Circuit de rectificador d'ona completa amb i sense filtre

El procés de conversió de corrent altern en corrent continu és la rectificació. Qualsevol font d'alimentació fora de línia té el bloc de rectificació que converteix la font del receptacle de paret de CA en un corrent continu d'alta tensió o redueix la font del receptacle de paret de CA en CC de baix voltatge. El procés posterior serà el filtratge, la conversió CC-CC, etc. Per tant, en aquest article anem a parlar de les operacions del rectificador d'ona completa. El rectificador d’ones completes té una eficiència superior en comparació amb el del rectificador de mitja ona.

La rectificació d’ona completa es pot fer mitjançant els mètodes següents.

1. Rectificador d'ona completa tapat al centre
2. Rectificador pont (amb quatre díodes)

Si dues branques d’un circuit estan connectades per una tercera branca per formar un bucle, la xarxa s’anomena circuit pont. D’aquestes dues, el tipus preferible és el circuit rectificador de ponts que utilitza quatre díodes perquè el tipus de dos díodes requereix un transformador tapat central i no és fiable si es compara amb el tipus de pont. El pont de díodes també està disponible en un sol paquet. Alguns exemples són DB102, GBJ1504, KBU1001, etc.

El rectificador de pont supera la fiabilitat del rectificador de mig pont en termes de reducció del factor d'ondulació per al mateix circuit de filtre a la sortida. La naturalesa del voltatge de corrent altern és sinusoïdal a una freqüència de 50 / 60Hz. La forma d'ona serà la següent.

Funcionament del rectificador d'ona completa:

Considerem ara una tensió de CA amb una amplitud inferior de 15Vrms (21Vpk-pk) i rectifiqueu-la en tensió de corrent continu mitjançant un pont de díodes. La forma d'ona d'alimentació de CA es pot dividir en mig cicle positiu i mig cicle negatiu. Tota la tensió, el corrent que mesurem mitjançant DMM (multímetre digital) és de naturalesa rms. Per tant, el mateix es considera a la simulació de Greenpoint a continuació.

Durant el semicicle positiu, els díodes D2 i D3 seran conductors i, durant el mig cicle negatiu, els díodes D4 i D1 seran conductors. Per tant, durant tots dos semicicles el díode estarà conduint. La forma d'ona de sortida després de la rectificació serà la següent.

Per tal de reduir la ondulació de la forma d'ona o fer que la forma d'ona sigui contínua, hem d'afegir un filtre de condensador a la sortida. El funcionament del condensador en paral·lel a la càrrega és mantenir una tensió constant a la sortida. Per tant, es pot reduir la ondulació de la sortida.

Amb un condensador de 1uF com a filtre:

La sortida amb filtre de 1uF esmorteix l’ona només fins a cert punt perquè la capacitat d’emmagatzematge d’energia de 1uF és menor. La forma d'ona següent mostra el resultat del filtre.

Com que la ondulació encara és present a la sortida, comprovarem la sortida amb valors de capacitat diferents. A sota de la forma d'ona es mostra la reducció de l'ondulació basada en el valor de la capacitat, és a dir, la capacitat d'emmagatzematge de càrrega.

Formes d'ona de sortida: verd - 1 uF; blau - 4,7 uF; Verd mostassa - 10uF; Verd fosc - 47uF

Operacions amb condensador:

Tant durant el semicicle positiu com el negatiu, el parell de díodes estarà en condicions de polarització directa i el condensador es carregarà així com la càrrega obtindrà subministrament. L’interval de la tensió instantània en què l’energia emmagatzemada al condensador és superior a la tensió instantània que el condensador subministra l’energia emmagatzemada. Com més gran sigui la capacitat d’emmagatzematge d’energia, menor serà l’ondulació de la forma d’ona de sortida.

El factor d'ondulació es pot calcular teòricament mitjançant,

Calculem-lo per a qualsevol valor del condensador i ho comparem amb les formes d'ona obtingudes anteriorment.

R _càrrega = 1kOhm; f = 100Hz; C _out = 1uF; I _dc = 15mA

Per tant, el factor Ripple = 5 volts

La diferència del factor d'ondulació es compensarà a valors més elevats del condensador. L' eficiència del rectificador d'ona completa supera el 80%, el doble que el d'un rectificador de mitja ona.

Rectificador d'ona completa pràctic:

Els components utilitzats en un rectificador de pont són,

1. Transformador reductor de 220V / 15V AC.
2. 1N4007: díodes
3. Resistències
4. Condensadors
5. MIC RB156

Aquí, per a una tensió RMS de 15V, la tensió màxima serà de fins a 21V. Per tant, els components que s’utilitzaran s’han de classificar a 25V o més.

Funcionament del circuit:

Transformador reductor:

El transformador de baixada consisteix en bobinatge primari i bobinat secundari enrotllat sobre nucli de ferro laminat. El nombre de torns de primària serà superior al de secundària. Cada bobina actua com a inductors separats. Quan el bobinatge primari es subministra a través d’una font alternativa, el bobinatge s’excita i es generarà flux. L’enrotllament secundari experimenta el flux altern produït per l’enrotllament primari que indueix emf a l’enrotllament secundari. Aquesta emf induïda travessa el circuit extern connectat. La relació de girs i la inductància del bobinatge decideixen la quantitat de flux generat a partir del primari i de l'emf induït al secundari. Al transformador utilitzat a continuació

La font d'alimentació de 230 V CA del receptacle de la paret es redueix a 15 V ACrms mitjançant un transformador reductor. El subministrament s'aplica a través del circuit rectificador tal com es mostra a continuació.

Circuit de rectificador d'ona completa sense filtre:

El voltatge corresponent a la càrrega és de 12,43 V perquè el voltatge mitjà de sortida de la forma d’ona discontínua es pot veure al multímetre digital.

Circuit de rectificador d'ona completa amb filtre:

Quan s’afegeix un filtre de condensador com es mostra a continuació,

1. Per a C _out = 4,7 uF, l’ondulació es redueix i, per tant, la tensió mitjana augmenta fins a 15,78V

2. Per a C _out = 10uF, l'ondulació es redueix i, per tant, la tensió mitjana augmenta fins a 17,5V

3. Per a C _out = 47uF, l'ondulació es redueix encara més i, per tant, la tensió mitjana augmenta fins a 18,92V

4. Per a C _out = 100uF, qualsevol valor de capacitat superior a aquest no tindrà gaire efecte, de manera que després d'això la forma d'ona es suavitza finament i, per tant, la ondulació és baixa. La tensió mitjana va augmentar fins a 19,01V