Halvvågslikriktare och helvågslikriktare: Vad är skillnaden?

I moderna elektroniska apparater behöver de flesta system omvandla växelström (AC) till likström (DC) för att fungera korrekt. Denna omvandling sker vanligtvis via en likriktarkrets, där dioder spelar en nyckelroll i att styra strömflödets riktning.

Bland olika likriktningsmetoder är halvvågslikriktaren och helvågslikriktaren de två vanligaste och mest grundläggande typerna. Att förstå skillnaden mellan halvvågs- ​​och helvågslikriktare är mycket viktigt för design av strömförsörjning, kretskortslayout och utveckling av elektroniska produkter.

Den här artikeln kommer att vägleda dig till att förstå arbetsprinciperna, strukturerna och prestandaskillnaderna hos halvvågslikriktaren och helvågslikriktaren på ett enkelt sätt, vilket hjälper dig att enklare bestämma hur du ska välja i faktiska projekt.

Halvvågslikriktare

Halvvågslikriktaren är den enklaste typen av likriktarkrets. Dess funktion är att omvandla hälften av växelströmmens vågform till pulserande likström.

Strukturellt sett består en typisk halvvågslikriktare vanligtvis av följande delar:

•  En diod

•  Ett lastmotstånd

•  En transformator (valfritt, används för spänningssänkning)

Dess funktionsprincip är baserad på diodens enriktade ledningsförmåga:

Under den positiva halvcykeln för AC-ingången är dioden framåtspänd, vilket gör att ström kan passera genom lasten och generera en utspänning. Under den negativa halvcykeln är dioden bakåtspänd, strömmen blockeras och utspänningen blir noll.

Med andra ord använder halvvågslikriktaren bara hälften av sinusvågen, och utgången är en diskontinuerlig pulserande likström.

Kretsschema för halvvågslikriktare

Ett typiskt halvvågslikriktardiagram inkluderar vanligtvis:

•  En enda diod i serie med lasten

•  AC-ingångskälla

•  Utgång tagen över motståndet

I halvvågslikriktarens kretsschema består utgångsvågformen av positiva pulser med noll utgång under den negativa halvcykeln.

Utgångsfrekvens för halvvågslikriktare

Halvvågslikriktarens utgångsfrekvens är densamma som ingångsväxelfrekvensen:

f (utgång) = f (ingång)

Detta beror på att dioden under likriktningsprocessen endast släpper igenom en halvcykel av växelströmssignalen (vanligtvis den positiva halvcykeln), medan den andra halvcykeln (den negativa halvcykeln) är helt blockerad. Därför produceras endast en puls av utspänning för varje ingångscykel, och dess repetitionsfrekvens är naturligtvis densamma som ingångsfrekvensen.

Fördelar och nackdelar med en halvvågslikriktare

Fördelar

•  Enkel likriktarkretsdesign

•  Låg kostnad (endast en diod krävs)

•  Lätt att implementera

Nackdelar

•  Hög rippelutgång

•  Låg effektivitet (~40.6 %)

•  Dålig transformatorutnyttjande

•  Ej lämplig för stabila strömförsörjningar

Fullvågslikriktare

En helvågslikriktare är en effektivare likriktarkrets. Den kan omvandla både de positiva och negativa halvcyklerna i en växelströmsvågform till pulserande likström (DC).

Strukturellt sett består en typisk helvågslikriktare vanligtvis av följande delar:

•  Två dioder (mittuttagsdesign) eller fyra dioder (brygglikriktare)

•  Ett lastmotstånd

•  En transformator (valfritt, används för spänningsnedsänkning eller konfiguration med mittuttag)

Dess funktionsprincip är att strömmen kan passera genom lasten under de positiva och negativa halvcyklerna för växelströmsingången.

Under den positiva halvcykeln leder en grupp dioder spänningen, vilket gör att strömmen kan passera genom lasten för att generera utspänningen; under den negativa halvcykeln leder en annan grupp dioder spänningen och omdirigerar strömvägen så att strömmen fortfarande flyter genom lasten i samma riktning.

Med andra ord utnyttjar helvågslikriktaren hela sinusvågen och omvandlar både positiva och negativa halvcykler till användbar utgång, och dess utgångsspänningsfrekvens är dubbelt så hög som ingångsspänningen (2× frekvens). Därför är dess utgång en jämnare pulserande likström med en högre medelspänning och är lättare att filtrera.

Kretsschema för fullvågslikriktare

Ett typiskt helvågslikriktardiagram inkluderar huvudsakligen:

•  Två dioder (mittuttagsdesign) eller fyra dioder (brygglikriktare)

•  Ett lastmotstånd

•  En transformator (valfritt, används för spänningsnedsänkning eller konfiguration med mittuttag)

Jämfört med halvvågslikriktardiagrammet är utgångsvågformen från helvågslikriktaren mer kontinuerlig och pulserna är tätare, så rippeln är betydligt lägre.

Typer av fullvågslikriktare

Det finns huvudsakligen två vanliga typer av helvågslikriktare: helvågslikriktaren med mittuttag och helvågsbrygglikriktaren.

Center-tappad helvågslikriktare

•  Använder två dioder

•  Kräver en mittuttagstransformator

•  Mer komplex transformatordesign

Fullvågsbrygglikriktare

Helvågsbrygglikriktaren är den mest använda konfigurationen. Viktiga funktioner:

•  Använder fyra dioder

•  Kräver ingen mittgängtapp

•  Effektivare användning av transformatorn

Dess arbetsprincip är också mycket enkel:

I en brygglikriktare leder två dioder strömmen under varje halvcykel, vilket gör att strömmen kan flyta genom lasten i samma riktning.

Det är just av denna anledning som brygglikriktaren används flitigt i nätaggregat och PCBA-kraftmoduler.

Utgångsfrekvens för fullvågslikriktare

Utfrekvensen för en helvågslikriktare är:

f (utgång) = 2f (ingång)

Eftersom både den positiva och negativa halvcykeln för växelström används, fördubblas rippelfrekvensen, vilket gör filtreringen enklare och utsignalen jämnare.

Om PCBasic

Tid är pengar i dina projekt – och PCBasic får det. PCGrundläggande är en PCB monteringsföretag som ger snabba, felfria resultat varje gång. Vår omfattande PCB monteringstjänster inkludera expertkunskapsstöd i varje steg, vilket säkerställer högsta kvalitet på varje kretskort. Som en ledande Tillverkare av PCB-montage, Vi erbjuder en komplett lösning som effektiviserar din leveranskedja. Samarbeta med våra avancerade PCB-prototypfabrik för snabba leveranser och överlägsna resultat du kan lita på.

Fördelar och nackdelar med en fullvågslikriktare

Fördelar

•  Högre effektivitet (~81.2 %)

•  Lägre krusning

•  Bättre transformatorutnyttjande

•  Mer stabil DC-utgång

Nackdelar

•  Fler komponenter än en halvvågslikriktare

•  Högre kostnad

•  Något mer komplex design

Halvvågslikriktare vs. helvågslikriktare

Här är en tydlig jämförelse av en halvvågslikriktare och en helvågslikriktare:

Skillnaderna mellan en halvvågslikriktare och en helvågslikriktare ligger huvudsakligen i verkningsgrad, vågformsutnyttjande och utgångsstabilitet.

Slutsats

Både halvvågslikriktaren och helvågslikriktaren är de mest grundläggande kretsarna inom kraftelektronik. Halvvågslikriktaren har en enkel struktur och låg kostnad, men helvågslikriktaren, särskilt helvågsbrygglikriktaren, erbjuder bättre verkningsgrad och jämnare likströmsutgång.

I praktiska tillämpningar som strömförsörjning, kretskortsmoduler och industriell elektronik beror valet mellan likriktartyper generellt på följande punkter:

•  Strömförsörjning

•  Kostnadsbegränsningar

•  Behov av utgångsstabilitet

För de flesta moderna konstruktioner numera är brygglikriktare vanligtvis ett vanligare val på grund av dess bättre prestanda och större flexibilitet i användning.

Att förstå skillnaden mellan en halvvågslikriktare och en helvågslikriktare kan hjälpa ingenjörer att göra kretsar mer stabila och effektiva.