Circuito retificador de onda completa com e sem filtro

O processo de conversão de corrente alternada em corrente contínua é a retificação. Qualquer unidade de fonte de alimentação offline tem o bloco de retificação que converte a fonte de receptáculo de parede CA em uma fonte de receptáculo de alta tensão CC ou a fonte de receptáculo de parede CA reduzida em CC de baixa tensão. O processo seguinte será filtragem, conversão DC-DC e etc. Portanto, neste artigo, vamos discutir as operações do retificador de onda completa. O retificador de onda completa tem uma eficiência maior quando comparado ao retificador de meia onda.

A retificação de onda completa pode ser feita pelos seguintes métodos.

1. Retificador de onda completa com derivação central
2. Retificador de ponte (usando quatro diodos)

Se duas ramificações de um circuito são conectadas por uma terceira ramificação para formar um loop, a rede é chamada de circuito de ponte. Destes dois, o tipo preferível é o circuito retificador de ponte usando quatro diodos porque o tipo de dois diodos requer um transformador com derivação central e não confiável quando comparado ao tipo de ponte. A ponte de diodos também está disponível em um único pacote. Alguns dos exemplos são DB102, GBJ1504, KBU1001 e etc.

O retificador de ponte supera a confiabilidade do retificador de meia ponte em termos da redução do fator de ondulação para o mesmo circuito de filtro na saída. A natureza da tensão CA é senoidal a uma frequência de 50 / 60Hz. A forma de onda será a seguinte.

Trabalho do retificador de onda completa:

Vamos agora considerar uma tensão CA com amplitude inferior de 15 Vrms (21 Vpk-pk) e retificá-la em tensão CC usando uma ponte de diodo. A forma de onda da alimentação CA pode ser dividida em meio ciclo positivo e meio ciclo negativo. Toda a tensão, corrente que medimos através do DMM (Multímetro Digital) é de natureza rms. Portanto, o mesmo é considerado na simulação do Greenpoint abaixo.

Durante o semiciclo positivo, os diodos D2 e ​​D3 conduzem e durante o meio ciclo negativo os diodos D4 e D1 conduzem. Portanto, durante os dois semiciclos, o diodo estará conduzindo. A forma de onda de saída após a retificação será a seguinte.

A fim de reduzir a ondulação na forma de onda ou tornar a forma de onda contínua, temos que adicionar um filtro de capacitor na saída. O funcionamento do capacitor em paralelo à carga é manter uma tensão constante na saída. Assim, a ondulação na saída pode ser reduzida.

Com um capacitor de 1uF como filtro:

A saída com filtro de 1uF amortece a onda apenas até certo ponto, porque a capacidade de armazenamento de energia de 1uF é menor. A forma de onda abaixo mostra o resultado do filtro.

Como a ondulação ainda está presente na saída, vamos verificar a saída com diferentes valores de capacitância. A forma de onda abaixo mostra a redução na ondulação com base no valor da capacitância, ou seja, capacidade de armazenamento de carga.

Formas de onda de saída: Verde - 1uF; Azul - 4,7uF; Verde mostarda - 10uF; Verde escuro - 47uF

Operações com capacitor:

Durante os semiciclos positivos e negativos, o par de diodos estará na condição de polarização direta e o capacitor será carregado assim que a carga for alimentada. O intervalo da tensão instantânea no qual a energia armazenada no capacitor é maior do que a tensão instantânea que o capacitor fornece para a energia armazenada nele. Quanto maior a capacidade de armazenamento de energia, menor a ondulação na forma de onda de saída.

O fator de ondulação pode ser calculado teoricamente por,

Vamos calculá-lo para qualquer valor de capacitor e compará-lo com as formas de onda obtidas acima.

_Carga R = 1kOhm; f = 100 Hz; C _out = 1uF; I _dc = 15mA

Portanto, fator de ondulação = 5 volts

A diferença do fator de ondulação será compensada em valores de capacitor mais altos. A eficiência do retificador de onda completa está acima de 80%, o que é o dobro de um retificador de meia onda.

Retificador de onda completa prático:

Os componentes usados ​​em um retificador de ponte são,

1. Transformador abaixador 220V / 15V AC.
2. 1N4007 - Diodos
3. Resistores
4. Capacitores
5. MIC RB156

Aqui, para uma tensão RMS de 15 V, a tensão de pico será de até 21 V. Portanto, os componentes a serem usados ​​devem ser classificados em 25 V e acima.

Operação do circuito:

Transformador abaixador:

O transformador abaixador consiste em um enrolamento primário e um enrolamento secundário enrolado sobre núcleo de ferro laminado. O número de voltas do primário será maior do que o secundário. Cada enrolamento atua como indutores separados. Quando o enrolamento primário é fornecido por uma fonte alternada, o enrolamento fica excitado e o fluxo é gerado. O enrolamento secundário experimenta o fluxo alternado produzido pelo enrolamento primário que induz a fem no enrolamento secundário. Esta fem induzida então flui através do circuito externo conectado. A relação de espiras e a indutância do enrolamento decidem a quantidade de fluxo gerado no primário e emf induzido no secundário. No transformador usado abaixo

A fonte de alimentação de 230 VCA da tomada da parede é reduzida para 15 VCArms usando um transformador redutor. A alimentação é então aplicada ao circuito retificador conforme abaixo.

Circuito retificador de onda completa sem filtro:

A tensão correspondente na carga é de 12,43 V porque a tensão de saída média da forma de onda descontínua pode ser vista no multímetro digital.

Circuito retificador de onda completa com filtro:

Quando o filtro de capacitor é adicionado como abaixo,

1. Para C _out = 4,7uF, a ondulação é reduzida e, portanto, a tensão média aumentou para 15,78V

2. Para C _out = 10uF, a ondulação é reduzida e, portanto, a tensão média aumentou para 17,5V

3. Para C _out = 47uF, a ondulação fica ainda mais reduzida e, portanto, a tensão média aumentou para 18,92 V

4. Para C _out = 100uF, qualquer valor de capacitância maior do que isso não terá muito efeito, então, depois disso, a forma de onda é suavizada e, portanto, a ondulação é baixa. A tensão média aumentou para 19,01V