วงจรเรียงกระแสพร้อมตัวคูณแรงดัน

วงจรเรียงกระแสเป็นอุปกรณ์สำหรับแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรง เช่นเดียวกับการรักษาเสถียรภาพและควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขแล้ว

ในแผนภาพของมะเดื่อ 1 และหม้อแปลงไม่มีการเพิ่มแรงดันสองเท่าที่คดเคี้ยวด้วยจุดกึ่งกลาง แต่ในเวลาเดียวกัน การแก้ไขแบบเต็มคลื่น วงจรเรียงกระแสเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเป็นสองเท่า

ในช่วงครึ่งรอบแรกผ่านไดโอด D1 แรงดันไฟฟ้าซึ่งเป็นทางตรง ตัวเก็บประจุ C1 จะถูกชาร์จโดยประมาณกับแรงดันแอมพลิจูดของขดลวดทุติยภูมิ ในระหว่างครึ่งรอบที่สอง แรงดันไปข้างหน้าจะข้ามไดโอด D2 และตัวเก็บประจุ C2 จะถูกชาร์จคร่อมในลักษณะเดียวกัน

ตัวเก็บประจุ C1 และ C2 เชื่อมต่อเป็นอนุกรมและแรงดันไฟฟ้ารวมทั้งหมดมีค่าประมาณสองเท่าของแรงดันไฟฟ้าแอมพลิจูดของหม้อแปลง แรงดันย้อนกลับสูงสุดเท่ากันจะตกคร่อมไดโอดแต่ละตัว พร้อมกันกับการชาร์จตัวเก็บประจุ C1 และ C2 พวกมันจะถูกคายประจุผ่านโหลด R ซึ่งเป็นผลมาจากแรงดันไฟฟ้าในตัวเก็บประจุลดลง

ยิ่งความต้านทานโหลด R ต่ำลง นั่นคือยิ่งกระแสโหลดมากขึ้นและความจุของตัวเก็บประจุ C1 และ C2 ยิ่งต่ำลง พวกมันก็จะคายประจุเร็วขึ้นและแรงดันของพวกมันก็จะยิ่งต่ำลง ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเป็นสองเท่า ด้วยความจุของตัวเก็บประจุอย่างน้อย 10 μF และกระแสโหลดไม่เกิน 100 mA สามารถรับแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าที่กำหนดโดยหม้อแปลง 1.7 หรือ 1.9 เท่า

ข้าว. 1. วงจรเรียงกระแสที่มีแรงดันไฟฟ้าสองเท่า (a) และสี่เท่า (b)

ข้อได้เปรียบของวงจรคือตัวเก็บประจุปรับระลอกคลื่นให้เรียบในกระแสที่แก้ไขแล้ว

วงจรเรียงกระแสที่มีตัวคูณแรงดันสามารถใช้ได้หลายครั้ง ในรูป 1b แสดงวงจรที่เพิ่มแรงดันเป็นสามเท่าและมีไดโอดสี่ตัวและตัวเก็บประจุสี่ตัว ในครึ่งรอบคี่ ตัวเก็บประจุ C1 จะถูกชาร์จผ่านไดโอด D1 เกือบถึงค่าสูงสุดของแรงดันไฟฟ้าของหม้อแปลง เป็นต้น ตัวเก็บประจุที่มีประจุ C1 เป็นแหล่งกำเนิด

ดังนั้นแม้ในครึ่งรอบที่ขั้วของแรงดันหม้อแปลงจะกลับขั้ว ตัวเก็บประจุ C2 จะถูกชาร์จผ่านไดโอด D2 เป็นสองเท่าของแรงดัน 2Em แรงดันนี้เป็นค่าสูงสุดของแรงดันรวมของหม้อแปลงและตัวเก็บประจุ C1 ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม

ในทำนองเดียวกัน ตัวเก็บประจุ C3 จะถูกชาร์จเป็นครึ่งรอบคี่ผ่านไดโอด D3 ด้วยแรงดัน 2Em ซึ่งเป็นแรงดันรวมของ C1 ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม หม้อแปลง และ C2 (โปรดทราบว่าแรงดันไฟฟ้าของ C1 และ C2 ทำหน้าที่ซึ่งกันและกัน)

ให้เหตุผลในทำนองเดียวกันเพิ่มเติม เราพบว่าตัวเก็บประจุ C4 จะชาร์จแม้ครึ่งรอบผ่านไดโอด D4อีกครั้งกับแรงดัน 2Em ซึ่งเป็นผลรวมของแรงดันของ C1, C3, หม้อแปลงและ C2 แน่นอน ตัวเก็บประจุจะถูกชาร์จตามแรงดันไฟฟ้าที่ระบุอย่างค่อยเป็นค่อยไปในช่วงครึ่งรอบหลังจากเปิดวงจรเรียงกระแส เป็นผลให้จากตัวเก็บประจุ C1 และ C4 คุณจะได้รับแรงดันไฟฟ้าสี่เท่า 4Et

พร้อมกันกับตัวเก็บประจุ C1 และ C3 คุณจะได้รับ ZET แรงดันไฟฟ้าสามเท่า หากเราเพิ่มตัวเก็บประจุและไดโอดที่เชื่อมต่อตามหลักการเดียวกันลงในวงจรจากนั้นจากจำนวนตัวเก็บประจุ C1, C3, C5 และอื่น ๆ จะได้รับแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นเป็นจำนวนคี่ (3, 5, 7 ฯลฯ n.) และจากตัวเก็บประจุ C2, C4, C6 เป็นต้น เป็นไปได้ที่จะได้รับแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเป็นจำนวนเท่า (2, 4, 6, ฯลฯ )

เมื่อเปิดโหลด คาปาซิเตอร์จะคายประจุและแรงดันที่คาปาซิเตอร์จะลดลง ยิ่งความต้านทานโหลดต่ำ คาปาซิเตอร์จะคายประจุเร็วขึ้นและแรงดันที่คาปาซิเตอร์จะลดลง ดังนั้นด้วยความต้านทานโหลดที่มากไม่เพียงพอ การใช้โครงร่างดังกล่าวจึงไม่มีเหตุผล

ในทางปฏิบัติ โครงร่างดังกล่าวให้การคูณแรงดันไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพที่กระแสโหลดต่ำเท่านั้น แน่นอน คุณสามารถรับกระแสที่สูงขึ้นได้หากคุณเพิ่มความจุของตัวเก็บประจุ ข้อดีของโครงร่างข้างต้นคือความสามารถในการรับไฟฟ้าแรงสูงโดยไม่ต้องใช้หม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูง นอกจากนี้ คาปาซิเตอร์ต้องมีแรงดันใช้งานเพียง 2Em ไม่ว่าจะเพิ่มแรงดันเป็นกี่เท่าก็ตาม และไดโอดแต่ละตัวทำงานที่แรงดันย้อนกลับสูงสุดเพียง 2Em

ชิ้นส่วนวงจรเรียงกระแส

ไดโอด ถูกเลือกตามพารามิเตอร์หลัก: I0max กระแสแก้ไขสูงสุดและการจำกัดแรงดันย้อนกลับ Urev เมื่อมีตัวเก็บประจุที่อินพุตของตัวกรองค่าที่มีประสิทธิภาพของแรงดันไฟฟ้าของขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลง U2 ในวงจรเรียงกระแสทั้งหมดไม่ควรเกิน - 35% ของค่าของ Urev ยกเว้นวงจรบริดจ์ ในวงจรคลื่นเต็มจุดศูนย์ แรงดัน U2 หมายถึงครึ่งหนึ่งของขดลวด ในวงจรบริดจ์ y ไม่ควรเกิน 70% ของค่า Urev

เพื่อแก้ไขแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น จำนวนไดโอดที่เหมาะสมจะต่ออนุกรมกัน

เมื่อไดโอดเจอร์เมเนียมและซิลิกอนเชื่อมต่อเป็นอนุกรม จำเป็นต้องควบคุมด้วยตัวต้านทานที่มีความต้านทานเท่ากันตามลำดับหลายสิบหรือหลายร้อยกิโลโอห์ม (รูปที่ 2) หากยังไม่เสร็จ เนื่องจากมีการแพร่กระจายอย่างมากในความต้านทานย้อนกลับของไดโอด แรงดันย้อนกลับจึงกระจายไม่สม่ำเสมอระหว่างพวกมันและการสลายตัวของไดโอดเป็นไปได้ และเมื่อมีตัวต้านทานแบบแบ่งแรงดันย้อนกลับจะถูกแบ่งเท่า ๆ กันระหว่างไดโอด

การเชื่อมต่อแบบขนานของไดโอดเพื่อให้ได้กระแสขนาดใหญ่เป็นสิ่งที่ไม่พึงปรารถนา เนื่องจากการแพร่กระจายของพารามิเตอร์และลักษณะของไดโอดแต่ละตัว พวกมันจะถูกโหลดด้วยกระแสไม่สม่ำเสมอ ในการทำให้กระแสเท่ากันในกรณีนี้ ตัวต้านทานการทำให้เท่ากันจะเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับไดโอดแต่ละตัว ซึ่งความต้านทานจะถูกเลือกในเชิงประจักษ์

สำหรับหม้อแปลงเรียงกระแส ขดลวดปฐมภูมิมักมีหลายส่วนที่สลับไปยังแรงดันไฟหลัก 110, 127 และ 220 V

ข้าว. 2. การเชื่อมต่อแบบอนุกรมของไดโอดเซมิคอนดักเตอร์

ข้าว. 3.วิธีการปรับแรงดันไฟฟ้า

ขดลวดทุติยภูมิได้รับการออกแบบสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ ด้วยวงจรแบบเต็มคลื่นจึงมีเอาต์พุตจุดกึ่งกลาง เพื่อลดการรบกวนจากเครือข่ายในหม้อแปลงเรียงกระแสที่ป้อนเครื่องรับ ขดลวดป้องกันจะถูกวางไว้ระหว่างขดลวดหลักและขดลวดทุติยภูมิ ซึ่งปลายด้านหนึ่งเชื่อมต่อกับขั้วลบทั่วไป

ตามกฎแล้วโช้คสำหรับตัวกรองมีอยู่ในแกนกลาง ช่องว่างไดอะแมกเนติก เพื่อขจัดความอิ่มตัวของสนามแม่เหล็ก ซึ่งนำไปสู่การลดค่าความเหนี่ยวนำ ความต้านทานของขดลวดเหนี่ยวนำต่อกระแสตรงมักจะเท่ากับหลายสิบหรือหลายร้อยโอห์ม ส่วนหนึ่งของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขแล้วตกอยู่กับมันและบนขดลวดขั้นบันไดของหม้อแปลง

มีการติดตั้งสวิตช์และฟิวส์ในวงจรขดลวดเมนเพื่อปิดวงจรเรียงกระแสโดยอัตโนมัติในกรณีฉุกเฉิน ตัวอย่างเช่น หากตัวเก็บประจุตัวกรองเสีย การลัดวงจรจะเกิดขึ้นในวงจรกระแสไฟที่แก้ไขแล้ว กระแสหลักจะสูงกว่าปกติมากและฟิวส์จะขาด หากไม่มีหม้อแปลงอาจไหม้ได้ นอกจากนี้การลัดวงจรดังกล่าวยังเป็นอันตรายต่อไดโอดซึ่งสามารถถูกทำลายได้ด้วยความร้อนสูงเกินไปที่มีกระแสไฟฟ้ามากเกินไป

บางครั้งขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงทำด้วยเอาต์พุตสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันเช่น 190, 200, 210, 220 และ 230 V ดังนั้นด้วยความช่วยเหลือของสวิตช์จึงเป็นไปได้ที่จะรักษาแรงดันไฟฟ้าคงที่โดยประมาณของวงจรเรียงกระแสโดยใช้ สลับระหว่างความผันผวนของแรงดันไฟหลัก (รูปที่ 3, a)อีกวิธีหนึ่งในการควบคุมคือการรวมตัวเปลี่ยนรูปแบบอัตโนมัติที่มีเอาต์พุตสำหรับแรงดันไฟฟ้าและสวิตช์ที่แตกต่างกัน

เปิด ควบคุม autotransformer อนุญาตให้เมื่อแรงดันไฟหลักลดลงเพื่อจ่ายแรงดันปกติให้กับขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้า (รูปที่ 3, b) นอกจากนี้ยังมีตัวปรับอัตโนมัติแบบพิเศษสำหรับแรงดันไฟหลัก 127 และ 220 V ช่วยให้ปรับแรงดันไฟฟ้าได้อย่างราบรื่นจาก 0 ถึง 250 โวลต์

เมื่อทำงานกับวงจรเรียงกระแสโดยเฉพาะอย่างยิ่งหากให้ไฟฟ้าแรงสูง ต้องใช้ความระมัดระวังเนื่องจากการทำร้ายบุคคลด้วยแรงดันไฟฟ้าหลายร้อยโวลต์นั้นเป็นอันตรายถึงชีวิต

รูปที่. 4. การสลับตัวแบ่งสำหรับสามแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน

ชิ้นส่วนไฟฟ้าแรงสูงทั้งหมดของวงจรเรียงกระแสต้องได้รับการปกป้องจากการสัมผัสโดยไม่ได้ตั้งใจ ห้ามสัมผัสส่วนใด ๆ ของวงจรเรียงกระแสในขณะทำงาน การเชื่อมต่อหรือการเปลี่ยนแปลงวงจรเรียงกระแสทั้งหมดจะทำเมื่อวงจรเรียงกระแสปิดอยู่และตัวเก็บประจุตัวกรองถูกคายประจุ การรวมหลอดนีออนบนแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขแล้วเป็นตัวบ่งชี้ (ตัวชี้) ของไฟฟ้าแรงสูงจะเป็นประโยชน์ การเรืองแสงของมันบ่งชี้ว่ามีไฟฟ้าแรงสูง

หลอดนีออนเปิดโดยตัวต้านทาน จำกัด ที่มีความต้านทานหลายสิบกิโลโอห์ม การมีโหลดคงที่ในรูปแบบของหลอดไฟดังกล่าวช่วยปกป้องตัวเก็บประจุตัวกรองจากการสลายตัวของแรงดันไฟฟ้าเกิน กรณีหลังอาจเกิดขึ้นได้หากวงจรเรียงกระแสทำงานที่ความเร็วรอบเดินเบา เมื่อไม่มีโหลด จะไม่มีแรงดันตกภายในวงจรเรียงกระแส ดังนั้น แรงดันคร่อมตัวเก็บประจุตัวกรองจะสูงสุด

อ่านเพิ่มเติม: เรโซแนนซ์ของแรงดันไฟฟ้า