Prostownik pełnookresowy z filtrem kondensatorowym

Zarys:

Kondensator jako filtr
Prostownik pełnookresowy

• Prostownik pełnookresowy z gwintem środkowym
• Prostownik mostkowy pełnookresowy

Różnica w zaczepie środkowym i prostowniku mostkowym
Wniosek

Kondensator jako filtr

Kondensator jest urządzeniem reaktywnym, którego reaktancja zmienia się w zależności od przyłożonej częstotliwości, co oznacza, że ​​wpływ kondensatora na sygnał będzie zależał od częstotliwości. Ponieważ filtry również w dużym stopniu obejmują częstotliwości, dlatego w filtrach stosuje się kondensator. Ponadto kondensatory są elementami pasywnymi, ponieważ nie wymagają energii do działania i dlatego są stosowane w obwodach filtrów pasywnych.

Zwykle kondensator staje się obwodem otwartym, gdy jest w pełni naładowany, a reaktancja przy wyższej częstotliwości jest niska, więc kondensator działa jak zwarcie, umożliwiając przejście wysokiej częstotliwości. Z drugiej strony, gdy częstotliwość jest niska, reaktancja kondensatora jest wysoka, co utrudnia przejście niskiej częstotliwości. Tętnienia i inne stany nieustalone mają przez większość czasu dość niską częstotliwość, dlatego kondensator je blokuje.

Prostownik pełnookresowy

Jak wspomniano powyżej, prostownik to obwód, który przekształca napięcie prądu przemiennego na prąd stały za pomocą diod. Obwód prostowniczy można zaprojektować na dwa sposoby, jeden przy użyciu dwóch diod, drugi poprzez wykonanie mostka z czterech diod.

Prostownik pełnookresowy z zaczepem środkowym

Obwód prostownika pełnookresowego posiadający dwie diody wymaga transformatora, więc oto obwód obwodu prostownika pełnookresowego posiadającego dwie diody:

Diody są podłączone przez obciążenie R _L i gdy punkt A ma biegunowość dodatnią względem punktu C, to dioda D ₁ będzie zachowywał się tak, jak będzie z nastawieniem do przodu. Jednakże, gdy punkt B ma potencjał dodatni w stosunku do punktu C, wówczas dioda D ₂ umożliwia przepływ prądu i tak właśnie działa prostownik pełnookresowy. W wyniku takiego zachowania ujemna połowa zasilania AC jest obcięta, a na wyjściu generowany jest czysty przebieg prądu stałego.

Innymi słowy, pierwsza dioda przewodzi w dodatnim półcyklu zasilania prądem przemiennym, a druga dioda znajduje się w stanie polaryzacji zaporowej. Podczas gdy w ujemnym półcyklu druga dioda przewodzi, a pierwsza pozostaje spolaryzowana zaporowo.

Prostownik pełnookresowy z filtrem kondensatorowym

Sygnał wyjściowy prądu stałego odbierany z prostownika pełnookresowego nadal zawiera pewne tętnienia, które wpływają na jakość sygnału. Aby odfiltrować te tętnienia, zwykle stosuje się kondensator podłączony równolegle do podłączonego obciążenia. Teraz zasilanie jest włączone i kondensator zaczyna się ładować, gdy dioda D ₁ jest w nastawieniu do przodu, czyli w dodatniej połowie cyklu. W ujemnym półcyklu kondensator zaczyna się rozładowywać, ale nie jest całkowicie rozładowany.

Na wyjściu prostownika znajdują się zarówno składowe prądu przemiennego, jak i stałego, a jak wiemy, kondensatory blokują prąd stały. Zatem wszystkie komponenty prądu przemiennego na wyjściu prostownika przejdą przez kondensator, pozostawiając czysty sygnał prądu stałego dla obciążenia:

Ostateczny kształt fali wyjściowej prostownika z kondensatorem będzie następujący:

Prostownik mostkowy pełnookresowy

Mostek prostowniczy pełnookresowy składa się z czterech diod ułożonych w formie mostka. Nie wymaga jednak transformatora z odczepem centralnym, co czyni go tańszym w porównaniu do innego typu. Moc wyjściowa prostownika mostkowego jest prawie taka sama jak prostownika pełnookresowego z odczepem środkowym, obwód pełnookresowego prostownika mostkowego podano poniżej:

Tutaj diody są ze sobą połączone szeregowo i obie diody będą przewodziły podczas każdego półcyklu, w dodatniej połowie cyklu diody D ₁ i D ₂ będzie spolaryzowany w kierunku przewodzenia, a pozostałe dwa będą w stanie nieprzewodzącym. Jednak w ujemnym półcyklu pozostałe dwie diody D ₃ i D ₄ będzie z nastawieniem do przodu.

Mostek prostowniczy pełnookresowy charakteryzuje się większym spadkiem napięcia w porównaniu z prostownikiem pełnookresowym z transformatorem z odczepem środkowym, ponieważ w każdym cyklu dwie diody znajdują się w stanie przewodzenia. Co więcej, szczytowe napięcie odwrotne prostownika mostkowego jest równe napięciu w transformatorze po stronie wtórnej, dzięki czemu można go stosować w zastosowaniach wysokonapięciowych. Ponieważ działanie obu typów obwodów prostowniczych jest takie samo, kształt fali wyjściowej będzie taki sam.

Mostek prostowniczy z filtrem kondensatorowym

Podobnie jak prostownik pełnookresowy z transformatorem z zaczepem centralnym, kondensator w prostowniku mostkowym jest podłączony równolegle z obciążeniem. Kondensator ten jest również znany jako kondensator wygładzający, ponieważ blokuje prąd stały i umożliwia przejście przez niego składowej prądu przemiennego sygnału:

Funkcja filtra kondensatora w prostowniku mostkowym jest taka sama, jak w prostowniku pełnookresowym z odczepem środkowym, a współczynnik tętnienia dla obu typów jest taki sam. Dlatego po podłączeniu kondensatora wygładzającego do mostka prostowniczego kształt fali będzie taki sam. Należy zauważyć, że jeśli wybierzemy kondensator o większej pojemności, wówczas współczynnik tętnienia zostanie jeszcze bardziej zmniejszony, ale napięcie rozładowania wzrośnie.

Różnica między prostownikiem pełnookresowym z zaczepem środkowym a prostownikiem mostkowym

Chociaż oba obwody działają w ten sam sposób i nadal wytwarzają podobne wyniki, istnieją między nimi pewne drobne różnice:

Wniosek

Kondensatory to pasywne urządzenia służące do magazynowania ładunku, wykorzystywane do różnych zastosowań, z których jednym jest filtracja wszelkich stanów nieustalonych na wyjściu obwodów. W obwodach prostownika kondensator służy do odfiltrowywania tętnień na wyjściu, czyli w skrócie komponentów prądu przemiennego. Ponieważ kondensatory zawsze blokują prąd stały, pozwolą jedynie przejść przez niego składowej prądu przemiennego, która następnie spadnie do masy.

Prostownik pełnookresowy dzieli się dalej na dwa typy, jeden z transformatorem z odczepem środkowym, a drugi z mostkiem złożonym z czterech diod. Zatem kondensator z obydwoma obwodami prostownika pełnookresowego będzie zachowywał się tak samo.