- Пълно-вълнов конвертор
- Принципът на схемата с пълна вълна
- Как да организираме биполярна мощност
- Как да реализираме удвояване на напрежението
- Използване на операционни усилватели
- Накратко за управляваните преобразуватели
- Трифазен токоизправител
- дизайн
Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!
А пълен вълна токоизправител е по-често от половината вълна токоизправител, това се дължи на многобройните предимства на такава верига. За да се обясни точно какво е предимство, трябва да се обърнем към теоретичните основи на електротехниката.
Първо, помислете за разликата между пълно-вълновия изправител от половината вълнообразен токоизправител, за това трябва да разберете принципа на действие на всеки от тях. Примери на диаграми на формата на сигнала ще осигурят визуално представяне на предимствата и недостатъците на тези устройства.
Пълно-вълнов конвертор
По-долу е представена типична диаграма на подобно устройство с минимум елементи.
Легенда:
- Tr - трансформатор;
- DV-клапан (диод);
- C f - капацитет (играе ролята на изглаждащ филтър);
- R n - свързан товар.
Сега разгледаме формата на вълната в контролните точки U 1, U 2 и U n .
Обяснение:
- в контролната точка U 1 се показва диаграмата, взета на входа на устройството;
- U 2 - диаграмата пред капацитивния филтър за изглаждане;
- U n - осцилограма на товара.
Времевата диаграма ясно показва, че след клапан (диод) ректифицираното напрежение се представя като характерни импулси, състоящи се от положителни полупериоди. Когато възникне такъв импулс, се натрупва зарядът на капацитивния филтър, който се освобождава по време на отрицателния полупериод, което позволява малко да се изгладят пулсациите.
Недостатъците на тази схема са очевидни - това е ниска ефективност, поради високото ниво на пулсации. Но въпреки това устройства от този тип намират приложение в схеми с ниска консумация на ток.
Принципът на схемата с пълна вълна
Обмислете две възможности за реализация на пълно-вълновия конвертор (изправител): балансиран и настилка. Схемата на първата е показана на фигурата по-долу.
Използвани елементи:
- Tr е трансформатор, който има две еднакви вторични намотки (или една с кран в средата);
- DV 1 и DV 2 - клапани (диоди);
- C f - капацитивен филтър;
- R n - устойчивост на натоварване.
За яснота тук представяме осцилограма в контролните точки.
- U 1 - форма на вълната на входа;
- U 2 - графика пред капацитивния филтър;
- U n - изходно устройство на графиката.
Тази схема е две комбинирани полуволнови преобразуватели, т.е. два отделни източника представляват един общ товар. Резултатът от работата на такова устройство ясно показва графиката на U2. Това показва, че в процеса се използват и двата полупериода, което дава името на тези преобразуватели.
Формата на вълната ясно демонстрира предимствата на такова устройство, а именно следните факти:
- честотата на пулсациите на изхода на устройството се удвоява;
- намаляването на "спадове" между импулсите позволява използването на по-малък капацитет за филтриране;
- двутактовият конвертор има по-голяма ефективност от полу-вълната.
Сега помислете за типа мост, който е изобразен на фигурата по-долу.
Осцилограмата на устройството тип мост на практика не се различава от балансираната, така че няма смисъл да я донасяме. Основното предимство на тази схема е, че няма нужда да се използва по-сложен трансформатор.
Видео: Мост с пълноправен изправител
Конверторите, които използват полупроводникови диодни мостове са широко използвани както в електротехниката (например в заваръчни машини, където номиналният ток може да достигне до 500 ампера), така и в радиоелектрониката като източник за ниско-токови вериги.
Имайте предвид, че в допълнение към полупроводника, можете да използвате вакуумни диоди - кенотрони (по-долу е пример за схемата на такова устройство).
Всъщност, представената схема е класическо изпълнение на балансиран пълно-вълнов конвертор. Към днешна дата, вакуумните диоди практически не се използват, те са заменени от полупроводникови колеги.
Как да организираме биполярна мощност
Комбинирайки балансирана верига и настилка, можете да получите конвертор, който ще осигури биполярна изходна мощност с обща (нулева) точка. Нещо повече, за един ще бъде отрицателен, а за другия - положителен. Такива устройства са широко използвани в PD за цифрово радио.
Как да реализираме удвояване на напрежението
По-долу е дадена диаграма, която ви позволява да получавате на изхода на устройството напрежение, два пъти повече от оригинала.
Характерно за такова устройство е, че два кондензатора се зареждат в различни полупериоди и тъй като те са подредени последователно, в резултат на това общото напрежение ще бъде два пъти по-голямо от „Rn“ в сравнение с входа.
В преобразувател с такъв множител могат да се използват трансформатори с по-ниско вторично напрежение.
Използване на операционни усилватели
Както е известно, в диодите характеристиката на токовото напрежение е нелинейна, създавайки еднофазен точен (високоточен) пълно вълнен тип токоизправител на чип OU, възможно е значително да се намали грешката. Освен това е възможно да се създаде конвертор, който ви позволява да стабилизирате тока на товара. Пример за такова устройство е показан по-долу.
Фигурата показва най-простия стабилизатор на тока. OU, използван в него, е източник с контролирано напрежение. Тази реализация ви позволява да се уверите, че токът на изхода на конвертора не зависи от загубата на напрежение при натоварване R n и диодния мост D1-D4.
Ако е необходимо стабилизиране на напрежението, схемата на преобразувателя може да бъде леко усложнена чрез добавяне на ценерови диоди. Той е свързан паралелно с изглаждащия капацитет.
Накратко за управляваните преобразуватели
Често е необходимо да се контролира напрежението на изхода на преобразувателя, без да се променя входа. За тази цел използването на контролирани вентили ще бъде оптимално, пример за такова изпълнение е показан по-долу.
Трифазен токоизправител
Разгледани са различни реализации на еднофазни, пълно-вълнови преобразуватели, но подобни устройства се използват и за трифазни източници. По-долу, като пример, е показано устройство, създадено по схемата на Ларионов.
Както показва графиката по-горе, прилагането на мостова верига между двойките фази дава възможност за леки пулсации на изхода. Благодарение на това филтриращият капацитет може да бъде значително намален или дори да се направи без него.
дизайн
Изчисляването дори на обикновен пълен вълнен конвертор е трудна задача. Тя може да бъде значително опростена с помощта на специален софтуер. Препоръчваме да спрете избора на програмата Electronics Workbench, която ви позволява да извършвате схематично моделиране на аналогови и цифрови електрически устройства.
Чрез симулиране на токоизправител с пълна вълна в тази програма, можете да получите визуална представа за това как работи. Вградените формули ви позволяват да изчислите максималното обратно напрежение за диоди, оптималния капацитет на охлаждащия кондензатор и др.