O que é um retificador de onda completa: circuito com teoria de trabalho

O que é um retificador de onda completa: circuito com teoria de trabalho

Se você sabe o que é um retificador , então você pode saber as maneiras de reduzir a ondulação ou variações de tensão em uma tensão CC direta conectando capacitores através da resistência de carga. Este método pode ser adequado para aplicações de baixa potência , mas não para aplicações que precisam de uma fonte DC estável e suave. Um método para melhorar isso é usar cada meio ciclo da tensão de entrada em vez de cada outra forma de onda de meio ciclo. O circuito que nos permite fazer isso é chamado de Retificador de Onda Completa (FWR). Vamos ver a teoria do retificador de onda completa em detalhes. Como o circuito de meia onda, o funcionamento deste circuito é uma tensão ou corrente de saída que é puramente CC ou tem alguma tensão CC especificada.



O que é um retificador de onda completa?

Um dispositivo semicondutor usado para transformar o ciclo CA completo em CC pulsante é conhecido como retificador de onda completa. Este circuito usa a onda completa do sinal AC i / p, enquanto o retificador de meia onda usa a meia onda. Este circuito é usado principalmente para superar a desvantagem dos retificadores de meia onda, como a desvantagem de baixa eficiência.


Circuito Retificador Full Wave

Esses retificadores têm algumas vantagens fundamentais sobre seus retificador de meia onda homólogos. A tensão de saída média (CC) é mais alta do que para o retificador de meia onda, a saída deste retificador tem muito menos ondulação do que a do retificador de meia onda, produzindo uma forma de onda de saída mais suave.





Diagrama Retificador de Onda Completa

Diagrama Retificador de Onda Completa

Teoria do retificador de onda completa

Neste circuito, usamos dois diodos, um para cada metade da onda. Um múltiplo transformador de enrolamento é usado cujo enrolamento secundário é dividido igualmente em duas metades com uma conexão com derivação central comum. A configuração resulta em cada diodo conduzindo por sua vez, quando seu terminal anódico é positivo em relação ao ponto central do transformador C, produz uma saída durante ambos os semiciclos. As vantagens deste retificador são flexíveis em comparação com as de um retificador de meia onda.



Teoria do retificador de onda completa

Teoria do retificador de onda completa

Este circuito consiste em dois diodos de potência conectados a uma única resistência de carga (RL) com cada diodo levando-o, por sua vez, a fornecer corrente para o resistor de carga. Quando o ponto A do transformador é positivo em relação ao ponto A, o diodo D1 conduz na direção direta como indicado pelas setas. Quando o ponto B é positivo na metade negativa do ciclo em relação ao ponto C, o diodo D2 conduz na direção direta e a corrente fluindo através do resistor R está na mesma direção para ambos os semiciclos da onda.

A tensão de saída através do resistor R é a soma fasorial das duas formas de onda, também conhecida como circuito bifásico. Os espaços entre cada meia onda desenvolvida por cada diodo agora estão sendo preenchidos pelo outro. A tensão de saída DC média através do resistor de carga agora é o dobro do circuito retificador de meia onda simples e é cerca de 0,637 Vmáx da tensão de pico, assumindo nenhuma perda. VMAX é o valor de pico máximo na metade do enrolamento secundário e VRMS é o valor RMS.


Trabalho de retificador de onda completa

A tensão de pico da forma de onda de saída é a mesma de antes para o retificador de meia onda fornecido a cada metade do enrolamentos de transformador têm a mesma tensão RMS. Para obter uma saída de tensão DC diferente, diferentes relações de transformador podem ser usadas. A desvantagem desse tipo de circuito retificador é que um transformador maior para determinada saída de energia é necessário com dois enrolamentos secundários separados, mas idênticos, tornando esse tipo de circuito retificador de onda completa caro em comparação com o circuito retificador de ponte FW.

Formas de onda de saída do retificador de onda completa

Formas de onda de saída do retificador de onda completa

Este circuito oferece uma visão geral do funcionamento de um retificador de onda completa. Um circuito que produz a mesma forma de onda de saída que o circuito retificador de onda completa é aquele da onda completa Retificador de Ponte . Um retificador monofásico usa quatro diodos retificadores individuais conectados em um circuito fechado configuração de ponte para produzir a onda de saída desejada. A vantagem deste circuito em ponte é que ele não requer um transformador com derivação central especial, portanto, reduz seu tamanho e custo. O único enrolamento secundário é conectado a um lado da rede de ponte de diodo e a carga ao outro lado.

Os quatro diodos identificados como D1 a D4 estão dispostos em pares em série com apenas dois diodos conduzindo corrente durante cada meio ciclo. Quando o semiciclo positivo da alimentação vai, os diodos D1, D2 conduzem em série, enquanto os diodos D3 e D4 são polarizados reversamente e a corrente flui através da carga. Durante o meio-ciclo negativo, os diodos D3 e D4 conduzem em série e os diodos D1 e D2 desligam, pois agora estão com a configuração polarizada reversa.

A corrente que flui através da carga é o modo unidirecional e a tensão desenvolvida através da carga também é uma tensão unidirecional, a mesma que para o modelo retificador de onda completa de dois diodos anterior. Portanto, a tensão CC média na carga é de 0,637V. Durante cada meio-ciclo, a corrente flui através de dois diodos em vez de apenas um diodo, então a amplitude da tensão de saída é duas quedas de tensão 1,4 V menos que a amplitude de VMAX de entrada, a frequência de ondulação agora é duas vezes a frequência de alimentação 100 Hz para 50 Hz ou 120 Hz para uma fonte de 60 Hz.

Tipos de retificador de onda completa

Eles estão disponíveis em duas formas: retificador de onda completa com derivação central e circuito retificador de ponte. Cada tipo de retificador de onda completa inclui seus próprios recursos, portanto, são usados ​​em diferentes aplicações.

  • Retificador de onda completa de toque central
  • Retificador de ponte de onda completa

Retificador de onda completa de toque central

Este tipo de retificador pode ser construído com um transformador derivado através do enrolamento secundário onde AB derivado no ponto central 'C' e dois diodos como D1, D2 estão conectados na parte superior e inferior do circuito. Para retificação de sinal, o diodo D1 usa a tensão CA que aparece no lado superior do enrolamento secundário, enquanto o diodo D2 usa a parte inferior do enrolamento. Este tipo de retificador é amplamente utilizado em válvulas termiônicas e tubos de vácuo.

Tap Centrado FWR

Tap Centrado FWR

O circuito retificador de onda completa da derivação central é mostrado abaixo. No circuito, a tensão CA como Vin flui através dos dois terminais como AB do enrolamento secundário do transformador, uma vez que o fornecimento CA é habilitado.

Circuito retificador de ponte de onda completa

Um retificador de onda completa Bridge Rectifier pode ser projetado com quatro diodos retificadores. Ele não usa nenhum toque central. Como o nome sugere, o circuito inclui um circuito em ponte. A conexão de quatro diodos no circuito pode ser feita no padrão de uma ponte de malha fechada. Este retificador tem menor custo e é menor em tamanho por não ter transformador com derivação central.

Circuito retificador de ponte FW

Circuito retificador de ponte FW

Os diodos usados ​​neste circuito são denominados D1, D2, D3 e D4, onde dois diodos conduzirão ao mesmo tempo em vez de quatro como D1 e D3 ou D2 e ​​D4 com base no meio ciclo superior ou meio ciclo inferior alimentado ao circuito.

Diferença entre retificador de onda completa e retificador de meia onda

Com base em parâmetros diferentes, a diferença entre o retificador de onda completa e o retificador de meia onda é discutida abaixo. A diferença entre esses dois retificadores inclui o seguinte.

Retificador de meia onda Retificador Full Wave
Corrente retificadora de meia onda somente durante o meio ciclo positivo da entrada aplicada, portanto, apresenta características unidirecionais.Retificador de onda completa, ambas as metades do sinal de entrada são utilizadas ao mesmo tempo de operação, portanto apresenta características bidirecionais.
Este circuito retificador de meia onda pode ser construído usando um diodoEste circuito retificador de onda completa pode ser construído com dois ou quatro diodos
O fator de utilização do transformador para HWR é 0,287O fator de utilização do transformador para FWR é 0,693
A frequência de ondulação básica do HWR é 'f'A frequência de ondulação básica do FWE é '2f'
O pico de tensão inversa do retificador de meia onda é alto com o valor de entrada fornecido.O pico de tensão inversa do retificador de onda completa é o dobro do valor de entrada fornecido.
A regulação da tensão do retificador de meia onda é boaA regulação da tensão do retificador de meia onda é melhor
O fator de pico de um retificador de meia onda é 2O fator de pico deste retificador é 1,414
Neste retificador, a saturação do núcleo do transformador é possívelNeste retificador, a saturação do núcleo do transformador não é possível
O custo do HWR é menorO custo do FWR é alto
Em HWR, o rosqueamento central não é necessárioEm FWR, o rosqueamento central é necessário
O fator de ondulação deste retificador é maisO fator de ondulação deste retificador é menor
O fator de forma de HWR é 1,57O fator de forma do FWR é 1,11
A maior eficiência usada para retificação é 40,6%A maior eficiência usada para retificação é 81,2%
O valor médio atual de HWR é Imav / πO valor médio atual de FWR é 2Imav / π

Características do retificador de onda completa

As características de um retificador de onda completa são discutidas abaixo.

  • Fator Ondulação
  • Fator de forma
  • Corrente de Saída DC
  • Pico de tensão inversa
  • Valor médio quadrático da raiz do IRMS de corrente de carga
  • Eficiência do retificador

Fator Ondulação

O fator de ondulação pode ser definido como a relação entre a tensão de ondulação e a tensão DC pura. A principal função disso é medir as ondulações existentes dentro do sinal DC o / p, portanto, com base no fator de ondulação, o sinal DC pode ser indicado. Quando o fator de ondulação é alto, indica um sinal CC de alta pulsação. Da mesma forma, quando o fator de ondulação é baixo, ele indica um sinal CC pulsante baixo.

Γ = √ (VrmsVDC)dois-1

Onde, γ = 0,48.

Fator de forma

O fator de forma do retificador de onda completa pode ser definido como a relação entre o valor RMS da corrente e a corrente de saída CC.

Fator de forma = valor RMS da corrente / corrente de saída CC.

Para um retificador de onda completa, o fator de forma é 1,11

Corrente de Saída DC

O fluxo de corrente em ambos os diodos como D1 e D2 no resistor de carga o / p como RL está na mesma direção. Então, a corrente o / p é a quantidade de corrente em ambos os diodos

A corrente gerada pelo diodo D1 é Imax / π.

A corrente gerada pelo diodo D2 é Imax / π.

Então, a corrente o / p (EUDC) = 2Imax / π .

Onde,

‘Imax’ é a corrente de carga DC máxima

Tensão inversa de pico (PIV)

A tensão inversa de pico ou PIV também é conhecida como tensão inversa de pico. Pode ser definido como quando um diodo pode suportar a tensão máxima dentro do estado de polarização reversa. Se a tensão aplicada for maior em comparação com o PIV, o diodo irá destruir permanentemente.

PIV = 2Vs máx.

Tensão de saída DC

A tensão DC o / p pode aparecer no resistor de carga (RL) e pode ser dada como VDC = 2Vmax / π .

Onde,

‘Vmax’ é a tensão secundária máxima.

EuRMS

O valor da raiz quadrada média da corrente de carga de um retificador de onda completa é

EuRMS= Im√2

VRMS

O valor da raiz quadrada média da tensão de carga o / p de um retificador de onda completa é

VRMS= EuRMS× Reu= Im / √2 × RL

Eficiência do retificador

A eficiência do retificador pode ser definida como a fração da potência DC o / p e a potência AC i / p. A eficiência do retificador indica quão eficientemente converte CA em CC. Quando a eficiência do retificador é alta, ele é chamado de bom retificador, enquanto a eficiência é baixa, então é chamado de retificador ineficiente.

Η = Saída (PDC) / Entrada (PAC)

Para este retificador, a eficiência é de 81,2% e é o dobro em comparação com um retificador de meia onda.

Vantagens

O vantagens de um retificador de onda completa inclui o seguinte.

  • Em comparação com a meia onda, este circuito tem mais eficiência
  • Este circuito usa ambos os ciclos, então não há perda na potência o / p.
  • Em comparação com um retificador de meia onda, o fator de ondulação deste retificador é menor
  • Uma vez que ambos os ciclos são empregados na retificação, não há perda no sinal de tensão i / p
  • Você pode usar quatro diodos de energia individuais para fazer uma ponte de onda completa, componentes retificadores de ponte prontos estão disponíveis em uma variedade de diferentes tamanhos de tensão e corrente que podem ser soldados diretamente em um Placa de circuito PCB ou ser conectado por conectores de espada.
  • A ponte de onda completa nos dá um valor DC médio maior com menos ondulação sobreposta, enquanto a forma de onda de saída é o dobro da frequência da fonte de entrada. Portanto, aumente seu nível de saída DC médio ainda mais conectando um capacitor de suavização adequado na saída do circuito de ponte.
  • As vantagens de um retificador de ponte de onda completa são que ele tem um valor de ondulação CA menor para uma determinada carga e um reservatório ou capacitor de suavização menor do que um circuito de meia onda equivalente. A frequência fundamental da ondulação de tensão é o dobro da frequência de alimentação CA de 100 Hz, onde para a meia onda é exatamente igual à frequência de alimentação de 50 Hz.
  • A quantidade de tensão ondulada que é sobreposta na parte superior da tensão de alimentação CC pelos diodos pode ser virtualmente eliminada adicionando um filtro π muito melhorado aos terminais de saída da ponte. O filtro passa-baixa consiste em dois capacitores de suavização do mesmo valor e um estrangulamento ou indutância através deles para introduzir um caminho de alta impedância para o componente de ondulação alternada.
  • A alternativa é usar um regulador de tensão de terminal 3 off-shelf IC, como um LM78xx onde 'xx' representa a classificação de tensão de saída para uma tensão de saída positiva ou seu equivalente inverso o LM79xx para uma tensão de saída negativa que pode reduzir a ondulação em mais de 70dB Datasheet ao fornecer uma corrente de saída constante de mais de 1 amp.
  • É o componente básico para obter tensão DC para os componentes que operam com tensão DC. Pode-se descrever seu funcionamento como um projeto de retificador de onda completa.
  • É o coração do circuito e usa a ponte de diodos. Capacitores são usados ​​para eliminar ondulações. Com base no requisito de tensão DC.

Desvantagens

O desvantagens de um retificador de onda completa inclui o seguinte.

  • Ele usa quatro diodos para projetar o circuito
  • Este circuito não é usado sempre que uma pequena tensão é necessária para ser corrigida porque a conexão de dois diodos pode ser feita em série e fornece uma queda de tensão dupla devido à sua resistência interna.
  • Em comparação com a meia onda, é complicado.
  • A tensão inversa de pico do diodo é alta, então eles são maiores e mais caros.
  • Este retificador é complexo para colocar a derivação central sobre o enrolamento menor.
  • O DC o / p é pequeno porque cada diodo usa apenas metade das tensões secundárias do transformador.

Formulários

O aplicações de um retificador de onda completa inclui o seguinte.

  • Este tipo de retificador é usado principalmente para identificar a amplitude do sinal de rádio modulante.
  • Na soldagem elétrica, a tensão CC polarizada pode ser fornecida através de uma ponte retificadora
  • O circuito retificador de ponte é usado em um circuito de fonte de alimentação para diferentes aplicações porque pode converter a tensão de CA alta para CC baixa.
  • Esses retificadores são usados ​​para fornecer alimentação aos dispositivos que funcionam com tensão DC semelhante ao LED e ao motor.

Portanto, trata-se de uma visão geral de um retificador de onda completa, circuito, funcionamento, características, vantagens, desvantagens e suas aplicações. Aqui está uma pergunta para você, quais são os diferentes tipos de retificadores?