วงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นพร้อมตัวกรองตัวเก็บประจุ

โครงร่าง:

ตัวเก็บประจุเป็นตัวกรอง
วงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่น

• วงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นแบบเคาะตรงกลาง
• วงจรเรียงกระแสบริดจ์แบบเต็มคลื่น

ความแตกต่างของ Center Tapped และ Bridge Rectifier
บทสรุป

ตัวเก็บประจุเป็นตัวกรอง

ตัวเก็บประจุเป็นอุปกรณ์รีแอกทีฟซึ่งค่ารีแอกแตนซ์แปรผันตามความถี่ที่ใช้ และนั่นหมายความว่าผลกระทบของตัวเก็บประจุต่อสัญญาณจะขึ้นอยู่กับความถี่ เนื่องจากตัวกรองยังเกี่ยวข้องกับความถี่อย่างมาก ด้วยเหตุนี้จึงใช้ตัวเก็บประจุกับตัวกรอง นอกจากนี้ตัวเก็บประจุยังเป็นส่วนประกอบแบบพาสซีฟเนื่องจากไม่ต้องการพลังงานในการทำงานจึงใช้ในวงจรกรองแบบพาสซีฟ

โดยปกติแล้ว ตัวเก็บประจุจะกลายเป็นวงจรเปิดเมื่อชาร์จจนเต็ม และโดยปกติแล้วรีแอกแตนซ์บนความถี่ที่สูงกว่าจะต่ำ ดังนั้นตัวเก็บประจุจึงทำหน้าที่เป็นไฟฟ้าลัดวงจร จึงทำให้ความถี่สูงผ่านไปได้ ในทางกลับกัน เมื่อความถี่ต่ำ รีแอกแตนซ์ของตัวเก็บประจุจะสูง ซึ่งทำให้ความถี่ต่ำผ่านได้ยาก ระลอกคลื่นและภาวะชั่วครู่อื่นๆ ส่วนใหญ่จะมีความถี่ค่อนข้างต่ำ ดังนั้นตัวเก็บประจุจึงปิดกั้นคลื่นเหล่านั้น

วงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่น

ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น วงจรเรียงกระแสเป็นวงจรที่แปลงแหล่งจ่ายไฟ AC เป็น DC โดยใช้ไดโอด วงจรสำหรับการแก้ไขสามารถออกแบบได้สองวิธี วิธีแรกคือการใช้ไดโอดสองตัว และวิธีที่สองคือการสร้างบริดจ์ที่มีไดโอดสี่ตัว

วงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นแบบเคาะตรงกลาง

วงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นที่มีไดโอดสองตัวต้องใช้หม้อแปลงไฟฟ้า ดังนั้นนี่คือวงจรสำหรับวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นที่มีไดโอดสองตัว:

ไดโอดเชื่อมต่อผ่านโหลด R _ล และเมื่อจุด A มีขั้วบวกเทียบกับจุด C ดังนั้นไดโอด D ₁ จะประพฤติตนเป็นไปในทิศทางข้างหน้า อย่างไรก็ตาม เมื่อจุด B อยู่ในศักยภาพเชิงบวกเทียบกับจุด C แล้วไดโอด D ₂ ช่วยให้กระแสไหลได้ และนี่คือการทำงานของวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่น จากพฤติกรรมนี้ ครึ่งหนึ่งที่เป็นลบของแหล่งจ่ายไฟ AC ถูกตัด และสร้างรูปคลื่น DC บริสุทธิ์ที่เอาต์พุต

กล่าวอีกนัยหนึ่ง ไดโอดตัวแรกจะดำเนินการในครึ่งวงจรบวกของแหล่งจ่ายไฟ AC และไดโอดตัวที่สองอยู่ในสภาวะไบแอสย้อนกลับ ในขณะที่ครึ่งวงจรลบ ไดโอดตัวที่สองจะดำเนินการ และไดโอดตัวแรกยังคงเอนเอียงแบบย้อนกลับ

วงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นพร้อมตัวกรองตัวเก็บประจุ

เอาต์พุต DC ที่ได้รับจากวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นยังคงมีระลอกคลื่นบางส่วนซึ่งส่งผลต่อคุณภาพของสัญญาณ ดังนั้น เพื่อกรองระลอกคลื่นเหล่านี้ โดยปกติจะใช้ตัวเก็บประจุซึ่งเชื่อมต่อแบบขนานกับโหลดที่เชื่อมต่ออยู่ ตอนนี้แหล่งจ่ายไฟเปิดอยู่และตัวเก็บประจุเริ่มชาร์จเมื่อ Diode D ₁ อยู่ในอคติไปข้างหน้าซึ่งอยู่ในครึ่งรอบเชิงบวก ในครึ่งรอบด้านลบ ตัวเก็บประจุจะเริ่มคายประจุแต่จะไม่คายประจุจนหมด

เอาต์พุตของวงจรเรียงกระแสมีทั้งส่วนประกอบ AC และ DC และดังที่เราทราบตัวเก็บประจุจะบล็อกกระแสตรง ดังนั้นส่วนประกอบ AC ทั้งหมดในเอาต์พุตวงจรเรียงกระแสจะผ่านตัวเก็บประจุ เหลือสัญญาณ DC บริสุทธิ์สำหรับโหลด:

รูปคลื่นสุดท้ายสำหรับเอาต์พุตวงจรเรียงกระแสที่มีตัวเก็บประจุจะเป็น:

วงจรเรียงกระแสบริดจ์แบบเต็มคลื่น

วงจรเรียงกระแสบริดจ์แบบเต็มคลื่นประกอบด้วยไดโอดสี่ตัวที่จัดเรียงในรูปแบบของบริดจ์ แต่ไม่ต้องใช้หม้อแปลงชนิด center tap ซึ่งทำให้มีต้นทุนที่ถูกกว่าเมื่อเทียบกับแบบอื่น เอาต์พุตของวงจรเรียงกระแสบริดจ์เกือบจะเหมือนกับวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นแบบแตะตรงกลาง วงจรของวงจรเรียงกระแสบริดจ์แบบเต็มคลื่นแสดงไว้ด้านล่าง:

ในที่นี้ ไดโอดจะต่ออนุกรมกัน และไดโอดทั้งสองจะดำเนินการในทุก ๆ ครึ่งรอบ ในครึ่งรอบบวก ไดโอด D ₁ และ D ₂ จะมีอคติไปข้างหน้า และอีกสองคนจะอยู่ในสภาพไม่นำไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม ในครึ่งวงจรลบ อีกสองตัวจะมีไดโอด D ₃ และ D ₄ จะมีความลำเอียงไปข้างหน้า

วงจรเรียงกระแสบริดจ์แบบเต็มคลื่นมีแรงดันไฟฟ้าตกที่สูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นของหม้อแปลงแบบแตะตรงกลาง เนื่องจากมีไดโอดสองตัวอยู่ในสถานะนำไฟฟ้าสำหรับแต่ละรอบ นอกจากนี้ แรงดันผกผันสูงสุดของวงจรเรียงกระแสบริดจ์จะเท่ากับแรงดันไฟฟ้าในหม้อแปลงที่ด้านทุติยภูมิ ดังนั้นจึงสามารถใช้ในการใช้งานไฟฟ้าแรงสูงได้ เนื่องจากการทำงานของวงจรเรียงกระแสทั้งสองประเภทเหมือนกัน รูปคลื่นเอาท์พุตจึงจะเหมือนกัน

วงจรเรียงกระแสบริดจ์พร้อมตัวกรองตัวเก็บประจุ

เช่นเดียวกับวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นของหม้อแปลงแบบเคาะตรงกลาง ตัวเก็บประจุในวงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์จะเชื่อมต่อแบบขนานกับโหลด ตัวเก็บประจุนี้เรียกอีกอย่างว่าตัวเก็บประจุแบบปรับเรียบ เนื่องจากมันจะบล็อก DC และยอมให้ส่วนประกอบ AC ของสัญญาณผ่านได้:

ฟังก์ชั่นของตัวกรองตัวเก็บประจุในวงจรเรียงกระแสบริดจ์จะเหมือนกับการทำงานของวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นแบบต๊าปตรงกลาง และปัจจัยการกระเพื่อมสำหรับทั้งสองประเภทจะเหมือนกัน ดังนั้นรูปคลื่นจะเหมือนกันเมื่อเชื่อมต่อตัวเก็บประจุแบบเรียบเข้ากับวงจรเรียงกระแสบริดจ์ มีข้อสังเกตว่าถ้าเราเลือกตัวเก็บประจุที่มีความจุสูงกว่า ปัจจัยการกระเพื่อมจะลดลงอีก แต่แรงดันคายประจุจะเพิ่มขึ้น

ความแตกต่างระหว่างวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นแบบเคาะตรงกลางและวงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์

แม้ว่าวงจรทั้งสองจะทำงานในลักษณะเดียวกันและยังคงให้เอาต์พุตที่คล้ายคลึงกัน แต่ก็มีความแตกต่างเล็กน้อยระหว่างทั้งสอง:

บทสรุป

ตัวเก็บประจุเป็นอุปกรณ์เก็บประจุแบบพาสซีฟที่ใช้สำหรับการใช้งานที่หลากหลาย หนึ่งในนั้นคือการกรองกระแสชั่วครู่ใดๆ ที่เอาท์พุตของวงจร ในวงจรเรียงกระแส ตัวเก็บประจุถูกใช้เพื่อกรองระลอกคลื่นในเอาต์พุต ซึ่งเรียกโดยย่อว่าส่วนประกอบไฟฟ้ากระแสสลับ เนื่องจากตัวเก็บประจุจะปิดกั้นกระแสตรงเสมอ จึงมีเพียงส่วนประกอบไฟฟ้ากระแสสลับเท่านั้นที่ผ่านเข้าไปได้ซึ่งจะเคลื่อนตัวลงสู่พื้น

วงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นยังแบ่งออกเป็นสองประเภทเพิ่มเติม ประเภทหนึ่งเป็นแบบใช้หม้อแปลงที่มีเกลียวตรงกลาง ในขณะที่อีกประเภทหนึ่งมีบริดจ์สี่ไดโอด ดังนั้นตัวเก็บประจุที่มีทั้งวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นจะมีพฤติกรรมเหมือนกัน