Đề cương:
Tụ điện làm bộ lọc
Chỉnh lưu toàn sóng
Sự khác biệt giữa bộ chỉnh lưu trung tâm và cầu chỉnh lưu
Phần kết luận
Tụ điện làm bộ lọc
Tụ điện là một thiết bị phản ứng có điện kháng thay đổi tùy theo tần số được áp dụng và điều này có nghĩa là ảnh hưởng của tụ điện đến tín hiệu sẽ dựa trên tần số. Vì các bộ lọc cũng liên quan rất nhiều đến tần số, đó là lý do tại sao tụ điện được sử dụng trên các bộ lọc. Hơn nữa, tụ điện là thành phần thụ động vì chúng không cần năng lượng để hoạt động và do đó được sử dụng trong các mạch lọc thụ động.
Thông thường, tụ điện sẽ trở thành mạch hở khi được sạc đầy và thông thường điện kháng ở tần số cao hơn sẽ thấp, do đó tụ điện hoạt động như một mạch ngắn do đó cho phép tần số cao đi qua. Mặt khác, khi tần số thấp thì điện kháng của tụ điện cao khiến tần số thấp khó đi qua. Các gợn sóng và các hiện tượng chuyển tiếp khác hầu hết đều có tần số khá thấp, đó là lý do tại sao tụ điện chặn chúng.
Bộ chỉnh lưu toàn sóng
Như đã đề cập ở trên, bộ chỉnh lưu là mạch chuyển đổi nguồn AC thành DC với sự trợ giúp của điốt. Mạch chỉnh lưu có thể được thiết kế theo hai cách, một là sử dụng hai điốt và hai là tạo một cầu nối gồm bốn điốt.
Bộ chỉnh lưu toàn sóng khai thác ở giữa
Mạch chỉnh lưu toàn sóng có hai điốt cần có một máy biến áp, vì vậy đây là mạch dành cho mạch chỉnh lưu toàn sóng có hai điốt:
Các điốt được kết nối qua tải R L và khi điểm A có cực tính dương đối với điểm C thì diode D 1 sẽ tiến hành như nó sẽ thiên về phía trước. Tuy nhiên, khi điểm B có điện thế dương đối với điểm C thì diode D 2 cho phép dòng điện chạy qua và đây là cách hoạt động của bộ chỉnh lưu toàn sóng. Kết quả của hành vi này là nửa âm của nguồn AC bị cắt bớt và dạng sóng DC thuần túy được tạo ra ở đầu ra.
Nói cách khác, diode thứ nhất dẫn điện ở nửa chu kỳ dương của nguồn điện xoay chiều và diode thứ hai ở trạng thái phân cực ngược. Trong khi ở nửa chu kỳ âm, diode thứ hai dẫn điện và diode thứ nhất vẫn bị phân cực ngược.
Bộ chỉnh lưu toàn sóng với bộ lọc tụ điện
Đầu ra DC nhận được từ bộ chỉnh lưu toàn sóng vẫn chứa một số gợn sóng ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu. Vì vậy, để lọc những gợn sóng này, người ta thường sử dụng một tụ điện được mắc song song với tải được kết nối. Bây giờ nguồn điện đã được bật và tụ điện bắt đầu sạc khi Diode D 1 thiên về phía trước tức là ở nửa chu kỳ dương. Ở nửa chu kỳ âm, tụ điện bắt đầu phóng điện nhưng không phóng điện hoàn toàn.
Đầu ra của bộ chỉnh lưu có cả thành phần AC và DC và như chúng ta đã biết, các tụ điện chặn dòng điện một chiều. Vì vậy, tất cả các thành phần AC ở đầu ra bộ chỉnh lưu sẽ đi qua tụ điện, để lại tín hiệu DC thuần cho tải:
Dạng sóng cuối cùng của đầu ra bộ chỉnh lưu có tụ điện sẽ là:
Chỉnh lưu cầu toàn sóng
Bộ chỉnh lưu cầu toàn sóng bao gồm bốn điốt được bố trí theo dạng cầu. Tuy nhiên, nó không yêu cầu máy biến áp có điểm nối ở giữa nên ít tốn kém hơn so với loại khác. Đầu ra của bộ chỉnh lưu cầu toàn sóng gần giống như bộ chỉnh lưu toàn sóng có điểm giữa, mạch của bộ chỉnh lưu cầu toàn sóng được đưa ra dưới đây:
Ở đây các điốt mắc nối tiếp với nhau và hai điốt sẽ dẫn điện trong mỗi nửa chu kỳ, trong nửa chu kỳ dương thì điốt D 1 và D 2 sẽ bị phân cực thuận và hai cực còn lại sẽ ở trạng thái không dẫn điện. Tuy nhiên, trong nửa chu kỳ âm, hai điốt còn lại D 3 và D 4 sẽ thiên về phía trước.
Bộ chỉnh lưu cầu toàn sóng có độ sụt điện áp cao hơn so với bộ chỉnh lưu toàn sóng biến áp điểm giữa vì có hai điốt ở trạng thái dẫn điện cho mỗi chu kỳ. Hơn nữa, điện áp nghịch đảo cực đại của bộ chỉnh lưu cầu bằng điện áp trong máy biến áp ở phía thứ cấp, do đó nó có thể được sử dụng trong các ứng dụng điện áp cao. Vì hoạt động của cả hai loại mạch chỉnh lưu là như nhau nên dạng sóng đầu ra sẽ giống nhau.
Chỉnh lưu cầu với bộ lọc tụ điện
Giống như bộ chỉnh lưu toàn sóng của máy biến áp có điểm giữa, tụ điện trong bộ chỉnh lưu cầu được mắc song song với tải. Tụ điện này còn được gọi là tụ điện làm mịn, vì nó chặn DC và cho phép thành phần AC của tín hiệu đi qua nó:
Chức năng của bộ lọc tụ điện trong bộ chỉnh lưu cầu giống như chức năng của bộ chỉnh lưu toàn sóng điểm giữa và hệ số gợn sóng cho cả hai loại là như nhau. Do đó, dạng sóng sẽ giống nhau khi tụ điện làm mịn được kết nối với bộ chỉnh lưu cầu. Cần lưu ý rằng nếu chúng ta chọn tụ điện có điện dung cao hơn thì hệ số gợn sóng sẽ giảm hơn nữa nhưng điện áp phóng điện sẽ tăng lên.
Sự khác biệt giữa Bộ chỉnh lưu toàn sóng khai thác ở giữa và Bộ chỉnh lưu cầu
Mặc dù cả hai mạch đều hoạt động theo cùng một cách và vẫn tạo ra các đầu ra tương tự nhau, nhưng có một số khác biệt nhỏ giữa hai mạch:
| Thông số chỉnh lưu | Bộ chỉnh lưu cầu | Bộ chỉnh lưu toàn sóng trung tâm |
| Điện áp nghịch đảo đỉnh | PIV=V tôi | PIV = 2V tôi |
| Hệ số sử dụng máy biến áp | 0,812 | 0,693 |
| Điện áp giảm trên diode | Cao | Thấp |
| Khai thác trung tâm | Không yêu cầu | Yêu cầu |
| Đánh giá KVA máy biến áp | Thấp | Cao |
| Hệ số gợn sóng | 0,48 | 0,48 |
Phần kết luận
Tụ điện là thiết bị thụ động lưu trữ điện tích được sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau, một trong số đó là lọc bất kỳ quá độ nào ở đầu ra của mạch. Trong các mạch chỉnh lưu, tụ điện được sử dụng để lọc các gợn sóng ở đầu ra của chúng, gọi tắt là các thành phần AC. Vì các tụ điện luôn chặn DC nên nó sẽ chỉ cho phép thành phần AC đi qua nó, sau đó sẽ di chuyển xuống đất.
Bộ chỉnh lưu toàn sóng được chia thành hai loại, một loại có máy biến áp đặt ở giữa trong khi loại kia có cầu gồm bốn điốt. Vì vậy, tụ điện có cả hai mạch chỉnh lưu toàn sóng sẽ có hành vi giống nhau.