将交流电转换为直流电的过程是整流。任何离线电源设备都具有整流块,该整流块将交流壁式插座电源转换为高压直流电或将降压式交流壁式插座电源转换为低压直流电。进一步的过程将是滤波,DC-DC转换等。因此,在本文中,我们将讨论全波整流器的操作。与半波整流器相比,全波整流器具有更高的效率。
全波整流可以通过以下方法进行。
- 中心抽头全波整流器
- 桥式整流器(使用四个二极管)
如果电路的两个分支通过第三分支连接形成一个回路,则该网络称为桥电路。在这两个电路中,首选类型是使用四个二极管的桥式整流器电路,因为两个二极管类型需要一个中心抽头变压器与电桥类型相比不可靠。二极管桥也可采用单个封装。一些示例是DB102,GBJ1504,KBU1001等。
就输出端相同滤波器电路的纹波系数降低而言,桥式整流器的重要性超过半桥式整流器的可靠性。交流电压的性质在50 / 60Hz频率下为正弦波。波形如下。
全波整流器的工作原理:
现在让我们考虑一个幅度为15Vrms(21Vpk-pk)的交流电压,并使用二极管电桥将其整流为直流电压。交流电源波形可分为正半周期和负半周期。本质上,我们通过DMM(数字万用表)测量的所有电压,电流均为均方根值。因此,在下面的Greenpoint模拟中考虑了相同的问题。
在正半周二极管D2和D3将导通,而在负半周二极管D4和D1将导通。因此,在两个半周期内,二极管将导通。整流后的输出波形如下。
为了减少波形中的纹波或使波形连续,我们必须在输出中添加一个电容器滤波器。将在平行于负载电容器的工作是保持在输出的恒定电压。因此,可以减小输出中的波纹。
使用1uF电容器作为滤波器:
带1uF滤波器的输出仅在一定程度上衰减了波形,因为1uF的能量存储容量较小。下面的波形显示了滤波器的结果。
由于输出中仍然存在纹波,因此我们将检查具有不同电容值的输出。下面的波形显示了基于电容值(即电荷存储容量)的纹波减小。
输出波形:绿色– 1uF;蓝色– 4.7uF;芥末绿– 10uF;深绿色– 47uF
使用电容器的操作:
在正半周和负半周期间,二极管对将处于正向偏置状态,电容器充电以及负载供电。电容器中存储的能量大于电容器中存储的瞬时电压的瞬时电压间隔。能量存储容量越大,输出波形中的纹波越小。
理论上可以计算出纹波系数,
让我们为任何电容器值计算它,并将其与以上获得的波形进行比较。
R负载= 1kOhm; f = 100赫兹; C out = 1uF;我DC =15毫安
因此,纹波系数= 5伏
纹波因数差异将在较高的电容器值下得到补偿。全波整流器的效率高于80%,是半波整流器的两倍。
实用全波整流器:
桥式整流器中使用的组件是:
- 220V / 15V AC降压变压器。
- 1N4007 –二极管
- 电阻器
- 电容器类
- 麦克风RB156
在这里,对于15V的均方根电压,峰值电压将高达21V。因此,要使用的组件应额定在25V及以上。
电路操作:
降压变压器:
降压变压器由缠绕在叠片铁芯上的初级绕组和次级绕组组成。初级匝数将高于次级。每个绕组充当独立的电感器。当通过交流电源为初级绕组供电时,绕组会受到激励并产生磁通。次级绕组经受由初级绕组产生的交变磁通,该交变磁通将电动势感应到次级绕组中。然后,该感应电动势流经连接的外部电路。绕组的匝数比和电感决定了由初级和次级产生的电动势产生的磁通量。在下面使用的变压器中
使用降压变压器将来自壁装插座的230V AC电源降压至15V ACrms。然后,按如下所示在整流电路上施加电源。
不带滤波器的全波整流器电路:
负载两端的相应电压为12.43V,因为在数字万用表中可以看到不连续波形的平均输出电压。
带滤波器的全波整流器电路:
如下添加电容器滤波器时,
1.对于C out = 4.7uF,纹波减小,因此平均电压增加至15.78V
2.对于C out = 10uF,纹波减小,因此平均电压增加至17.5V
3.当C out = 47uF时,纹波进一步减小,因此平均电压增加至18.92V
4.对于C out = 100uF,任何大于此值的电容值都不会产生太大影响,因此在此之后,波形将被精细地平滑化,因此纹波低。平均电压升至19.01V