Che cos'è un raddrizzatore a onda intera: circuito con teoria di funzionamento

Se sai cos'è un raddrizzatore , quindi potresti conoscere i modi per ridurre l'ondulazione o le variazioni di tensione su una tensione continua continua collegando i condensatori attraverso la resistenza di carico. Questo metodo può essere adatto per applicazioni a bassa potenza , ma non per le applicazioni che richiedono un'alimentazione CC costante e regolare. Un metodo per migliorare questo è usare ogni mezzo ciclo della tensione di ingresso invece di ogni altra forma d'onda di mezzo ciclo. Il circuito che ci permette di farlo è chiamato Full Wave Rectifier (FWR). Vediamo in dettaglio la teoria del raddrizzatore a onda intera. Come il circuito a semionda, il funzionamento di questo circuito è una tensione o una corrente di uscita che è puramente CC o ha una tensione CC specificata.

Cos'è un raddrizzatore a onda intera?

Un dispositivo a semiconduttore che viene utilizzato per cambiare il ciclo AC completo in DC pulsante è noto come raddrizzatore a onda intera. Questo circuito utilizza l'onda completa del segnale CA i / p mentre il raddrizzatore a semionda utilizza la semionda. Questo circuito viene utilizzato principalmente per superare l'inconveniente dei raddrizzatori a semionda come l'inconveniente di bassa efficienza.

Circuito raddrizzatore a onda intera

Questi raddrizzatori presentano alcuni vantaggi fondamentali rispetto ai loro raddrizzatore a semionda controparti. La tensione di uscita media (CC) è superiore a quella del raddrizzatore a semionda, l'uscita di questo raddrizzatore ha un'ondulazione molto inferiore rispetto a quella del raddrizzatore a semionda producendo una forma d'onda di uscita più uniforme.

Schema del raddrizzatore a onda intera

Teoria del raddrizzatore a onda intera

In questo circuito, usiamo due diodi, uno per ogni metà dell'onda. Un multiplo trasformatore di avvolgimento viene utilizzato il cui avvolgimento secondario è diviso equamente in due metà con una connessione a filettatura centrale comune. La configurazione fa sì che ciascun diodo conduca a turno quando il suo terminale anodico è positivo rispetto al punto centrale del trasformatore C produce un'uscita durante entrambi i semicicli. I vantaggi di questo raddrizzatore sono flessibili rispetto a quelli di un raddrizzatore a semionda.

Teoria del raddrizzatore a onda intera

Questo circuito è costituito da due diodi di potenza collegati a una singola resistenza di carico (RL) con ciascun diodo che, a sua volta, fornisce corrente al resistore di carico. Quando il punto A del trasformatore è positivo rispetto al punto A, il diodo D1 conduce in avanti come indicato dalle frecce. Quando il punto B è positivo nella metà negativa del ciclo rispetto al punto C, il diodo D2 conduce nella direzione avanti e la corrente che fluisce attraverso il resistore R è nella stessa direzione per entrambi i semicicli dell'onda.

La tensione di uscita attraverso il resistore R è la somma dei fasori delle due forme d'onda, è anche nota come circuito bifase. Gli spazi tra ciascuna semionda sviluppata da ciascun diodo vengono ora riempiti dall'altro. La tensione di uscita CC media attraverso il resistore di carico è ora il doppio di quella del singolo circuito raddrizzatore a semionda ed è circa 0,637 V max della tensione di picco presumendo l'assenza di perdite. VMAX è il valore di picco massimo in una metà dell'avvolgimento secondario e VRMS è il valore RMS.

Funzionamento del raddrizzatore a onda intera

La tensione di picco della forma d'onda di uscita è la stessa di prima per il raddrizzatore a semionda fornito ciascuna metà del avvolgimenti del trasformatore avere la stessa tensione RMS. Per ottenere un'uscita di tensione CC diversa è possibile utilizzare rapporti di trasformatore diversi. Lo svantaggio di questo tipo di circuito raddrizzatore è che è richiesto un trasformatore più grande per una data potenza di uscita con due avvolgimenti secondari separati ma identici rende questo tipo di circuito raddrizzatore a onda intera costoso rispetto al circuito FW Bridge Rectifier.

Forme d'onda di uscita del raddrizzatore a onda intera

Questo circuito offre una panoramica del funzionamento di un raddrizzatore a onda intera. Un circuito che produce la stessa forma d'onda in uscita del circuito raddrizzatore a onda intera è quello dell'onda piena Raddrizzatore a ponte . Un raddrizzatore monofase utilizza quattro diodi raddrizzatori individuali collegati in un ciclo chiuso configurazione a ponte per produrre l'onda di uscita desiderata. Il vantaggio di questo circuito a ponte è che non richiede uno speciale trasformatore a presa centrale, quindi riduce le sue dimensioni e il suo costo. L'unico avvolgimento secondario è collegato a un lato della rete del ponte a diodi e il carico all'altro.

I quattro diodi etichettati da D1 a D4 sono disposti in coppie in serie con solo due diodi che conducono corrente durante ciascuna durata di semiciclo. Quando il semiciclo positivo dell'alimentazione va, i diodi D1, D2 conducono in serie mentre i diodi D3 e D4 sono polarizzati inversamente e la corrente scorre attraverso il carico. Durante il semiciclo negativo, i diodi D3 e D4 conducono in serie ei diodi D1 e D2 si spengono poiché ora sono una configurazione polarizzata inversa.

La corrente che scorre attraverso il carico è la modalità unidirezionale e anche la tensione sviluppata attraverso il carico è una tensione unidirezionale, come per il precedente modello con raddrizzatore a onda intera a due diodi. Pertanto la tensione CC media sul carico è di 0,637 V. Durante ogni semiciclo, la corrente scorre attraverso due diodi invece di un solo diodo, quindi l'ampiezza della tensione di uscita è di due cadute di tensione 1,4 V inferiore all'ampiezza VMAX di ingresso, la frequenza di ondulazione è ora il doppio della frequenza di alimentazione 100 Hz per 50 Hz alimentazione o 120Hz per un'alimentazione a 60Hz.

Tipi di raddrizzatori a onda intera

Questi sono disponibili in due forme: raddrizzatore a onda intera con presa centrale e circuito raddrizzatore a ponte. Ogni tipo di raddrizzatore a onda intera include le proprie caratteristiche, quindi queste vengono utilizzate in diverse applicazioni.

• Center Tap Full Wave Rectifier
• Raddrizzatore a ponte a onda intera

Center Tap Full Wave Rectifier

Questo tipo di raddrizzatore può essere costruito con un trasformatore filettato attraverso l'avvolgimento secondario in cui AB sfruttato nel punto centrale 'C' e due diodi come D1, D2 sono collegati nella parte superiore e inferiore del circuito. Per la rettifica del segnale, il diodo D1 utilizza la tensione CA che appare sul lato superiore dell'avvolgimento secondario mentre il diodo D2 utilizza la parte inferiore dell'avvolgimento. Questo tipo di raddrizzatore è ampiamente utilizzato nelle valvole termoioniche e nei tubi a vuoto.

Rubinetto centrato FWR

Di seguito è mostrato il circuito del raddrizzatore a onda intera della presa centrale. Nel circuito, la tensione CA come Vin scorre attraverso i due terminali come AB dell'avvolgimento secondario del trasformatore una volta abilitata l'alimentazione CA.

Circuito raddrizzatore a ponte a onda intera

Un raddrizzatore a onda intera Bridge Rectifier può essere progettato con quattro diodi raddrizzatori. Non utilizza alcun tocco centrale. Come suggerisce il nome, il circuito include un circuito a ponte. La connessione di quattro diodi nel circuito può essere eseguita secondo lo schema di un ponte a circuito chiuso. Questo raddrizzatore è meno costoso e di dimensioni inferiori a causa dell'assenza di trasformatore a presa centrale.

Circuito raddrizzatore a ponte FW

I diodi utilizzati in questo circuito sono denominati D1, D2, D3 e D4 dove due diodi condurranno alla volta invece di quattro come D1 e D3 o D2 e ​​D4 in base al mezzo ciclo superiore o al mezzo ciclo inferiore alimentato al circuito.

Differenza tra Full Wave Rectifier e Half Wave Rectifier

Sulla base di diversi parametri, la differenza tra il raddrizzatore a onda intera e quella a semionda è discussa di seguito. La differenza tra questi due raddrizzatori include quanto segue.

Caratteristiche del raddrizzatore a onda intera

Le caratteristiche di un raddrizzatore a onda intera sono discusse di seguito.

• Fattore di ondulazione
• Fattore di forma
• Corrente di uscita CC
• Tensione inversa di picco
• Valore quadratico medio radice della corrente di carico IRMS
• Efficienza del raddrizzatore

Fattore di ondulazione

Il fattore di ondulazione può essere definito come il rapporto tra la tensione di ondulazione e la tensione CC pura. La funzione principale di questo è misurare le ondulazioni esistenti all'interno del segnale CC o / p, quindi in base al fattore di ondulazione, il segnale CC può essere indicato. Quando il fattore di ondulazione è alto, indica un segnale CC pulsante alto. Allo stesso modo, quando il fattore di ondulazione è basso, indica un segnale CC pulsante basso.

Γ = √ (VrmsVDC)^Due−1

Dove, γ = 0,48.

Fattore di forma

Il fattore di forma del raddrizzatore a onda intera può essere definito come il rapporto tra il valore RMS della corrente e la corrente di uscita CC.

Fattore di forma = valore RMS della corrente / corrente di uscita CC.

Per un raddrizzatore a onda intera, il fattore di forma è 1,11

Corrente di uscita CC

Il flusso di corrente in entrambi i diodi come D1 e D2 sul resistore di carico o / p come RL è nella stessa direzione. Quindi, la corrente o / p è la quantità di corrente in entrambi i diodi

La corrente generata attraverso il diodo D1 è Imax / π.

La corrente generata attraverso il diodo D2 è Imax / π.

Quindi, la corrente o / p (IO_DC) = 2Imax / π .

Dove,

'Imax' è la corrente di carico CC massima

Tensione inversa di picco (PIV)

La tensione inversa di picco o PIV è anche nota come tensione inversa di picco. Può essere definito come quando un diodo può sopportare la massima tensione all'interno dello stato di polarizzazione inversa. Se la tensione applicata è superiore rispetto al PIV, il diodo si distruggerà in modo permanente.

PIV = 2V max

Tensione di uscita CC

La tensione DC o / p può apparire sul resistore di carico (RL) e può essere data come VDC = 2Vmax / π .

Dove,

'Vmax' è la tensione secondaria massima.

io_RMS

Il valore quadratico medio della radice della corrente di carico di un raddrizzatore a onda intera è

io_RMS= Im√2

_VRMS

Il valore quadratico medio della radice della tensione di carico o / p di un raddrizzatore a onda intera è

V_RMS= I_RMS× R_L= Im / √2 × RL

Efficienza del raddrizzatore

L'efficienza del raddrizzatore può essere definita come la frazione della potenza CC o / p e della potenza CA i / p. L'efficienza del raddrizzatore indica quanto efficientemente converte CA in CC. Quando l'efficienza del raddrizzatore è alta, viene chiamato un buon raddrizzatore mentre l'efficienza è bassa, viene chiamato un raddrizzatore inefficiente.

Η = Uscita (P_DC) / Ingresso (P_{corrente alternata})

Per questo raddrizzatore, l'efficienza è dell'81,2% ed è doppia rispetto a un raddrizzatore a semionda.

Vantaggi

Il vantaggi di un raddrizzatore a onda intera include il seguente.

• Rispetto alla semionda, questo circuito ha una maggiore efficienza
• Questo circuito utilizza entrambi i cicli, quindi non vi è alcuna perdita nella potenza o / p.
• Rispetto a un raddrizzatore a semionda, il fattore di ondulazione di questo raddrizzatore è inferiore
• Una volta che entrambi i cicli impiegati nella rettifica non si perdono nel segnale di tensione i / p
• È possibile utilizzare quattro diodi di potenza individuali per creare un ponte a onda intera, i componenti raddrizzatori a ponte già pronti sono disponibili in pronta consegna in una gamma di diverse dimensioni di tensione e corrente che possono essere saldati direttamente in un Circuito PCB o essere collegato tramite connettori a forcella.
• Il ponte a onda intera ci fornisce un valore CC medio maggiore con meno ondulazione sovrapposta mentre la forma d'onda in uscita è il doppio della frequenza dell'alimentazione in ingresso. Pertanto aumentare il suo livello di uscita CC medio ancora più in alto collegando un condensatore di livellamento adatto all'uscita del circuito a ponte.
• I vantaggi di un raddrizzatore a ponte a onda intera sono che ha un valore di ondulazione CA inferiore per un dato carico e un serbatoio o un condensatore di livellamento più piccolo rispetto a un circuito a semionda equivalente. La frequenza fondamentale della tensione di ondulazione è doppia rispetto alla frequenza di alimentazione AC 100Hz dove per la semionda è esattamente uguale alla frequenza di alimentazione 50Hz.
• La quantità di tensione di ondulazione che viene sovrapposta alla tensione di alimentazione CC dai diodi può essere virtualmente eliminata aggiungendo un filtro π molto migliorato ai terminali di uscita del ponte. Il filtro passa-basso è costituito da due condensatori di livellamento dello stesso valore e un'induttanza o un'induttanza attraverso di essi per introdurre un percorso ad alta impedenza alla componente di ondulazione alternata.
• L'alternativa è usare un IC regolatore di tensione a 3 terminali standard, come un LM78xx dove 'xx' sta per la tensione di uscita nominale per una tensione di uscita positiva o il suo equivalente inverso LM79xx per una tensione di uscita negativa che può ridurre l'ondulazione di più di 70dB Datasheet fornendo una corrente di uscita costante di oltre 1 amp.
• È il componente di base per ottenere la tensione CC per i componenti che funzionano con tensione CC. Si può descrivere il suo funzionamento come un progetto di raddrizzatore a onda intera.
• È il cuore del circuito e utilizza il ponte a diodi. I condensatori vengono utilizzati per eliminare le increspature. In base al requisito della tensione CC.

Svantaggi

Il svantaggi di un raddrizzatore a onda intera include il seguente.

• Utilizza quattro diodi per progettare il circuito
• Questo circuito non viene utilizzato ogni volta che è necessario correggere una piccola tensione perché il collegamento di due diodi può essere effettuato in serie e fornisce una doppia caduta di tensione a causa della loro resistenza interna.
• Rispetto alla semionda, è complicato.
• La tensione inversa di picco del diodo è alta, quindi questi sono più grandi e più costosi.
• Questo raddrizzatore è complesso per posizionare il rubinetto centrale sull'avvolgimento minore.
• Il DC o / p è piccolo perché ogni diodo utilizza semplicemente la metà delle tensioni secondarie del trasformatore.

Applicazioni

Il applicazioni di un raddrizzatore a onda intera include il seguente.

• Questo tipo di raddrizzatore viene utilizzato principalmente per identificare l'ampiezza del segnale radio modulante.
• Nella saldatura elettrica, la tensione CC polarizzata può essere fornita tramite un raddrizzatore a ponte
• Il circuito raddrizzatore a ponte viene utilizzato in un circuito di alimentazione per diverse applicazioni perché può convertire la tensione da alta CA a bassa CC.
• Questi raddrizzatori vengono utilizzati per fornire l'alimentazione ai dispositivi che funzionano con tensione CC simile a LED e motore.

Pertanto, si tratta di una panoramica di un raddrizzatore a onda intera, circuito, funzionamento, caratteristiche, vantaggi, svantaggi e le sue applicazioni. Ecco una domanda per te, quali sono i diversi tipi di raddrizzatori?