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          全波整流電路(摘自電源網)

          2021-6-1 15:53:01    from:admin    瀏覽:1634

          全波整流電路(摘自電源網)

          來源:互聯網 編輯:咩咩 

          將交流轉換為直流的過程就是我們常說的整流。任何隔離式電源都有著整流模塊,可以將壁式插座中的交流轉為高壓直流,或是降壓交流轉換為低壓直流。進一步的過程還有濾波,DC-DC 轉換等等。所以,本文我們將來探討全波整流的工作。與半波整流相比,全波整流的效率更高。 

          全波整流可以由以下兩種方式實現。 

          1. 中央抽頭全波整流 

          2. 橋式整流(使用 4 個二極管) 

          1598412311-54659.jpg

          中央抽頭全波整流電路 

          全波整流電路399.png

          橋式全波整流電路 

          如果一個電路的兩支與第三支相連從而組成一個循環,則該網絡被稱為橋式電路。以上兩者最常用的為使用 4 個二極管的橋式整流電路,因為使用兩個二極管的需要一個中央抽頭的變壓器,而且與橋式相比并不可靠。二極管橋也可以以單一封裝的元件實現,比如 DB102,GBJ1504,KBU1001 等等。 

          在輸出為同樣濾波電路的情況下,讓紋波系數減少還是橋式整流電路可靠一些。日常交流電的頻率為 50/60Hz,且都是正弦波。波形如下圖所示。 

          1598412312-19669.png

          全波整流的工作原理 

          現在讓我們來看低幅度交流電壓的整流,比如 15V 有效值的交流電壓(21V 峰峰值電壓)用二極管橋整流為直流電壓。交流源的波形可以被分為正半周和負半周。所有的電壓,電流都有數字萬用表測出有效值。仿真圖如下。 

          1598412312-91876.png

          仿真圖 

          正半周時,D2  D3 會導通,而負半周時,D4  D1 會導通。因此,整流后的輸出波形如下。 

          1598412312-84506.jpg

          輸入和輸出波形 

          為了減少波形上的紋波,或為了讓波形更加連續,我們需要在輸出加入一個電容濾波器。電容與負載并聯,從而保證輸出端電壓的穩定性。這樣,輸出端的紋波就會減少。 

          加入一個 1uF 的電容作為濾波器 

          11.png

          全波整流電路加入電容濾波器的仿真圖 

          1uF 電容對輸出的濾波有限,因為 1uF 所能存儲的能量很少。以下是濾波波形。 

          22.png

           

          輸入與輸出波形 

          考慮到輸出仍存在紋波,所以我們打算以不同容值的電容來測試輸出。以下是不同容值電容測試出的紋波減少波形。 

          33.png

          輸入與輸出波形 

          輸出波形:綠色 -1uF 藍色 -4.7uF 芥綠色 -10uF 深綠色 -47uF

          有電容下的電路運作方式 

          在信號的正半周和負半周,二極管都會導通電容充電的同時,負載也會獲得供電。而向電容內存儲能量的瞬時電壓間隔要高于電容向外部供電的瞬時電壓間隔。電容存儲的能量越多,則輸出波形上的紋波越少。 

          紋波系數的理論計算公式如下, 

          紋波系數=Idc/2 x R x f x Cout x Idc 

          我們帶入以下參數并與以上波形對比: 

          R=1kΩ f=100Hz Cout=1uF Idc=15mA

          因此,紋波系數為 5V

          紋波系數的差異可以用高容值的電容來補償。全波整流的效率在 80%以上,也就是半波整流的兩倍。 

          橋式全波整流電路所需元器件 

          220V/15V 的交流降壓變壓器 

          1N4007 二極管 x 4

          電阻 

          電容 

          MIC RB156

          此處,15V 的有效電壓的峰值電壓為 21V。所以所有器件的額定電壓應該在 25V 以上。 

          電路的工作原理 

          (一)降壓變壓器 

          降壓變壓器由疊片鐵芯上的初級線圈和次級線圈組成。初級線圈的匝數高于次級線圈。每個線圈的角色都相當于單獨的電感。當初級線圈通交流電時,就會產生磁通量。次級線圈在磁通量的變化下產生感應電動勢。這股感應電動勢流入與其相接的外部電路。匝數比和線圈的電感決定了初級線圈產生的磁通量和次級線圈產生的感應電動勢。 

          插座里傳來的 220V 交流電在該變壓器的運作下降至 15V 交流電。這股交流電隨后通入下面的整流電路。 

          (二)無濾波器的全波整流電路 

          對應的負載電壓為 12.43V,因為這是有間斷波形的平均輸出電壓。 

          44.png

          加入濾波器的全波整流電路 

          55.png

          1.  CL=4.7uF 時,紋波減少所以平均電壓提升至 15.78V。 

          66.png

          2.  CL=10uF,紋波進一步減少,平均電壓為 17.5V。 

          77.png

          3.  CL=47uF 時,平均電壓為 18.92V。 

          88.png

          4.  CL=100uF 時,增加電容阻值已經影響不大,波形已逐漸平緩而且紋波已經很低,平均電壓為 19.01V.

          99.png

           

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