Overzicht:
Een condensator als filter
Gelijkrichter met volledige golf
Center Tapped en bruggelijkrichter verschil
Conclusie
Een condensator als filter
Een condensator is een reactief apparaat waarvan de reactantie varieert op basis van de toegepaste frequentie, en dit betekent dat het effect van de condensator op het signaal gebaseerd zal zijn op de frequentie. Omdat de filters ook een grote invloed hebben op de frequenties, wordt er op filters daarom gebruik gemaakt van een condensator. Bovendien zijn de condensatoren passieve componenten, omdat ze geen energie nodig hebben om te werken en daarom worden gebruikt in de passieve filtercircuits.
Normaal gesproken wordt een condensator een open circuit wanneer deze volledig is opgeladen en normaal gesproken is de reactantie op een hogere frequentie laag, zodat de condensator als kortsluiting fungeert en de hoge frequentie doorlaat. Aan de andere kant, wanneer de frequentie laag is, is de reactantie van de condensator hoog, waardoor het moeilijk wordt om de lage frequentie door te laten. De rimpelingen en andere transiënten hebben meestal een vrij lage frequentie, dus daarom blokkeert de condensator ze.
Gelijkrichter met volledige golf
Zoals hierboven vermeld, is de gelijkrichter een circuit dat de AC-voeding met behulp van diodes omzet in DC. Het circuit voor de gelijkrichting kan op twee manieren worden ontworpen: de ene manier is door twee diodes te gebruiken en de andere is door een brug van vier diodes te maken.
Middenaftapte dubbelzijdige gelijkrichter
Het dubbelfasige gelijkrichtercircuit met twee diodes vereist een transformator, dus hier is het circuit voor het dubbelfasige gelijkrichtercircuit met twee diodes:
De diodes zijn over de belasting R aangesloten L en als punt A een positieve polariteit heeft ten opzichte van punt C, dan is de diode D 1 zal gedragen zoals het in voorwaartse bias zal zijn. Wanneer punt B echter een positieve potentiaal heeft ten opzichte van punt C, dan is diode D 2 laat de stroom stromen, en dit is hoe de dubbelzijdige gelijkrichter werkt. Als resultaat van dit gedrag wordt de negatieve helft van de AC-voeding afgekapt en wordt er een zuivere DC-golfvorm gegenereerd op de uitgang.
Met andere woorden, de eerste diode geleidt in de positieve halve cyclus van de wisselstroomvoeding en de tweede diode bevindt zich in de omgekeerde voorspanningstoestand. Terwijl in de negatieve halve cyclus de tweede diode geleidt en de eerste in tegengestelde richting blijft.
Dubbelgolfgelijkrichter met condensatorfilter
De DC-uitgang die wordt ontvangen van de dubbelzijdige gelijkrichter bevat nog steeds enkele rimpelingen die de kwaliteit van het signaal beïnvloeden. Om deze rimpelingen weg te filteren, wordt dus meestal een condensator gebruikt die parallel is geschakeld met de aangesloten belasting. Nu is de voeding ingeschakeld en begint de condensator op te laden wanneer de Diode D 1 bevindt zich in voorwaartse bias, dat wil zeggen in de positieve halve cyclus. In de negatieve halve cyclus begint de condensator te ontladen, maar wordt deze niet volledig ontladen.
De uitgang van de gelijkrichter heeft zowel de AC- als de DC-component en zoals we weten blokkeren de condensatoren de gelijkstroom. Alle AC-componenten in de gelijkrichteruitgang zullen dus door de condensator gaan, waardoor een puur DC-signaal voor de belasting overblijft:
De uiteindelijke golfvorm voor de gelijkrichteruitgang met de condensator zal zijn:
Dubbelgolfbruggelijkrichter
De dubbelgolfbruggelijkrichter bestaat uit vier diodes die in de vorm van een brug zijn gerangschikt. Er is echter geen centraal afgetapte transformator vereist, waardoor deze goedkoper is in vergelijking met het andere type. De output van de bruggelijkrichter is vrijwel hetzelfde als die van de middenaftakking van de dubbelfasige gelijkrichter, het circuit van de dubbelfasige bruggelijkrichter wordt hieronder gegeven:
Hier staan de diodes in serie met elkaar, en de twee diodes zullen gedurende elke halve cyclus geleiden, in de positieve halve cyclus de diodes D 1 en D 2 zullen voorwaarts gericht zijn, en de andere twee zullen zich in een niet-geleidende toestand bevinden. In de negatieve halve cyclus zijn echter de andere twee dioden D 3 en D 4 zal in voorwaartse richting zijn.
De dubbelfasige bruggelijkrichter heeft een hogere spanningsval in vergelijking met de dubbelfasige gelijkrichter met middenaftakking, omdat er voor elke cyclus twee dioden in de geleidende toestand zijn. Bovendien is de piek-inversspanning van de bruggelijkrichter gelijk aan de spanning in de transformator aan de secundaire zijde, en kan deze dus worden gebruikt in hoogspanningstoepassingen. Omdat de werking van beide typen gelijkrichtcircuits hetzelfde is, zal de uitgangsgolfvorm hetzelfde zijn.
Bruggelijkrichter met condensatorfilter
Net als bij de dubbelfasige gelijkrichter met middenaftakking, is de condensator in de bruggelijkrichter parallel geschakeld met de belasting. Deze condensator staat ook bekend als een afvlakcondensator, omdat hij de DC blokkeert en de AC-component van het signaal erdoorheen laat gaan:
De functie van het condensatorfilter in een bruggelijkrichter is dezelfde als die van een centraal afgetapte dubbelzijdige gelijkrichter, en de rimpelfactor voor beide typen is hetzelfde. Daarom zal de golfvorm hetzelfde zijn zodra de afvlakcondensator op de bruggelijkrichter is aangesloten. Opgemerkt moet worden dat als we een condensator met een hogere capaciteit selecteren, de rimpelfactor verder wordt verminderd, maar de ontlaadspanning zal toenemen.
Verschil tussen centraal getapte dubbelzijdige gelijkrichter en bruggelijkrichter
Hoewel beide circuits op dezelfde manier werken en nog steeds vergelijkbare outputs produceren, zijn er enkele kleine verschillen tussen de twee:
| Gelijkrichterparameters | Brug gelijkrichter | Center Tap-gelijkrichter met volledige golf |
| Piek-inverse spanning | PIV=V M | PIV = 2V M |
| Transformatorgebruiksfactor | 0,812 | 0,693 |
| De spanning daalt over de diode | Hoog | Laag |
| Midden tikken | Niet verplicht | Vereist |
| Transformator KVA-waarde | Laag | Hoog |
| Rimpelfactor | 0,48 | 0,48 |
Conclusie
Condensatoren zijn passieve apparaten voor ladingopslag die voor verschillende toepassingen worden gebruikt, waaronder de filtratie van eventuele transiënten aan de uitgang van de circuits. In gelijkrichtercircuits wordt de condensator gebruikt voor het filteren van de rimpelingen in hun uitgang, kortweg de AC-componenten. Omdat de condensatoren de gelijkstroom altijd blokkeren, kan alleen de wisselstroomcomponent er doorheen gaan, die vervolgens naar de grond gaat.
De dubbelzijdige gelijkrichter is verder onderverdeeld in twee typen: de ene is voorzien van een centraal afgetapte transformator en de andere heeft een brug van vier diodes. De condensator met beide gelijkrichtercircuits zal dus hetzelfde gedrag vertonen.