Full Wave usměrňovač s kondenzátorovým filtrem

Obrys:

Kondenzátor jako filtr
Full Wave Usměrňovač

• Celovlnný usměrňovač se středovým závitem
• Usměrňovač můstku s plnou vlnou

Rozdíl mezi středovým závitem a můstkovým usměrňovačem
Závěr

Kondenzátor jako filtr

Kondenzátor je reaktivní zařízení, jehož reaktance se mění v závislosti na použité frekvenci, což znamená, že účinek kondenzátoru na signál bude založen na frekvenci. Vzhledem k tomu, že filtry také výrazně zahrnují frekvence, proto se na filtrech používá kondenzátor. Kromě toho jsou kondenzátory pasivními součástmi, protože nevyžadují energii k provozu, a proto se používají v obvodech pasivních filtrů.

Normálně se kondenzátor stane otevřeným obvodem, když je plně nabitý a normálně je reaktance na vyšší frekvenci nízká, takže kondenzátor funguje jako zkrat a umožňuje průchod vysoké frekvence. Na druhé straně, když je frekvence nízká, je reaktance kondenzátoru vysoká, což ztěžuje průchod nízké frekvence. Vlnění a jiné přechodové jevy mají většinou poměrně nízkou frekvenci, proto je kondenzátor blokuje.

Full Wave Usměrňovač

Jak bylo uvedeno výše, usměrňovač je obvod, který pomocí diod převádí střídavé napájení na stejnosměrné. Obvod pro usměrnění lze navrhnout dvěma způsoby, jedním je použití dvou diod a druhým vytvořením můstku ze čtyř diod.

Celovlnný usměrňovač se středovým závitem

Obvod celovlnného usměrňovače se dvěma diodami vyžaduje transformátor, takže zde je obvod pro obvod plnovlnného usměrňovače se dvěma diodami:

Diody jsou připojeny přes zátěž R _L a když má bod A kladnou polaritu vzhledem k bodu C, pak dioda D ₁ se bude chovat tak, jak bude v předklonu. Když je však bod B na kladném potenciálu vzhledem k bodu C, pak dioda D ₂ umožňuje tok proudu a takto funguje celovlnný usměrňovač. V důsledku tohoto chování je záporná polovina střídavého napájení oříznuta a na výstupu je generován čistý stejnosměrný průběh.

Jinými slovy, první dioda vede v kladném polovičním cyklu střídavého napájení a druhá dioda je ve stavu obráceného předpětí. Zatímco v záporném polovičním cyklu druhá dioda vede a první zůstává zpětně předpětí.

Full Wave usměrňovač s kondenzátorovým filtrem

DC výstup přijímaný z plnovlnného usměrňovače stále obsahuje nějaké vlnění, které ovlivňuje kvalitu signálu. K odfiltrování těchto vlnek se tedy obvykle používá kondenzátor, který je zapojen paralelně s připojenou zátěží. Nyní je napájení zapnuto a kondenzátor se začne nabíjet, když dioda D ₁ je v dopředném zkreslení, které je v kladném polovičním cyklu. V záporné polovině cyklu se kondenzátor začne vybíjet, ale není zcela vybit.

Výstup usměrňovače má střídavou i stejnosměrnou složku a jak víme, kondenzátory blokují stejnosměrný proud. Takže všechny střídavé komponenty na výstupu usměrňovače projdou kondenzátorem a zanechají čistý stejnosměrný signál pro zátěž:

Konečný tvar vlny pro výstup usměrňovače s kondenzátorem bude:

Usměrňovač můstku s plnou vlnou

Plnovlnný můstkový usměrňovač obsahuje čtyři diody, které jsou uspořádány ve formě můstku. Nevyžaduje však transformátor se středovým závitem, což jej činí méně nákladným ve srovnání s jiným typem. Výstup můstkového usměrňovače je téměř stejný jako u celovlnného usměrňovače se středovou odbočkou, obvod celovlnného můstkového usměrňovače je uveden níže:

Zde jsou diody vzájemně v sérii a dvě diody vedou během každého půlcyklu, v kladném půlcyklu diody D ₁ a D ₂ bude dopředně zaujatý a další dva budou v nevodivém stavu. V záporné polovině cyklu však další dvě diody D ₃ a D ₄ bude v předklonu.

Celovlnný můstkový usměrňovač má vyšší úbytek napětí ve srovnání s celovlnným transformátorovým usměrňovačem se středovou odbočkou, protože pro každý cyklus jsou ve vodivém stavu dvě diody. Špičkové inverzní napětí můstkového usměrňovače se navíc rovná napětí v transformátoru na sekundární straně, a proto jej lze použít ve vysokonapěťových aplikacích. Protože činnost obou typů usměrňovacích obvodů je stejná, výstupní průběh bude stejný.

Můstkový usměrňovač s kondenzátorovým filtrem

Stejně jako u celovlnného transformátorového usměrňovače se středovou odbočkou je kondenzátor v můstkovém usměrňovači zapojen paralelně se zátěží. Tento kondenzátor je také známý jako vyhlazovací kondenzátor, protože blokuje stejnosměrný proud a umožňuje průchod střídavé složce signálu:

Funkce kondenzátorového filtru v můstkovém usměrňovači je stejná jako u celovlnného usměrňovače se středovou odbočkou a faktor zvlnění pro oba typy je stejný. Proto bude tvar vlny po připojení vyhlazovacího kondenzátoru k můstkovému usměrňovači stejný. Je třeba poznamenat, že pokud zvolíme kondenzátor s vyšší kapacitou, pak se faktor zvlnění dále sníží, ale zvýší se vybíjecí napětí.

Rozdíl mezi celovlnným usměrňovačem se středovým závitem a můstkovým usměrňovačem

Přestože oba obvody pracují stejným způsobem a stále produkují podobné výstupy, existují mezi nimi určité drobné rozdíly:

Závěr

Kondenzátory jsou pasivní zařízení pro ukládání náboje, která se používají pro různé aplikace, z nichž jednou je filtrace jakýchkoli přechodových jevů na výstupu obvodů. V usměrňovacích obvodech se kondenzátor používá k odfiltrování vlnění na jejich výstupu, což jsou ve zkratce střídavé složky. Vzhledem k tomu, že kondenzátory vždy blokují stejnosměrný proud, umožní to pouze průchod střídavým komponentům, které pak putují k zemi.

Celovlnný usměrňovač se dále dělí na dva typy, jeden je s transformátorem se středovou odbočkou, zatímco druhý má můstek se čtyřmi diodami. Takže kondenzátor s oběma obvody celovlnného usměrňovače bude mít stejné chování.