Halfgolfgelijkrichter en volgolfgelijkrichter: wat is het verschil?

In moderne elektronische apparaten moeten de meeste systemen wisselstroom (AC) omzetten in gelijkstroom (DC) om goed te kunnen functioneren. Deze omzetting gebeurt meestal via een gelijkrichter, waarbij diodes een belangrijke rol spelen bij het regelen van de stroomrichting.

Van de verschillende gelijkrichtingsmethoden zijn de halfgolfgelijkrichter en de volgolfgelijkrichter de twee meest voorkomende en fundamentele typen. Het begrijpen van het verschil tussen halfgolf- en volgolfgelijkrichters is erg belangrijk voor het ontwerp van voedingen, printplaatlay-outs en de ontwikkeling van elektronische producten.

Dit artikel helpt u op een eenvoudige manier de werkingsprincipes, structuren en prestatieverschillen van de halfgolfgelijkrichter en de volgolfgelijkrichter te begrijpen, zodat u gemakkelijker een keuze kunt maken voor uw projecten.

Halfgolf gelijkrichter

De halfgolfgelijkrichter is het eenvoudigste type gelijkrichtschakeling. Zijn functie is om de ene helft van de wisselstroomgolf om te zetten in pulserende gelijkstroom.

Qua structuur bestaat een typische halfgolfgelijkrichter doorgaans uit de volgende onderdelen:

•  Een diode

•  Een belastingsweerstand

•  Een transformator (optioneel, gebruikt voor spanningsverlaging)

Het werkingsprincipe is gebaseerd op de unidirectionele geleidingseigenschap van de diode:

Tijdens de positieve halve cyclus van de wisselstroomingang is de diode in de doorlaatrichting geschakeld, waardoor stroom door de belasting kan lopen en een uitgangsspanning wordt opgewekt. Tijdens de negatieve halve cyclus is de diode in de sperrichting geschakeld, wordt de stroom geblokkeerd en wordt de uitgangsspanning nul.

Met andere woorden, de halfgolfgelijkrichter gebruikt slechts de helft van de sinusgolf, en de uitvoer is een discontinue pulserende gelijkstroom.

Schakelschema van een halfgolfgelijkrichter

Een typisch schema van een halfgolfgelijkrichter bevat meestal de volgende elementen:

•  Een enkele diode in serie met de belasting.

•  AC-ingangsbron

•  Uitgangsvermogen gemeten over de weerstand

In het schakelschema van de halfgolfgelijkrichter bestaat de uitgangsgolfvorm uit positieve pulsen met een uitgangssignaal van nul tijdens de negatieve halve cyclus.

Uitgangsfrequentie van een halfgolfgelijkrichter

De uitgangsfrequentie van de halfgolfgelijkrichter is gelijk aan de ingangsfrequentie van de wisselstroom:

f (uitvoer) = f (invoer)

Dit komt doordat de diode tijdens het gelijkrichtingsproces slechts één halve cyclus van het wisselstroomsignaal doorlaat (meestal de positieve halve cyclus), terwijl de andere halve cyclus (de negatieve halve cyclus) volledig wordt geblokkeerd. Daarom wordt er voor elke ingangscyclus slechts één puls uitgangsspanning geproduceerd, en de herhalingsfrequentie hiervan is vanzelfsprekend gelijk aan de ingangsfrequentie.

Voordelen en nadelen van een halfgolfgelijkrichter

Voordelen

•  Eenvoudig gelijkrichtcircuitontwerp

•  Lage kosten (slechts één diode nodig)

•  Makkelijk te implementeren

Nadelen

•  Hoge rimpeloutput

•  Laag rendement (~40.6%)

•  Slechte benutting van transformatoren

•  Niet geschikt voor stabiele stroomvoorzieningen.

Gelijkrichter met volledige golf

Een volgolfgelijkrichter is een efficiënter gelijkrichtcircuit. Het kan zowel de positieve als de negatieve halve cycli van een wisselstroomgolf omzetten in pulserende gelijkstroom (DC).

Structureel gezien bestaat een typische volgolfgelijkrichter meestal uit de volgende onderdelen:

•  Twee diodes (middenaftakking) of vier diodes (bruggelijkrichter)

•  Een belastingsweerstand

•  Een transformator (optioneel, gebruikt voor spanningsverlaging of middenaftakking)

Het werkingsprincipe is dat tijdens de positieve en negatieve halve cycli van de wisselstroomingang stroom door de belasting kan lopen.

Tijdens de positieve halve cyclus geleidt een groep diodes stroom, waardoor stroom door de belasting kan lopen en de uitgangsspanning wordt opgewekt; tijdens de negatieve halve cyclus geleidt een andere groep diodes stroom, waardoor het stroompad wordt omgeleid zodat de stroom nog steeds in dezelfde richting door de belasting vloeit.

Met andere woorden, de volgolfgelijkrichter gebruikt de volledige sinusgolf en zet zowel de positieve als de negatieve halve cycli om in bruikbare output. De frequentie van de uitgangsspanning is tweemaal de ingangsfrequentie (2× frequentie). Daardoor is de output een vloeiendere pulserende gelijkspanning met een hogere gemiddelde spanning, die bovendien gemakkelijker te filteren is.

Circuitdiagram van een volgolfgelijkrichter

Een typisch schema van een volgolfgelijkrichter bevat hoofdzakelijk de volgende onderdelen:

•  Twee diodes (middenaftakking) of vier diodes (bruggelijkrichter)

•  Een belastingsweerstand

•  Een transformator (optioneel, gebruikt voor spanningsverlaging of middenaftakking)

Vergeleken met het diagram van een halfgolfgelijkrichter is de uitgangsgolfvorm van de volgolfgelijkrichter continuïer en zijn de pulsen dichter op elkaar, waardoor de rimpel aanzienlijk lager is.

Soorten volgolfgelijkrichters

Er zijn hoofdzakelijk twee gangbare typen volgolfgelijkrichters: de volgolfgelijkrichter met middenaftakking en de volgolfbruggelijkrichter.

Middenaftakking volgolfgelijkrichter

•  Maakt gebruik van twee diodes.

•  Vereist een transformator met middenaftakking.

•  Complexere transformatorontwerpen

Volledige bruggelijkrichter

De volgolfbruggelijkrichter is de meest gebruikte configuratie. Belangrijkste kenmerken:

•  Maakt gebruik van vier diodes

•  Vereist geen center tap.

•  Efficiënter gebruik van de transformator

Het werkingsprincipe is ook heel eenvoudig:

In een bruggelijkrichter geleiden tijdens elke halve cyclus twee diodes, waardoor de stroom in dezelfde richting door de belasting kan vloeien.

Juist daarom wordt de bruggelijkrichter veelvuldig gebruikt in voedingen en PCBA-vermogensmodules.

Uitgangsfrequentie van een volgolfgelijkrichter

De uitgangsfrequentie van een volgolfgelijkrichter is:

f (uitvoer) = 2f (invoer)

Doordat zowel de positieve als de negatieve halve cycli van wisselstroom worden gebruikt, verdubbelt de rimpelfrequentie, waardoor filtering eenvoudiger wordt en de uitvoer vloeiender.

Over PCBasic

Tijd is geld in uw projecten – en PCB-basis begrijpt het. PCBasic is een PCB-assemblagebedrijf: die elke keer snelle, vlekkeloze resultaten levert. Onze uitgebreide PCB-assemblagediensten: bieden deskundige technische ondersteuning bij elke stap, waardoor topkwaliteit in elk bord wordt gegarandeerd. Als toonaangevend Fabrikant van PCB-assemblage:, Wij bieden een totaaloplossing die uw toeleveringsketen stroomlijnt. Werk samen met onze geavanceerde PCB-prototypefabriek voor snelle doorlooptijden en superieure resultaten waarop u kunt vertrouwen.

Voordelen en nadelen van een volgolfgelijkrichter

Voordelen

•  Hogere efficiëntie (~81.2%)

•  Lagere rimpel

•  Betere benutting van transformatoren

•  Stabielere gelijkstroomuitgang

Nadelen

•  Meer componenten dan een halfgolfgelijkrichter

•  Hogere kosten

•  Iets complexer ontwerp

Halfgolfgelijkrichter versus volgolfgelijkrichter

Hieronder een duidelijke vergelijking tussen een halfgolfgelijkrichter en een volgolfgelijkrichter:

De verschillen tussen een halfgolfgelijkrichter en een volgolfgelijkrichter liggen voornamelijk in het rendement, de benutting van de golfvorm en de stabiliteit van de uitgang.

Conclusie

Zowel de halfgolfgelijkrichter als de volgolfgelijkrichter behoren tot de meest basale schakelingen in de vermogenselektronica. De halfgolfgelijkrichter heeft een eenvoudige structuur en lage kosten, maar de volgolfgelijkrichter, met name de volgolfbruggelijkrichter, biedt een hoger rendement en een stabielere gelijkstroomuitgang.

In praktische toepassingen zoals voedingen, printplaatvoedingsmodules en industriële elektronica, hangt de keuze tussen gelijkrichtertypes over het algemeen af ​​van de volgende punten:

•  Stroomvoorziening

•  Kostenbeperkingen

•  Uitgangsstabiliteit vereist

Bij de meeste moderne ontwerpen is de bruggelijkrichter tegenwoordig een gangbare keuze vanwege de betere prestaties en grotere flexibiliteit in gebruik.

Inzicht in het verschil tussen een halfgolfgelijkrichter en een volgolfgelijkrichter kan ingenieurs helpen om circuits stabieler en efficiënter te maken.