Full Wave usmerňovač s kondenzátorovým filtrom

Obrys:

Kondenzátor ako filter
Usmerňovač s plnou vlnou

• Celovlnný usmerňovač so stredovým závitom
• Usmerňovač mosta s plnou vlnou

Rozdiel medzi stredovým závitom a mostíkovým usmerňovačom
Záver

Kondenzátor ako filter

Kondenzátor je reaktívne zariadenie, ktorého reaktancia sa mení na základe použitej frekvencie, čo znamená, že účinok kondenzátora na signál bude závisieť od frekvencie. Keďže filtre do veľkej miery zahŕňajú aj frekvencie, preto sa na filtroch používa kondenzátor. Okrem toho sú kondenzátory pasívne komponenty, pretože nevyžadujú energiu na prevádzku, a preto sa používajú v pasívnych filtračných obvodoch.

Normálne sa kondenzátor stáva otvoreným, keď je plne nabitý a normálne je reaktancia na vyššej frekvencii nízka, takže kondenzátor pôsobí ako skrat, čím umožňuje prechod vysokej frekvencie. Na druhej strane, keď je frekvencia nízka, reaktancia kondenzátora je vysoká, čo sťažuje prechod nízkej frekvencie. Vlnky a iné prechodové javy majú väčšinou dosť nízku frekvenciu, preto ich kondenzátor blokuje.

Usmerňovač s plnou vlnou

Ako už bolo spomenuté vyššie, usmerňovač je obvod, ktorý pomocou diód prevádza striedavý prúd na jednosmerný prúd. Obvod pre usmernenie môže byť navrhnutý dvoma spôsobmi, jedným je pomocou dvoch diód a druhým je vytvorenie mostíka zo štyroch diód.

Celovlnový usmerňovač so stredovým závitom

Obvod usmerňovača s plnou vlnou s dvoma diódami vyžaduje transformátor, takže tu je obvod pre obvod usmerňovača s plnou vlnou s dvoma diódami:

Diódy sú pripojené cez záťaž R _L a keď má bod A kladnú polaritu vzhľadom na bod C, potom dióda D ₁ sa bude správať tak, ako bude v zaujatosti dopredu. Keď je však bod B na kladnom potenciáli vzhľadom na bod C, potom dióda D ₂ umožňuje tok prúdu a takto funguje usmerňovač s plnou vlnou. V dôsledku tohto správania sa záporná polovica striedavého prúdu odstrihne a na výstupe sa generuje čistý jednosmerný prúd.

Inými slovami, prvá dióda vedie v kladnom polcykle striedavého prúdu a druhá dióda je v stave spätného predpätia. Zatiaľ čo v zápornom polovičnom cykle druhá dióda vedie a prvá zostáva spätne predpätá.

Plnovlnný usmerňovač s kondenzátorovým filtrom

Jednosmerný výstup prijímaný z usmerňovača s plnou vlnou stále obsahuje určité vlnky, ktoré ovplyvňujú kvalitu signálu. Takže na odfiltrovanie týchto zvlnení sa zvyčajne používa kondenzátor, ktorý je zapojený paralelne s pripojenou záťažou. Teraz je napájanie zapnuté a kondenzátor sa začne nabíjať, keď dióda D ₁ je v predklone, ktorý je v kladnom polcykle. V zápornom polovičnom cykle sa kondenzátor začne vybíjať, ale nie je úplne vybitý.

Výstup usmerňovača má striedavý aj jednosmerný prúd a ako vieme, kondenzátory blokujú jednosmerný prúd. Takže všetky AC komponenty na výstupe usmerňovača prejdú cez kondenzátor a zanechajú čistý jednosmerný signál pre záťaž:

Konečný tvar vlny pre výstup usmerňovača s kondenzátorom bude:

Usmerňovač mosta s plnou vlnou

Plnovlnný mostíkový usmerňovač obsahuje štyri diódy, ktoré sú usporiadané vo forme mostíka. Nevyžaduje však transformátor so stredovým závitom, vďaka čomu je v porovnaní s iným typom menej nákladný. Výstup mostíkového usmerňovača je takmer rovnaký ako u celovlnného usmerňovača so stredovým odbočením, obvod celovlnného mostového usmerňovača je uvedený nižšie:

Tu sú diódy v sérii navzájom a dve diódy budú viesť počas každého polcyklu, v kladnom polcykle diódy D ₁ a D ₂ budú zaujaté dopredu a ďalšie dva budú v nevodivom stave. V zápornom polovičnom cykle však ostatné dve diódy D ₃ a D ₄ bude zaujatý dopredu.

Celovlnný mostíkový usmerňovač má vyšší pokles napätia v porovnaní s celovlnným transformátorovým usmerňovačom so stredovým odbočením, pretože pre každý cyklus sú vo vodivom stave dve diódy. Navyše, špičkové inverzné napätie mostíkového usmerňovača sa rovná napätiu v transformátore na sekundárnej strane, a preto ho možno použiť vo vysokonapäťových aplikáciách. Pretože fungovanie oboch typov obvodov usmerňovača je rovnaké, výstupný priebeh bude rovnaký.

Mostový usmerňovač s kondenzátorovým filtrom

Podobne ako pri plnovlnnom transformátorovom usmerňovači so stredovou odbočkou, aj kondenzátor v mostíkovom usmerňovači je zapojený paralelne so záťažou. Tento kondenzátor je tiež známy ako vyhladzovací kondenzátor, pretože blokuje jednosmerný prúd a umožňuje prechod striedavej zložky signálu:

Funkcia kondenzátorového filtra v mostíkovom usmerňovači je rovnaká ako funkcia celovlnného usmerňovača so stredovým odbočením a faktor zvlnenia pre oba typy je rovnaký. Preto bude tvar vlny rovnaký, keď je vyhladzovací kondenzátor pripojený k mostíkovému usmerňovaču. Je potrebné poznamenať, že ak vyberieme kondenzátor s vyššou kapacitou, faktor zvlnenia sa ďalej zníži, ale zvýši sa vybíjacie napätie.

Rozdiel medzi celovlnným usmerňovačom so stredovým závitom a mostíkovým usmerňovačom

Aj keď oba okruhy fungujú rovnakým spôsobom a stále produkujú podobné výstupy, medzi nimi sú určité menšie rozdiely:

Záver

Kondenzátory sú pasívne zariadenia na ukladanie náboja, ktoré sa používajú na rôzne aplikácie, z ktorých jedna je filtrácia akýchkoľvek prechodových javov na výstupe obvodov. V obvodoch usmerňovačov sa kondenzátor používa na odfiltrovanie zvlnenia na ich výstupe, čo sú v skratke striedavé zložky. Pretože kondenzátory vždy blokujú jednosmerný prúd, umožní to iba prechodu striedavého komponentu, ktorý sa potom dostane do zeme.

Plnovlnný usmerňovač sa ďalej delí na dva typy, jeden je s transformátorom so stredovým odbočením, zatiaľ čo druhý má mostík zo štyroch diód. Takže kondenzátor s oboma obvodmi usmerňovača s plnou vlnou bude mať rovnaké správanie.