Полно-волновой мостовой выпрямитель (JL): 5 ступеней

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

Вступление

Эта сложная страница проведет вас через все шаги, необходимые для создания двухполупериодного мостового выпрямителя. Это полезно при преобразовании переменного тока в постоянный.

Запчасти (со ссылками на покупку)

(Фотографии деталей включены в соответствующий заказ)

Четыре диода:

Один резистор 1 кОм:

Один конденсатор 470 мкФ:

Одна макетная плата:

Комплект с одним проводом:

Один трансформатор:

Тип трансформатора, представленный выше, имеет коэффициент трансформации 115: 6,3, что немного отличается от трансформатора 115: 6, который я использовал. Однако такая разница в выходном напряжении не вызовет значительного изменения результатов и не приведет к повреждению диодов или резистора. Кроме того, почти все основные типы диодов должны быть совместимы с этим проектом, но убедитесь, что вы проверили, что пиковое повторяющееся обратное напряжение выше, чем на выходе трансформатора.

* Для людей, живущих в странах, где используется переменный ток 220 В

Выходное напряжение трансформатора удвоится, но это не приведет к повреждению компонентов, если вы выберете правильные типы. В противном случае вы можете удвоить сопротивление резистора или использовать трансформатор с соотношением витков, близким к 220: 6.

Шаг 1: Схема

Вы можете использовать схему, представленную на рисунках (P1), в качестве руководства для построения схемы. Или вы можете построить схему, используя изображения схемы, которую я построил на макетной плате (P2 и P3). Убедитесь, что конденсатор ориентирован так, что его длинная ножка (положительная ножка) вставлена в верхнее отверстие (отверстие G4 на моей макетной плате). Ориентация резистора значения не имеет. Приведено изображение, показывающее, какой ток течет в диоде. Посмотрите на фотографии (P4). Двухполупериодный мостовой выпрямитель не будет работать, если диоды не установлены в правильном направлении. В моем макете все они ориентированы вправо, так что вы можете быстро проверить, правильно ли ориентирован каждый диод.

Вот ссылка на интерактивное моделирование этой схемы:

Надеюсь, интерактивное моделирование поможет вам понять, как работает эта схема.

* Вот ссылка на инструкции по использованию макетной платы, если вы с ней не знакомы.

Шаг 2: (Необязательно) Используйте генератор функций и осциллограф для проверки

Перед подключением трансформатора вы можете протестировать двухполупериодный мостовой выпрямитель, подключив его к функциональному генератору, и посмотреть форму волны напряжения нагрузки с помощью осциллографа.

1. Подключение осциллографа. Пробник следует подключить к правой ножке резистора и заземлить, подключив его заземляющий щуп к левой ножке резистора, как показано на рисунке.

2. На изображении, которое я предоставил (P1), показан способ подключения устройства, на котором макетная плата повернута на 90 градусов по часовой стрелке. Перед включением функционального генератора убедитесь, что все правильно подключено.

3. Настройте свой функциональный генератор так, чтобы он создавал синусоидальную форму волны со среднеквадратичным напряжением 6 В (вы можете проверить это с помощью мультиметра, если применимо).

Убедитесь, что положительный провод идет в красную шину питания макетной платы (где есть красная линия), а заземляющий (отрицательный) провод входит в синюю шину питания (где есть синяя линия).

Если наблюдаемая форма волны идентична той, которую я предоставил (P2), переходите к следующему шагу.

Советы по поиску и устранению неисправностей:

1. Если сигнал на осциллографе не такой, как у меня, попробуйте масштабировать его вертикальную и горизонтальную оси.
2. При проведении измерений убедитесь, что ни один из проводов не касается друг друга.
3. Если нет показаний напряжения, попробуйте повторно подключить компоненты к макетной плате, так как может случиться так, что у вас есть неисправная цепь.
4. Ссылка на руководство по использованию осциллографа:
5. Ссылка на руководство по использованию генератора функций:

Шаг 3: Подключите макет к трансформатору

Подключите трансформатор и осциллограф в соответствии с инструкциями, приведенными в предыдущем разделе, со ссылками на изображения, представленные в этом разделе. Обратите внимание, что при подключении макета к трансформатору положительная / отрицательная стороны не имеют значения, поскольку ток переменный. Способ подключения макета к осциллографу остается прежним.

Шаг 4: результаты осциллографа

Напряжение на резисторе (напряжение нагрузки) должно изменяться от 5 В до 6 В с периодом 8,33 мс.

Почему период 8,33 мс?

Частота сигнала должна быть вдвое выше частоты источника питания, который имеет частоту 60 Гц. Причина в том, что двухполупериодный мостовой выпрямитель без конденсатора в основном принимает абсолютное значение исходной синусоидальной формы волны, поэтому форма волны повторяется каждые половину периода. Таким образом, частота удваивается, а период уменьшается вдвое. 1 / (2 * 60) = 0,00833 с = 8,33 мс.

Шаг 5: Описание схемы

В этой схеме размах переменного напряжения 120 В преобразуется в 6 В с помощью трансформатора. Итак, теперь у нас есть источник питания переменного тока на 6 В. 4 диода расположены таким образом, что даже когда входной ток проходит как в прямом, так и в обратном направлении, выходной ток группы диодов движется только в одном направлении, но напряжение не является постоянным, поскольку входное напряжение является синусоидальным (это означает, что он колеблется как синусоидальная или косинусная волна). Выходное напряжение относительно времени, когда конденсатор не подключен, выглядит как P2 (ось t не в масштабе).

Диоды могут делать это, потому что они пропускают ток только в одном направлении (в большинстве случаев).

Конденсатор служит для хранения электрической энергии и высвобождения ее при низком токе на стороне нагрузки. Это свойство конденсатора подходит для сглаживания выходного напряжения.

Вы можете взглянуть на интерактивное моделирование для более наглядного представления о том, как течет ток: