Nếu bạn biết bộ chỉnh lưu là gì , thì bạn có thể biết các cách để giảm gợn sóng hoặc biến thiên điện áp trên điện áp một chiều trực tiếp bằng cách kết nối các tụ điện trên điện trở tải. Phương pháp này có thể phù hợp với ứng dụng năng lượng thấp , nhưng không dành cho các ứng dụng cần nguồn DC ổn định và trơn tru. Một phương pháp để cải thiện điều này là sử dụng mỗi nửa chu kỳ của điện áp đầu vào thay vì mọi dạng sóng nửa chu kỳ khác. Mạch cho phép chúng ta làm điều này được gọi là Bộ chỉnh lưu toàn sóng (FWR). Hãy xem lý thuyết chỉnh lưu toàn sóng một cách chi tiết. Giống như mạch nửa sóng, hoạt động của mạch này là điện áp đầu ra hoặc dòng điện hoàn toàn là một chiều hoặc có một số điện áp một chiều xác định.
Bộ chỉnh lưu toàn sóng là gì?
Một linh kiện bán dẫn được sử dụng để thay đổi chu kỳ xoay chiều hoàn chỉnh thành một chiều xung được gọi là bộ chỉnh lưu toàn sóng. Mạch này sử dụng toàn bộ sóng của tín hiệu i / p AC trong khi bộ chỉnh lưu nửa sóng sử dụng nửa sóng. Mạch này chủ yếu được sử dụng để khắc phục nhược điểm của bộ chỉnh lưu nửa sóng như nhược điểm hiệu suất thấp.
Mạch chỉnh lưu toàn sóng
Các bộ chỉnh lưu này có một số ưu điểm cơ bản so với bộ chỉnh lưu nửa sóng đối tác. Điện áp đầu ra trung bình (DC) cao hơn so với bộ chỉnh lưu nửa sóng, đầu ra của bộ chỉnh lưu này ít gợn sóng hơn nhiều so với bộ chỉnh lưu nửa sóng tạo ra dạng sóng đầu ra mượt mà hơn.
Sơ đồ chỉnh lưu toàn sóng
Lý thuyết chỉnh lưu toàn sóng
Trong mạch này, chúng tôi sử dụng hai điốt, mỗi điốt cho mỗi nửa của sóng. Một bội số máy biến áp quanh co được sử dụng mà cuộn dây thứ cấp được chia đều thành hai nửa với một kết nối chung có nấc điều chỉnh ở giữa. Cấu hình dẫn đến lần lượt mỗi diode dẫn điện khi cực dương của nó là cực dương đối với điểm trung tâm máy biến áp C tạo ra một đầu ra trong cả hai nửa chu kỳ. Ưu điểm của bộ chỉnh lưu này là linh hoạt so với bộ chỉnh lưu nửa sóng.
Lý thuyết chỉnh lưu toàn sóng
Mạch này bao gồm hai điốt công suất được kết nối với một điện trở tải duy nhất (RL) với mỗi điốt lần lượt lấy nó để cung cấp dòng điện cho điện trở tải. Khi điểm A của máy biến áp là dương so với điểm A, điốt D1 dẫn theo chiều thuận như được chỉ ra bởi các mũi tên. Khi điểm B là chiều dương trong nửa chu kỳ âm so với điểm C thì điốt D2 dẫn điện theo chiều thuận và dòng điện chạy qua điện trở R có chiều cùng chiều trong cả hai nửa chu kỳ của sóng.
Điện áp đầu ra trên điện trở R là tổng phasor của hai dạng sóng, nó còn được gọi là mạch hai pha. Khoảng trống giữa mỗi nửa sóng được phát triển bởi mỗi diode giờ đang được lấp đầy bởi cái kia. Điện áp đầu ra DC trung bình trên điện trở tải hiện gấp đôi so với mạch chỉnh lưu nửa sóng đơn và bằng khoảng 0,637Vmax của điện áp đỉnh bằng cách giả sử không có tổn thất. VMAX là giá trị đỉnh lớn nhất ở một nửa cuộn thứ cấp và VRMS là giá trị RMS.
Hoạt động của bộ chỉnh lưu toàn sóng
Điện áp đỉnh của dạng sóng đầu ra giống như trước đây đối với bộ chỉnh lưu nửa sóng được cung cấp cho mỗi nửa của cuộn dây biến áp có cùng điện áp RMS. Để có được một đầu ra điện áp một chiều khác, có thể sử dụng các tỷ số biến áp khác nhau. Nhược điểm của loại mạch chỉnh lưu này là cần một máy biến áp lớn hơn cho công suất phát cho trước với hai cuộn thứ cấp riêng biệt nhưng giống hệt nhau làm cho loại mạch chỉnh lưu toàn sóng này có giá thành cao hơn so với mạch chỉnh lưu cầu FW.
Dạng sóng đầu ra chỉnh lưu đầy đủ
Mạch này giới thiệu tổng quan về hoạt động của bộ chỉnh lưu toàn sóng. Mạch tạo ra dạng sóng đầu ra giống như mạch chỉnh lưu toàn sóng là của Dạng sóng đầy đủ Chỉnh lưu cầu . Bộ chỉnh lưu một pha sử dụng bốn điốt chỉnh lưu riêng lẻ được kết nối trong một vòng kín cấu hình cầu nối để tạo ra sóng đầu ra mong muốn. Ưu điểm của mạch cầu này là không yêu cầu biến áp điều chỉnh tâm đặc biệt nên giảm kích thước và giá thành. Cuộn thứ cấp đơn được kết nối với một phía của mạng cầu điốt và tải sang phía bên kia.
Bốn điốt có nhãn từ D1 đến D4 được sắp xếp thành từng cặp nối tiếp với chỉ hai điốt dẫn dòng trong mỗi nửa chu kỳ. Khi nửa chu kỳ dương của nguồn đi, điốt D1, D2 dẫn nối tiếp trong khi điốt D3 và D4 được phân cực ngược và dòng điện chạy qua tải. Trong nửa chu kỳ âm, các điốt D3 và D4 dẫn điện mắc nối tiếp, và các điốt D1 và D2 tắt vì chúng hiện là cấu hình phân cực ngược.
Dòng điện chạy qua tải là chế độ một chiều và điện áp phát triển trên tải cũng là điện áp một chiều, giống như đối với mô hình chỉnh lưu toàn sóng hai điốt trước đây. Do đó điện áp một chiều trung bình trên tải là 0,637V. Trong mỗi nửa chu kỳ, dòng điện chạy qua hai điốt thay vì chỉ một điốt, do đó biên độ của điện áp đầu ra là hai điện áp giảm nhỏ hơn biên độ VMAX đầu vào 1,4V, tần số gợn sóng bây giờ gấp đôi tần số cung cấp 100Hz cho một 50Hz nguồn cung cấp hoặc 120Hz đối với nguồn cung cấp 60Hz.
Các loại chỉnh lưu toàn sóng
Chúng có sẵn ở hai dạng cụ thể là mạch chỉnh lưu sóng đầy đủ khai thác trung tâm và mạch chỉnh lưu cầu. Mỗi loại chỉnh lưu toàn sóng bao gồm các tính năng riêng nên chúng được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau.
- Bộ chỉnh lưu toàn sóng trung tâm
- Bộ chỉnh lưu cầu toàn sóng
Bộ chỉnh lưu toàn sóng trung tâm
Loại chỉnh lưu này có thể được chế tạo với một máy biến áp có nấc điều chỉnh thông qua cuộn dây thứ cấp trong đó AB chạm vào điểm trung tâm ‘C’ & hai điốt như D1, D2 được kết nối ở phần trên và phần dưới của mạch. Để chỉnh lưu tín hiệu, điốt D1 sử dụng điện áp xoay chiều xuất hiện trên mặt trên của cuộn thứ cấp trong khi điốt D2 sử dụng điện áp thấp hơn của cuộn dây. Loại chỉnh lưu này được sử dụng rộng rãi trong van nhiệt điện và ống chân không.
Nhấn vào giữa FWR
Mạch chỉnh lưu toàn sóng ở vòi trung tâm được hiển thị bên dưới. Trong mạch, điện áp xoay chiều như Vin chảy qua hai đầu như AB của cuộn thứ cấp của máy biến áp khi nguồn điện xoay chiều được kích hoạt.
Mạch chỉnh lưu cầu toàn sóng
Bộ chỉnh lưu toàn sóng Bridge Rectifier có thể được thiết kế với bốn điốt chỉnh lưu. Nó không sử dụng bất kỳ thao tác khai thác trung tâm nào. Như tên cho thấy, mạch bao gồm một mạch cầu. Kết nối của bốn điốt trong mạch có thể được thực hiện theo mô hình của một cầu nối vòng kín. Bộ chỉnh lưu này có chi phí thấp hơn và kích thước nhỏ hơn do không có máy biến áp xoay tâm.
Mạch chỉnh lưu cầu FW
Các điốt được sử dụng trong mạch này được đặt tên là D1, D2, D3 & D4 trong đó hai điốt sẽ dẫn điện tại một thời điểm thay vì bốn như D1 & D3 hoặc D2 & D4 dựa trên nửa chu kỳ trên hoặc nửa chu kỳ dưới được cấp cho mạch.
Sự khác biệt giữa Bộ chỉnh lưu toàn sóng và Bộ chỉnh lưu nửa sóng
Dựa trên các thông số khác nhau, sự khác biệt giữa bộ chỉnh lưu toàn sóng và nửa sóng được thảo luận dưới đây. Sự khác biệt giữa hai bộ chỉnh lưu này bao gồm những điều sau đây.
| Bộ chỉnh lưu nửa sóng | Bộ chỉnh lưu toàn sóng |
| Dòng chỉnh lưu nửa sóng chỉ trong nửa chu kỳ dương của đầu vào được áp dụng, do đó, nó thể hiện đặc tính một chiều. | Bộ chỉnh lưu toàn sóng, cả hai nửa của tín hiệu đầu vào được sử dụng cùng một lúc, do đó nó thể hiện các đặc tính hai chiều. |
| Mạch chỉnh lưu nửa sóng này có thể được chế tạo bằng cách sử dụng một diode | Mạch chỉnh lưu toàn sóng này có thể được chế tạo với hai hoặc bốn điốt |
| Hệ số sử dụng máy biến áp cho HWR là 0,287 | Hệ số sử dụng máy biến áp cho FWR là 0,693 |
| Tần số gợn sóng cơ bản của HWR là 'f' | Tần số gợn sóng cơ bản của FWE là '2f' |
| Điện áp nghịch đảo đỉnh của bộ chỉnh lưu nửa sóng cao với giá trị đầu vào được cung cấp. | Điện áp nghịch đảo đỉnh của bộ chỉnh lưu toàn sóng gấp đôi giá trị đầu vào được cung cấp. |
| Điều chỉnh điện áp của bộ chỉnh lưu nửa sóng là tốt | Điều chỉnh điện áp của bộ chỉnh lưu nửa sóng tốt hơn |
| Hệ số đỉnh của bộ chỉnh lưu nửa sóng là 2 | Hệ số đỉnh của bộ chỉnh lưu này là 1,414 |
| Trong bộ chỉnh lưu này, có thể bão hòa lõi biến áp | Trong bộ chỉnh lưu này, không thể bão hòa lõi biến áp |
| Chi phí của HWR thấp hơn | Chi phí của FWR cao |
| Trong HWR, không cần khai thác trung tâm | Trong FWR, khai thác trung tâm là bắt buộc |
| Yếu tố gợn sóng của bộ chỉnh lưu này nhiều hơn | Hệ số gợn sóng của bộ chỉnh lưu này ít hơn |
| Hệ số dạng của HWR là 1,57 | Hệ số hình thức của FWR là 1,11 |
| Hiệu suất cao nhất được sử dụng để chỉnh lưu là 40,6% | Hiệu suất cao nhất được sử dụng để chỉnh lưu là 81,2% |
| Giá trị hiện tại trung bình của HWR là Imav / π | Giá trị hiện tại trung bình của FWR là 2Imav / π |
Đặc điểm của bộ chỉnh lưu toàn sóng
Các đặc điểm của bộ chỉnh lưu toàn sóng được thảo luận dưới đây.
- Yếu tố Ripple
- Yếu tố hình thức
- Dòng điện đầu ra DC
- Điện áp nghịch đảo đỉnh
- Giá trị bình phương trung bình gốc của tải IRMS hiện tại
- Hiệu quả chỉnh lưu
Yếu tố Ripple
Hệ số gợn sóng có thể được định nghĩa là tỷ số giữa điện áp gợn sóng và điện áp một chiều thuần túy. Chức năng chính của tính năng này là đo các gợn sóng hiện có trong tín hiệu o / p DC, vì vậy dựa trên hệ số gợn sóng, tín hiệu DC có thể được chỉ ra. Khi hệ số gợn sóng cao thì nó cho biết tín hiệu DC xung cao. Tương tự, khi hệ số gợn sóng thấp thì nó chỉ ra tín hiệu DC xung thấp.
Γ = √ (VrmsVDC)hai−1
Trong đó, γ = 0,48.
Yếu tố hình thức
Hệ số dạng của bộ chỉnh lưu toàn sóng có thể được định nghĩa là tỷ số giữa giá trị RMS của dòng điện và dòng điện đầu ra DC.
Hệ số hình thức = Giá trị RMS của Dòng điện đầu ra / Dòng điện DC.
Đối với bộ chỉnh lưu toàn sóng, hệ số hình thức là 1,11
Dòng điện đầu ra DC
Dòng điện trong cả hai điốt như D1 & D2 tại điện trở tải o / p như RL là theo cùng một hướng. Vì vậy, dòng điện o / p là lượng dòng điện trong cả hai điốt
Dòng điện tạo ra qua điốt D1 là Imax / π.
Dòng điện tạo ra qua diode D2 là Imax / π.
Vì vậy, o / p hiện tại (TÔIDC) = 2Imax / π .
Ở đâu,
‘Imax’ là dòng tải DC tối đa
Điện áp nghịch đảo đỉnh (PIV)
Điện áp nghịch đỉnh hoặc PIV còn được gọi là điện áp ngược đỉnh. Nó có thể được định nghĩa là khi một diode có thể chịu được điện áp tối đa trong trạng thái phân cực ngược. Nếu điện áp đặt vào cao hơn so với PIV, thì diode sẽ phá hủy vĩnh viễn.
PIV = tối đa 2V
Điện áp đầu ra DC
Điện áp o / p DC có thể xuất hiện ở điện trở tải (RL) và có thể được đưa ra như VDC = 2Vmax / π .
Ở đâu,
‘Vmax’ là điện áp thứ cấp cực đại.
TôiRMS
Giá trị bình phương căn bậc hai của dòng tải của bộ chỉnh lưu toàn sóng là
TôiRMS= Im√2
VRMS
Giá trị bình phương gốc của điện áp tải o / p của bộ chỉnh lưu toàn sóng là
VRMS= TôiRMS× RL= Im / √2 × RL
Hiệu quả chỉnh lưu
Hiệu suất của bộ chỉnh lưu có thể được định nghĩa là phần công suất DC o / p và công suất AC i / p. Hiệu suất bộ chỉnh lưu cho biết mức độ hiệu quả chuyển đổi AC thành DC. Khi hiệu suất chỉnh lưu cao thì được gọi là chỉnh lưu tốt, ngược lại hiệu suất thấp thì được gọi là chỉnh lưu kém hiệu quả.
Η = Sản lượng (PDC) / Đầu vào (PAC)
Đối với bộ chỉnh lưu này, hiệu suất là 81,2% và nó gấp đôi so với bộ chỉnh lưu nửa sóng.
Ưu điểm
Các ưu điểm của bộ chỉnh lưu toàn sóng bao gồm những điều sau đây.
- So với nửa sóng thì mạch này có hiệu suất hơn
- Mạch này sử dụng cả hai chu kỳ, vì vậy không có tổn thất trong công suất o / p.
- So với bộ chỉnh lưu nửa sóng, hệ số gợn sóng của bộ chỉnh lưu này ít hơn
- Khi cả hai chu kỳ được sử dụng trong chỉnh lưu thì không bị mất trong tín hiệu điện áp i / p
- Bạn có thể sử dụng bốn điốt điện riêng lẻ để tạo ra một cầu toàn sóng, các thành phần chỉnh lưu cầu được chế tạo sẵn sẵn có sẵn với một loạt các kích thước điện áp và dòng điện khác nhau có thể được hàn trực tiếp vào một Bảng mạch PCB hoặc được kết nối bằng các đầu nối thuổng.
- Cầu toàn sóng cho chúng ta giá trị DC trung bình lớn hơn với ít gợn chồng chất hơn trong khi dạng sóng đầu ra gấp đôi tần số của nguồn cung cấp đầu vào. Do đó, hãy tăng mức đầu ra DC trung bình của nó cao hơn nữa bằng cách kết nối một tụ điện làm mịn phù hợp qua đầu ra của mạch cầu.
- Ưu điểm của bộ chỉnh lưu cầu toàn sóng là nó có giá trị gợn sóng AC nhỏ hơn đối với một tải nhất định và một tụ chứa hoặc tụ làm mịn nhỏ hơn so với mạch nửa sóng tương đương. Tần số cơ bản của điện áp gợn sóng gấp hai lần tần số nguồn cung cấp xoay chiều 100Hz, trong đó nửa sóng chính xác bằng tần số nguồn cung cấp 50Hz.
- Lượng điện áp gợn sóng được đặt chồng lên điện áp nguồn DC bởi điốt có thể được loại bỏ hầu như bằng cách thêm bộ lọc π được cải tiến nhiều vào các đầu ra của cầu. Bộ lọc thông thấp bao gồm hai tụ điện làm mịn có cùng giá trị và cuộn cảm hoặc điện cảm trên chúng để tạo ra một đường trở kháng cao đến thành phần gợn xoay chiều.
- Giải pháp thay thế là sử dụng IC điều chỉnh điện áp danh định 3 không có sẵn, chẳng hạn như LM78xx trong đó “xx” là định mức điện áp đầu ra cho điện áp đầu ra dương hoặc tương đương nghịch đảo của nó là LM79xx cho điện áp đầu ra âm có thể giảm gợn sóng bằng hơn 70dB Datasheet trong khi cung cấp dòng điện đầu ra không đổi trên 1 amp.
- Nó là thành phần cơ bản để lấy điện áp D.C cho các linh kiện hoạt động với điện áp D.C. Người ta có thể mô tả hoạt động của nó như một dự án chỉnh lưu toàn sóng.
- Nó là trái tim của mạch và nó sử dụng cầu diode. Tụ điện được sử dụng để loại bỏ các gợn sóng. Dựa vào yêu cầu của hiệu điện thế D.C.
Nhược điểm
Các nhược điểm của bộ chỉnh lưu toàn sóng bao gồm những điều sau đây.
- Nó sử dụng bốn điốt để thiết kế mạch
- Mạch này không được sử dụng bất cứ khi nào cần điều chỉnh điện áp nhỏ vì kết nối của hai điốt có thể được thực hiện nối tiếp & cung cấp giảm điện áp kép do điện trở bên trong của chúng.
- So với nửa sóng, nó phức tạp.
- Điện áp nghịch đảo đỉnh của diode cao, vì vậy chúng lớn hơn và đắt hơn.
- Bộ chỉnh lưu này phức tạp để đặt vòi trung tâm trên cuộn dây nhỏ.
- DC o / p là ít vì mỗi diode chỉ sử dụng một nửa điện áp thứ cấp của máy biến áp.
Các ứng dụng
Các ứng dụng của bộ chỉnh lưu toàn sóng bao gồm những điều sau đây.
- Loại chỉnh lưu này chủ yếu được sử dụng để xác định biên độ của tín hiệu vô tuyến điều chế.
- Trong hàn điện, điện áp một chiều phân cực có thể được cung cấp thông qua một bộ chỉnh lưu cầu
- Mạch chỉnh lưu cầu được sử dụng trong mạch cung cấp điện cho các ứng dụng khác nhau vì nó có thể chuyển đổi điện áp từ AC cao sang DC thấp.
- Các bộ chỉnh lưu này được sử dụng để cung cấp nguồn điện cho các thiết bị hoạt động với điện áp DC tương tự như LED và Motor.
Vì vậy, đây là tất cả về một cái nhìn tổng quan về một bộ chỉnh lưu toàn sóng, mạch, làm việc, đặc điểm, ưu điểm, nhược điểm và các ứng dụng của nó. Đây là một câu hỏi cho bạn, các loại chỉnh lưu khác nhau là gì?
