Apa itu Penyearah Gelombang Penuh: Sirkuit dengan Teori Kerja

Bila kamu tahu apa itu penyearah , maka Anda mungkin mengetahui cara untuk mengurangi riak atau variasi tegangan pada tegangan DC langsung dengan menghubungkan kapasitor melintasi resistansi beban. Metode ini mungkin cocok untuk aplikasi daya rendah , tetapi tidak untuk aplikasi yang membutuhkan pasokan DC yang stabil dan lancar. Salah satu metode untuk memperbaikinya adalah dengan menggunakan setiap setengah siklus tegangan input alih-alih setiap bentuk gelombang setengah siklus lainnya. Sirkuit yang memungkinkan kita melakukan ini disebut Penyearah Gelombang Penuh (FWR). Mari kita lihat teori penyearah gelombang penuh secara detail. Seperti halnya rangkaian setengah gelombang, cara kerja rangkaian ini adalah tegangan atau arus keluaran yang murni DC atau memiliki beberapa tegangan DC tertentu.

Apa itu Penyearah Gelombang Penuh?

Perangkat semikonduktor yang digunakan untuk mengubah siklus AC lengkap menjadi DC yang berdenyut dikenal sebagai penyearah gelombang penuh. Rangkaian ini menggunakan gelombang penuh dari sinyal i / p AC sedangkan penyearah setengah gelombang menggunakan setengah gelombang. Sirkuit ini terutama digunakan untuk mengatasi kelemahan penyearah setengah gelombang seperti kelemahan efisiensi rendah.

Sirkuit Penyearah Gelombang Penuh

Penyearah ini memiliki beberapa keunggulan mendasar dibandingkan mereka penyearah setengah gelombang rekan-rekan. Tegangan keluaran rata-rata (DC) lebih tinggi daripada penyearah setengah gelombang, keluaran penyearah ini memiliki riak yang jauh lebih sedikit daripada penyearah setengah gelombang yang menghasilkan bentuk gelombang keluaran yang lebih halus.

Diagram Penyearah Gelombang Penuh

Teori Penyearah Gelombang Penuh

Di sirkuit ini, kami menggunakan dua dioda, satu untuk setiap setengah gelombang. Kelipatan trafo berliku digunakan yang belitan sekundernya dibagi menjadi dua bagian dengan koneksi center-tap yang sama. Hasil konfigurasi di setiap dioda berjalan secara bergantian ketika terminal anoda positif sehubungan dengan titik pusat transformator C menghasilkan keluaran selama kedua setengah siklus. Keuntungan dari penyearah ini adalah fleksibel dibandingkan dengan penyearah setengah gelombang.

Teori Penyearah Gelombang Penuh

Rangkaian ini terdiri dari dua dioda daya yang dihubungkan ke resistansi beban tunggal (RL) dengan masing-masing dioda mengambilnya, pada gilirannya, untuk memasok arus ke resistor beban. Ketika titik A transformator positif terhadap titik A, dioda D1 berjalan ke arah depan seperti yang ditunjukkan oleh panah. Ketika titik B positif pada setengah negatif siklus sehubungan dengan titik C, dioda D2 berjalan ke arah depan dan arus yang mengalir melalui resistor R berada dalam arah yang sama untuk kedua setengah siklus gelombang.

Tegangan keluaran pada resistor R adalah jumlah fasor dari dua bentuk gelombang, juga dikenal sebagai rangkaian dua fasa. Ruang antara setiap setengah gelombang yang dikembangkan oleh masing-masing dioda sekarang diisi oleh yang lain. Tegangan keluaran DC rata-rata melintasi resistor beban sekarang dua kali lipat dari rangkaian penyearah setengah gelombang tunggal dan sekitar 0.637Vmax dari tegangan puncak dengan mengasumsikan tidak ada kerugian. VMAX adalah nilai puncak maksimum di setengah dari belitan sekunder dan VRMS adalah nilai RMS.

Bekerja dari Penyearah Gelombang Penuh

Tegangan puncak dari bentuk gelombang keluaran sama seperti sebelumnya untuk penyearah setengah gelombang yang disediakan setiap setengah dari belitan transformator memiliki tegangan RMS yang sama. Untuk mendapatkan keluaran tegangan DC yang berbeda, rasio transformator yang berbeda dapat digunakan. Kerugian dari jenis rangkaian penyearah ini adalah bahwa transformator yang lebih besar untuk keluaran daya yang diberikan diperlukan dengan dua belitan sekunder yang terpisah tetapi identik membuat jenis rangkaian penyearah gelombang penuh ini mahal dibandingkan dengan rangkaian Penyearah Jembatan FW.

Bentuk Gelombang Keluaran Penyearah Gelombang Penuh

Sirkuit ini memberikan gambaran tentang cara kerja penyearah gelombang penuh. Rangkaian yang menghasilkan bentuk gelombang keluaran yang sama dengan rangkaian penyearah gelombang penuh adalah rangkaian Gelombang Penuh Penyearah Jembatan . Penyearah fase tunggal menggunakan empat dioda penyearah individu yang terhubung dalam a loop tertutup konfigurasi jembatan untuk menghasilkan gelombang keluaran yang diinginkan. Keunggulan rangkaian jembatan ini adalah tidak memerlukan trafo center-tap khusus, sehingga mengurangi ukuran dan biayanya. Gulungan sekunder tunggal dihubungkan ke satu sisi jaringan jembatan dioda dan beban ke sisi lain.

Empat dioda berlabel D1 hingga D4 disusun berpasangan seri dengan hanya dua dioda yang mengalirkan arus selama setiap durasi setengah siklus. Ketika setengah siklus positif dari suplai berjalan, dioda D1, D2 berjalan secara seri sementara dioda D3 dan D4 bias balik dan arus mengalir melalui beban. Selama setengah siklus negatif, dioda D3 dan D4 berjalan secara seri, dan dioda D1 dan D2 mati karena konfigurasi sekarang bias balik.

Arus yang mengalir melalui beban adalah mode searah dan tegangan yang dikembangkan melintasi beban juga merupakan tegangan searah, sama seperti untuk model penyearah gelombang penuh dua dioda sebelumnya. Oleh karena itu tegangan DC rata-rata melintasi beban adalah 0.637V. Selama setiap setengah siklus, arus mengalir melalui dua dioda, bukan hanya satu dioda, sehingga amplitudo tegangan keluaran adalah dua tetes tegangan 1.4V lebih kecil dari amplitudo input VMAX, frekuensi riak sekarang dua kali frekuensi suplai 100Hz untuk 50Hz suplai atau 120Hz untuk suplai 60Hz.

Jenis Penyearah Gelombang Penuh

Ini tersedia dalam dua bentuk yaitu penyearah gelombang penuh yang disadap tengah dan rangkaian penyearah jembatan. Setiap jenis penyearah gelombang penuh menyertakan fitur-fiturnya sendiri sehingga digunakan dalam aplikasi yang berbeda.

• Pusat Ketuk Penyearah Gelombang Penuh
• Penyearah Jembatan Gelombang Penuh

Pusat Ketuk Penyearah Gelombang Penuh

Penyearah semacam ini dapat dibangun dengan trafo yang disadap melalui belitan sekunder di mana AB disadap pada titik pusat 'C' & dua dioda seperti D1, D2 dihubungkan di bagian atas dan bawah rangkaian. Untuk perbaikan sinyal, dioda D1 menggunakan tegangan AC yang muncul di sisi atas belitan sekunder sedangkan dioda D2 menggunakan bagian bawah belitan. Penyearah jenis ini banyak digunakan di katup termionik & tabung vakum.

Tap FWR di Tengah

Sirkuit penyearah gelombang penuh keran pusat ditunjukkan di bawah ini. Di sirkuit, tegangan AC seperti Vin mengalir melintasi dua terminal seperti AB dari belitan sekunder transformator setelah suplai AC diaktifkan.

Sirkuit Penyearah Jembatan Gelombang Penuh

Penyearah gelombang penuh Bridge Rectifier dapat dirancang dengan empat dioda penyearah. Itu tidak menggunakan ketukan tengah. Seperti namanya, rangkaian tersebut termasuk rangkaian jembatan. Sambungan empat dioda dalam rangkaian dapat dilakukan dalam pola jembatan loop tertutup. Penyearah ini lebih murah dan ukurannya lebih kecil karena tidak ada trafo yang disadap tengah.

Sirkuit Penyearah Jembatan FW

Dioda yang digunakan dalam rangkaian ini dinamai D1, D2, D3 & D4 di mana dua dioda akan berjalan pada satu waktu, bukan empat seperti D1 & D3 atau D2 & D4 berdasarkan siklus setengah atas atau setengah siklus bawah yang diumpankan ke sirkuit.

Perbedaan antara Penyearah Gelombang Penuh dan Penyearah Setengah Gelombang

Berdasarkan parameter yang berbeda, perbedaan antara penyearah gelombang penuh dan setengah gelombang dibahas di bawah ini. Perbedaan antara kedua penyearah ini meliputi yang berikut ini.

Karakteristik Penyearah Gelombang Penuh

Karakteristik penyearah gelombang penuh dibahas di bawah ini.

• Faktor Riak
• Faktor Bentuk
• Arus Keluaran DC
• Tegangan Terbalik Puncak
• Root Mean Square Value IRMS Arus Beban
• Efisiensi Penyearah

Faktor Riak

Faktor riak dapat didefinisikan sebagai rasio tegangan riak dan tegangan DC murni. Fungsi utamanya adalah untuk mengukur riak yang ada di dalam sinyal DC output daya, sehingga berdasarkan faktor riak, sinyal DC dapat diindikasikan. Ketika faktor riak tinggi maka itu menunjukkan sinyal DC berdenyut tinggi. Demikian pula, ketika faktor riak rendah maka itu menunjukkan sinyal DC berdenyut rendah.

Γ = √ (VrmsVDC)^dua−1

Dimana, γ = 0,48.

Faktor Bentuk

Faktor bentuk penyearah gelombang penuh dapat didefinisikan sebagai rasio nilai RMS arus dan arus keluaran DC.

Faktor Bentuk = Nilai RMS Arus / Arus Output DC.

Untuk penyearah gelombang penuh, faktor bentuknya adalah 1,11

Arus Keluaran DC

Aliran arus di kedua dioda seperti D1 & D2 pada resistor beban output daya seperti RL berada dalam arah yang sama. Jadi, arus output daya adalah jumlah arus di kedua dioda

Arus yang dihasilkan melalui dioda D1 adalah Imax / π.

Arus yang dihasilkan melalui dioda D2 adalah Imax / π.

Jadi, arus output daya (SAYA_DC) = 2Imaks / π .

Dimana,

'Imax' adalah arus beban DC maks

Tegangan Terbalik Puncak (PIV)

Tegangan terbalik puncak atau PIV juga dikenal sebagai tegangan balik puncak. Ini dapat didefinisikan sebagai ketika dioda dapat menahan tegangan maksimum dalam keadaan bias balik. Jika tegangan yang diberikan lebih tinggi dibandingkan dengan PIV, maka dioda akan rusak secara permanen.

PIV = 2V maks

Tegangan Output DC

Tegangan DC output daya dapat muncul pada resistor beban (RL) dan itu dapat diberikan seperti VDC = 2Vmaks / π .

Dimana,

'Vmax' adalah tegangan sekunder maks.

saya_RMS

Nilai kuadrat akar rata-rata dari arus beban penyearah gelombang penuh adalah

saya_RMS= Im√2

_V.RMS

Nilai kuadrat akar rata-rata dari tegangan beban output daya dari penyearah gelombang penuh adalah

V._RMS= Saya_RMS× R_L= Im / √2 × RL

Efisiensi Penyearah

Efisiensi penyearah dapat didefinisikan sebagai fraksi daya DC output daya & daya AC i / p. Efisiensi penyearah menunjukkan seberapa efisien mengubah AC menjadi DC. Ketika efisiensi penyearah tinggi maka disebut penyearah yang baik sedangkan efisiensinya rendah maka disebut penyearah yang tidak efisien.

Η = Keluaran (P_DC) / Masukan (P._AC)

Untuk penyearah ini, efisiensinya 81,2% dan dua kali lipat dibandingkan dengan penyearah setengah gelombang.

Keuntungan

Itu keuntungan dari penyearah gelombang penuh termasuk yang berikut ini.

• Dibandingkan dengan setengah gelombang, sirkuit ini memiliki efisiensi lebih
• Sirkuit ini menggunakan kedua siklus tersebut, jadi tidak ada kerugian dalam daya output daya.
• Dibandingkan dengan penyearah setengah gelombang, faktor riak penyearah ini lebih kecil
• Setelah kedua siklus digunakan dalam perbaikan maka tidak ada yang hilang dalam sinyal tegangan i / p
• Anda dapat menggunakan empat dioda daya individu untuk membuat jembatan gelombang penuh, komponen penyearah jembatan siap pakai tersedia off-the-shelf dalam berbagai voltase dan ukuran arus yang berbeda yang dapat disolder langsung ke a Papan sirkuit PCB atau dihubungkan dengan konektor sekop.
• Jembatan gelombang penuh memberi kita nilai DC rata-rata yang lebih besar dengan riak yang lebih sedikit ditumpangkan sementara bentuk gelombang keluaran dua kali lipat dari frekuensi suplai input. Oleh karena itu, tingkatkan tingkat keluaran DC rata-rata bahkan lebih tinggi dengan menghubungkan kapasitor pemulusan yang sesuai di seluruh keluaran rangkaian jembatan.
• Keuntungan dari penyearah jembatan gelombang penuh adalah bahwa ia memiliki nilai riak AC yang lebih kecil untuk beban tertentu dan reservoir atau kapasitor pemulusan yang lebih kecil daripada rangkaian setengah gelombang yang setara. Frekuensi fundamental dari tegangan riak adalah dua kali lipat dari frekuensi supply AC 100Hz di mana untuk setengah gelombang itu persis sama dengan frekuensi supply 50Hz.
• Jumlah tegangan riak yang ditumpangkan di atas tegangan suplai DC oleh dioda dapat dihilangkan secara virtual dengan menambahkan filter-π yang jauh lebih baik ke terminal keluaran jembatan. Filter low-pass terdiri dari dua kapasitor penghalus dengan nilai yang sama dan choke atau induktansi di atasnya untuk memasukkan jalur impedansi tinggi ke komponen riak bolak-balik.
• Alternatifnya adalah dengan menggunakan IC regulator tegangan terminal 3 off-shelf, seperti LM78xx di mana 'xx' adalah tingkat tegangan keluaran untuk tegangan keluaran positif atau kebalikannya yang setara dengan LM79xx untuk tegangan keluaran negatif yang dapat mengurangi riak sebesar Lebih dari 70dB Lembar Data sambil mengirimkan arus keluaran konstan lebih dari 1 amp.
• Merupakan komponen dasar untuk mendapatkan tegangan DC untuk komponen yang beroperasi dengan tegangan DC. Seseorang dapat menggambarkan kerjanya sebagai proyek penyearah gelombang penuh.
• Ini adalah jantung sirkuit dan menggunakan jembatan dioda. Kapasitor digunakan untuk menghilangkan riak. Berdasarkan kebutuhan tegangan DC.

Kekurangan

Itu kerugian dari penyearah gelombang penuh termasuk yang berikut ini.

• Ini menggunakan empat dioda untuk mendesain sirkuit
• Sirkuit ini tidak digunakan setiap kali tegangan kecil perlu dikoreksi karena koneksi dua dioda dapat dilakukan secara seri & memberikan penurunan tegangan ganda karena resistansi di dalamnya.
• Dibandingkan dengan setengah gelombang, ini rumit.
• Tegangan terbalik puncak dioda tinggi, jadi ini lebih besar dan lebih mahal.
• Penyearah ini rumit untuk menempatkan keran tengah di atas belitan minor.
• Output daya DC kecil karena setiap dioda hanya menggunakan setengah dari tegangan sekunder transformator.

Aplikasi

Itu aplikasi penyearah gelombang penuh termasuk yang berikut ini.

• Penyearah jenis ini terutama digunakan untuk mengidentifikasi amplitudo sinyal radio modulasi.
• Dalam pengelasan listrik, tegangan DC terpolarisasi dapat disuplai melalui penyearah jembatan
• Rangkaian penyearah jembatan digunakan dalam rangkaian catu daya untuk berbagai aplikasi karena dapat mengubah tegangan dari AC tinggi ke DC rendah.
• Penyearah ini digunakan untuk menyediakan catu daya ke perangkat yang berfungsi dengan tegangan DC mirip dengan LED dan Motor.

Jadi, ini semua tentang gambaran umum penyearah gelombang penuh, rangkaian, cara kerja, karakteristik, kelebihan, kekurangan, dan aplikasinya. Berikut adalah pertanyaan untuk Anda, apa saja jenis penyearah?