- Funzionamento del raddrizzatore a mezza onda:
- Funzionamento con condensatore:
- Pratico circuito raddrizzatore a mezza onda su breadboard:
- Funzionamento del circuito:
- Circuito raddrizzatore a mezza onda senza filtro:
- Circuito raddrizzatore a mezza onda con filtro:
Il processo di conversione della corrente alternata in corrente continua è la rettifica. Qualsiasi alimentatore offline ha il blocco di raddrizzamento che converte la sorgente della presa a muro CA in CC ad alta tensione o la sorgente della presa a muro CA abbassata in CC a bassa tensione. L'ulteriore processo sarà il filtraggio, la conversione DC-DC, ecc. Quindi, in questo articolo parleremo di tutte le operazioni del raddrizzatore a semionda con schema elettrico.
La natura della tensione CA è sinusoidale a una frequenza di 50 / 60Hz. La forma d'onda sarà la seguente.
Ora la rettifica è il processo di rimozione della parte negativa della corrente alternata (CA), producendo quindi la CC parziale. Ciò può essere ottenuto utilizzando diodi. I diodi consentono alla corrente di fluire solo in una direzione. Per comprensione possiamo dividere la forma d'onda in mezzo ciclo positivo e mezzo ciclo negativo. Quando la tensione di cui sopra viene fornita attraverso un diodo, la conduzione avviene solo durante il mezzo ciclo positivo. Quindi, sotto sarà la forma d'onda.
Funzionamento del raddrizzatore a mezza onda:
In Half wave Rectifier, rimuoviamo il semiciclo negativo dell'onda CA utilizzando un diodo, mentre in Full Wave Rectifier convertiamo il semiciclo negativo di CA in ciclo positivo utilizzando 4 diodi. Consideriamo ora una tensione CA con ampiezza inferiore di 15 Vrms e rettifichiamola in tensione CC utilizzando un singolo diodo. Il diodo conduce solo durante il semiciclo positivo. Tuttavia, l'uscita sarà una tensione CC positiva pulsata discontinua. Deve essere ulteriormente filtrato per renderlo un DC puro con minore ondulazione. Il punto da tenere a mente è che tutta la tensione, la corrente che misuriamo tramite DMM è di natura rms. Quindi lo stesso è considerato anche nella simulazione.
La forma d'onda di uscita sopra è quella prevista, una forma d'onda CC pulsata discontinua. Per smussare la forma d'onda o per renderla continua aggiungiamo un filtro condensatore in uscita. Il funzionamento del condensatore in parallelo è quello di mantenere una tensione costante in uscita. Decide la quantità di ondulazione presente nell'output.
Con un filtro condensatore da 1uF:
La forma d'onda sottostante mostra la riduzione del ripple in base al valore della capacità, ovvero la capacità di immagazzinamento della carica.
Forme d'onda di uscita: rosso - 1uF; Verde senape - 4.7uF; Blu - 10uF; Verde scuro - 47uF
Funzionamento con condensatore:
Durante il semiciclo positivo, il diodo viene polarizzato in avanti e il condensatore viene caricato così come il carico viene alimentato. Durante il semiciclo negativo il diodo viene polarizzato inversamente e il circuito è aperto durante il quale il condensatore fornisce l'energia immagazzinata in esso. Maggiore è la capacità di immagazzinamento dell'energia, minore è l'ondulazione nella forma d'onda di uscita.
Il fattore di ondulazione può essere calcolato teoricamente da,
Calcoliamolo per un qualsiasi valore di condensatore e confrontiamolo con le forme d'onda ottenute sopra.
Carico R = 1kOhm; f = 50Hz; C out = 1uF; I dc = 15mA
Quindi,
La forma d'onda sopra ha un'ondulazione di 11 Volt che è quasi la stessa. La differenza sarà compensata a valori di condensatore più alti. Inoltre, l'efficienza è il problema principale nel raddrizzatore a semionda che è inferiore al raddrizzatore a onda intera. Generalmente l'efficienza (ƞ) = 40%.
Pratico circuito raddrizzatore a mezza onda su breadboard:
I componenti utilizzati nel circuito raddrizzatore a semionda sono:
- Trasformatore step-down da 220 V / 15 V CA.
- 1N4007 - Diodo
- Resistore
- Condensatori
Qui, per una tensione rms di 15 V, la tensione di picco sarà fino a 21 V. Quindi i componenti da utilizzare dovrebbero essere classificati a 25V e oltre.
Funzionamento del circuito:
Trasformatore step-down:
Il trasformatore step down è costituito da avvolgimento primario e avvolgimento secondario avvolto su nucleo di ferro laminato. Il numero di turni della primaria sarà maggiore del secondario. Ogni avvolgimento funge da induttori separati. Quando l'avvolgimento primario viene alimentato attraverso una sorgente alternata, l'avvolgimento si eccita e viene generato il flusso. L'avvolgimento secondario subisce il flusso alternato prodotto dall'avvolgimento primario che induce la fem nell'avvolgimento secondario. Questa emf indotta scorre quindi attraverso il circuito esterno collegato. Il rapporto di spire e l'induttanza dell'avvolgimento decide la quantità di flusso generato dal primario e dalla fem indotta nel secondario. Nel trasformatore utilizzato di seguito
L'alimentazione da 230 V CA dalla presa a muro viene ridotta a 15 V CA rms utilizzando un trasformatore step-down. L'alimentazione viene quindi applicata attraverso il circuito del raddrizzatore come di seguito.
Circuito raddrizzatore a mezza onda senza filtro:
La tensione corrispondente sul carico è 6,5 V perché la tensione di uscita media della forma d'onda discontinua può essere vista nel multimetro digitale.
Circuito raddrizzatore a mezza onda con filtro:
Quando il filtro del condensatore viene aggiunto come di seguito,
1. Per C out = 4.7uF, il ripple viene ridotto e quindi la tensione media aumentata a 11.9V
2. Per C out = 10uF, l'ondulazione viene ridotta e quindi la tensione media aumentata a 15.0V
3. Per C out = 47uF, il ripple viene ulteriormente ridotto e quindi la tensione media aumenta a 18,5V
4. Per C out = 100uF, quindi dopo questo la forma d'onda è finemente levigata e quindi l'ondulazione è bassa. La tensione media è aumentata a 18,9 V.
