Как переменный ток перевести в постоянный: Как получить постоянное напряжение из переменного

Как получить постоянное напряжение из переменного

Осциллограмма постоянного напряжения

Давайте для начала уточним, что мы подразумеваем под «постоянным напряжением». Как гласит нам Википедия, постоянное напряжение (он же и постоянный ток)  —  это такой ток, параметры, свойства и направление которого не изменяются со временем. Постоянный ток течет только в одном направлении и для него частота равна нулю.

Осциллограмму постоянного тока мы с вами рассматривали в статье Осциллограф. Основы эксплуатации:

Как вы помните, по горизонтали на графике у нас время (ось Х), а по вертикали напряжение (ось Y).

Для того, чтобы преобразовать переменное однофазное напряжение одного значения в  однофазное переменное напряжение меньшего (можно и большего) значения, мы используем простой однофазный  трансформатор. А для того, чтобы преобразовать в постоянное пульсирующее напряжение, мы с вами после трансформатора подключали Диодный мост. На выходе получали постоянное пульсирующее напряжение. Но с таким напряжением, как говорится, погоду не сделаешь.

Но как же   нам из пульсирующего постоянного напряжения

получить самое что ни на есть настоящее постоянное напряжение?

Для этого нам нужен всего один радиокомпонент: конденсатор.  А вот так он должен подключаться к диодному мосту:

В этой схеме используется важное свойство конденсатора: заряжаться и разряжаться. Конденсатор с маленькой емкостью быстро заряжается и быстро разряжается. Поэтому, для того, чтобы получить почти прямую линию на осциллограмме, мы должны вставить конденсатор приличной емкости.

Зависимость пульсаций напряжения от емкости конденсатора

Давайте же рассмотрим на практике, зачем нам надо ставить конденсатор большой емкости. На фото ниже у нас три конденсатора различной емкости:

Рассмотрим первый. Замеряем его номинал с помощью нашего LC — метр. Его емкость 25,5 наноФарад или 0,025микроФарад.

Цепляем его к диодному мосту по схеме выше

И цепляемся осциллографом:

Смотрим осциллограмму:

Как вы видите, пульсации все равно остались.

[quads id=1]

Ну что же, возьмем конденсатор емкостью побольше.

Получаем 0,226 микрофарад.

Цепляем к диодному мосту также, как и первый конденсатор снимаем показания с него.

А вот собственно и осциллограмма

 

Не… почти, но все равно не то. Пульсации все равно видны.

Берем наш третий конденсатор. Его емкость 330 микрофарад.  У меня даже LC-метр не сможет ее замерить, так как у меня предел на нем 200 микрофарад.

Цепляем его к диодному мосту снимаем с него осциллограмму.

А вот собственно и она

Ну вот. Совсем ведь другое дело!

Итак, сделаем небольшие выводы:

 — чем больше емкость конденсатора на выходе схемы, тем лучше. Но не стоит злоупотреблять емкостью! Так как в этом случае наш прибор будет очень габаритный, потому что конденсаторы больших емкостей как правило очень большие. Да и начальный ток заряда будет огромным, что может привести к перегрузке питающей цепи.

 — чем низкоомнее будет нагрузка на выходе такого блока питания, тем больше будет проявляться амплитуда пульсаций. С этим борются с помощью пассивных фильтров, а также используют интегральные стабилизаторы напряжения, которые выдают чистейшее постоянное напряжение.

Как подобрать радиоэлементы для выпрямителя

Давайте вернемся к нашему вопросу в начале статьи. Как все-таки получить на выходе постоянный ток 12 Вольт для своих нужд?  Сначала нужно подобрать трансформатор, чтобы на выходе он выдавал … 12 Вольт?  А вот и не угадали!  Со вторичной обмотки трансформатора мы будем получать действующее напряжение.

где

U_Д — действующее напряжение, В

U_max — максимальное напряжение, В

Поэтому, чтобы получить 12 Вольт постоянного напряжения, на выходе трансформатора должно быть 12/1,41=8,5 Вольт переменного напряжения. Вот теперь порядок. Для того, чтобы получить такое напряжение на трансформаторе, мы должны убавлять или добавлять обмотки трансформатора. Формула здесь. Потом подбираем диоды. Диоды подбираем исходя из максимальной силы тока в цепи. Ищем подходящие диоды по даташитам (техническим описаниям на радиоэлементы). Вставляем конденсатор с приличной емкостью. Его подбираем исходя из того, чтобы постоянное напряжение на нем не превышало то, которое написано на его маркировке. Простейший источник постоянного напряжения готов к использованию!

Кстати,  у меня получился 17 Вольтовый источник постоянного напряжения, так как у  трансформатора на выходе 12 Вольт (умножьте 12 на 1,41).

Ну и напоследок, чтобы лучше запомнилось:

 

Показываем на примере в видео:

Как конвертировать переменный ток в постоянный

‘). insertAfter(“#intro”),$(‘

‘).insertBefore(“.youmightalsolike”),$(‘

‘).insertBefore(“#quiz_container”),$(‘

‘).insertBefore(“#newsletter_block_main”),ia(!0),c=document.getElementsByClassName(“scrolltomarker”),a=0;a

В этой статье:

Пересчет переменного напряжения в постоянное

Создание цепи по преобразованию переменного тока в постоянный

Дополнительные статьи

Источники

Переменный ток (AC) является наиболее эффективным способом передачи электроэнергии на большие расстояния. Тем не менее многим бытовым и электронным устройствам для работы необходим постоянный ток (DC). Для бытовых нужд обычно используется переменный ток, поскольку он эффективнее и не приводит к падению напряжения на больших расстояниях. Однако во многих бытовых приборах и электронике используется постоянный ток, который обеспечивает непрерывное питание устройства.

Если вам необходимо определить напряжение постоянного тока, которое даст источник питания переменного тока, используйте формулу V_AC/√(2), где V_AC — переменное напряжение. Можно также самостоятельно собрать цепь, которая будет преобразовывать переменный ток в постоянный!

Шаги

1. 1

   Определите переменное напряжение источника питания с помощью

   мультиметра. Вставьте провода мультиметра в разъемы на нижней или боковой панели прибора. Установите мультиметр так, чтобы стрелка указывала на функцию измерения напряжения переменного тока «ACV» или «V ~». Прижмите щупы к положительным и отрицательным клеммам источника питания, на котором вы хотите измерить напряжение, и проверьте показания на дисплее мультиметра. Запишите измеренную величину напряжения.^{[1] X Источник информации}
   • Не имеет значения, какой контакт прижать к какой клемме.
   • Никогда не пользуйтесь мультиметром, если резиновая изоляция вокруг его щупов повреждена и разорвана, так как в этом случае можно получить удар током.

2. 2

   Поделите переменное напряжение на квадратный корень из 2, чтобы найти постоянное напряжение. Так как источник переменного тока создает напряжение в виде переменных волн, после его преобразования напряжение постоянного тока будет ниже. Запишите формулу V_AC/√(2) и подставьте вместо V_AC значение переменного напряжения, которое вы измерили с помощью мультиметра. Если вы хотите получить более точный ответ, выполните расчеты на калькуляторе.

   [2] X Источник информации
   • Например, если источник переменного тока создает напряжение 120 В, после подстановки числовых значений в формулу получится следующее постоянное напряжение: 120/√(2) = 84,85 В.

   Совет: если у вас нет калькулятора, можно округлить √(2) до 1,4, чтобы облегчить вычисления.

3. 3

   Учтите, что в действительности постоянное напряжение будет ниже вычисленной величины. Найденное значение постоянного напряжения называется теоретическим напряжением и показывает, каким был бы ток в идеальном случае. Однако преобразование или подключение к устройству сопровождаются падением напряжения, поэтому оно будет несколько ниже вычисленной величины. Если вы хотите найти фактическое напряжение, его следует измерить мультиметром: для этого прижмите его щупы к положительному и отрицательному выходу устройства.

   [3] X Источник информации
   • Падение напряжения может привести к тому, что устройство не будет работать, если на него будет подаваться недостаточное напряжение.

   Реклама

1. 1

   Подсоедините к левой стороне макетной платы понижающий трансформатор. Понижающий трансформатор представляет собой небольшое электрическое устройство с двумя катушками разной индуктивности, которое создает на выходе меньшее напряжение, чем подается на его вход.

   Для простой схемы преобразователя найдите трансформатор, который рассчитан минимум на 13 В, чтобы можно было сильнее понизить входное напряжение. Поместите трансформатор на макетную плату с отверстиями (такие платы используют для сборки прототипов электрических цепей). Подсоедините трансформатор к плате с помощью гаек и болтов и закрепите его на месте.^{[4] X Источник информации}
   • Трансформатор и макетную плату можно приобрести в магазине электроники или заказать через интернет.
   • Чтобы увеличить напряжение, можно использовать повышающий трансформатор.

2. 2

   Расположите справа от трансформатора 4 диода в форме ромба. Диоды пропускают электрический ток в одном направлении и блокируют ток, идущий в противоположную сторону. Поместите первый диод под углом 45 градусов так, чтобы положительный выход был направлен вверх и влево. Второй диод расположите рядом с первым так, чтобы они образовали угол, а отрицательный выход был направлен под углом 45 градусов вправо.

   Замкните ромб сверху так, чтобы в верхней точке соединялись отрицательный выход левого диода и положительный выход правого диода.^{[5] X Источник информации}
   • Такое соединение диодов называют мостовым выпрямителем, оно позволяет цепи передавать положительную и отрицательную составляющие переменного сигнала.
   • Диоды можно приобрести в магазине электроники или заказать через интернет.
   • Проследите, чтобы диоды были соединены в правильном направлении, иначе они не пропустят ток.
   • При желании можно прикрепить диоды к плате горячим клеем, хотя в этом нет необходимости.

3. 3

   Подсоедините контакты трансформатора к верхнему и нижнему углам ромба. У трансформатора есть красный и черный провода, которые соединяются с источником питания, а также два других провода внизу, которые следует подключить к выпрямителю. Обмотайте оголенный конец одного из этих проводов вокруг соединения диодов в верхнем углу ромба. Второй провод пустите вниз и обмотайте его вокруг контактов диодов в нижнем углу ромба.^{[6] X Источник информации}

   • Провода от трансформатора будут питать цепь.
   • Убедитесь, что провода надежно соединены с диодами, иначе ток будет слабее.
   • Не имеет значения, какой провод подсоединить к какому углу ромба.

4. 4

   Обмотайте провода вокруг левого и правого углов ромба. Возьмите медные провода с изоляцией разного цвета — через них будет проходить сигнал постоянного тока. Обмотайте конец одного провода вокруг левого угла ромба так, чтобы он контактировал с выходами обоих диодов. Затем возьмите второй провод и надежно прикрепите его конец к контактам диодов в правом углу ромба. Протяните оба провода к правому краю платы, в сторону от трансформатора.

   [7] X Источник информации
   • Подсоединенные к левому и правому углам ромба провода будут снимать с выпрямителя сигнал постоянного тока.

5. 5

   Припаяйте провода в местах соединения, чтобы надежно закрепить их. Разогрейте паяльник и поднесите его к одному из углов ромба (выпрямителя). Поместите над соединением проводов припой и расплавьте его. Нанесите на соединение достаточно жидкого припоя, чтобы он полностью прикрыл находящиеся под ним провода. Проделайте то же самое с другими углами ромба.

   [8] X Источник информации
   • Припой и паяльник можно приобрести в магазине хозяйственных товаров.

   Предупреждение: будьте осторожны при работе с паяльником, так как его наконечник (жало) может быть очень горячим, и вы можете получить сильный ожог.

6. 6

   Подсоедините к отходящим от диодов проводам фильтрующий конденсатор. После прохождения переменного тока через выпрямитель сигнал постоянного тока будет иметь форму импульсов без постоянного напряжения. Фильтрующий конденсатор будет накапливать энергию и сглаживать ток, чтобы он был более постоянным. Подсоедините положительный конец конденсатора к тому проводу, который отходит от левого угла ромба, а отрицательный конец — к проводу, отходящему от правого угла.

   [9] X Источник информации
   • Фильтрующий конденсатор можно приобрести в магазине электроники или заказать через интернет.
   • Можно припаять к выходам фильтрующего конденсатора дополнительные провода, если вы хотите подать постоянное напряжение на какое-либо устройство.
   • Можно обойтись и без фильтрующего конденсатора, но в этом случае ток в цепи не будет постоянным.

7. 7

   Подключите красный и черный провода трансформатора к источнику переменного тока. Трансформатор имеет красный и черный провода, которые следует подсоединить к источнику питания, чтобы подать в цепь ток. Подключите красный и черный провода соответственно к положительному и отрицательному выходам источника питания (розетки, батарейки или генератора), чтобы подать на цепь переменное напряжение и преобразовать его в постоянный сигнал. ^{[10] X Источник информации}

   • Будьте очень осторожны при подсоединении проводов к источнику питания, чтобы вас не ударило током.

8. 8

   Измерьте постоянное напряжение на проводах с помощью мультиметра. Выставьте стрелку мультиметра на «DCV» или «V–». Вставьте провода мультиметра в его разъемы и прижмите щупы к положительному и отрицательному выходам фильтрующего конденсатора. На дисплее высветится значение постоянного напряжения, в которое был преобразован исходный переменный сигнал источника тока.^{[11] X Источник информации}

   • Можно также подсоединить к проводам фильтрующего конденсатора лампочку постоянного тока и проверить, загорится ли она. Если лампочка горит постоянно и не мигает, преобразователь работает.

   Реклама

Советы

• В работающих на постоянном токе устройствах уже есть встроенный преобразователь переменного тока в постоянный. ^{[12] X Источник информации}

Реклама

Предупреждения

• Будьте осторожны при работе с электрическими компонентами, чтобы вас не ударило током.
• Паяльник может быть очень горячим. Будьте осторожны и не прикасайтесь к его жалу, чтобы не получить ожог.

Реклама

Что вам понадобится

• Мультиметр

• Макетная плата
• Понижающий трансформатор
• Болты и гайки
• Диоды 1N4007
• Медные провода с изоляцией
• Конденсатор 1000 мкФ
• Паяльник
• Припой
• Мультиметр

Источники

Об этой статье

На других языках

Как конвертировать переменный ток в постоянный – Wiki How Русский

Переменный ток (AC) является наиболее эффективным способом передачи электроэнергии на большие расстояния. Тем не менее многим бытовым и электронным устройствам для работы необходим постоянный ток (DC). Для бытовых нужд обычно используется переменный ток, поскольку он эффективнее и не приводит к падению напряжения на больших расстояниях. Однако во многих бытовых приборах и электронике используется постоянный ток, который обеспечивает непрерывное питание устройства. Если вам необходимо определить напряжение постоянного тока, которое даст источник питания переменного тока, используйте формулу VAC/√(2), где VAC — переменное напряжение. Можно также самостоятельно собрать цепь, которая будет преобразовывать переменный ток в постоянный!

Эту страницу просматривали 81 375 раз.

Реклама

Как преобразовать переменный ток в постоянный?

Электричество — раздел физики, изучающий свойства и движение электрически заряженных частиц. Когда заряженные частицы находятся на поверхности материала, это называется статическим электричеством. Движение электрических зарядов создает магнитные поля, а изменения в магнитных полях могут создавать электричество. Электричество течет от более высокого потенциала к более низкому потенциалу. Электричество и магнетизм взаимосвязаны друг с другом. Таким образом, изучение электрических полей и магнитных полей вместе известно как электромагнетизм.

Переменный ток (AC)

Переменный ток (AC) — это поток электрического заряда, который периодически меняется на противоположное. Он начинается, скажем, с нуля, растет до максимума, уменьшается до нуля, разворачивается, достигает максимума в обратном направлении, снова возвращается к исходному значению и повторяет этот цикл до бесконечности. Интервал времени между достижением определенного значения на двух последовательных циклах называется периодом, число циклов или периодов в секунду — частотой, а максимальное значение в любом направлении — амплитудой переменного тока.

Постоянный ток (DC)

Постоянный ток (DC) представляет собой однонаправленный поток электрического заряда. Электрохимическая ячейка является ярким примером постоянного тока. Постоянный ток может течь по проводнику, такому как провод, но также может течь через полупроводники, изоляторы или даже через вакуум, как в электронных или ионных пучках. Электрический ток течет в постоянном направлении.

Цепь переменного и постоянного тока

В цепи постоянного тока обеспечивается питание постоянным током, поэтому каждый раз протекает постоянный ток, тогда как в цепи переменного тока обеспечивается питание переменным током, поэтому полярность меняется в каждый момент. Цепь переменного тока имеет два цикла: положительный цикл и отрицательный цикл. Каждую секунду полярность меняется много раз в зависимости от частоты питания, указанной в герцах.

Представление переменного тока

Синусоидальный переменный ток может быть представлен уравнением i = I sin ωt, где i — ток в момент времени t, а I — максимальный ток. Аналогичным образом мы можем написать для синусоидального переменного напряжения:

v = V sin ωt

, где v — напряжение в момент времени t, а V — максимальное напряжение.

Где, ω = 2πƒ

ƒ = частота

t = период времени

Необходимость преобразования переменного тока в постоянный

Теперь, когда мы рассмотрели переменный и постоянный токи. Следует отметить, что в зависимости от устройств предусмотрен разный тип питания. Поставка, которая поступает в домохозяйства в Индии, – это подача переменного тока 220 В. Но наши мобильные зарядки, адаптеры и различные другие устройства работают от постоянного тока. Таким образом, должны быть методы взаимного преобразования этих запасов, чтобы мы могли использовать необходимый запас всякий раз, когда нам это нужно.

Преобразование переменного тока в постоянный

• Выпрямители

Выпрямление — это процесс преобразования источника переменного тока в источник постоянного тока. Выпрямители – это устройства, которые преобразуют источник переменного тока в источник постоянного тока. По сути, это преобразование можно разделить на четыре подэтапа:

Понижение напряжения

Как правило, используется источник переменного тока высокого напряжения, так как его легко передавать с минимальными потерями. Однако наши устройства нуждаются в низком напряжении питания, поэтому для этой цели используйте понижающий трансформатор. В понижающих трансформаторах первичная обмотка имеет большее количество витков, чем вторичная.

Преобразование переменного тока в постоянный

После понижения напряжения переменный ток преобразуется в постоянный с помощью выпрямителей. Мостовой выпрямитель можно использовать для преобразования переменного тока в постоянный. В этом устройстве используются 4 диода, которые работают в прямом смещении, а не в обратном. Во время положительного полупериода работают два диода, а во время отрицательного полупериода – два других диода. Таким образом, источник переменного тока выпрямляется на источник постоянного тока. На изображении ниже показана схема мостового выпрямителя, используемая для преобразования переменного тока в постоянный.

Очистка сигналов постоянного тока

Сигналы постоянного тока, сгенерированные на предыдущем шаге, не имеют чистых сигналов постоянного тока. Он имеет форму импульсов и имеет колеблющуюся подачу. Конденсаторы – это устройства, которые используются для выполнения этой задачи. Конденсатор используется для хранения энергии, когда входное напряжение увеличивается от нуля до максимального значения. Энергия конденсатора может быть разряжена, когда входное напряжение уменьшается до нуля. Это в значительной степени выпрямляет формы волны.

Фиксация постоянного напряжения

Наконец, постоянное напряжение преобразуется в фиксированное желаемое значение с помощью регулятора напряжения IC. ИС регуляторов напряжения постоянного тока состоит из интегральной схемы, которая в конечном итоге преобразует источник постоянного тока в заданное напряжение. Например, для преобразования в источник постоянного тока 5 В мы используем ИС регулятора напряжения 7805. А для преобразования в источник постоянного тока 9 В мы используем микросхему регулятора напряжения 7809.

• Вращающийся преобразователь

Вращающийся преобразователь — это механический выпрямитель, инвертор или преобразователь частоты. Он преобразует переменный ток (AC) в постоянный ток (DC) с использованием механической энергии. Вращающийся преобразователь состоит из двух машин, соединенных одним вращающимся якорем и набором катушек возбуждения. Он имеет генератор постоянного тока (динамо) с равномерно расположенным набором токосъемных колец, вставленных в обмотки ротора. Переменный ток выпрямляется с помощью коммутатора, в котором от ротора отбирается постоянный ток. Катушки под напряжением вращаются и возбуждают стационарные обмотки возбуждения, в результате чего возникает постоянный ток. Вращающийся преобразователь действует как гибрид динамо-машины и механического выпрямителя. Он также действует как генератор переменного тока благодаря токосъемным кольцам переменного тока.

• Импульсный источник питания (SMPS)

Импульсный источник питания (SMPS) представляет собой электронную схему, состоящую из переключающих устройств, таких как MOSFET, которые включаются и выключаются на высоких частотах (в кГц) , и компоненты хранения, такие как катушки индуктивности или конденсаторы, которые используются для подачи питания, когда переключающее устройство находится в непроводящем состоянии. Эти устройства соединены по сложной схеме и используются для преобразования переменного тока в постоянный.

Применение преобразователей переменного тока в постоянный

• Применяются в пылесосах, стиральных машинах, холодильниках.
• Бытовая техника, такая как компьютеры, телевизоры, зарядные устройства для мобильных телефонов и т. д., работает от постоянного тока. Таким образом, преобразователи переменного тока в постоянный играют очень важную роль в этих устройствах.
• Они также используются в медицинском оборудовании, промышленной автоматизации и системах управления технологическими процессами.
• Другими областями применения преобразователей переменного тока в постоянный являются управление возобновляемыми источниками энергии, испытательное и измерительное оборудование, аэрокосмические и транспортные системы.

Примеры задач

Задача 1. Катушка 200 мГн подключена к цепи переменного тока с током 5 мА. Если частота 2000 Гц, то узнать напряжение.

Решение:

Дано: L = 200 × 10 ^-3 H

I = 5 × 10 ^-3 A

F = 2000 Гц

. L = L × ω = L × 2πƒ

= 2 × 3,14 × 2000 × 0,2

= 2512 Ом

В = I X _L 

= 0,005 × 2512

= 12,56 В

Итак, напряжение равно 12,56 В

4 t) вольт при:

1. 0 с
2. 20 мкс
3. 40 мкс.

Решение:

При t = 0 с,

v = 5 sin(0) = 0 В

При t = 20 мкс,

v = 5 sin(2π × 10 ⁴ × 20 × 10 ^-6 )

= 5 sin( 40π × 10 ^-2 )

= 5 0 = 90 002 90 002 90

= 4,74 В

при t = 40 мкс,

V = 5 SIN (2π × 10 ⁴ × 40 × 10 ^-6 )

= 5 SIN (80π × 10 ^-2 )

= 5 SIN (80π × 10 ^-2 )

= 5 sin(2,5)

= 5 × 0,59

= 3 В

Таким образом, мгновенное значение переменного напряжения в 0 с, 20 мкс, 40 мкс составляет 0 В, 4,74 В, 3 В соответственно.

Задача 3. Ток в катушке индуктивности равен 0,7 sin (300t – 40°) А. Напишите уравнение для напряжения, если индуктивность равна 60 мГн.

Решение:

L = 60 × 10 ^-3 H, I = 0,7 SIN (300T -40 °) A

x _L = ωl = 300 × 60 × 10 ^.3 = ωl = 300 × 60 × 10 ^.3 = ωl = 300 × 60 × 10 ^.39 333 = ωl = 300 × 60 × ^-3 . = 18 Ом

В _м = I _м XL = 0,7 × 18 = 12,6 В

В индуктивной цепи напряжение опережает ток на 9Таким образом, уравнение для напряжения: v = 12,6 sin(300t +50°).

Задача 4. Если уравнение для переменного тока имеет вид i = 45 sin 314t. Затем найдите пиковое значение, частоту, период времени и мгновенное значение при t = 1 мс.

Решение:

i = 45 sin 314t; t = 1 мс = 1 × 10 ^-3 с

Сравнивая с общим уравнением переменного тока, i = I _m sin ωt.

• Пиковое значение, I _м = 45 А
• Частота, f = ω/2π = 314 / 2 × 3,14 = 50 Гц
• Период времени, T = 1/f = 150 = 0,02 с

222

При t = 2 мс,

Мгновенное значение,

i = 45sin(3,14 × 1 × 10 ⁻³ )

i = 0,14 А

а сила тока 2,5 А. Тогда найдите сопротивление в цепи.

Решение:

R = V/I

= 5/2,5

= 2 Ом.

Итак, сопротивление в цепи равно 2 Ом.

Задача 6: Напишите уравнение для синусоидального напряжения 30 Гц и его пикового значения 50 В. Также найдите время для одного цикла.

Решение:

f = 30 Гц, В _м = 50 В

v = В _м sinωt

9013 м sinωt

9013 м sin = В 0003

= 50 SIN (2π × 30) T

= 50 SIN (60 × 3,14) T

V = 50 SIN188T

T = 1 / F

= 1/30

= 0,033 с

= 33 РС.

Итак, уравнение v = 50 sin188t и время одного цикла 33 мс.

Как блоки питания превращают переменный ток в постоянный в электронных схемах

Задача преобразования переменного тока в постоянный называется выпрямлением, а электронная схема, выполняющая эту работу, называется выпрямитель . Наиболее распространенным способом преобразования переменного тока в постоянный является использование одного или нескольких диодов , тех удобных электронных компонентов, которые позволяют току проходить в одном направлении, но не в другом.

Хотя выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный, результирующий постоянный ток не является постоянным напряжением. Правильнее было бы назвать его «пульсирующим постоянным током». Хотя пульсирующий постоянный ток всегда движется в одном и том же направлении, уровень напряжения имеет отчетливую пульсацию, немного повышаясь и понижаясь синхронно с формой волны переменного напряжения, подаваемого на выпрямитель.

Для многих цепей постоянного тока значительная пульсация в источнике питания может привести к неисправности цепи. Следовательно, требуется дополнительная фильтрация, чтобы «сгладить» пульсирующий постоянный ток, поступающий от выпрямителя, для устранения пульсаций.

Существует три различных типа схем выпрямителей, которые вы можете построить: однополупериодные, двухполупериодные и мостовые. Далее описывается каждый из этих трех типов выпрямителей.

Однополупериодный выпрямитель

Самый простой тип выпрямителя состоит из одного диода. Этот тип выпрямителя называется 9.0354 однополупериодный выпрямитель , потому что он пропускает только половину входного переменного напряжения на выход.

Когда переменное напряжение положительное на катодной стороне диода, диод пропускает ток на выход. Но когда переменный ток меняет направление и становится отрицательным на катодной стороне диода, диод блокирует ток, так что на выходе не появляется напряжение.

Однополупериодные выпрямители достаточно просты в изготовлении, но не очень эффективны. Это связано с тем, что весь отрицательный цикл входного переменного тока блокируется однополупериодным выпрямителем. В результате выходное напряжение равно нулю в половине случаев. Это приводит к тому, что среднее напряжение на выходе составляет половину входного напряжения.

Обратите внимание на резистор с маркировкой R _L . Этот резистор на самом деле не является частью схемы выпрямителя. Вместо этого он представляет собой сопротивление нагрузки, которая в конечном итоге будет помещена в цепь, когда источник питания будет использоваться.

Двухполупериодный выпрямитель

Двухполупериодный выпрямитель использует два диода, что позволяет ему пропускать как положительную, так и отрицательную сторону входного переменного тока. Диоды подключены к трансформатору.

Обратите внимание, что двухполупериодный выпрямитель требует использования трансформатора с отводом от средней точки. Диоды подключены к двум внешним отводам, а центральный отвод используется в качестве общей земли для выпрямленного постоянного напряжения. Двухполупериодный выпрямитель преобразует обе половины синусоидальной волны переменного тока в постоянный ток с положительным напряжением.

Результатом является постоянное напряжение, частота импульсов которого в два раза превышает частоту входного переменного напряжения. Другими словами, если предположить, что на вход подается бытовой ток с частотой 60 Гц, на выходе будет пульсирующий постоянный ток с частотой 120 Гц.

Мостовой выпрямитель

Проблема с двухполупериодным выпрямителем заключается в том, что для него требуется трансформатор с отводом от средней точки, поэтому он вырабатывает постоянный ток, равный половине общего выходного напряжения трансформатора.

Мостовой выпрямитель преодолевает это ограничение за счет использования четырех диодов вместо двух. Диоды расположены в виде ромба, так что на каждой половине фазы синусоиды переменного тока два диода пропускают ток к положительной и отрицательной сторонам выхода, а два других диода блокируют ток.