- Full-wave převodník
- Princip celého vlnového schématu
- Jak organizovat bipolární výkon
- Jak realizovat zdvojení napětí
- Použití operačních zesilovačů
- Stručně o řízených převodnících
- Třífázový usměrňovač
- Projektování
Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!
Full-wave usměrňovač je více obyčejný než půlvlnný usměrňovač, toto je kvůli četným výhodám takového obvodu. Abychom přesně vysvětlili, co je výhodou, je třeba se obrátit na teoretické základy elektrotechniky.
Za prvé, vezměte v úvahu rozdíl mezi usměrňovačem s plnou vlnou od polovodičového usměrňovače, pro tento účel je třeba pochopit princip činnosti každého z nich. Příklady diagramů tvaru vlny poskytují vizuální reprezentaci výhod a nevýhod těchto zařízení.
Full-wave převodník
Níže je uveden typický diagram podobného zařízení s minimem prvků.
Legenda:
- Tr - transformátor;
- DV ventil (dioda);
- C f - kapacita (hraje roli vyhlazovacího filtru);
- R n - připojené zatížení.
Nyní zvažte průběh v řídicích bodech U 1, U 2 a U n .
Vysvětlení:
- v řídicím bodě U 1 se zobrazí diagram na vstupu zařízení;
- U 2 - schéma před kapacitním vyhlazovacím filtrem;
- U n - oscilogram zatížení.
Časový diagram jasně ukazuje, že za ventilem (diodou) je usměrněné napětí reprezentováno jako charakteristické pulsy sestávající z kladných poločasů. Když dojde k takovému impulsu, akumulátor kapacitního filtru se akumuluje, což je vybito během záporné poloviční periody, což umožňuje trochu vyhladit pulzace.
Nevýhody tohoto schématu jsou zřejmé - díky nízké úrovni pulzací je to nízká účinnost. Přesto však zařízení tohoto typu nacházejí uplatnění v obvodech s nízkou spotřebou proudu.
Princip celého vlnového schématu
Zvažte dvě možnosti implementace full-wave konvertoru (usměrňovače): vyvážené a dlažby. První schéma je znázorněno na obrázku níže.
Použité položky:
- Tr je transformátor, který má dvě identická sekundární vinutí (nebo jedno s kohoutkem uprostřed);
- DV 1 a DV 2 - ventily (diody);
- C f - kapacitní filtr;
- R n - zatížení.
Pro přehlednost zde uvádíme oscilogram v kontrolních bodech.
- U 1 - průběh na vstupu;
- U 2 - graf před kapacitním filtrem;
- U n - mapové výstupní zařízení.
Toto schéma jsou dva kombinované polovodičové snímače, to znamená, že dva samostatné zdroje představují jednu společnou zátěž. Výsledek činnosti takového zařízení jasně ukazuje graf U2. Ukazuje, že v procesu se používají obě poločasy, které daly těmto konvertorům název.
Průběh jasně ukazuje výhody takového zařízení, a to následující skutečnosti:
- frekvence zvlnění na výstupu zařízení se zdvojnásobí;
- snížení „poklesů“ mezi pulsy umožňuje použití menší filtrační kapacity;
- push-pull převodník má větší účinnost než půlvlna.
Nyní vezměte v úvahu typ mostu, který je znázorněn na obrázku níže.
Oscilogram zařízení typu mostu se prakticky neliší od vyváženého zařízení, takže nemá smysl přivést ho. Hlavní výhodou tohoto schématu je, že není třeba používat složitější transformátor.
Video: Bridge s plným vlnovým usměrňovačem
Konvertory, které používají polovodičový diodový můstek, jsou široce používány jak v elektrotechnice (např. Ve svářečkách, kde jmenovitý proud může dosáhnout až 500 ampérů), tak jako radioelektronika jako zdroj pro nízkonapěťové obvody.
Všimněte si, že kromě polovodičů, můžete použít vakuové diody - kenotrony (níže je příklad schématu takového zařízení).
Ve skutečnosti je prezentované schéma klasickou implementací vyváženého full-wave konvertoru. Dosud se vakuové diody prakticky nepoužívají, byly nahrazeny polovodičovými protějšky.
Jak organizovat bipolární výkon
Kombinace vyváženého obvodu a dlažby, můžete získat konvertor, který bude poskytovat bipolární výkon se společným (nulovým) bodem. Navíc pro jednoho bude negativní a pro ostatní pozitivní. Taková zařízení jsou široce používána v PD pro digitální rádio.
Jak realizovat zdvojení napětí
Níže je schéma, které umožňuje přijímat na výstupu napětí zařízení, dvojnásobek originálu.
Pro takové zařízení je charakteristické, že dva kondenzátory jsou nabíjeny v různých poločasech, a protože jsou uspořádány v sérii, pak v důsledku toho bude celkové napětí ve srovnání se vstupem dvakrát vyšší než „Rn“.
V převodníku s takovým násobičem mohou být použity transformátory s nižším sekundárním napětím.
Použití operačních zesilovačů
Jak je známo, v diodách je charakteristika proudového napětí nelineární a vytváří jednofázový přesný usměrňovač s vysokou přesností na čipu OU, který je možné výrazně snížit. Navíc je možné vytvořit převodník, který umožňuje stabilizovat proud na zátěži. Příklad takového zařízení je uveden níže.
Obrázek ukazuje nejjednodušší stabilizátor proudu. OU použitý v něm je zdroj řízený napětím. Toto provedení umožňuje zajistit, aby proud na výstupu měniče nezávisel na ztrátě napětí na zátěži Rn a diodovém můstku D1-D4.
Pokud je požadována stabilizace napětí, může být obvod měniče mírně komplikován přidáním zenerovy diody. Je zapojen paralelně s vyhlazovací kapacitou.
Stručně o řízených převodnících
Často je nutné regulovat napětí na výstupu měniče bez změny vstupu. Pro tento účel bude optimální použití řízených ventilů, příklad provedení je uveden níže.
Třífázový usměrňovač
Uvažovali jsme o různých implementacích jednofázových, full-wave konvertorů, ale podobná zařízení se používají pro třífázové zdroje. Níže je jako příklad zobrazeno zařízení vytvořené podle Larionovova schématu.
Jak ukazuje výše uvedený graf, implementace můstkového obvodu mezi páry fází umožňuje mírné pulzace na výstupu. Díky této filtrační kapacitě lze výrazně snížit, nebo dokonce bez ní.
Projektování
Výpočet i jednoduchého full-wave konvertoru je skličující úkol. Lze jej výrazně zjednodušit pomocí speciálního softwaru. Doporučujeme zastavit volbu na programu Electronics Workbench, která umožňuje provádět schematické modelování analogových a digitálních elektrických zařízení.
Simulací full-wave usměrňovače v tomto programu můžete získat vizuální představu o tom, jak funguje. Vestavěné vzorce umožňují vypočítat maximální zpětné napětí pro diody, optimální kapacitu kalícího kondenzátoru atd.