Penyearah dengan pengganda tegangan

Penyearah adalah perangkat untuk mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah, serta untuk menstabilkan dan mengatur tegangan yang diperbaiki.

Dalam diagram ara. 1, dan trafo tidak memiliki belitan penambah tegangan ganda dengan titik tengah, tetapi pada saat yang sama rektifikasi gelombang penuh penyearah menggandakan tegangan.

Selama setengah siklus pertama, melalui dioda D1, tegangan yang melintas langsung, kapasitor C1 dibebankan kira-kira ke tegangan amplitudo belitan sekunder. Selama setengah siklus kedua, tegangan maju akan melintasi dioda D2 dan kapasitor C2 dibebankan padanya dengan cara yang sama.

Kapasitor C1 dan C2 dihubungkan secara seri dan tegangan total yang melintasinya kira-kira sama dengan dua kali tegangan amplitudo transformator. Tegangan balik maksimum yang sama akan berada di setiap dioda. Bersamaan dengan pengisian kapasitor C1 dan C2, mereka dilepaskan melalui beban R, akibatnya tegangan kapasitor berkurang.

Semakin rendah resistansi beban R, yaitu, semakin besar arus beban dan semakin rendah kapasitas kapasitor C1 dan C2, semakin cepat pelepasannya dan semakin rendah tegangannya. Oleh karena itu, hampir tidak mungkin untuk menggandakan tegangan secara praktis. Dengan kapasitas kapasitor minimal 10 μF dan arus beban tidak lebih dari 100 mA, dapat diperoleh tegangan 1,7 atau bahkan 1,9 kali lebih tinggi dari yang diberikan oleh trafo.

Beras. 1. Rangkaian penyearah dengan tegangan dua kali lipat (a) dan empat kali lipat (b).

Keuntungan dari rangkaian ini adalah kapasitor menghaluskan riak pada arus yang diperbaiki.

Rangkaian penyearah dengan pengganda tegangan dapat diterapkan beberapa kali. Dalam gambar. 1b menunjukkan rangkaian yang melipatgandakan tegangan dan memiliki empat dioda dan empat kapasitor. Dalam setengah siklus ganjil, kapasitor C1 diisi melalui dioda D1 hampir ke nilai puncak tegangan transformator Et. Kapasitor C1 yang terisi daya itu sendiri merupakan sumber.

Oleh karena itu, bahkan dalam setengah siklus di mana polaritas tegangan transformator akan dibalik, kapasitor C2 diisi melalui dioda D2 kira-kira dua kali tegangan 2Em. Tegangan ini adalah nilai maksimum dari tegangan total trafo dan kapasitor C1 yang terhubung seri.

Demikian pula, kapasitor C3 dibebankan dalam setengah siklus ganjil melalui dioda D3 juga ke tegangan 2Em, yang merupakan tegangan total dari C1 yang terhubung seri, transformator dan C2 (harus diingat bahwa tegangan dari C1 dan C2 bertindak satu sama lain).

Dengan alasan yang sama lebih jauh, kami menemukan bahwa kapasitor C4 akan mengisi bahkan setengah siklus melalui dioda D4.Sekali lagi ke tegangan 2Em yang merupakan jumlah dari tegangan C1, C3, trafo dan C2. Tentu saja, kapasitor dibebankan ke voltase yang ditentukan secara bertahap selama beberapa setengah siklus setelah penyearah dinyalakan. Hasilnya, dari kapasitor C1 dan C4 Anda bisa mendapatkan tegangan empat kali lipat 4Et.

Bersamaan dengan kapasitor C1 dan C3 Anda bisa mendapatkan ZET tegangan tiga kali lipat. Jika kita menambahkan ke rangkaian lebih banyak kapasitor dan dioda yang terhubung dengan prinsip yang sama, maka dari sejumlah kapasitor C1, C3, C5, dll., Akan diperoleh tegangan yang meningkat dengan jumlah ganjil (3, 5, 7 , dll. n.), dan dari sejumlah kapasitor C2, C4, C6, dll. akan dimungkinkan untuk mendapatkan voltase yang dinaikkan beberapa kali lipat (2, 4, 6, dll.).

Ketika beban dihidupkan, kapasitor akan melepaskan dan tegangan pada mereka akan berkurang.Semakin rendah resistansi beban, semakin cepat kapasitor akan melepaskan dan tegangan pada mereka akan berkurang. Oleh karena itu, dengan resistansi beban yang tidak cukup besar, penggunaan skema semacam itu menjadi tidak rasional.

Dalam praktiknya, skema semacam itu memberikan penggandaan tegangan yang efektif hanya pada arus beban rendah. Tentu saja, Anda bisa mendapatkan arus yang lebih tinggi jika Anda meningkatkan kapasitansi kapasitor. Keuntungan dari skema di atas adalah kemampuan untuk mendapatkan tegangan tinggi tanpa trafo tegangan tinggi. Selain itu, kapasitor harus memiliki tegangan operasi hanya 2Em, tidak peduli berapa kali tegangan dikalikan, dan setiap dioda beroperasi pada tegangan balik maksimum hanya 2Em.

Bagian penyearah

Dioda dipilih sesuai dengan parameter utama mereka: I0max arus maksimum yang diperbaiki dan tegangan balik Urev yang membatasi. Di hadapan kapasitor pada input filter, nilai efektif tegangan belitan sekunder transformator U2 di semua rangkaian penyearah, kecuali rangkaian jembatan, tidak boleh melebihi — 35% dari nilai Urev. Dalam rangkaian gelombang penuh titik nol, tegangan U2 mengacu pada setengah dari belitan. Di sirkuit jembatan, y tidak boleh melebihi 70% dari nilai Urev.

Untuk memperbaiki tegangan yang lebih tinggi, jumlah dioda yang sesuai dihubungkan secara seri.

Ketika dioda germanium dan silikon dihubungkan secara seri, mereka harus dimanipulasi dengan resistor dengan resistansi yang sama dalam urutan puluhan atau ratusan kilo-ohm (Gbr. 2). Jika ini tidak dilakukan, maka karena penyebaran yang signifikan pada resistansi balik dioda, tegangan balik tidak terdistribusi secara merata di antara keduanya dan kemungkinan kerusakan dioda. Dan dengan adanya resistor shunt, tegangan balik secara praktis terbagi rata antara dioda.

Sambungan paralel dioda untuk mendapatkan arus besar tidak diinginkan, karena karena penyebaran parameter dan karakteristik masing-masing dioda, mereka akan dibebani arus secara tidak merata. Untuk menyamakan arus dalam hal ini, resistor penyeimbang dihubungkan secara seri dengan dioda individu, yang resistansinya dipilih secara empiris.

Untuk transformator penyearah, belitan primer biasanya memiliki beberapa bagian yang beralih ke tegangan listrik 110, 127 dan 220 V.

Beras. 2. Sambungan seri dioda semikonduktor

Beras. 3.Cara mengatur voltase

Gulungan sekunder dirancang untuk tegangan yang dibutuhkan. Dengan rangkaian gelombang penuh, ia memiliki output titik tengah. Untuk mengurangi gangguan dari jaringan di trafo penyearah yang memberi makan penerima, koil pelindung ditempatkan di antara belitan primer dan sekunder, salah satu ujungnya dihubungkan ke negatif umum.

Tersedak untuk filter, sebagai aturan, ada di intinya celah diamagnetik untuk menghilangkan saturasi magnetik, yang mengarah pada pengurangan induktansi. Resistansi kumparan induktor terhadap arus searah biasanya sama dengan beberapa puluh atau ratusan ohm. Bagian dari tegangan yang diperbaiki jatuh di atasnya dan pada belitan step-up transformator.

Sakelar dan sekering dipasang di sirkuit belitan listrik untuk mematikan penyearah secara otomatis jika terjadi keadaan darurat. Jika, misalnya, kapasitor filter rusak, maka korsleting akan terjadi pada rangkaian arus yang diperbaiki. Arus primer akan menjadi jauh lebih tinggi dari biasanya dan sekring akan putus. Tanpanya, trafo bisa terbakar. Selain itu, korsleting seperti itu sangat berbahaya bagi dioda, yang dapat rusak karena terlalu panas dengan arus yang terlalu banyak.

Kadang-kadang belitan primer transformator dibuat dengan keluaran untuk tegangan yang berbeda, misalnya 190, 200, 210, 220 dan 230 V, jadi dengan bantuan sakelar dimungkinkan untuk mempertahankan tegangan penyearah yang kira-kira konstan dengan menggunakan beralih selama fluktuasi tegangan listrik (Gbr. 3, a).Cara lain untuk mengatur adalah dengan memasukkan autotransformator pengatur yang memiliki keluaran untuk tegangan dan sakelar yang berbeda.

Menyalakan pengatur autotransformator memungkinkan, ketika tegangan listrik diturunkan, untuk memasok tegangan normal ke belitan primer transformator daya (Gbr. 3, b) Ada juga autotransformer penyetel khusus untuk tegangan listrik 127 dan 220 V, yang memungkinkan penyesuaian tegangan secara mulus dari 0 hingga 250 V.

Saat bekerja dengan penyearah, terutama jika memberikan tegangan tinggi, tindakan pencegahan harus dilakukan, karena melukai seseorang dengan tegangan beberapa ratus volt mengancam jiwa.

Ara. 4. Mengaktifkan pembagi untuk tiga voltase berbeda

Semua bagian penyearah tegangan tinggi harus dilindungi dari kontak yang tidak disengaja. Jangan pernah menyentuh bagian mana pun dari penyearah yang sedang beroperasi. Semua koneksi ke atau perubahan pada rangkaian penyearah dibuat saat penyearah dimatikan dan kapasitor filter dilepaskan. Berguna untuk menyalakan lampu neon pada tegangan yang diperbaiki sebagai indikator (penunjuk) tegangan tinggi. Cahayanya menunjukkan adanya tegangan tinggi.

Lampu neon dinyalakan oleh resistor pembatas dengan resistansi beberapa puluh kilo-ohm. Kehadiran beban konstan dalam bentuk lampu seperti itu melindungi kapasitor filter dari gangguan tegangan berlebih. Yang terakhir dapat terjadi jika penyearah berjalan pada kecepatan diam. Tanpa beban, tidak ada penurunan tegangan di dalam penyearah dan oleh karena itu tegangan melintasi kapasitor filter akan maksimum.

Baca juga: Resonansi tegangan