Vad är en fullvågslikriktare: krets med arbetsteori

Om du vet vad är en likriktare , då kanske du känner till sätten att minska krusning eller spänningsvariationer på en direkt likspänning genom att ansluta kondensatorer över belastningsmotståndet. Denna metod kan vara lämplig för applikationer med låg effekt , men inte för applikationer som behöver en jämn och jämn likströmsförsörjning. En metod för att förbättra detta är att använda varje halvcykel av ingångsspänningen istället för varannan halvcykelvågform. Kretsen som låter oss göra detta kallas en Full Wave Rectifier (FWR). Låt oss se fullvågslikriktarsteorin i detalj. Liksom halvvågskretsen är kretsens funktion en utspänning eller ström som är rent likström eller har någon specificerad likspänning.

Vad är en fullvågslikriktare?

En halvledaranordning som används för att ändra hela AC-cykeln till pulserande DC är känd som en fullvågslikriktare. Denna krets använder hela vågen i / p växelströmssignalen medan halvvågslikriktaren använder halvvåg. Denna krets används främst för att övervinna nackdelen med halvvågslikriktare som nackdel med låg effektivitet.

Fullvågslikriktarkrets

Dessa likriktare har några grundläggande fördelar över sina halvvågslikriktare motsvarigheter. Den genomsnittliga (DC) utspänningen är högre än för halvvågslikriktaren, utgången från denna likriktare har mycket mindre krusning än den för halvvågslikriktaren som ger en jämnare utgångsvågform.

Fullvågslikriktningsdiagram

Full Wave Rectifier Theory

I denna krets använder vi två dioder, en för varje halva av vågen. En multipel lindningstransformator används vars sekundärlindning är uppdelad lika i två halvor med en gemensam centrumkopplad anslutning. Konfiguration resulterar i att varje diod i sin tur leder när dess anodterminal är positiv med avseende på transformatorns mittpunkt C producerar en utgång under båda halvcyklerna. Fördelarna med denna likriktare är flexibla jämfört med en halvvågslikriktare.

Full Wave Rectifier Theory

Denna krets består av två effektdioder anslutna till ett enda belastningsmotstånd (RL) med varje diod som i sin tur matar ström till belastningsmotståndet. När transformatorns punkt A är positiv i förhållande till punkt A, leder dioden D1 i riktning framåt såsom indikeras av pilarna. När punkt B är positiv i den negativa halvan av cykeln med avseende på C-punkt, leder dioden D2 i riktning framåt och strömmen som strömmar genom motståndet R är i samma riktning för båda vågens halvcykler.

Utgångsspänningen över motståndet R är fas-summan av de två vågformerna, den är också känd som en tvåfas krets. Mellanrummen mellan varje halvvåg som utvecklas av varje diod fylls nu av den andra. Den genomsnittliga likspänningsutgångsspänningen över belastningsmotståndet är nu dubbelt så hög som för den enda halvvågslikriktarkretsen och är ungefär 0,637Vmax av toppspänningen genom att anta inga förluster. VMAX är det maximala toppvärdet i hälften av sekundärlindningen och VRMS är RMS-värdet.

Arbete av fullvågslikriktare

Toppspänningen för utgångsvågformen är densamma som tidigare för halvvågslikriktaren som tillhandahålls varje hälft av transformatorlindningar har samma RMS-spänning. För att erhålla en annan likspänningsutgång kan olika transformatorförhållanden användas. Nackdelen med denna typ av likriktarkrets är att en större transformator för given effekt krävs med två separata men identiska sekundärlindningar gör att denna typ av fullvågslikriktningskrets är dyr jämfört med FW Bridge-likriktarkretsen.

Fullvågslikriktare Utmatningsvågformer

Denna krets ger en översikt över hur en helvågslikriktare fungerar. En krets som producerar samma utgångsvågform som fullvågslikriktarkretsen är den för Full Wave Brygglikriktare . En enfaslikriktare använder fyra individuella likriktardioder anslutna i en sluten slinga bryggkonfiguration för att producera önskad utgångsvåg. Fördelen med den här bryggkretsen är att den inte kräver en speciell center-tappad transformator, så den minskar dess storlek och kostnad. Den enkla sekundärlindningen är ansluten till ena sidan av diodbronätet och belastningen till den andra sidan.

De fyra dioderna märkta D1 till D4 är ordnade i seriepar med endast två dioder som leder ström under varje halvcykelvaraktighet. När den positiva halvcykeln för matningen går, leder D1, D2-dioder i serie medan dioderna D3 och D4 är omvänd förspända och strömmen flödar genom lasten. Under den negativa halvcykeln leder D3- och D4-dioder i serie och dioderna D1 och D2 stängs av eftersom de nu är omvänd förspänd konfiguration.

Strömmen som strömmar genom lasten är enkelriktat läge och spänningen som utvecklas över lasten är också enriktad spänning, samma som för de tidigare två diodernas fullvågslikriktarmodell. Därför är den genomsnittliga likspänningen över belastningen 0,637V. Under varje halvcykel flödar strömmen genom två dioder istället för bara en diod, så utgångsspänningens amplitud är två spänningsfall 1,4 V mindre än ingången VMAX amplitud, rippelfrekvensen är nu dubbelt så stor som matningsfrekvensen 100Hz för en 50Hz strömförsörjning eller 120Hz för en 60Hz strömförsörjning.

Typer av fullvågslikriktare

Dessa finns i två former, nämligen center-tappad fullvågslikriktare och brygglikriktarkrets. Varje typ av fullvågslikriktare innehåller sina egna funktioner så att de används i olika applikationer.

• Center Tap Full Wave Rectifier
• Fullvågsbrolikriktare

Center Tap Full Wave Rectifier

Denna typ av likriktare kan byggas med en tappad transformator genom sekundärlindning där AB tappade vid mittpunkten 'C' och två dioder som D1, D2 är anslutna i den övre och nedre delen av kretsen. För signaljustering använder D1-dioden växelströmsspänningen som syns över den övre sidan av sekundärlindningen medan D2-dioden använder den nedre av lindningen. Denna typ av likriktare används i stor utsträckning i termiska ventiler och vakuumrör.

Centrerad kran FWR

Mittkranens fullvågslikriktarkrets visas nedan. I kretsen flyter växelspänningen som Vin över de två terminalerna som AB i transformatorns sekundärlindning när nätaggregatet är aktiverat.

Helvågsbrolikriktarkrets

En Bridge Rectifier fullvågslikriktare kan utformas med fyra likriktardioder. Den använder ingen mittavtryckning. Som namnet antyder inkluderar kretsen en bryggkrets. Anslutningen av fyra dioder i kretsen kan göras i mönstret för en sluten krets. Denna likriktare är mindre kostnad och mindre i storlek på grund av ingen centraltappad transformator.

FW Bridge Likriktarkrets

Dioderna som används i denna krets heter D1, D2, D3 & D4 där två dioder kommer att leda åt gången istället för fyra som D1 & D3 eller D2 & D4 baserat på den övre halva cykeln eller den nedre halvcykeln som matas till kretsen.

Skillnad mellan fullvågslikriktare och halvvågslikriktare

Baserat på olika parametrar diskuteras skillnaden mellan fullvågs- ​​och halvvågslikriktaren nedan. Skillnaden mellan dessa två likriktare inkluderar följande.

Egenskaper för fullvågslikriktare

Egenskaperna hos en fullvågslikriktare diskuteras nedan.

• Krusningsfaktor
• Formfaktor
• DC-utgångsström
• Topp invers spänning
• Rotvärde av kvadratvärde för belastningsström IRMS
• Likriktareeffektivitet

Krusningsfaktor

Rippelfaktorn kan definieras som förhållandet mellan rippelspänning och ren likspänning. Huvudfunktionen för detta är att mäta befintliga krusningar i o / p DC-signalen, så baserat på krusningsfaktorn kan DC-signalen anges. När krusningsfaktorn är hög så indikerar den en hög pulserande likströmssignal. På liknande sätt, när krusningsfaktorn är låg, indikerar den en lågpulserande likströmssignal.

Γ = √ (VrmsVDC)^två−1

Där γ = 0,48.

Formfaktor

Formfaktorn för fullvågslikriktaren kan definieras som förhållandet mellan RMS-värde för ström och likström.

Formfaktor = RMS-värde för ström / DC-utgångsström.

För en fullvågslikriktare är formfaktorn 1,11

DC-utgångsström

Strömflödet i båda dioderna som D1 & D2 vid o / p-belastningsmotståndet som RL är i samma riktning. Så, o / p-strömmen är mängden ström i båda dioderna

Strömmen som genereras genom D1-dioden är Imax / π.

Strömmen som genereras genom D2-dioden är Imax / π.

Så, o / p-strömmen (Jag_DC) = 2Imax / π .

Var,

'Imax' är den maximala likströmsströmmen

Peak Inverse Voltage (PIV)

Peak invers spänning eller PIV är också känd som topp revers spänning. Det kan definieras som när en diod tål maximal spänning i omvänd förspänningstillstånd. Om den applicerade spänningen är högre jämfört med PIV, kommer dioden att förstöras permanent.

PIV = 2V max

DC utspänning

DC o / p-spänningen kan visas vid belastningsmotståndet (RL) och det kan ges på samma sätt VDC = 2Vmax / π .

Var,

'Vmax' är max sekundärspänning.

Jag_RMS

Rotvärdet av det roterande medelvärdet för belastningsströmmen för en fullvågslikriktare är

Jag_RMS= Im√2

_VRMS

Rotvärde kvadratvärde för o / p-belastningsspänningen för en fullvågslikriktare är

V_RMS= Jag_RMS× R_L= Im / √2 × RL

Likriktareeffektivitet

Likriktarens effektivitet kan definieras som andelen DC o / p-effekt och AC i / p-effekten. Likriktareffektivitet indikerar hur effektivt omvandlar växelström till likström. När likriktarens effektivitet är hög kallas det en bra likriktare medan effektiviteten är låg då kallas den en ineffektiv likriktare.

Η = Utgång (s_DC) / Ingång (sid_AC)

För denna likriktare är verkningsgraden 81,2% och den är dubbelt jämfört med en halvvågslikriktare.

Fördelar

De fördelarna med en fullvågslikriktare inkluderar följande.

• Jämfört med halvvåg har denna krets mer effektivitet
• Denna krets använder båda cyklerna, så det finns ingen förlust inom o / p-effekten.
• Jämfört med en halvvågslikriktare är krusningsfaktorn för denna likriktare mindre
• När båda cyklerna som används vid korrigering förloras inte inom i / p-spänningssignalen
• Du kan använda fyra individuella effektdioder för att skapa en fullvågsbro, färdiga brygglikriktarkomponenter finns tillgängliga i en rad olika spännings- och strömstorlekar som kan lödas direkt i en PCB-kretskort eller anslutas med spadkontakter.
• Fullvågsbryggan ger oss ett större medelvärde för likström med mindre överlagrad krusning medan utgångsvågformen är dubbelt så stor som frekvensen för ingångsförsörjningen. Öka därför dess genomsnittliga likströmsnivå ännu högre genom att ansluta en lämplig utjämningskondensator över bryggkretsens utgång.
• Fördelarna med en fullvågsbrolikriktare är att den har ett lägre AC-krusningsvärde för en given belastning och en mindre behållare eller utjämningskondensator än en motsvarande halvvågskrets. Grundfrekvensen för krusningsspänningen är två gånger den för växelströmsförsörjningsfrekvensen 100Hz där den för halvvåg är exakt lika med matningsfrekvensen 50Hz.
• Mängden krusningsspänning som läggs ovanpå DC-matningsspänningen av dioderna kan praktiskt taget elimineras genom att lägga till ett mycket förbättrat π-filter till bryggans utgångar. Lågpassfiltret består av två utjämningskondensatorer med samma värde och en choke eller induktans över dem för att införa en högimpedansväg till den växlande krusningskomponenten.
• Alternativet är att använda en 3-terminal spänningsregulator IC, såsom en LM78xx där “xx” står för utspänningsbetyget för en positiv utspänning eller dess inversa ekvivalent LM79xx för en negativ utspänning som kan minska krusningen med mer än 70 dB datablad samtidigt som du levererar en konstant utström på över 1 amp.
• Det är den grundläggande komponenten för att få DC-spänning för de komponenter som arbetar med DC-spänning. Man kan beskriva dess arbete som ett fullvågslikriktarprojekt.
• Det är kretsens hjärta och det använder diodbryggan. Kondensatorer används för att bli av med krusningar. Baserat på kravet på likspänning.

Nackdelar

De nackdelarna med en fullvågslikriktare inkluderar följande.

• Den använder fyra dioder för att utforma kretsen
• Denna krets används inte när en liten spänning är nödvändig för att korrigeras eftersom anslutningen av två dioder kan göras i serie och ger ett dubbelt spänningsfall på grund av deras inre motstånd.
• Jämfört med halvvågen är det komplicerat.
• Diodens maximala inversspänning är hög, så dessa är större och dyrare.
• Denna likriktare är komplex för att placera mittkranen över den mindre lindningen.
• DC o / p är liten eftersom varje diod bara använder hälften av transformatorns sekundära spänningar.

Applikationer

De tillämpningar av en fullvågslikriktare inkluderar följande.

• Denna typ av likriktare används huvudsakligen för att identifiera amplituden hos den modulerande radiosignalen.
• Vid elektrisk svetsning kan polariserad likspänning matas via en brygglikriktare
• Brygglikriktarkretsen används i en strömförsörjningskrets för olika applikationer eftersom den kan omvandla spänningen från hög AC till låg DC.
• Dessa likriktare används för att förse strömförsörjningen till enheterna som fungerar med likspänning som liknar LED och motor.

Således handlar det här om en översikt av en fullvågslikriktare, krets, arbete, egenskaper, fördelar, nackdelar och dess tillämpningar. Här är en fråga till dig, vilka är de olika typerna av likriktare?