Täysaallon keskipisteen tasasuuntaaja

Jos puhumme yksivaiheisista dioditasasuuntaajista yleensä, niin keskipisteen täysaaltotasasuuntaajan avulla voit saada pienempiä häviöitä itse diodeissa, koska diodeja on vain kaksi.

Lisäksi tällaisia ​​tasasuuntaajia käytetään yleensä pienjännitelaitteissa, joissa diodien läpi kulkeva virta on olennainen, joten tässä suhteessa täysiaaltokeskipistepiiri on edullisempi, koska diodien energiahäviöt ovat verrannollisia neliöön. niiden läpi kulkevan virran keskiarvosta.

Ja kun otetaan huomioon saatavuus ja laatu Diodi Schottky (matala myötäjännitehäviö), jotka ovat nykyään laajasti saatavilla markkinoilla, valinta keskipistepiirin hyväksi on ilmeinen.

Ja jos puhumme muuntaja-pulssimuuntajista, joissa on push-pull-muuntaja (silta, puolisilta, push-pull), jotka toimivat paljon tavallista verkkotaajuutta korkeammilla taajuuksilla, niin jäljelle jää vain tasasuuntaajapiiri, jossa on keskipiste ja ei muu.

Tässä artikkelissa keskitymme kuitenkin tasasuuntaajan laskemiseen suhteessa matalaan 50 Hz:n linjataajuuteen, jossa tasasuuntautunut virta on sinimuotoinen.

Ensinnäkin on huomattava, että tämän kaavion mukaan rakennetussa tasasuuntaajassa se velvoittaa meidät käyttämään muuntajaa, jossa on kaksi identtistä toisiokäämiä tai yksi toisiokäämi, mutta jonka lähtö on keskellä (joka on olennaisesti sama).

Tällaisen muuntajan puolikäämeistä sarjaan saatu jännite on itse asiassa kaksivaiheinen suhteessa keskipisteeseen, joka toimii nollapisteenä tasasuuntauksen aikana, koska tähän muodostuu kaksi suuruudeltaan samansuuruista, mutta vastakkaista EMF:ää. Toisin sanoen muuntajan toisiokäämin päätynapojen jännitteet, jotka syntyvät milloin tahansa sen toimintahetkellä, on vaihesiirretty 180 astetta.

Käämien w21 ja w22 vastakkaiset liittimet on kytketty diodien VD1 ja VD2 anodeihin, kun taas diodeihin kohdistetut jännitteet u21 ja u22 ovat vastavaiheisia.

Siksi diodit johtavat virtaa vuorotellen - kukin syöttöjännitteen puolijaksonsa aikana: yhden puolijakson aikana diodin VD1 anodilla on positiivinen potentiaali ja virta i21 kulkee sen läpi, kuorman läpi ja läpi. käämi (puolikela) w21, kun diodi VD2 on käänteisessä bias-tilassa, se on lukittu, joten puolikäämin w22 läpi ei kulje virtaa.

Seuraavan puolijakson aikana VD2-diodin anodilla on positiivinen potentiaali ja virta i22 kulkee sen läpi kuorman läpi ja käämin (puolikelan) w22 läpi, kun taas diodi VD1 on käänteisessä esijännitetilassa, se on lukittu, joten virta ei kulje puolikäämin w21 läpi.

Tuloksena on se, että virta kulkee kuorman läpi aina samaan suuntaan, eli virta tasasuuntautuu. Ja jokainen muuntajan toisiokäämin puoliskoista osoittautuu kuormitetuksi vain puolen kahden jakson ajan. Muuntajalle tämä tarkoittaa, että sen magneettipiirissä ei koskaan tapahdu magnetointia, koska käämivirtojen tasavirtakomponenttien magnetomotoriset voimat on suunnattu vastakkaiseen suuntaan.

Merkitään yhden puolikäämin keskipisteen ja etäpään välinen tehollinen jännite U2:na. Tällöin saadaan keskimääräinen tasasuuntautunut jännite Ud toisiokäämin keskipisteen ja diodien katodien kytkentäpisteen välillä. Tässä tapauksessa kuorman jännitteen keskiarvo on:

Näemme, että tasasuunnatun jännitteen keskiarvo on suhteessa rms-arvoon samalla tavalla kuin virran keskiarvo on suhteessa tasasuuntaamattoman sinimuotoisen jännitteen virran rms-arvoon.

Kuormavirran keskiarvo saadaan kaavasta (jossa Rd on kuormitusvastus):

Ja koska virta kulkee diodien läpi sarjassa, voit nyt löytää kunkin diodin keskimääräisen virran ja kunkin diodin virran amplitudin. Kun valitset diodia tällaiselle tasasuuntaajalle, on tärkeää kiinnittää huomiota siihen, että diodin suurin sallittu virta on hieman suurempi kuin tämän kaavan mukaan määritetty arvo:

Täysaallon keskipistetasasuuntaajaa suunniteltaessa on myös tärkeää muistaa, että lukittuun diodiin syötetty käänteinen jännite toisen diodin johtaessa saavuttaa kaksi kertaa puolikäämin jännitteen amplitudin.Siksi valitun diodin maksimikäänteisjännitteen on aina oltava suurempi kuin tämä arvo:

Kun lähtöjännite (korjattu) Ud on määritetty, toisiopuolen käämin jännitteen U2 tehollinen arvo liittyy siihen seuraavasti (vertaa ensimmäiseen kaavaan):

Lisäksi suunniteltaessa tasasuuntaajaa ja asetettaessa kuormituksella saavutettavaa keskimääräistä lähtöjännitettä Ud, siihen on lisättävä eteenpäin suunnattu jännitehäviö diodin Uf yli (se on annettu diodin dokumentaatiossa). Kertomalla puolet keskimääräisestä kuormitusvirrasta diodin poikki tulevalla jännitehäviöllä saamme energiamäärän, joka on väistämättä hävitettävä molemmissa diodeissa lämpönä:

Diodeja valittaessa on tärkeää ottaa tämä huomioon, arvioida diodikotelon ominaisuudet, voiko se haihduttaa niin paljon tehoa ja ei samalla epäonnistua. Tarvittaessa sinun on tehtävä lisälämpölaskelmia niiden jäähdytyselementtien valinnasta, joihin nämä diodit kiinnitetään.