramo kot razmerje med valovalno napetostjo in čisto enosmerno napetostjo. Glavna naloga tega je merjenje obstoječih valov znotraj enosmernega signala o / p, tako da je na podlagi faktorja valovanja lahko prikazan enosmerni signal. Ko je faktor valovanja visok, to kaže na visoko pulzirajoč enosmerni signal. Podobno, ko je faktor valovanja nizek, to kaže na nizek pulzirajoč enosmerni signal.

Γ = √ (VrmsVDC)dva-1

Kje je γ = 0,48.

Faktor oblike

Faktor oblike polnovalnega usmernika lahko definiramo kot razmerje med RMS vrednostjo toka in enosmernim izhodnim tokom.

Faktor oblike = efektivna vrednost trenutnega / enosmernega izhodnega toka.

Pri polnovalnem usmerniku je faktor oblike 1.11

Enosmerni izhodni tok

Pretok toka v obeh diodah, kot sta D1 in D2, na o / p obremenitvenem uporu, kot je RL, je v isti smeri. Torej, o / p tok je količina toka v obeh diodah

Tok, ki ga ustvarja dioda D1, je Imax / π.

Tok, ki ga ustvarja dioda D2, je Imax / π.

Torej, o / p tok (JAZDC) = 2Imax / π .

Kje,

„Imax“ je največji enosmerni tok obremenitve

Najvišja inverzna napetost (PIV)

Najvišja inverzna napetost ali PIV je znana tudi kot vršna povratna napetost. Lahko ga definiramo, ko lahko dioda prenese največjo napetost v stanju povratne pristranskosti. Če je uporabljena napetost v primerjavi s PIV višja, se dioda trajno uniči.

PIV = 2Vs max

Enosmerna izhodna napetost

Napajalna napetost o / p se lahko pojavi na obremenitvenem uporu (RL) in je lahko podana kot VDC = 2Vmax / π .

Kje,

„Vmax“ je največja sekundarna napetost.

jazRMS

Koren povprečne kvadratne vrednosti obremenitvenega toka polnovalnega usmernika je

jazRMS= Im√2

VRMS

Koren srednja kvadratna vrednost napetosti o / p obremenitve polnovalnega usmernika je

VRMS= JazRMS× RL= Im / √2 × RL

Učinkovitost usmernika

Učinkovitost usmernika lahko definiramo kot delež enosmerne o / p moči in AC i / p moči. Učinkovitost usmernika kaže, kako učinkovito pretvori izmenični tok v enosmerni tok. Ko je izkoristek usmernika visok, se imenuje dober usmernik, medtem ko je izkoristek nizek, potem se imenuje neučinkovit usmernik.

Η = izhod (strDC) / Vhod (strAC)

Za ta usmernik je izkoristek 81,2% in je v primerjavi s polvalnim usmernikom dvakrat večji.

Prednosti

The prednosti polnovalnega usmernika vključujejo naslednje.

  • V primerjavi s polvalom ima to vezje večjo učinkovitost
  • To vezje uporablja oba cikla, zato znotraj moči o / p ni izgub.
  • V primerjavi s polvalnim usmernikom je faktor valovanja tega usmernika manjši
  • Ko se oba cikla, uporabljena pri rektifikaciji, znotraj napetosti signala i / p ne izgubi
  • Za izdelavo polnovalnega mostu lahko uporabite štiri posamezne močnostne diode, že pripravljene komponente mostičnega usmernika so na voljo na prodajnih policah v različnih napetostnih in tokovnih velikostih, ki jih je mogoče spajkati neposredno v Vezje PCB ali pa jih povezujejo lopatasti konektorji.
  • Polnovalni val nam daje večjo povprečno vrednost enosmernega toka z manj naloženih valov, medtem ko je izhodna valovna oblika dvakrat večja od frekvence vhodnega napajanja. Zato povečajte njegovo povprečno izhodno stopnjo enosmernega toka še višje, tako da na izhod mostnega vezja priključite ustrezen gladilni kondenzator.
  • Prednosti polnovalnega mostovnega usmernika so, da ima manjšo vrednost valovanja izmeničnega toka za določeno obremenitev in manjši rezervoar ali glajevalni kondenzator kot enakovreden polvalovni krog. Osnovna frekvenca valovalne napetosti je dvakrat večja od frekvence izmeničnega napajanja 100Hz, pri čemer je za polovični val natančno enaka napajalni frekvenci 50Hz.
  • Količino valovite napetosti, ki jo diode naložijo na enosmerno napajalno napetost, lahko tako rekoč odpravimo z dodajanjem precej izboljšanega π-filtra na izhodne sponke mostu. Nizkopasovni filter je sestavljen iz dveh gladilnih kondenzatorjev enake vrednosti in dušilke ali induktivnosti preko njih, ki uvajata visoko impedančno pot do izmenične valovite komponente.
  • Druga možnost je uporaba 3-polnega regulatorja napetosti IC, kot je LM78xx, kjer je 'xx' oznaka izhodne napetosti za pozitivno izhodno napetost ali njen obratni ekvivalent LM79xx za negativno izhodno napetost, ki lahko zmanjša valovanje za več kot 70 dB podatkovnega lista, hkrati pa zagotavlja konstantni izhodni tok nad 1 amp.
  • Osnovna komponenta je pridobivanje enosmerne napetosti za komponente, ki delujejo z enosmerno napetostjo. Lahko ga opišemo kot projekt polnovalnega usmernika.
  • To je srce vezja in uporablja diodni most. Kondenzatorji se uporabljajo za odstranjevanje valov. Na podlagi zahteve po enosmerni napetosti.

Slabosti

The slabosti polnovalnega usmernika vključujejo naslednje.

  • Za oblikovanje vezja uporablja štiri diode
  • To vezje se ne uporablja, kadar je treba popraviti majhno napetost, ker je povezavo dveh diod mogoče narediti zaporedno in zagotavlja dvojni padec napetosti zaradi notranjega upora.
  • V primerjavi s polvalom je zapleten.
  • Najvišja inverzna napetost diode je velika, zato so te večje in dražje.
  • Ta usmernik je kompleksen za postavitev osrednje pipe na manjši navit.
  • DC o / p je malo, ker vsaka dioda porabi le polovico sekundarnih napetosti transformatorja.

Aplikacije

The aplikacije polnovalnega usmernika vključujejo naslednje.

  • Ta vrsta usmernika se uporablja predvsem za prepoznavanje amplitude modulirajočega radijskega signala.
  • Pri električnem varjenju lahko polarizirano enosmerno napetost dovajamo preko mostovnega usmernika
  • Mostno usmerniško vezje se uporablja v napajalnem vezju za različne namene, saj lahko pretvori napetost iz visokega izmeničnega v nizek enosmerni tok.
  • Ti usmerniki se uporabljajo za napajanje naprav, ki delujejo z enosmerno napetostjo, podobno LED in motorju.

Gre torej za pregled polnovalnega usmernika, vezja, delovanja, lastnosti, prednosti, slabosti in njegovih aplikacij. Tukaj je vprašanje za vas, katere so različne vrste usmernikov?