- Funktionsweise des Vollweggleichrichters:
- Mit einem 1uF Kondensator als Filter:
- Betrieb mit Kondensator:
- Praktischer Vollweggleichrichter:
- Betrieb der Schaltung:
- Vollweggleichrichterschaltung Ohne Filter:
- Vollweggleichrichterschaltung mit Filter:
Der Prozess der Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom ist Gleichrichtung. Jedes Offline-Netzteil verfügt über einen Gleichrichtungsblock, der entweder die AC-Wandsteckdosenquelle in einen Hochspannungs-Gleichstrom umwandelt oder die AC-Wandsteckdosenquelle in einen Niederspannungs-Gleichstrom umwandelt. Der weitere Prozess wird Filterung, DC-DC-Umwandlung usw. sein. In diesem Artikel werden wir also die Funktionsweise des Vollweggleichrichters diskutieren. Der Vollweggleichrichter hat im Vergleich zum Halbwellengleichrichter einen höheren Wirkungsgrad.
Die Vollwellengleichrichtung kann durch die folgenden Verfahren durchgeführt werden.
- Vollweggleichrichter mit Mittenabgriff
- Brückengleichrichter (mit vier Dioden)
Wenn zwei Zweige einer Schaltung durch einen dritten Zweig verbunden sind, um eine Schleife zu bilden, wird das Netzwerk als Brückenschaltung bezeichnet. Von diesen beiden ist der bevorzugte Typ eine Brückengleichrichterschaltung mit vier Dioden, da der Typ mit zwei Dioden einen Transformator mit Mittenabgriff erfordert und nicht zuverlässig im Vergleich zum Brückentyp. Die Diodenbrücke ist auch in einem einzigen Paket erhältlich. Einige Beispiele sind DB102, GBJ1504, KBU1001 usw.
Der Brückengleichrichter überwiegt die Zuverlässigkeit des Halbbrückengleichrichters hinsichtlich der Reduzierung des Welligkeitsfaktors für dieselbe Filterschaltung am Ausgang. Die Art der Wechselspannung ist bei einer Frequenz von 50/60 Hz sinusförmig. Die Wellenform ist wie folgt.
Funktionsweise des Vollweggleichrichters:
Betrachten wir nun eine Wechselspannung mit einer niedrigeren Amplitude von 15 Veff (21 Vpk-pk) und gleichen sie mit einer Diodenbrücke in Gleichspannung um. Die Wechselstromversorgungswellenform kann in eine positive Halbwelle und eine negative Halbwelle aufgeteilt werden. Die gesamte Spannung und der Strom, die wir über DMM (Digital Multimeter) messen, sind Effektivwerte. Daher wird dasselbe in der folgenden Greenpoint-Simulation betrachtet.
Während der positiven Halbzyklusdioden leiten D2 und D3 und während der negativen Halbzyklusdioden leiten D4 und D1. Daher leitet die Diode während beider Halbzyklen. Die Ausgangswellenform nach der Gleichrichtung ist wie folgt.
Um die Welligkeit der Wellenform zu verringern oder die Wellenform kontinuierlich zu machen, müssen wir dem Ausgang ein Kondensatorfilter hinzufügen. Die Arbeit des Kondensators parallel zur Last besteht darin, eine konstante Spannung am Ausgang aufrechtzuerhalten. Somit kann die Welligkeit im Ausgang verringert werden.
Mit einem 1uF Kondensator als Filter:
Der Ausgang mit Filter von 1uF dämpft die Welle nur bis zu einem gewissen Grad, da die Energiespeicherkapazität von 1uF geringer ist. Die folgende Wellenform zeigt das Ergebnis des Filters.
Da die Welligkeit im Ausgang noch vorhanden ist, werden wir den Ausgang mit unterschiedlichen Kapazitätswerten prüfen. Die folgende Wellenform zeigt die Verringerung der Welligkeit basierend auf dem Wert der Kapazität, dh der Ladungsspeicherkapazität.
Ausgangswellenformen: Grün - 1 uF; Blau - 4,7 uF; Senfgrün - 10uF; Dunkelgrün - 47uF
Betrieb mit Kondensator:
Sowohl während der positiven als auch der negativen Halbwelle befindet sich das Diodenpaar in einem vorwärts vorgespannten Zustand und der Kondensator wird aufgeladen, und die Last wird versorgt. Das Intervall der Momentanspannung, in der die im Kondensator gespeicherte Energie höher ist als die Momentanspannung, in der der Kondensator die darin gespeicherte Energie liefert. Je größer die Energiespeicherkapazität ist, desto geringer ist die Welligkeit in der Ausgangswellenform.
Der Welligkeitsfaktor kann theoretisch berechnet werden durch:
Berechnen wir es für jeden Kondensatorwert und vergleichen wir es mit den oben erhaltenen Wellenformen.
R Last = 1 kOhm; f = 100 Hz; C out = 1 uF; I dc = 15 mA
Daher ist der Welligkeitsfaktor = 5 Volt
Die Welligkeitsfaktordifferenz wird bei höheren Kondensatorwerten kompensiert. Der Wirkungsgrad eines Vollweggleichrichters liegt über 80%, was doppelt so hoch ist wie der eines Halbwellengleichrichters.
Praktischer Vollweggleichrichter:
Die in einem Brückengleichrichter verwendeten Komponenten sind:
- 220V / 15V AC Abwärtstransformator.
- 1N4007 - Dioden
- Widerstände
- Kondensatoren
- MIC RB156
Hier beträgt bei einer Effektivspannung von 15 V die Spitzenspannung bis zu 21 V. Daher sollten die zu verwendenden Komponenten für 25 V und mehr ausgelegt sein.
Betrieb der Schaltung:
Abwärtstransformator:
Der Abwärtstransformator besteht aus einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung, die über einen laminierten Eisenkern gewickelt sind. Die Anzahl der Primärumdrehungen ist höher als die Sekundärumdrehung. Jede Wicklung wirkt als separater Induktor. Wenn die Primärwicklung über eine Wechselquelle gespeist wird, wird die Wicklung angeregt und es wird ein Fluss erzeugt. Die Sekundärwicklung erfährt den von der Primärwicklung erzeugten Wechselstrom, der eine EMK in die Sekundärwicklung induziert. Diese induzierte EMK fließt dann durch den angeschlossenen externen Stromkreis. Das Windungsverhältnis und die Induktivität der Wicklung bestimmen die Menge des Flusses, der von der in der Sekundärseite induzierten Primär- und EMK erzeugt wird. In dem unten verwendeten Transformator
Die 230-V-Wechselstromversorgung von der Wandsteckdose wird mit einem Abwärtstransformator auf 15 V Wechselstrom herabgesetzt. Die Versorgung wird dann wie folgt über die Gleichrichterschaltung angelegt.
Vollweggleichrichterschaltung Ohne Filter:
Die entsprechende Spannung über der Last beträgt 12,43 V, da die durchschnittliche Ausgangsspannung der diskontinuierlichen Wellenform im digitalen Multimeter angezeigt werden kann.
Vollweggleichrichterschaltung mit Filter:
Wenn ein Kondensatorfilter wie folgt hinzugefügt wird,
1. Bei C out = 4,7 uF wird die Welligkeit verringert und damit die durchschnittliche Spannung auf 15,78 V erhöht
2. Bei C out = 10uF wird die Welligkeit verringert und damit die durchschnittliche Spannung auf 17,5 V erhöht
3. Für C out = 47uF wird die Welligkeit weiter verringert und daher die durchschnittliche Spannung auf 18,92 V erhöht
4. Für C out = 100uF hat ein größerer Kapazitätswert keine große Auswirkung. Danach wird die Wellenform fein geglättet und daher ist die Welligkeit gering. Die durchschnittliche Spannung stieg auf 19,01 V.
