วงจรเรียงกระแสกึ่งกลางคลื่นแบบเต็ม

หากเราพูดถึงวงจรเรียงกระแสไดโอดแบบเฟสเดียวโดยทั่วไปแล้ววงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นแบบจุดกึ่งกลางจะช่วยให้คุณสูญเสียไดโอดน้อยลงเนื่องจากมีไดโอดเพียงสองตัวเท่านั้น

นอกจากนี้ โดยปกติวงจรเรียงกระแสดังกล่าวจะใช้ในอุปกรณ์แรงดันต่ำที่กระแสผ่านไดโอดเป็นสิ่งจำเป็น ดังนั้น ในแง่นี้ วงจรจุดกึ่งกลางแบบเต็มคลื่นจึงได้เปรียบกว่าเนื่องจากการสูญเสียพลังงานในไดโอดจะเป็นสัดส่วนของกำลังสอง ของค่าเฉลี่ยของกระแสที่ไหลผ่าน

และเมื่อคุณคำนึงถึงความพร้อมใช้งานและคุณภาพ ไดโอด Schottky (แรงดันตกคร่อมต่ำ) ที่มีจำหน่ายทั่วไปในท้องตลาดปัจจุบัน ทางเลือกที่สนับสนุนวงจรจุดกึ่งกลางนั้นชัดเจน

และถ้าเรากำลังพูดถึงตัวแปลงพัลส์ของหม้อแปลงที่มีหม้อแปลงแบบพุชพูล (บริดจ์, ครึ่งบริดจ์, พุชพูล) ทำงานที่ความถี่สูงกว่าความถี่เครือข่ายปกติมาก มีเพียงวงจรเรียงกระแสที่มีจุดกึ่งกลางเท่านั้นที่ยังคงอยู่และไม่มี อื่น.

อย่างไรก็ตาม ในบทความนี้ เราจะมุ่งเน้นไปที่การคำนวณวงจรเรียงกระแสที่สัมพันธ์กับความถี่สายต่ำที่ 50 Hz ซึ่งกระแสที่แก้ไขจะเป็นไซน์

ก่อนอื่นควรสังเกตว่าในวงจรเรียงกระแสซึ่งสร้างขึ้นตามโครงร่างนี้จำเป็นต้องมีหม้อแปลงที่มีขดลวดทุติยภูมิสองเส้นที่เหมือนกันหรือมีขดลวดทุติยภูมิหนึ่งเส้น แต่มีเอาต์พุตอยู่ตรงกลาง (ซึ่งโดยพื้นฐานแล้ว เหมือน).

แรงดันไฟฟ้าที่ได้รับเป็นอนุกรมจากขดลวดครึ่งหนึ่งของหม้อแปลงดังกล่าวเป็นจริงสองเฟสที่เกี่ยวกับจุดกึ่งกลาง ซึ่งทำหน้าที่เป็นจุดศูนย์ในระหว่างการแก้ไข เนื่องจาก EMF สองตัวที่มีขนาดเท่ากันแต่มีทิศทางตรงข้ามกันเกิดขึ้นที่นี่ นั่นคือแรงดันไฟฟ้าที่ปลายขั้วของขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงซึ่งเกิดขึ้นในช่วงเวลาใด ๆ ของการทำงานจะเปลี่ยนเฟสไป 180 องศา

ขั้วตรงข้ามของขดลวด w21 และ w22 เชื่อมต่อกับขั้วบวกของไดโอด VD1 และ VD2 ในขณะที่แรงดันไฟฟ้า u21 และ u22 ที่ใช้กับไดโอดอยู่ในแอนติเฟส

ดังนั้นไดโอดจึงนำกระแสสลับกัน - แต่ละตัวในช่วงครึ่งรอบของแรงดันไฟฟ้า: ในช่วงครึ่งรอบหนึ่งแอโนดของไดโอด VD1 มีศักยภาพในเชิงบวกและกระแส i21 ไหลผ่านผ่านโหลดและผ่าน คอยล์ (กึ่งคอยล์) w21 ในขณะที่ไดโอด VD2 อยู่ในสภาวะไบแอสย้อนกลับ จะถูกล็อกไว้ ดังนั้นจึงไม่มีกระแสไหลผ่านฮาล์ฟคอยล์ w22

ในช่วงครึ่งรอบถัดไปขั้วบวกของไดโอด VD2 มีศักยภาพเป็นบวกและกระแส i22 ไหลผ่านผ่านโหลดและผ่านขดลวด (กึ่งขดลวด) w22 ในขณะที่ไดโอด VD1 อยู่ในสถานะเอนเอียงย้อนกลับ มันถูกล็อคดังนั้นกระแสจึงไม่ไหลผ่านฮาล์ฟคอยล์ w21

ผลลัพธ์ที่ได้คือกระแสไหลผ่านโหลดในทิศทางเดียวกันเสมอ นั่นคือกระแสถูกแก้ไข และแต่ละครึ่งของขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงจะถูกโหลดเพียงครึ่งช่วงของสองช่วง สำหรับหม้อแปลง หมายความว่าการสะกดจิตจะไม่เกิดขึ้นในวงจรแม่เหล็ก เนื่องจากแรงเคลื่อนแม่เหล็กของส่วนประกอบ DC ของกระแสที่คดเคี้ยวนั้นมุ่งตรงข้ามกัน

ให้เราแสดงแรงดันไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพระหว่างจุดกึ่งกลางและขั้วไกลของหนึ่งในขดลวดครึ่งหนึ่งเป็น U2 จากนั้นจะได้ค่าแรงดันไฟฟ้าแก้ไขเฉลี่ย Ud ระหว่างจุดกึ่งกลางของขดลวดทุติยภูมิและจุดเชื่อมต่อของแคโทดของไดโอด ในกรณีนี้ ค่าเฉลี่ยของแรงดันไฟฟ้าในโหลดจะเป็น:

เราเห็นว่าค่าเฉลี่ยของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขนั้นสัมพันธ์กับค่า rms ในลักษณะเดียวกับที่ค่าเฉลี่ยของกระแสไฟฟ้านั้นสัมพันธ์กับค่า rms ของกระแสไฟฟ้าที่มีแรงดันไซน์ที่ยังไม่ได้แก้ไข

สูตรหาค่าเฉลี่ยของกระแสโหลด (โดยที่ Rd คือความต้านทานโหลด):

และเนื่องจากกระแสไหลผ่านไดโอดเป็นชุด คุณจึงสามารถหากระแสเฉลี่ยของไดโอดแต่ละตัวและแอมพลิจูดของกระแสสำหรับแต่ละไดโอดได้ เมื่อเลือกไดโอดสำหรับวงจรเรียงกระแสดังกล่าว สิ่งสำคัญคือต้องใส่ใจกับข้อเท็จจริงที่ว่ากระแสสูงสุดของไดโอดที่อนุญาตนั้นสูงกว่าค่าที่กำหนดตามสูตรนี้เล็กน้อย:

เมื่อออกแบบวงจรเรียงกระแสแบบจุดกึ่งกลางแบบเต็มคลื่น สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าแรงดันย้อนกลับที่ใช้กับไดโอดที่ถูกล็อกในขณะที่ไดโอดอีกตัวกำลังนำไฟฟ้าจะมีค่าเป็นสองเท่าของแอมพลิจูดของแรงดันไฟครึ่งคอยล์ดังนั้นแรงดันย้อนกลับสูงสุดสำหรับไดโอดที่เลือกจะต้องมากกว่าค่านี้เสมอ:

เมื่อระบุเอาต์พุต (แก้ไข) แรงดัน Ud แล้วค่าที่มีประสิทธิภาพของแรงดัน U2 ของขดลวดทุติยภูมิจะสัมพันธ์กันดังต่อไปนี้ (เปรียบเทียบกับสูตรแรก):

นอกจากนี้ เมื่อออกแบบวงจรเรียงกระแสและตั้งค่าแรงดันเอาต์พุตเฉลี่ย Ud ที่จะได้รับภายใต้โหลด จำเป็นต้องเพิ่มแรงดันตกคร่อมไดโอด Uf ไปข้างหน้า (มีให้ในเอกสารประกอบไดโอด) การคูณครึ่งหนึ่งของกระแสโหลดเฉลี่ยโดยแรงดันไปข้างหน้าที่ตกคร่อมไดโอดทำให้เราได้ปริมาณพลังงานที่จำเป็นต้องกระจายไปในแต่ละไดโอดทั้งสองอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ในรูปของความร้อน:

เมื่อเลือกไดโอด สิ่งสำคัญคือต้องคำนึงถึงสิ่งนี้ เพื่อประเมินความสามารถของตัวเรือนไดโอด ว่าสามารถกระจายพลังงานได้มากหรือไม่ล้มเหลวในเวลาเดียวกัน หากจำเป็น คุณจะต้องทำการคำนวณความร้อนเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเลือกฮีทซิงค์ที่จะต่อไดโอดเหล่านี้