Bộ chỉnh lưu. Mục đích, phân loại, sơ đồ cơ bản và tính toán. Bộ chỉnh lưu hiện tại. Nguyên lý hoạt động và mạch chỉnh lưu dòng điện

Bộ chỉnh lưu là thiết bị điện được sử dụng để chuyển đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều. Các thành phần chính của bộ chỉnh lưu là van và. Chúng tạo điều kiện cho dòng điện chạy trong mạch tải theo một hướng, tức là làm thẳng nó. Từ điện áp xoay chiều, một điện áp không đổi với sự hiện diện của các gợn sóng được hình thành.

Để làm mịn các xung điện áp chỉnh lưu nhận được, một bộ lọc cân bằng bao gồm tụ điện, cuộn cảm và điện trở được kết nối sau đầu ra của bộ chỉnh lưu. Để cân bằng và điều chỉnh dòng điện và điện áp thu được, mạch ổn định được kết nối với đầu ra của bộ lọc làm mịn. Những thiết bị như vậy thường được kết nối với dòng điện xoay chiều ở đầu vào của thiết bị.

Các chế độ vận hành và đặc tính của các bộ phận riêng lẻ của bộ chỉnh lưu, bộ ổn định, bộ điều chỉnh và bộ lọc được phối hợp với các điều kiện vận hành cụ thể của tải tiêu dùng. Do đó, nhiệm vụ chính khi thiết kế các thiết bị chỉnh lưu là tính toán các mối quan hệ giúp xác định các đặc tính và thông số điện của các bộ phận ổn định và các bộ phận khác dựa trên chế độ vận hành của người tiêu dùng. Tiếp theo, bạn cần tính toán các yếu tố này và chọn chúng từ danh mục trong chuỗi bán lẻ.

Thiết kế và cấu tạo của bộ chỉnh lưu

Cơm. 1

Các bộ chỉnh lưu nói chung có thể được biểu diễn bằng sơ đồ khối (Hình 2), bao gồm:

1 – Máy biến áp nguồn.
2 – Khối van gồm các điốt.
3 - Thiết bị lọc.
4 - Xích tải có bộ ổn định.

Cơm. 2

Máy biến áp

Thiết bị này được thiết kế để phù hợp với điện áp ở đầu vào và đầu ra của thiết bị chỉnh lưu (Hình 1 - a). Nói cách khác, nó tách biệt mạng tải và mạng điện. Có nhiều lựa chọn khác nhau để kết nối các cuộn dây của máy biến áp này, việc lựa chọn tùy chọn nào phụ thuộc vào loại mạch chỉnh lưu của thiết bị. Theo giá trị điện áp đầu ra của máy biến áp bạn 2 ảnh hưởng đến điện áp ở đầu ra của cầu chỉnh lưu bạn.

Máy biến áp có khả năng cách ly tần số điện f 1 với nguồn điện Bạn 1, tôi 1, và một chuỗi tải với Ừm, tôi khôngđồng thời. Hiện nay, người ta có thể thiết kế và sản xuất các bộ biến tần cao áp hoạt động ở tần số cao hơn và chỉnh lưu điện áp. Với mục đích này, các sơ đồ chỉnh lưu không dùng máy biến áp được sử dụng, trong đó khối van được kết nối trực tiếp với mạng cấp điện chính.

Khối van

Khối này thực hiện chức năng chính trong thiết bị chỉnh lưu, chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều (Hình 1 - b). Trong khối van, các phần tử trong .

Ở đầu ra của khối van, một điện áp không đổi được loại bỏ, có mức xung tăng lên, điều này phụ thuộc vào số pha của mạng cấp điện và mạch chỉnh lưu.

thiết bị lọc

Phần lọc của bộ chỉnh lưu cung cấp mức độ gợn sóng điện áp cần thiết ở đầu ra của bộ chỉnh lưu phù hợp với yêu cầu tải (Hình 1 - c). Mạch thiết bị lọc sử dụng cuộn cảm hoặc điện trở làm mịn mắc nối tiếp và các tụ điện mắc song song với nguồn điện ra.

Tuy nhiên, hầu hết các bộ lọc thường được thực hiện theo các sơ đồ phức tạp hơn một chút. Trong các bộ chỉnh lưu công suất thấp không cần sử dụng cuộn cảm và điện trở. Trong các mạch chỉnh lưu cho mạng ba pha, cường độ xung nhỏ hơn, do đó làm cho điều kiện hoạt động của bộ lọc trở nên dễ dàng hơn.

Bộ điều chỉnh điện áp

Thiết bị ổn định điện áp được thiết kế để giảm ảnh hưởng bên ngoài đến điện áp đầu ra. Tác động có thể là: thay đổi tần số dòng điện, nhiệt độ, sụt áp và các yếu tố khác. Thiết kế của bộ ổn định sử dụng các phần tử bán dẫn ở dạng triac và các chất bán dẫn khác, thiết kế và hoạt động của chúng sẽ được thảo luận riêng.

Phân loại

Bộ chỉnh lưu được chế tạo trên cơ sở các phần tử bán dẫn được phân loại theo các tiêu chí khác nhau. Chúng ta hãy xem xét các tính năng chính của tách chỉnh lưu.

Theo công suất đầu ra:

• Tăng sức mạnh- trên 100 kilowatt.
• Công suất trung bình- nhỏ hơn 100 kW.
• Năng lượng thấp– lên tới 0,6 kilowatt.

Theo giai đoạn cung cấp điện:

• 1 pha.
• 3 pha.

Bằng số xung của một cực của điện áp chỉnh lưu U2 trong một chu kỳ:

• Kết thúc đơn (có một nửa chu kỳ).
• Hai thì (hai nửa chu kỳ).

Dựa trên loại điều khiển van, bộ chỉnh lưu được chia thành:

• Được quản lý . Mạch sử dụng thyristor.
• Không thể kiểm soát . Được sử dụng .

Bộ chỉnh lưu được chia cho các loại tải sau:

• Điện dung hoạt động.
• Hoạt động-cảm ứng.
• Tích cực.

Tính toán chỉnh lưu

Bản chất của tải và các hình thức tiêu thụ dòng điện ảnh hưởng đến các phương pháp tính toán bộ chỉnh lưu và khác nhau đáng kể. Việc tính toán bộ chỉnh lưu được thực hiện bằng cách chọn mạch chỉnh lưu, loại van, xác định phụ tải trên máy biến áp, bộ lọc và điốt, các thông số năng lượng và điện.

Một số yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn mạch thiết bị. Những yếu tố này phải được tính đến theo yêu cầu đối với bộ chỉnh lưu.

Những yếu tố này bao gồm:

• Công suất và điện áp.
• Độ gợn và tần số của điện áp đầu ra.
• Giá trị của điện áp ngược trên điốt và số lượng của chúng.
• Hệ số công suất và các thông số khác.

Hệ số sử dụng công suất của máy biến áp có ảnh hưởng lớn đến thiết kế của bộ chỉnh lưu. Tham số này được tính theo công thức:

Ở đâu Id, Ud, - giá trị trung bình của dòng điện và điện áp chỉnh lưu, tôi 1, bạn 1 - giá trị sơ cấp làm việc của dòng điện và điện áp, tôi 2, bạn 2 - giá trị làm việc của dòng điện và điện áp thứ cấp.

Khi hệ số sử dụng của máy biến áp tăng lên, kích thước của thiết bị thường giảm và hiệu suất tăng lên.

Mạch chỉnh lưu

Chúng ta hãy xem xét các mạch cho các thiết bị chỉnh lưu điện áp riêng cho bộ chỉnh lưu 1 pha và 3 pha.

Bộ chỉnh lưu một pha

Sơ đồ thiết bị kết nối với nguồn điện một pha thường được sử dụng nhất cho các thiết bị điện gia dụng. Họ sử dụng máy biến áp một pha hoạt động với pha và trung tính. Cả hai cuộn dây máy biến áp của các thiết bị như vậy đều là một pha.

Mạch một pha một pha

Mạch nửa sóng thường được sử dụng để cân bằng dòng điện công suất thấp (vài miliampe), khi không cần cân bằng điện áp lý tưởng ở đầu ra bộ chỉnh lưu. Mạch này được đặc trưng bởi sự gợn sóng điện áp đầu ra đáng kể và mức sử dụng máy biến áp thấp.

Sơ đồ cho thấy hoạt động của bộ chỉnh lưu một đầu trên tải hoạt động.

Dòng điện tải i d dưới tác dụng của EMF của cuộn thứ cấp (e 2) chỉ có thể chạy qua trong nửa chu kỳ trong đó cực dương của đi-ốt có điện thế dương so với cực âm. Dòng điện chạy qua diode trong nửa chu kỳ đầu ivd, và trong nửa chu kỳ thứ hai, dòng điện trở thành 0 (ở điện thế anode âm).

Điện áp đầu ra chỉnh lưu bạn d luôn thấp hơn EMF của cuộn dây e 2, do mất một phần điện áp nhất định. Điện trở ngược cao nhất của van U revmax đạt giá trị biên độ EMF của cuộn thứ cấp.

Sơ đồ dòng điện của cả hai cuộn dây của máy biến áp đều giống nhau, ngoại trừ dòng điện từ hóa và loại bỏ giá trị khỏi nó Nhận dạng, vì nó không được chuyển thành cuộn sơ cấp. Do giá trị này, một từ thông phụ được hình thành trong lõi máy biến áp, làm bão hòa lõi.

Hiệu ứng này được gọi là từ hóa cưỡng bức. Đây có thể được xác định là nhược điểm chính của chương trình. Sau khi bão hòa, dòng điện từ hóa của máy biến áp tăng so với chế độ bình thường. Sự gia tăng dòng điện này tạo điều kiện để tăng tiết diện của dây dẫn cuộn sơ cấp. Kết quả là kích thước của máy biến áp tăng lên.

Trước hết, các mô hình được chia thành các giai đoạn. Có những sửa đổi hai pha cũng như ba pha. Thiết bị cầu được sản xuất dành riêng cho bộ chuyển đổi. Các phần tử công suất được phân biệt theo công suất cũng như mô hình tín hiệu. Dựa trên sự hiện diện của các thiết bị ổn định, chúng được chia thành các sửa đổi toàn sóng, một phần sóng, hai chu kỳ và máy biến áp. Để hiểu được bộ chỉnh lưu, cần xem xét mạch điện của mô hình thông thường.

Mạch chỉnh lưu

Mạch chỉnh lưu dòng điện bao gồm các dây dẫn có độ dẫn dòng điện khác nhau. Thiết bị cũng sử dụng các kênh. Van điện tử được lắp đặt với độ nhạy khác nhau. Nếu chúng ta xem xét việc sửa đổi cầu, họ sẽ sử dụng điốt zener. Các thiết bị điốt cũng có sẵn trên thị trường.

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của bộ chỉnh lưu dựa trên sự chuyển đổi dòng điện. Quá trình này được thực hiện bằng cách thay đổi tần số. Với mục đích này, thiết bị có một van điện tử. Các kênh được sử dụng để ổn định quá trình chuyển đổi. Để tránh các vấn đề về cực âm, điốt zener được lắp đặt. Thiết bị được kết nối trực tiếp thông qua dây dẫn.

Thiết bị điện

Bộ chỉnh lưu dòng điện loại này được sử dụng trong nhiều nguồn điện khác nhau. Thông thường chúng có thể được tìm thấy trong máy tính cá nhân. Mạch thiết bị liên quan đến việc sử dụng một bóng bán dẫn vector. Nếu chúng tôi xem xét việc sửa đổi hai kênh thì kết nối được thực hiện thông qua bộ mở rộng.

Một số thiết bị sử dụng tetrodes. Nếu chúng ta xem xét các phần tử ba kênh, thì chúng được thiết kế cho nguồn điện 20 V, trong trường hợp này, các cực tứ không bao giờ được sử dụng. Nguyên lý hoạt động của bộ chỉnh lưu dựa trên việc thay đổi tần số. Nhiều sửa đổi được bán với van điện tử. Nếu nói về thông số thì độ nhạy của máy dao động trong khoảng 23 mV. Độ dẫn dòng điện trực tiếp của các mô hình không vượt quá 2 micron.

Nguyên lý hoạt động của bộ chỉnh lưu tín hiệu

Bộ chỉnh lưu tín hiệu hoạt động dựa trên phản hồi. Các mô hình chỉ có thể được sử dụng trong mạng điện xoay chiều. Nếu chúng tôi xem xét các thiết bị 12 W, cần lưu ý rằng các bộ lọc chỉ được sử dụng ở loại bán song công. Ngoài ra, mạch chỉnh lưu tiêu chuẩn liên quan đến việc sử dụng bóng bán dẫn với bộ thu.

Cần có bộ kích hoạt cho các kiểu máy có ba kênh. Các thiết bị này được lắp đặt thông qua chất cách điện. Theo quy định, điện áp đầu ra của các mô hình không vượt quá 20 V. Thiết bị điện tử công suất của bộ chỉnh lưu giúp giải quyết vấn đề sụt áp bằng cách lắp đặt

Thiết bị cầu

Bộ chỉnh lưu cầu được bán cho các bộ nguồn và bộ chuyển đổi. Các thiết bị hoạt động trên mạng điện xoay chiều. Tần số được thay đổi trực tiếp do hoạt động của thiết bị mở rộng. Phần tử được chỉ định trong bộ chỉnh lưu đóng vai trò là dây dẫn. Trong một số trường hợp, nó được lắp đặt bằng chất cách điện. Về hệ thống bảo vệ, bộ chỉnh lưu cầu khá khác nhau.

Nếu chúng tôi xem xét sửa đổi cho ba kênh thì chúng sẽ sử dụng trình kích hoạt. Những yếu tố này có thể được cài đặt có hoặc không có lớp lót. Sửa đổi bốn kênh là rất hiếm. Độ dẫn dòng điện của bộ chỉnh lưu không vượt quá 40 micron. Trong trường hợp này, độ nhạy của thiết bị là 2,5 micron.

Sửa đổi hai giai đoạn

Bộ chỉnh lưu dòng điện hai pha được sản xuất cho ô tô. Các mô hình hoạt động theo nguyên tắc thay đổi tần số. Quá trình này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng thiết bị mở rộng hoặc kích hoạt. Các mô hình phổ biến nhất được tìm thấy không có tetrode. Tham số quá tải tối đa để sửa đổi không vượt quá 6 A. Theo quy định, các bộ lọc thuộc loại có dây.

Nếu chúng tôi xem xét các sửa đổi với ba kênh thì chúng có bộ kích hoạt hai bit. Độ nhạy của nó không quá 3 micron. Đổi lại, điện áp đầu ra tối đa là 35 V. Điện tử công suất cho các thiết bị hai pha giúp giải quyết vấn đề quá tải điện áp thông qua việc sử dụng động cơ đi-ốt.

Mô hình ba pha

Bộ chỉnh lưu ba pha chỉ có thể tìm thấy trong các trạm biến áp. Các thiết bị hoạt động từ các mạch điện áp cao. Trong trường hợp này, nguyên lý hoạt động của mô hình dựa trên tần số tăng mạnh. Thông số điện áp đầu ra không thay đổi. Có sẵn các mô hình với ba và bốn kênh. Chúng được kết nối thông qua dây dẫn.

Bộ chỉnh lưu ba pha cho ba kênh có sẵn với tetrodes. Trong một số trường hợp, bộ mở rộng được sử dụng để ổn định quá trình chuyển đổi. Nếu chúng ta nói về bộ chỉnh lưu bốn kênh, điều quan trọng cần lưu ý là chúng luôn được sản xuất cùng với bộ khuếch đại. Trong trường hợp này, chỉ báo độ dẫn điện hiện tại nằm trong khoảng 70 micron. Độ nhạy của bộ chỉnh lưu không quá 4,2 mV.

Thiết bị toàn sóng

Bộ chỉnh lưu điện áp toàn sóng hoạt động bằng cách thay đổi cực tính trên các bộ mở rộng. Transistor thường được sử dụng ở dạng hở. Các thiết bị này phù hợp với bộ chuyển đổi 20 và 30 V. Thông số độ nhạy của chúng là 3 mV. Đổi lại, độ dẫn điện hiện tại nằm trong khoảng 4,5 micron.

Nếu chúng ta nói về việc sửa đổi ba kênh, thì chúng chỉ được cài đặt trong các bộ nguồn có bộ khuếch đại. Bộ lọc cho bộ chỉnh lưu chủ yếu thuộc loại mở rộng. Nếu chúng ta nói về các thiết bị có bốn kênh, thì độ dẫn điện hiện tại của chúng là khoảng 3 micron. Không phù hợp với mô hình.

Sửa đổi một phần sóng

Bộ chỉnh lưu sóng một phần được phân biệt bằng việc không có van điện tử. Các phần tử được sản xuất chỉ với hai kênh. Việc sửa đổi được kết nối trực tiếp thông qua danh bạ. Chất cách điện được sử dụng cả có và không có lớp lót. Trong một số trường hợp, bộ khuếch đại được sử dụng.

Điều quan trọng cần lưu ý là các bộ chỉnh lưu loại này được cài đặt trong bộ điều khiển. Điện áp đầu ra của chúng, theo quy luật, không vượt quá 30 V. Trung bình, độ nhạy của thiết bị là 75 mV. Trong trường hợp này, độ dẫn điện phụ thuộc vào loại bộ lọc được sử dụng.

Sửa đổi một kỳ

Bộ chỉnh lưu dòng điện một chu kỳ được sản xuất cho nhiều máy thu khác nhau. Một tính năng đặc biệt của các phần tử được coi là thông số độ dẫn dòng điện cao. Thiết bị hoạt động từ cực ngược. Có sẵn các mô hình có hai và ba kênh. Nếu chúng ta xem xét tùy chọn đầu tiên, điều quan trọng cần lưu ý là dây dẫn được sử dụng có lớp lót. Trong trường hợp này, bộ mở rộng hiếm khi được cài đặt. Thông số độ dẫn dòng điện của bộ chỉnh lưu dao động trong khoảng 3 micron.

Nếu chúng ta nói về các thiết bị có ba kênh, thì chúng luôn được sản xuất bằng tetrodes. Ngoài ra, sơ đồ sửa đổi liên quan đến việc sử dụng bộ điều biến. Những bộ chỉnh lưu này lý tưởng cho các máy thu tần số thấp. Trong trường hợp này, độ nhạy không quá 60 mV.

Sơ đồ thiết bị hai chu kỳ

Bộ chỉnh lưu dòng điện hai chu kỳ được sản xuất để chuyển đổi dòng điện từ các thiết bị truyền động. Trong trường hợp này, quá trình xảy ra bằng cách thay đổi tần số điện áp. Bộ mở rộng trong các mô hình thường thuộc loại mở. Nếu chúng ta nói về sửa đổi cho hai kênh thì chúng sử dụng bộ lọc phân phối. Trong một số trường hợp, trình kích hoạt được cài đặt. Các loại được yêu cầu để kết nối thiết bị với các đơn vị ổ đĩa. Chúng được sản xuất với công suất khác nhau. Theo quy định, 20 sửa đổi pF có sẵn trên thị trường.

Đặc điểm của thiết bị biến áp

Bộ chỉnh lưu biến áp (bộ chuyển đổi năng lượng điện) có khả năng hoạt động trong mạng có dòng điện một chiều và xoay chiều. Trong trường hợp này, trình kích hoạt thuộc loại ba bit. Dây dẫn được sử dụng để kết nối các thiết bị. Bạn có thể tìm thấy bộ chỉnh lưu máy biến áp tại các trạm biến áp. Các thiết bị này được thiết kế cho điện áp đầu ra cao.

Hệ thống bảo vệ của họ được cài đặt với các bộ lọc màu. Trong trường hợp này, thông số độ nhạy nằm trong khoảng 80 mV. Các thiết bị này không phù hợp duy nhất cho các cơ cấu truyền động. Chỉ số khả năng lái hiện tại của họ là 20 micron. Bộ kích hoạt cho mạch được chọn cả loại mở và loại đóng. Trung bình, tham số ngưỡng quá tải ở mức 5 A.

Mô hình nhân điện áp

Bộ chỉnh lưu loại này hiện đang được sử dụng tích cực trong các bộ chuyển đổi. Mạch sửa đổi tiêu chuẩn bao gồm một van cũng như các bóng bán dẫn. Trung bình, điện dung của chúng là 2 pF. Độ dẫn dòng điện trực tiếp không quá 3 micron.

Nếu chúng ta nói về việc sửa đổi cho hai kênh thì họ sử dụng bộ mở rộng. Chúng được cài đặt ở cả hai loại mở và đóng. Nhiều mô hình có bộ điều chỉnh. Nếu chúng ta nói về bộ chỉnh lưu cho bốn kênh, thì chúng được sản xuất bằng bộ điều biến. Nhiều kích hoạt khác nhau được sử dụng để vận hành chúng. Thông thường chúng thuộc loại ba chữ số.

Sửa đổi với cách ly điện

Thiết bị hoạt động theo nguyên lý giảm tần số. Chúng chỉ được kết nối từ một mạng hiện tại xoay chiều. Trong trường hợp này, các bóng bán dẫn được đặt thành 20 pF. Bản thân chỉ báo độ nhạy là 88 mV. Nếu chúng ta nói về việc sửa đổi ba kênh, thì họ sử dụng bộ điều biến xung. Nhiều mô hình có hệ thống bảo vệ giúp đối phó với tình trạng quá tải. Bộ lọc được sử dụng với chùm tia tetro.

Trở lại đầu thế kỷ 20, đã có một cuộc tranh chấp rất cơ bản giữa các ngôi sao sáng trong ngành kỹ thuật điện. Dòng điện nào có lợi hơn khi truyền tải tới người tiêu dùng trên khoảng cách xa: trực tiếp hay xoay chiều? Cuộc tranh luận khoa học đã giành chiến thắng nhờ những người ủng hộ việc truyền tải dòng điện xoay chiều qua đường dây cao áp từ trạm biến áp đến hộ tiêu dùng. Hệ thống này đã được chấp nhận trên toàn thế giới và vẫn đang được sử dụng thành công.

Nhưng hầu hết các thiết bị điện tử, không chỉ trong gia đình mà cả trong công nghiệp, đều được cung cấp năng lượng bằng điện áp một chiều, và điều này dẫn đến việc tạo ra toàn bộ một nhánh của kỹ thuật điện - chuyển đổi (chỉnh lưu) dòng điện xoay chiều. Sau khi ống chân không bị lãng quên, diode bán dẫn trở thành thành phần chính của bất kỳ bộ chỉnh lưu nào.

Thiết kế mạch của bộ chỉnh lưu rất rộng nhưng đơn giản nhất là chỉnh lưu nửa sóng.

Chỉnh lưu nửa sóng.

Điện áp từ cuộn thứ cấp của máy biến áp được cung cấp cho một diode. Đây là sơ đồ.

Đó là lý do tại sao bộ chỉnh lưu được gọi là nửa sóng. Chỉ duỗi thẳng một nửa chu kỳ và đầu ra là điện áp xung. Hình dạng của nó được thể hiện trong hình.

Mạch này đơn giản và không yêu cầu số lượng lớn các phần tử. Điều này ảnh hưởng đến chất lượng của điện áp chỉnh lưu. Ở tần số thấp của điện áp xoay chiều (ví dụ, như trong nguồn điện - 50 Hz), điện áp chỉnh lưu trở nên dao động mạnh. Và điều này rất tệ.

Để giảm giá trị gợn sóng của điện áp chỉnh lưu, cần lấy giá trị của tụ C1 thật lớn, khoảng 2000 - 5000 microfarad, điều này làm tăng kích thước của nguồn điện, vì chất điện phân ở mức 2000 - 5000 microfarad là khá lớn. Do đó, ở tần số thấp, mạch này thực tế không được sử dụng. Nhưng các bộ chỉnh lưu nửa sóng đã chứng tỏ khả năng của mình trong việc chuyển đổi các nguồn điện hoạt động ở tần số 10 - 15 kHz (kilohertz). Ở những tần số như vậy, điện dung của bộ lọc có thể rất nhỏ và tính đơn giản của mạch điện không ảnh hưởng mạnh đến chất lượng của điện áp chỉnh lưu.

Một ví dụ về việc sử dụng bộ chỉnh lưu nửa sóng là bộ sạc điện thoại di động đơn giản. Vì bản thân bộ sạc có công suất thấp nên nó sử dụng mạch nửa sóng, cả trong bộ chỉnh lưu mạng đầu vào 220V (50Hz) và trong bộ chỉnh lưu đầu ra, trong đó cần phải chỉnh lưu điện áp xoay chiều tần số cao từ cuộn dây thứ cấp của biến áp xung.

Những ưu điểm không thể nghi ngờ của bộ chỉnh lưu như vậy bao gồm tối thiểu các bộ phận, chi phí thấp và giải pháp mạch đơn giản. Trong các bộ nguồn thông thường (không chuyển mạch), bộ chỉnh lưu toàn sóng đã hoạt động thành công trong nhiều thập kỷ.

Bộ chỉnh lưu toàn sóng.

Chúng có hai thiết kế mạch: bộ chỉnh lưu điểm giữa và mạch cầu được gọi là mạch Graetz. Bộ chỉnh lưu có điểm giữa yêu cầu một máy biến áp điện phức tạp hơn, mặc dù nó sử dụng số điốt bằng một nửa so với mạch cầu. Nhược điểm của bộ chỉnh lưu toàn sóng có điểm giữa bao gồm thực tế là để có cùng điện áp, số vòng dây trong cuộn thứ cấp của máy biến áp phải lớn gấp đôi so với khi sử dụng mạch cầu. Và điều này không còn hoàn toàn tiết kiệm về mặt tiêu thụ dây đồng.

Độ gợn sóng của điện áp chỉnh lưu nhỏ hơn so với bộ chỉnh lưu nửa sóng và kích thước của tụ lọc cũng có thể được sử dụng ít hơn nhiều. Bạn có thể thấy rõ mạch toàn sóng hoạt động như thế nào trong hình.

Như bạn có thể thấy, ở đầu ra của bộ chỉnh lưu đã có điện áp “sụt” ít hơn hai lần - những gợn sóng tương tự.

Mạch chỉnh lưu có điểm giữa được sử dụng tích cực trong các bộ chỉnh lưu đầu ra của bộ nguồn chuyển mạch cho PC. Vì cuộn dây thứ cấp của máy biến áp tần số cao yêu cầu số vòng dây đồng nhỏ hơn nên việc sử dụng mạch đặc biệt này sẽ hiệu quả hơn nhiều. Điốt được sử dụng trong điốt kép, tức là những cái có thân chung và ba cực (hai điốt bên trong). Một trong các cực chung là cực âm (thường là cực âm). Về hình thức, một diode kép rất giống với một bóng bán dẫn.

Đạt được sự phổ biến lớn nhất trong các thiết bị gia dụng và công nghiệp. mạch cầu. Hãy nhìn xem.

Không quá lời khi nói rằng đây là sơ đồ phổ biến nhất. Trong thực tế, bạn sẽ gặp cô ấy nhiều lần. Nó chứa bốn điốt bán dẫn và theo quy luật, một bộ lọc RC hoặc chỉ một tụ điện điện phân được lắp ở đầu ra để làm phẳng các gợn sóng điện áp.

Mạch này đã được mô tả trên trang về cầu diode. Điều đáng chú ý là mạch cầu cũng có nhược điểm. Như bạn đã biết, bất kỳ diode bán dẫn nào cũng có cái gọi là sụt áp chuyển tiếp ( Giảm điện áp chuyển tiếp - VF). Đối với diode chỉnh lưu thông thường có thể là 1 - 1,2 V (tùy thuộc vào loại diode). Vì vậy, khi sử dụng mạch cầu trên điốt sẽ mất đi một điện áp bằng 2 x VF, I E. khoảng 2 volt. Điều này xảy ra vì 2 điốt tham gia vào việc chỉnh lưu một nửa sóng dòng điện xoay chiều (sau đó là 2 điốt khác). Hóa ra một phần điện áp mà chúng ta loại bỏ khỏi cuộn dây thứ cấp của máy biến áp bị mất trên cầu diode, và đây là những tổn thất rõ ràng. Đó là lý do tại sao trong vài trường hợp Cầu diode sử dụng điốt Schottky, có điện áp chuyển tiếp thấp (khoảng 0,5 volt). Tuy nhiên, điều đáng lưu ý là diode Schottky không được thiết kế cho điện áp ngược cao và rất nhạy cảm với mức dư thừa của nó.

Rất quan tâm bộ chỉnh lưu nhân đôi điện áp.

Chỉnh lưu tăng gấp đôi điện áp.

Nguyên lý của bộ nhân đôi điện áp Latour-Delon-Grenacher dựa trên sự phóng điện xen kẽ của các tụ điện C1 và C2 với nửa sóng của điện áp đầu vào có cực tính khác nhau. Kết quả là, một điện áp gấp đôi điện áp đầu vào phát sinh giữa cực âm của một diode và cực dương của diode thứ hai. Sơ đồ cho studio :)

Điều đáng chú ý là mạch này hiếm khi được sử dụng trong các bộ nguồn. Nhưng nó có thể được sử dụng một cách an toàn nếu cần tăng gấp đôi điện áp lấy ra khỏi cuộn thứ cấp của máy biến áp. Đây sẽ là giải pháp hợp lý và đúng đắn hơn so với việc quấn cuộn thứ cấp của máy biến áp nhằm tăng điện áp ra của cuộn thứ cấp lên gấp 2 lần (xét cho cùng, trong trường hợp này bạn sẽ phải quấn cuộn thứ cấp với số lần gấp đôi). lượt). Vì vậy, nếu bạn không thể tìm thấy một máy biến áp phù hợp, hãy sử dụng mạch này.

Sự phát triển của mạch điện là việc tạo ra một hệ số nhân dựa trên các điốt bán dẫn.

Nhân điện áp.

Mỗi diode và tụ điện tạo thành một “liên kết” và các liên kết này có thể mắc nối tiếp để đạt được điện áp vài chục kilovolt. Tất nhiên, để làm được điều này, điện áp đầu vào cũng phải đủ lớn.

Hình ảnh cho thấy hệ số nhân bốn vạch và ở đầu ra, chúng ta nhận được điện áp cao gấp bốn lần so với đầu vào ( bạn). Những bộ chỉnh lưu này đã trở nên phổ biến ở những nơi cần có được điện áp cao ở dòng điện khá thấp. Ví dụ, các nguồn điện áp cao trong tivi và máy hiện sóng cũ đã được tạo ra bằng cách sử dụng sơ đồ này để cấp nguồn cho cực dương của ống tia âm cực.

Ngày nay, những nguồn năng lượng như vậy được sử dụng trong các phòng thí nghiệm khoa học, trong máy dò hạt, trong thiết bị y tế (đèn chùm của Chizhevsky) và trong vũ khí tự vệ (taser). Khi lặp lại các thiết kế tương tự và lựa chọn các bộ phận, bạn nên tính đến điện áp hoạt động, cả điốt và tụ điện đều dựa trên điện áp bạn muốn nhận. Theo quy luật, toàn bộ hệ số nhân được lấp đầy bằng một hợp chất đặc biệt hoặc nhựa epoxy để tránh sự cố điện áp cao giữa các phần tử mạch.

Để một số thiết bị hoạt động bình thường, chẳng hạn như đèn chùm Chizhevsky, cần có điện áp đủ cao. Theo các chuyên gia, máy phát ion âm trong không khí chỉ có hiệu quả ở điện áp ít nhất 60 kilovolt.

Bộ chỉnh lưu ba pha.

Các thiết bị được sử dụng để thu dòng điện một chiều từ dòng điện xoay chiều ba pha được gọi là bộ chỉnh lưu ba pha. Tất nhiên, bộ chỉnh lưu ba pha không được sử dụng trong các thiết bị gia dụng. Thiết bị duy nhất có thể được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày là máy hàn. Sự phát triển của hai kỹ sư điện nổi tiếng Mitkevich và Larionov được sử dụng làm bộ chỉnh lưu ba pha. Mạch Mitkevich đơn giản nhất được gọi là “cầu ba phần tư song song”, có nghĩa là ba điốt nguồn được mắc song song qua cuộn dây thứ cấp của máy biến áp ba pha. Cơ chế.

Hệ số gợn sóng ở tải rất nhỏ, cho phép sử dụng các tụ lọc có công suất nhỏ và kích thước nhỏ.

Phức tạp hơn là sơ đồ của Larionov, được gọi là “ba nửa cây cầu song song”, có thể thấy rõ trên hình.

Mạch đã sử dụng sáu điốt và một mạch chuyển mạch hơi khác một chút. Nhìn chung, có khá nhiều mạch chỉnh lưu ba pha, và tiên tiến nhất, mặc dù hiếm khi được sử dụng, là mạch “sáu cầu song song”, vốn đã có 24 điốt! Nhưng mạch này có thể tạo ra điện áp cao ở công suất cao.

Bộ chỉnh lưu mạnh mẽ ba pha được sử dụng trong đầu máy điện, vận tải điện đô thị (xe điện, xe điện, tàu điện ngầm) và trong các cơ sở công nghiệp để điện phân. Ngoài ra, các hệ thống công nghiệp để lọc hỗn hợp khí, thiết bị khoan và hàn đều sử dụng bộ chỉnh lưu ba pha.

Bây giờ bạn đã biết có những loại bộ chỉnh lưu AC nào và có thể dễ dàng tìm thấy chúng trên sơ đồ mạch hoặc bảng mạch in của bất kỳ thiết bị nào.

Cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử đòi hỏi điện áp không đổi có giá trị khác nhau. Nguồn năng lượng điện phổ biến nhất là mạng điện áp xoay chiều công nghiệp có tần số 50 Hz. Để chuyển điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều (đơn cực), người ta sử dụng bộ chỉnh lưu. Có chỉnh lưu AC nửa sóng và toàn sóng.

Cơm. 9. Mạch chỉnh lưu nửa sóng.

Sơ đồ của bộ chỉnh lưu nửa sóng bán dẫn được thể hiện trong hình. 9. Bộ chỉnh lưu này chứa một diode bán dẫn VD mắc nối tiếp với điện trở tải R N và cuộn thứ cấp của máy biến áp T. Cuộn dây sơ cấp của máy biến áp thường được cấp nguồn từ nguồn điện lưới.

Từ biểu đồ thời gian (Hình 10), rõ ràng dòng điện TÔI N dưới tải nó có tính chất xung. Trong nửa chu kỳ đầu của điện áp bạn AB , khi thế năng của điểm MỘT dương đối với thế năng của điểm b, Diode mở và dòng điện chạy qua tải.

Trong nửa chu kỳ thứ hai, cực tính của các điện áp trên cuộn thứ cấp của máy biến áp thay đổi ngược chiều và điện thế của điểm MỘT trở nên âm đối với thế năng của điểm b. Với cực tính này, diode được bật theo hướng ngược lại và dòng điện trong tải sẽ bằng không.

Cơm. 10. Sơ đồ định thời của bộ chỉnh lưu nửa sóng.

Bộ chỉnh lưu toàn sóng được sử dụng rộng rãi, trong đó, không giống như bộ chỉnh lưu nửa sóng, cả hai nửa chu kỳ của điện áp mạng đều được sử dụng. Trong số này, phổ biến nhất là bộ chỉnh lưu cầu toàn sóng (Hình 11), bao gồm một máy biến áp, bốn điốt bán dẫn VD1 – VD4 (được kết nối qua mạch cầu) và điện trở tải.

Cơm. 11. Mạch chỉnh lưu toàn sóng.

Trong một trong các nửa chu kỳ của điện áp mạng, khi điểm MỘT là dương đối với điểm b tiềm năng, điốt VD2 Và VD3 mở và điốt VD1 Và VD4đóng cửa. Dòng điện trong nửa chu kỳ này có chiều: kẹp MỘT cuộn dây thứ cấp của máy biến áp, diode VD2, điện trở tải R N, điốt VD3 và kẹp b. Trong nửa chu kỳ tiếp theo, khi điện thế của điểm MỘT trở nên âm so với điểm b, điốt mở VD1 Và VD4, và điốt VD2 Và VD3đóng cửa. Dòng điện chạy trong mạch có chiều như sau: điểm b, điốt VD4, điện trở tải R N, điốt VD1 và thời kỳ MỘT cuộn thứ cấp của máy biến áp. Như vậy, trong suốt thời gian đó, dòng điện trong điện trở tải R N có cùng hướng. Trong bộ lễ phục. Hình 12 thể hiện sơ đồ định thời dòng điện và điện áp của bộ chỉnh lưu cầu toàn sóng.

Cơm. 12. Sơ đồ định thời của bộ chỉnh lưu toàn sóng.

Bộ chỉnh lưu cầu có một số ưu điểm so với bộ chỉnh lưu nửa sóng. Đặc biệt, ở cùng một máy biến áp, điện áp cuộn thứ cấp và điện trở tải R N dòng điện chỉnh lưu trung bình / ngày cưới và điện áp bạn ngày cưới trong bộ chỉnh lưu cầu gần như gấp đôi so với bộ chỉnh lưu nửa sóng.

Nhược điểm của mạch chỉnh lưu cầu là phải sử dụng 4 điốt.

Để tránh điện áp xung bạn N và hiện tại TÔI N tải, thiết bị chỉnh lưu sử dụng nhiều loại bộ lọc khử răng cưa. Đơn giản nhất trong số đó là bộ lọc điện dung. Để làm điều này, một tụ điện được mắc song song với điện trở tải.

Cơm. 13. Mạch chỉnh lưu nửa sóng có bộ lọc làm mịn.

Trong bộ lễ phục. Hình 13 thể hiện sơ đồ của bộ chỉnh lưu nửa sóng với bộ lọc làm mịn điện dung và Hình 14 thể hiện sơ đồ minh họa hoạt động của nó.

Khi điện áp ở đầu cuộn thứ cấp của máy biến áp tăng bạn AB tụ điện Cđiện tích và điện áp trên nó tăng lên. Trong nửa chu kỳ dương, diode VD truyền một dòng điện nạp vào tụ điện (gần bằng giá trị biên độ của điện áp xoay chiều) và đồng thời cung cấp điện trở tải. Khi đó điện áp bạn AB giảm và khi nó trở nên nhỏ hơn điện áp trên tụ thì diode VD bị khóa và tụ điện bắt đầu phóng điện vào điện trở R N. Tốc độ phóng điện của tụ điện được xác định bởi hằng số thời gian kích cỡ =R N VỚI. Sau đó, quá trình được mô tả được lặp lại định kỳ.

Cơm. 14. Sơ đồ định thời của bộ chỉnh lưu toàn sóng có bộ lọc làm mịn.

Khi vận hành bộ chỉnh lưu như vậy, độ gợn của điện áp chỉnh lưu giảm đáng kể. Tuy nhiên, cần nhớ rằng trong bộ chỉnh lưu có bộ lọc làm mịn điện dung, giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu phụ thuộc đáng kể vào dòng điện tải.

• " onclick="window.open(this.href," win2 return false >In
• E-mail

Chi tiết Chuyên mục: Kỹ thuật điện

Bộ chỉnh lưu AC

Nhà máy điện sản xuất ra dòng điện xoay chiều. Tuy nhiên, 25-30% năng lượng điện được sử dụng trong các thiết bị hoạt động bằng dòng điện một chiều. Để chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều, người ta sử dụng bộ chỉnh lưu .
Trước đây được sử dụng để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều bộ chuyển đổi điện từ, thủy ngân, ion, ống điện tử. Hiện nay, bộ chỉnh lưu bán dẫn được sử dụng chủ yếu. Chúng có thiết kế đơn giản hơn, kích thước nhỏ hơn, vận hành đáng tin cậy hơn, bảo trì thuận tiện hơn và có hiệu quả cao hơn.

Chất bán dẫn về tính dẫn điện, chúng chiếm vị trí trung gian giữa dây dẫn và chất cách điện. Chúng được đặc trưng bởi sự hiện diện của hai loại độ dẫn: điện tử , hoặc N -độ dẫn điện do các electron tự do; hố , hoặc P - Tính dẫn điện do các electron hóa trị (lỗ trống). Việc đưa vào một số tạp chất nhất định giúp có thể thu được chất bán dẫn dẫn điện N - hoặc P -kiểu. Nếu một chất bán dẫn có hai vùng có độ dẫn điện khác nhau thì tại ranh giới của chúng n-p - một điểm nối có độ dẫn điện một chiều.

Thật vậy, khi nối cực dương của nguồn với vùng dẫn điện R -loại và âm - đến vùng có độ dẫn điện N -loại lỗ trống sẽ bị đẩy lùi bởi điện thế dương của nguồn hiện tại và các electron - bởi cực âm. Kết quả là chúng di chuyển về phía nhau, tái kết hợp một phần trong vùng chuyển tiếp và sau đó bị hút vào các điện cực của nguồn điện, đảm bảo cho dòng điện đi qua điốt (hình bên phải, MỘT ). Nếu cái sau được kết nối khác nhau (Hình bên phải, b ), khi đó vùng chuyển tiếp sẽ cạn kiệt các hạt mang điện và điện trở của nó tăng mạnh và dòng điện không đi qua diode.

Độ dẫn điện một chiều của diode được thể hiện bằng cách thiết lập sơ đồ như trong Hình 2. bên trái.

Thiết kế diode này có sự phụ thuộc cụ thể của dòng điện vào điện áp và có dạng “ câu lạc bộ" Đối với một điện trở, đặc tính dòng điện-điện áp trông giống như một đường thẳng.

Để quan sát
Biểu đồ dao động của đặc tính dòng điện-điện áp của diode, biểu thị sự phụ thuộc của cường độ dòng điện đi qua nó vào điện áp đặt vào, được thu thập trong sơ đồ lắp đặt như trong Hình. bên phải, MỘT . Sử dụng đặc tính dòng điện-điện áp của một điốt, bạn có thể giải thích khả năng điều chỉnh dòng điện xoay chiều của nó bằng cách vẽ đồ thị dòng điện và điện áp (Hình bên phải, b ). Nếu bạn bật bộ tạo quét dao động trong quá trình cài đặt, bạn có thể quan sát biểu đồ dao động của dòng điện được chỉnh lưu.

Đối với dây dẫn, sơ đồ dòng điện mở rộng có dạng hình sin.

Với sự giúp đỡ của bộ chỉnh lưu, chúng tôi nhận được dòng điện xung, hướng không thay đổi nhưng độ lớn thay đổi. Để làm phẳng gợn sóng hiện tại, hãy mắc nối tiếp với diode ga (cuộn dây có lõi) và song song - tụ điện công suất lớn (hình bên trái). Cuộn cảm và tụ điện là lọc , làm dịu đi gợn sóng hiện tại. Ở đầu ra của bộ chỉnh lưu, thu được dòng điện không đổi về độ lớn và hướng.

Để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều, ba loại bộ chỉnh lưu được sử dụng: nửa sóng (Hình bên phải, MỘT ), toàn sóng có điểm giữa (Hình bên phải, b ) và mạch cầu toàn sóng (Hình bên phải, V. ).
Điốt bán dẫn rất đa dạng về thiết kế và mục đích. Đối với dòng điện cao, điốt phẳng được sử dụng và đối với dòng điện yếu, điốt điểm được sử dụng.