ما هو المعدل الكامل للموجة: الدائرة مع نظرية العمل

إذا كنت تعلم ما هو المعدل ، فقد تعرف طرق تقليل تموج أو تغيرات الجهد على جهد تيار مستمر مباشر عن طريق توصيل المكثفات عبر مقاومة الحمل. قد تكون هذه الطريقة مناسبة ل تطبيقات الطاقة المنخفضة ، ولكن ليس للتطبيقات التي تحتاج إلى مصدر تيار مستمر ثابت وسلس. تتمثل إحدى طرق تحسين ذلك في استخدام كل نصف دورة لجهد الإدخال بدلاً من كل شكل موجة نصف دورة أخرى. الدائرة التي تسمح لنا بالقيام بذلك تسمى مقوم الموجة الكاملة (FWR). دعونا نرى نظرية مقوم الموجة الكاملة بالتفصيل. مثل دائرة نصف الموجة ، فإن عمل هذه الدائرة هو جهد إخراج أو تيار يكون بحتًا أو يحتوي على بعض الجهد DC المحدد.

ما هو المعدل الكامل للموجة؟

يُعرف جهاز أشباه الموصلات الذي يتم استخدامه لتغيير دورة التيار المتردد الكاملة إلى تيار مستمر نابض باسم مقوم الموجة الكاملة. تستخدم هذه الدائرة الموجة الكاملة لإشارة i / p AC بينما يستخدم مقوم نصف الموجة نصف الموجة. تستخدم هذه الدائرة بشكل أساسي للتغلب على عيب مقومات نصف الموجة مثل عيب الكفاءة المنخفضة.

دائرة مقوم الموجة الكاملة

هذه المقومات لها بعض المزايا الأساسية على مقوم نصف الموجة نظرائه. يكون متوسط ​​جهد الخرج (DC) أعلى من معدل نصف الموجة ، ويكون خرج هذا المعدل تموجًا أقل بكثير من تموج مقوم نصف الموجة الذي ينتج شكل موجة خرج أكثر سلاسة.

مخطط المعدل الكامل للموجة

نظرية مقوم الموجة الكاملة

في هذه الدائرة ، نستخدم ثنائيين ، واحد لكل نصف الموجة. متعدد لف المحولات يتم استخدام ملفه الثانوي الذي ينقسم بالتساوي إلى نصفين مع اتصال مشترك مركزي. ينتج عن التكوين إجراء كل صمام ثنائي بدوره عندما تكون محطة الأنود الخاصة به موجبة فيما يتعلق بنقطة مركز المحول C ينتج عنها مخرجات خلال كلتا الدورتين النصفيتين. مزايا هذا المعدل مرنة مقارنة بمعدلات نصف الموجة.

نظرية مقوم الموجة الكاملة

تتكون هذه الدائرة من ثنائيات طاقة متصلة بمقاومة حمل واحدة (RL) مع كل صمام ثنائي يأخذها ، بدوره ، لتزويد التيار إلى المقاوم. عندما تكون النقطة A من المحول موجبة فيما يتعلق بالنقطة A ، فإن الصمام الثنائي D1 يسير في الاتجاه الأمامي كما هو موضح بواسطة الأسهم. عندما تكون النقطة B موجبة في النصف السالب من الدورة فيما يتعلق بالنقطة C ، فإن الصمام الثنائي D2 يمر في الاتجاه الأمامي ويكون التيار المتدفق عبر المقاوم R في نفس الاتجاه لكل من أنصاف دورات الموجة.

جهد الخرج عبر المقاوم R هو مجموع طور شكلي الموجات ، ويُعرف أيضًا باسم دائرة ثنائية الطور. يتم الآن ملء الفراغات بين كل نصف موجة تم تطويرها بواسطة كل صمام ثنائي بواسطة الآخر. متوسط ​​جهد الخرج للتيار المستمر عبر مقاوم الحمل هو الآن ضعف ذلك الخاص بدائرة المعدل نصف الموجة الواحدة وحوالي 0.637 فولت كحد أقصى لجهد الذروة بافتراض عدم وجود خسائر. VMAX هي قيمة الذروة القصوى في نصف الملف الثانوي و VRMS هي قيمة RMS.

عمل مقوم الموجة الكاملة

يكون جهد الذروة لشكل الموجة الناتج هو نفسه كما كان من قبل لمعدل نصف الموجة المقدم لكل نصف من لفات المحولات لها نفس الجهد RMS. للحصول على جهد تيار مستمر مختلف ، يمكن استخدام نسب محولات مختلفة. عيب هذا النوع من دارات المعدل هو أن هناك حاجة إلى محول أكبر لإخراج طاقة معين مع ملفين ثانويين منفصلين ولكن متطابقين مما يجعل هذا النوع من دارة تصحيح الموجة الكاملة مكلفًا مقارنة بدائرة مقوم جسر FW.

أشكال موجات خرج مقوم الموجة الكاملة

تعطي هذه الدائرة لمحة عامة عن عمل مقوم الموجة الكاملة. الدائرة التي تنتج نفس شكل الموجة الناتج كدائرة مقوم الموجة الكاملة هي دائرة الموجة الكاملة جسر المعدل . يستخدم المعدل أحادي الطور أربعة صمامات ثنائية تصحيح فردية متصلة بـ حلقة مغلقة تكوين الجسر لإنتاج موجة الإخراج المطلوبة. تتمثل ميزة دائرة الجسر هذه في أنها لا تتطلب محولًا خاصًا في المنتصف ، لذا فهي تقلل من حجمها وتكلفتها. يتم توصيل اللف الثانوي الفردي إلى جانب واحد من شبكة جسر الصمام الثنائي والحمل على الجانب الآخر.

يتم ترتيب الثنائيات الأربعة المسمى D1 إلى D4 في أزواج متسلسلة مع وجود اثنين فقط من الثنائيات التي تقوم بإجراء التيار خلال كل فترة نصف دورة. عندما تذهب دورة النصف الموجبة للإمداد ، تعمل الثنائيات D1 و D2 في سلسلة بينما تكون الثنائيات D3 و D4 متحيزة عكسيًا ويتدفق التيار عبر الحمل. خلال نصف الدورة السلبية ، تعمل الثنائيات D3 و D4 في سلسلة ، ويتم إيقاف تشغيل الثنائيات D1 و D2 لأنها الآن تكوين متحيز عكسيًا.

التيار المتدفق من خلال الحمل هو الوضع أحادي الاتجاه والجهد المطوَّر عبر الحمل هو أيضًا جهد أحادي الاتجاه ، كما هو الحال في نموذج المعدل الكامل للموجة الثنائيات السابقة. لذلك فإن متوسط ​​جهد التيار المستمر عبر الحمل هو 0.637 فولت. خلال كل نصف دورة ، يتدفق التيار من خلال ثنائيتين بدلاً من صمام ثنائي واحد فقط ، وبالتالي فإن سعة جهد الخرج ينخفض ​​بمقدار 1.4 فولت عن سعة الإدخال VMAX ، ويصبح تردد التموج الآن ضعف تردد العرض 100 هرتز لـ 50 هرتز العرض أو 120 هرتز لإمداد 60 هرتز.

أنواع مقوم الموجة الكاملة

هذه متوفرة في شكلين هما: مقوم الموجة الكامل المستدق المركز ودائرة مقوم الجسر. يتضمن كل نوع من مقوم الموجة الكاملة ميزاته الخاصة بحيث يتم استخدامها في تطبيقات مختلفة.

• مركز الحنفية معدل الموجة الكاملة
• مقوم جسر كامل الموجة

مركز الحنفية معدل الموجة الكاملة

يمكن بناء هذا النوع من المعدل باستخدام محول مرن من خلال ملف ثانوي حيث يتم الضغط على AB عند النقطة المركزية 'C' ويتم توصيل صمامين ثنائيين مثل D1 و D2 في الجزء العلوي والسفلي من الدائرة. لتصحيح الإشارة ، يستخدم الصمام الثنائي D1 جهد التيار المتردد الذي يظهر عبر الجانب العلوي من الملف الثانوي بينما يستخدم الصمام الثنائي D2 الجزء السفلي من الملف. يستخدم هذا النوع من المقومات على نطاق واسع في الصمامات الحرارية والأنابيب المفرغة.

توسيط الحنفية FWR

تظهر دائرة مقوم الموجة الكاملة المركزية أدناه. في الدائرة ، يتدفق جهد التيار المتردد مثل Vin عبر المحطتين مثل AB للملف الثانوي للمحول بمجرد تمكين مصدر التيار المتردد.

دائرة مقوم جسر الموجة الكاملة

يمكن تصميم مقوم الموجة الكاملة لمقياس الجسر بأربعة صمامات ثنائية تصحيح. لا يستخدم أي نقر مركزي. كما يوحي الاسم ، تشتمل الدائرة على دائرة جسر. يمكن توصيل أربعة صمامات ثنائية في الدائرة بنمط جسر مغلق الحلقة. هذا المعدل أقل تكلفة وأصغر في الحجم بسبب عدم وجود محول مركزي.

حلبة مقوم جسر FW

تسمى الثنائيات المستخدمة في هذه الدائرة D1 و D2 و D3 و D4 حيث سيجري اثنان من الثنائيات في وقت واحد بدلاً من أربعة مثل D1 & D3 أو D2 & D4 بناءً على نصف الدورة العلوي أو نصف الدورة السفلي التي يتم تغذيتها بالدائرة.

الفرق بين المعدل الكامل الموجة ومعدل نصف الموجة

بناءً على معلمات مختلفة ، تتم مناقشة الفرق بين مقوم الموجة الكاملة ونصف الموجة أدناه. يشمل الفرق بين هذين المعدلين ما يلي.

خصائص المعدل الكامل للموجة

تمت مناقشة خصائص مقوم الموجة الكاملة أدناه.

• عامل التموج
• شكل عامل
• تيار الإخراج DC
• أقصى جهد معكوس
• متوسط ​​القيمة التربيعية الجذرية للحمل الحالي IRMS
• كفاءة المعدل

عامل التموج

يمكن تعريف عامل التموج على أنه نسبة جهد التموج والجهد الصافي للتيار المستمر. تتمثل الوظيفة الرئيسية لهذا في قياس التموجات الموجودة داخل إشارة o / p DC ، لذلك بناءً على عامل التموج ، يمكن الإشارة إلى إشارة التيار المستمر. عندما يكون عامل التموج مرتفعًا ، فإنه يشير إلى إشارة تيار مستمر عالية النبض. وبالمثل ، عندما يكون عامل التموج منخفضًا ، فإنه يشير إلى إشارة DC ذات نبض منخفض.

Γ = √ (VrmsVDC)^اثنين−1

حيث ، γ = 0.48.

شكل عامل

يمكن تعريف عامل الشكل لمعدل الموجة الكاملة على أنه نسبة قيمة RMS لتيار الخرج الحالي والتيار المستمر.

عامل الشكل = قيمة RMS لتيار الإخراج الحالي / DC.

بالنسبة لمعدل الموجة الكاملة ، يكون عامل الشكل 1.11

تيار الإخراج DC

تدفق التيار في كل من الثنائيات مثل D1 و D2 عند المقاوم الحمل o / p مثل RL في نفس الاتجاه. لذا ، فإن تيار o / p هو مقدار التيار في كل من الثنائيات

التيار المتولد من خلال الصمام الثنائي D1 هو Imax /.

التيار المتولد من خلال الصمام الثنائي D2 هو Imax / π.

إذن ، تيار o / p (أنا_{العاصمة}) = 2Imax / π .

أين،

'إيماكس' هو أقصى حمل تيار مستمر

أقصى جهد معكوس (PIV)

يُعرف الجهد العكسي الذروة أو PIV أيضًا باسم ذروة الجهد العكسي. يمكن تعريفه على أنه عندما يمكن للديود أن يتحمل أقصى جهد داخل حالة التحيز العكسي. إذا كان الجهد المطبق أعلى مقارنة مع PIV ، فإن الصمام الثنائي سوف يدمر بشكل دائم.

PIV = 2Vs كحد أقصى

الجهد الناتج DC

يمكن أن يظهر الجهد DC o / p عند مقاومة الحمل (RL) ويمكن أن يعطى مثل VDC = 2Vmax / π .

أين،

'Vmax' هو أقصى جهد ثانوي.

أنا_RMS

جذر متوسط ​​القيمة التربيعية لتيار الحمل لمعدل الموجة الكاملة هو

أنا_RMS= Im√2

_{الخامسRMS}

الجذر يعني القيمة التربيعية لجهد الحمل o / p لمعدل الموجة الكاملة

الخامس_RMS= أنا_RMS× ص_إل= Im / √2 × RL

كفاءة المعدل

يمكن تعريف كفاءة المقوم على أنها جزء من طاقة التيار المستمر وطاقة التيار المتردد. تشير كفاءة المعدل إلى مدى كفاءة تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر. عندما تكون كفاءة المعدل عالية ، يطلق عليه مقوم جيد بينما تكون الكفاءة منخفضة ، ثم يطلق عليه مقوم غير فعال.

Η = الإخراج (ص_{العاصمة}) / الإدخال (ص_AC)

بالنسبة لهذا المعدل ، تبلغ الكفاءة 81.2٪ وهي مضاعفة بالمقارنة مع مقوم نصف الموجة.

مزايا

ال مزايا مقوم الموجة الكاملة تشمل ما يلي.

• بالمقارنة مع نصف الموجة ، هذه الدائرة لديها كفاءة أكثر
• تستخدم هذه الدائرة كلا الدورتين ، لذلك لا توجد خسارة في طاقة o / p.
• بالمقارنة مع مقوم نصف الموجة ، فإن عامل التموج لهذا المعدل أقل
• بمجرد استخدام كلتا الدورتين في التصحيح ، لا تضيع إشارة الجهد الكهربي i / p
• يمكنك استخدام أربعة ثنائيات طاقة فردية لإنشاء جسر كامل الموجة ، وتتوفر مكونات مقوم الجسر الجاهز في مجموعة من أحجام الجهد والتيار المختلفة التي يمكن لحامها مباشرة في لوحة الدوائر PCB أو أن تكون متصلاً بواسطة موصلات الأشياء بأسمائها الحقيقية.
• يمنحنا جسر الموجة الكاملة قيمة متوسط ​​أكبر للتيار المستمر مع تموج أقل متراكب بينما يكون شكل الموجة الناتج ضعف تردد مصدر الإدخال. لذلك ، قم بزيادة متوسط ​​مستوى خرج التيار المستمر لأعلى من خلال توصيل مكثف تجانس مناسب عبر خرج دائرة الجسر.
• تتمثل مزايا مقوم الجسر ذي الموجة الكاملة في أنه يحتوي على قيمة تموج تيار متردد أصغر لحمل معين وخزان أصغر أو مكثف تنعيم من دائرة نصف موجة مكافئة. التردد الأساسي لجهد التموج هو ضعف تردد إمداد التيار المتردد 100 هرتز ، حيث يكون التردد نصف الموجي مساويًا تمامًا لتردد الإمداد 50 هرتز.
• يمكن التخلص فعليًا من مقدار جهد التموج الذي يتم فرضه أعلى جهد إمداد التيار المستمر بواسطة الثنائيات عن طريق إضافة مرشح improved محسن كثيرًا إلى أطراف خرج الجسر. يتكون مرشح الترددات المنخفضة من مكثفين تمليسين لهما نفس القيمة وخنق أو محاثة عبرهما لإدخال مسار مقاومة عالية لمكون التموج المتناوب.
• البديل هو استخدام منظم الجهد الكهربي 3 الجاهز ، مثل LM78xx حيث يشير 'xx' إلى تصنيف جهد الخرج لجهد خرج موجب أو مكافئ عكسي لـ LM79xx لجهد خرج سالب يمكن أن يقلل من التموج بمقدار ورقة بيانات تزيد عن 70 ديسيبل مع توصيل تيار إخراج ثابت يزيد عن 1 أمبير.
• إنه المكون الأساسي للحصول على جهد التيار المستمر للمكونات التي تعمل بجهد DC. يمكن للمرء أن يصف عملها كمشروع مقوم كامل الموجة.
• إنه قلب الدائرة ويستخدم جسر الصمام الثنائي. تستخدم المكثفات للتخلص من التموجات. بناءً على متطلبات جهد التيار المستمر.

سلبيات

ال عيوب مقوم الموجة الكاملة تشمل ما يلي.

• يستخدم أربعة صمامات ثنائية لتصميم الدائرة
• لا يتم استخدام هذه الدائرة عندما يكون من الضروري تصحيح جهد صغير لأن توصيل اثنين من الثنائيات يمكن أن يتم على التوالي ويوفر انخفاضًا مزدوجًا في الجهد بسبب مقاومتهما الداخلية.
• بالمقارنة مع نصف الموجة ، فهي معقدة.
• الجهد العكسي الذروة للديود مرتفع ، لذا فهي أكبر وأكثر تكلفة.
• هذا المعدل معقد لوضع الصنبور المركزي فوق اللف الصغير.
• إن DC o / p قليل لأن كل صمام ثنائي يستخدم ببساطة نصف الفولتية الثانوية للمحول.

التطبيقات

ال تطبيقات مقوم الموجة الكاملة تشمل ما يلي.

• يستخدم هذا النوع من المقومات بشكل أساسي لتحديد اتساع إشارة الراديو المعدلة.
• في اللحام الكهربائي ، يمكن توفير جهد التيار المستمر المستقطب من خلال مقوم الجسر
• تُستخدم دائرة مقوم الجسر في دائرة إمداد الطاقة لتطبيقات مختلفة لأنها يمكن أن تحول الجهد من تيار متردد مرتفع إلى تيار مستمر منخفض.
• تُستخدم هذه المعدلات لتوفير مصدر الطاقة للأجهزة التي تعمل بجهد تيار مستمر مشابه لمؤشر LED والمحرك.

وبالتالي ، فإن هذا كله يتعلق بنظرة عامة على مقوم الموجة الكاملة والدائرة والعمل والخصائص والمزايا والعيوب وتطبيقاتها. إليك سؤال لك ما هي أنواع المقومات المختلفة؟