Obwód prostownika pełnookresowego poprzez prostowanie mostka: 5 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

Prostowanie to proces przekształcania prądu przemiennego w prąd stały.

Krok 1: Zmontowany schemat projektu

Prostowanie to proces przekształcania prądu przemiennego w prąd stały. Każdy zasilacz offline ma blok prostowniczy, który zawsze przekształca prąd przemienny w prąd stały. Blok prostownika albo zwiększa napięcie prądu stałego wysokiego napięcia, albo obniża źródło ściennego gniazda prądu przemiennego do niskiego napięcia prądu stałego. Ponadto procesowi towarzyszą filtry, które wygładzają proces konwersji DC. Ten projekt dotyczy konwersji prądu przemiennego na prąd stały z filtrem i bez filtra. Jednak zastosowany prostownik to prostownik pełnookresowy. Poniżej znajduje się zmontowany schemat projektu.

Krok 2: Metody rektyfikacji

Istnieją dwie podstawowe techniki uzyskiwania rektyfikacji. Oba są jak poniżej:

1. Prostowanie pełnookresowe z odczepem środkowym Schemat obwodu prostownika pełnookresowego z odczepem środkowym przedstawiono poniżej.

2. Prostowanie mostka za pomocą czterech diod

Gdy dwie gałęzie obwodu są połączone z trzecią gałęzią, tworzy pętlę i jest znana jako konfiguracja obwodu mostkowego. W tych dwóch technikach prostowania mostkowego preferowaną techniką jest stosowanie prostownika mostkowego z wykorzystaniem diod, ponieważ dwie diody wymagają użycia transformatora z odczepem środkowym, który nie jest niezawodny w procesie prostowania. Ponadto pakiet diod jest łatwo dostępny w postaci pakietu m.in. GBJ1504, DB102 i KBU1001 itd. Wynik pokazano na poniższym rysunku przy napięciu sinusoidalnym 220V z częstotliwością 50/60 Hz.

Wymagane komponentyProjekt można ukończyć, mając niewielką liczbę komponentów. Komponenty wymagane w następujący sposób. 1. Transformator (obniżenie napięcia 220 V/15 V AC)

2. Rezystory

3. MIKROFON RB 156

4. Kondensatory

5. Diody (IN4007)

6. Deska do chleba

7. Podłączanie przewodów

8. DMM (Cyfrowy miernik uniwersalny)

Uwaga ostrzegawcza:

W tym projekcie dla napięcia RMS 15V jego napięcie szczytowe będzie powyżej 21V. Dlatego używane komponenty muszą być w stanie wytrzymać napięcie 25 V lub wyższe.

Działanie obwodu:

Zastosowano transformator obniżający napięcie, który składa się z uzwojeń pierwotnych i wtórnych nawiniętych na powlekany rdzeń z żelaza. Zwoje uzwojenia pierwotnego muszą być wyższe niż zwoje uzwojenia wtórnego. Każde z tych uzwojeń działa jak oddzielne wzbudniki, a przy zasilaniu uzwojenia pierwotnego źródłem prądu przemiennego wzbudzane jest uzwojenie, które z kolei generuje strumień. Podczas gdy uzwojenie wtórne doświadcza naprzemiennego strumienia wytwarzanego przez indukowanie uzwojenia pierwotnego i pola elektromagnetycznego w uzwojeniu wtórnym. Indukowane pole elektromagnetyczne przepływa przez podłączony do niego obwód zewnętrzny. Indukcyjność uzwojenia w połączeniu ze stosunkiem zwojów określa wielkość strumienia generowanego przez uzwojenie pierwotne i siłę elektromotoryczną indukowaną w uzwojeniu wtórnym.

Krok 3: Podstawowy schemat obwodu

Poniżej przedstawiono podstawowy schemat obwodu zaimplementowany w oprogramowaniu.

Zasada działania W projekcie, biorąc pod uwagę, że napięcie prądu przemiennego ma niższą amplitudę, tak niską jak 15 V RMS, czyli prawie 21 V od szczytu do szczytu, jest prostowane do prądu stałego za pomocą obwodu mostkowego. Przebieg zasilania prądem przemiennym można podzielić na dodatnie i ujemne półcykle. Tutaj prąd i napięcie są mierzone przez multimetr cyfrowy (DMM) w wartościach RMS. Poniżej znajduje się symulowany obwód dla projektu.

Gdy dodatnia połowa cyklu prądu przemiennego przechodzi przez diody D2 i D3 będą przewodzić lub spolaryzowane do przodu, podczas gdy diody D1 i D4 będą przewodzić, gdy ujemna połowa cyklu przejdzie przez obwód. Dlatego podczas obu półcykli diody będą przewodzić. Przebieg na wyjściu można wygenerować w następujący sposób.

Przebieg w kolorze czerwonym na powyższym rysunku to prąd przemienny, natomiast przebieg w kolorze zielonym to prąd stały prostowany przez prostowniki mostkowe.

Wyjście z wykorzystaniem kondensatorów

Aby zmniejszyć efekt tętnienia w przebiegu lub aby przebieg był ciągły, musimy dodać filtr kondensatora na jego wyjściu. Podstawowa praca kondensatora polega na tym, że jest on używany równolegle do obciążenia w celu utrzymania stałego napięcia na jego wyjściu. Dlatego zmniejszy to tętnienia na wyjściu obwodu.

Krok 4: Używanie kondensatora 1uF do filtrowania

Gdy kondensator 1uF jest używany w obwodzie na całym obciążeniu, następuje znacząca zmiana na wyjściu obwodu, który jest gładki i jednolity. Poniżej znajduje się podstawowy schemat obwodu techniki.

Wyjście jest filtrowane przez kondensator 1uF, który tłumi falę tylko w pewnym stopniu, ponieważ magazynowanie energii przez kondensator jest mniejsze niż 1uF. Poniżej przedstawiono wynik symulacji schematu obwodu.

Ponieważ tętnienia nadal są widoczne na wyjściu obwodu, dlatego zmieniając wartości kondensatora, tętnienia można łatwo usunąć. Poniżej przedstawiono wyniki dla pojemności -1uF (zielony), -4,7uF (niebieski), -10uF (musztardowy) i -47uF (ciemnozielony).

Działanie obwodu z kondensatorem i obliczanie współczynnika tętnienia Podczas zarówno ujemnych, jak i dodatnich półcykli, diody łączą się w pary jako polaryzacja w przód lub w tył, a kondensator jest ładowany i rozładowywany raz za razem. W okresie, w którym chwilowe napięcie, gdy zmagazynowana energia jest wyższa niż chwilowe napięcie, kondensator dostarcza zmagazynowaną energię. Dlatego im większa jest pojemność kondensatora, tym mniejszy będzie jego efekt tętnienia w przebiegach wyjściowych. Współczynnik tętnienia można obliczyć w następujący sposób.

Współczynnik tętnień jest kompensowany przez wyższe wartości kondensatora. Dlatego sprawność pełnookresowego prostownika mostkowego wynosi prawie 80 procent, co jest dwukrotnością prostownika półfalowego.

Krok 5: Schemat roboczy projektu

Schemat roboczy projektu