Prostownik mostkowy, obwód, wzór, 7 ważnych czynników

Lista tematów

• Rektyfikacja i prostownik
• Rodzaje prostowników
• Mostek prostowniczy
• Obwód prostownika mostkowego i schemat
• Działanie prostownika mostkowego
• Różnice między prostownikiem mostkowym a prostownikiem pełnookresowym
• Problemy matematyczne

Sprostowanie

Rektyfikacja: Proces, w którym napięcie przemienne jest zamieniane na napięcie stałe, jest znany jako prostowanie. Prostownik to urządzenie elektroniczne służące do prostowania

Rodzaje prostowników

Prostowniki występują głównie w trzech typach. Oni są -

1. Prostowniki półfalowe (HWR)
2. Prostowniki pełnookresowe (FWR)
3. Mostek prostowniczy (BR)

Mostki prostownicze

Mostki prostownicze to rodzaj prostowników, które konwertują prąd przemienny na prąd stały, czyli prąd przemienny na prąd stały. Ten typ prostownika umożliwia przejście przez obwód obu połówek napięcia wejściowego AC. Do wykonania mostka prostowniczego potrzebne są cztery diody.

Praca i obwód mostków prostowniczych

Prostownik mostkowy pokazano na poniższym obwodzie.

Prostowanie pełnookresowe można również zrealizować za pomocą prostownika, który zawiera cztery diody. Jak pokazano na schemacie, dwie diody przeciwległych ramion przewodzą prąd jednocześnie, podczas gdy pozostałe dwie diody pozostają w stanie wyłączonym. Na razie prąd przepływa przez diody D1 i D3, ale żaden prąd nie przepływa przez diody D2 i D4. Dzieje się tak z powodu chwilowej polaryzacji uzwojeń wtórnych transformatora. W ten sposób prąd I przepływa przez rezystancję obciążenia RL we wskazanym kierunku.

Teraz nadchodzi kolejna połowa cyklu. Tym razem zmienia się polaryzacja transformatora. Prąd przepływa przez diodę D2 i diodę D4, a żaden prąd nie płynie przez diody D1 i D3. Kierunek przepływu prądu pozostaje taki sam jak w poprzedniej połowie cyklu.

Dowiedz się, jak działa transformator!

Formuła i równania prostownika mostkowego

Ze standardowego obwodu prostownika mostkowego,

Vi to napięcie wejściowe; Vb to napięcie diody, rd to rezystancja dynamiczna, R to rezystancja obciążenia, Vo to napięcie wyjściowe.

Średnie napięcie O / p:

V_o = V_mSinut; 0 ≤ ωt ≤ π

V_av = 1 / π * ∫₀^2πVo d (ωt)

Lub V_av = 1 / π * ∫₀^2πV_mSinωt d (ωt)

Lub V_av = (V_m/ π) [- Cosωt]₀^π

Lub V_av = (V_m / π) * [- (- 1) - (- (1))]

Lub V_av = (V_m/ π) * 2

Lub V_av = 2 V._m / π = 0.64 V._m

Średni prąd obciążenia (I_av) = 2 * I_m/ π

Wartość RMS (średnia kwadratowa) prądu:

I_rms = [1 / π * ∫ ₀ ^2π I²  d (ωt)]^1/2

Ja = ja_mSinut; 0 ≤ ωt ≤ π

Lub ja_rms = [1 / π * ∫ ₀ ^2π I_m²  Grzech²ωt d (ωt)]^1/2

Lub ja_rms = [I_m²/ π * ∫ ₀ ^2π Grzech²ωt d (ωt)]^1/2

Teraz Sin²ωt = ½ (1 - Cos2ωt)

Lub ja_rms = [I_m²/ π * ∫ ₀ ^2π (1 - Cos2ωt) d (ωt)]^1/2

Lub ja_rms = [I_m²/ 2] ^½   Lub ja_rms = I_m/ √2

Napięcie RMS = V._rms = V_m/ √2.

Znaczenie wartości RMS polega na tym, że jest ona równoważna wartości DC.

Pod warunkiem, że wartość RMS jest ≤ wartości szczytowej

Szczytowe napięcie odwrotne (PIV):

Szczytowe napięcie odwrotne lub PIV jest określane jako maksymalne dopuszczalne napięcie, które można przyłożyć do diody przed jej przebiciem.

Szczytowe napięcie odwrotne prostownika mostkowego jest obliczane jako PIV> = V_m

Przyłożenie napięcia wyższego niż szczytowe napięcie odwrotne spowoduje uszkodzenie diody i wpłynie na inne elementy obwodu, jeśli są powiązane.

Wykres prostownika mostkowego

Poniższy wykres przedstawia wejściowy sygnał wyjściowy prostownika mostkowego. Działa tak samo jak prostownik mostkowy.

Form Factor

Połączenia współczynnik kształtu prostownika mostkowego jest taki sam jak prostownik pełnookresowy i jest definiowany jako stosunek wartości skutecznej (RMS) wartości napięcia obciążenia do średniej wartości napięcia obciążenia.

Współczynnik kształtu = V._rms /V_av

V_rms = V_m/2

V_av = V_m / π

Współczynnik kształtu = (V_m/ √2) / (2 * V_m/ π) = π / 2√2 = 1.11

Więc możemy napisać V_rms = 1.11 * _Waw.

Współczynnik tętnienia

Czynnik tętnienia prostownika mostkowego to procent składowej prądu przemiennego obecnego na wyjściu prostownika mostkowego.

„Γ” oznacza współczynnik tętnienia.

I_o = I_ac + I_dc

Lub ja_ac = I_o - Ja_dc

Lub ja_ac = [1 / (2π) * ∫₀^2π(I-IDC)²d (ωt)]^1/2

Lub ja_ac = [I_rms² + I_dc²- 2 I._dc²] 1/2

Lub ja_ac = [I_rms² - Ja_dc²] 1/2

Tak więc współczynnik Ripple,

γ = I_rms² - Ja_dc² / I_dc²

lub γ = [(I_rms² - Ja_dc²) - 1] ^1/2

γ_FWR = 0.482

Współczynnik wykorzystania transformatora

Stosunek mocy DC do znamionowej mocy AC jest znany jako Współczynnik wykorzystania transformatora lub TUF.

TUF = P_dc/ P_ac(oceniono)

V_s / √2 to napięcie znamionowe dla uzwojenia wtórnego, a ja_m/ 2 to prąd przepływający przez uzwojenie.

Więc TUF = I_dc² R_L / (W_s/ √2) * (I_m / 2)

TUF = (2 I._m/ π)²R_L / ( JA_m² (R_f +R_L) / (2√2) = 2√2 / π ² * (1 / (1 + R .)_f/R_L))

Jeśli R_f << R_L, następnie,

TUF = 8 / π ² = 0.812

Im więcej TUF, tym lepsza wydajność.

Sprawność prostownika mostkowego

Sprawność prostownika mostkowego definiuje się jako stosunek mocy prądu stałego dostarczanego przy obciążeniu do mocy wejściowej prądu przemiennego. Jest reprezentowany przez symbol - η

= P_załadować / P_in * 100

lub η = I_dc² * R / I_rms² * R, jak P = VI, i V = IR

Teraz ja_rms = I_m/ √2 i I_dc = 2 * I_m/ π

Zatem η = (4I_m²/ π²) / (JA_m²/ 2)

η = 8 / π² * 100% = 81.2%

Sprawność idealnego obwodu prostownika mostkowego wynosi = 81.2%

Określ różnicę między mostkiem a prostownikiem pełnookresowym

Niektóre problemy z prostownikami mostkowymi

1. Mostek prostowniczy ma obciążenie 1 kilooma. Zastosowane napięcie przemienne wynosi 220 V (wartość skuteczna). Jeśli pominie się rezystancje wewnętrzne diod, jakie będzie napięcie tętnienia na rezystancji obciążenia?

za. 0.542 V.

b. 0.585 V.

do. 0.919 V.

re. 0.945 V.

Napięcie tętnienia wynosi = γ * Vdc / 100

Vdc = 0.636 * Vrms * √2 = 0.636 * 220 * √2 = 198 V.

Współczynnik tętnienia idealnego prostownika pełnookresowego wynosi 0.482

Stąd napięcie tętnienia = 0.482 * 198/100 = 0.945 V.

2. Jeśli szczytowe napięcie obwodu prostownika mostkowego wynosi 10 V, a dioda jest diodą krzemową, jakie będzie szczytowe napięcie odwrotne na diodzie?

Szczytowe napięcie odwrotne jest ważnym parametrem definiowanym jako maksymalne napięcie polaryzacji odwrotnej przyłożone do diody przed wejściem w obszar przebicia. Jeśli szczytowa wartość napięcia odwrotnego jest mniejsza niż wartość, może wystąpić przebicie. W przypadku prostownika pełnookresowego szczytowe napięcie odwrotne diody jest takie samo, jak szczytowe napięcie = Vm. Zatem szczytowe napięcie odwrotne = 5 woltów.

3. Do pełnookresowego prostownika przykładane jest napięcie wejściowe 100 Sin 100 πt volt. Jaka jest wyjściowa częstotliwość tętnienia?

V = V_mgrzech

Tutaj ω = 100

Częstotliwość podano jako - ω / 2 = 100/2 = 50 Hz.

Zatem częstotliwość wyjściowa = 50 * 2 = 100 Hz.

4. Jakie jest główne zastosowanie prostownika? Które urządzenie wykonuje odwrotną operację?

Prostownik przekształca napięcie przemienne na napięcie stałe. Oscylator przekształca napięcie stałe na napięcie przemienne.

5. W przypadku prostownika mostkowego przyłożone napięcie wejściowe wynosi 20Sin100 π t. Jakie będzie średnie napięcie wyjściowe?

Teraz wiemy, że V = V_mgrzech

V_m = 20

Tak więc napięcie wyjściowe = 2 V._m / π = 2 * 20 / π = 12.73 woltów

Napięcie wyjściowe wynosi 12.73 V.

Sudipta Roy

Cześć, jestem Sudipta Roy. Zrobiłem B. Tech w elektronice. Jestem entuzjastą elektroniki i obecnie zajmuję się dziedziną elektroniki i komunikacji. Interesuję się nowoczesnymi technologiami, takimi jak sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe. Moje teksty skupiają się na dostarczaniu dokładnych i aktualnych danych wszystkim uczniom. Pomaganie komuś w zdobywaniu wiedzy sprawia mi ogromną przyjemność.
Połączmy się poprzez LinkedIn –