Circuito retificador de meia onda com e sem filtro

O processo de conversão de corrente alternada em corrente contínua é a retificação. Qualquer unidade de fonte de alimentação off-line tem o bloco de retificação que converte a fonte de receptáculo de parede CA em CC de alta tensão ou a fonte de receptáculo de parede CA reduzida em CC de baixa tensão. O próximo processo será filtragem, conversão DC-DC, etc. Portanto, neste artigo vamos discutir todas as operações do retificador de meia onda com diagrama de circuito.

A natureza da tensão CA é senoidal a uma frequência de 50 / 60Hz. A forma de onda será a seguinte.

Já a retificação é o processo de remover a parte negativa da Corrente Alternada (CA), produzindo a CC parcial. Isso pode ser alcançado usando diodos. Os diodos permitem que a corrente flua apenas em uma direção. Para compreensão, podemos dividir a forma de onda em meio ciclo positivo e meio ciclo negativo. Quando a tensão acima é fornecida por meio de um diodo, a condução ocorre apenas durante o meio ciclo positivo. Assim, abaixo estará a forma de onda.

Trabalho de retificador de meia onda:

No retificador de meia onda, removemos o meio ciclo negativo da onda CA usando um diodo, enquanto no retificador de onda completa convertemos o meio ciclo negativo de CA em ciclo positivo usando 4 diodos. Vamos agora considerar uma tensão CA com amplitude inferior de 15 Vrms e retificá-la em tensão CC usando um único diodo. O diodo conduz apenas durante o meio ciclo positivo. Porém, a saída será de tensão CC positiva pulsada descontínua. Ele deve ser filtrado ainda mais para torná-lo um DC puro com menor ondulação. O ponto a ser lembrado é que toda a voltagem, corrente que medimos através do DMM é de natureza eficaz. Portanto, o mesmo é considerado na simulação também.

A forma de onda de saída acima é a esperada, uma forma de onda DC pulsada descontínua. Para suavizar a forma de onda ou torná-la contínua, adicionamos um filtro de capacitor na saída. O funcionamento do capacitor paralelo é manter uma tensão constante na saída. Ele decide a quantidade de ondulação presente na saída.

Com um filtro de capacitor de 1uF:

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: Vermelho - 1uF; Verde mostarda - 4,7uF; Azul - 10uF; Verde escuro - 47uF

Operação com capacitor:

Durante o semiciclo positivo, o diodo é polarizado diretamente e o capacitor é carregado, assim como a carga é alimentada. Durante o meio ciclo negativo, o diodo recebe polarização reversa e o circuito é aberto durante o qual o capacitor fornece a energia armazenada nele. Quanto maior for a capacidade de armazenamento de energia, menor será 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 = 50 Hz; C _out = 1uF; I _dc = 15mA

Conseqüentemente,

A forma de onda acima tem uma ondulação de 11 Volts, que é quase a mesma. A diferença será compensada em valores de capacitor mais altos. Além disso, a eficiência é o maior problema no retificador de meia onda, que é menor do que o retificador de onda completa. Geralmente a eficiência (ƞ) = 40%.

Circuito retificador prático de meia onda na placa de ensaio:

Os componentes usados ​​no circuito retificador de meia onda são:

1. Transformador abaixador 220V / 15V AC.
2. 1N4007 - Diodo
3. Resistor
4. Capacitores

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 a fem induzida no secundário. No transformador usado abaixo

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

Circuito retificador de meia onda sem filtro:

A tensão correspondente na carga é de 6,5 V porque a tensão de saída média da forma de onda descontínua pode ser vista no DMM.

Circuito retificador de meia onda com filtro:

Quando o filtro de capacitor é adicionado como abaixo,

1. Para C _out = 4,7uF, a ondulação fica reduzida e, portanto, a tensão média aumentou para 11,9V

2. Para C _out = 10uF, a ondulação é reduzida e, portanto, a tensão média aumentou para 15,0V

3. Para C _out = 47uF, a ondulação fica ainda mais reduzida e, portanto, a tensão média aumentou para 18,5 V

4. Para C _out = 100uF, então, depois disso, a forma de onda é suavizada e, portanto, a ondulação é baixa. A tensão média aumentou para 18,9V