Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ là gì? Tìm hiểu 5 sơ đồ mạch chỉnh lưu bán kỳ sử dụng diode so sánh ưu nhược điểm của mạch khi thay đổi tải và phương pháp nâng cao chất lượng điện áp.
Mạch chỉnh lưu bán kỳ là gì ?
Mạch chỉnh lưu bán chu kỳ luân hồi hay mạch chỉnh lưu bán kỳ là mạch chuyển từ điện áp xoay chiều sang điện áp một chiều trong nửa chu kỳ luân hồi của điện áp nguồn sử dụng 1 diode chỉnh lưu .
Đây là mạch cơ bản nhất trong những mạch chỉnh lưu, được sử dụng nhiều vì nguyên tắc đơn thuần, rẻ tiền tuy nhiên điện áp trung bình ngõ ra thấp hơn những mạch chỉnh lưu toàn thế giới .
Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ tải đầy đủ RLE
>>> Xem thêm: 10 mạch chỉnh lưu không điều khiển dùng diode
5 sơ đồ mạch chỉnh lưunửa chu kỳ luân hồi
Sử dụng nguồn điện hình sine biên độ 220 √ 2 và tần số 50H z : Vs = 220 √ 2S in ( 100 πt )
1. Mạch chỉnh lưu bán kỳ với tải thuần trở
Sơ đồ mạch chỉnh lưu bán kỳ tải thuần và dạng sóng như hình bên dưới .
Mạch chỉnh lưu bán kỳ tải thuần trở
– Nguyên lý hoạt động:
+ Ở bán kỳ dương : Điện áp Vs > 0, diode được phân cực thuận sẽ dẫn điện như một công tắc nguồn đóng. Do đó điện áp trên tải R bằng điện áp nguồn Vs : Vo = Vs. Dạng sóng ngõ ra của dòng điện trong trường hợp này cũng giống như dạng sóng điện áp .
+ Ở bán kỳ âm : Điện áp Vs < 0 nên diode bị phân cực ngược sẽ không dẫn điện, mạch hở nên điện áp trên tải R bằng 0 .
– Công thức tính các giá trị trung bình trên tải: với Vm = 220√2 à R = 10
2. Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ luân hồi với tải cảm
Sơ đồ mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ luân hồi với tải cảm và dạng sóng như sau :
Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ với tải cảm
– Nguyên lý mạch điện:
+ Bán kỳ dương: Tương tự như ở tải thuần trở, diode dẫn điện nên Vo = Vs. Nhưng đối với dòng điện có tính cảm khi điện áp về 0 thì dòng vẫn dương, điều này do tính chất trễ pha so với điện áp.
+ Bán kỳ âm: Diode bị phân cực ngược, không dẫn điện ngắt điện trên tải. Nhưng trong thời gian rất ngắn khi tải bị ngắt điện, tải trở thành đóng vai trò phát điện, dòng điện cùng chiều với dòng điện ban đầu. Do đó tiếp tục kích dẫn diode, thời gian phát dòng phụ thuộc vào giá trị của L lớn hay nhỏ. Lúc này điện áp trên tải bằng với áp nguồn Vo = Vs < 0.
=> Do với tải RL điện áp trên tải có phần âm nên làm giảm chất lượng điện áp ngõ ra. Để khắc phục điểm yếu kém này trong mạch người ta sử dụng thêm một diode flyback, ta hãy cùng khám phá nguyên lý mạch sau đây .
3. Mạch chỉnh lưu bán kỳ với tải cảm có diode flyback
Mạch chỉnh lưu dùng thêm diode flyback để triệt tiêu dòng điện âm khi tải có tính cảm. Sơ đồ mạch ta mắc song song với tải một diode Df như trong hình .
Sơ đồ mạch chỉnh lưu bán kỳ tải cảm thêm diode flyback
– Nguyên lý hoạt động như sau:
+ Bán kỳ dương: Diode D1 dẫn Vo = Vs > 0, dòng điện trể pha so với điện áp khi điện áp về 0 thì dòng điện vẫn dương.
+ Bán kỳ âm : Diode D1 ngưng dẫn do bị phân cực nghịch, tải phát nguồn năng lượng đi qua Diode Df nên hai đầu tải coi như nối tắt => Vo = 0. Và dòng đi qua Diode Df chính là dòng qua tải ở chu kỳ luân hồi âm. Nếu giá trị L lớn thì hết bán kỳ âm dòng tải vẫn lớn hơn 0 ( trường hợp trong hình vẽ dòng tải liên tục ), nếu L nhỏ thì dòng tải bị gián đoạn .
4. Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ luân hồi với tải RLE
Trong trường hợp tải là động cơ điện một chiều thành phần tải sẽ có thêm thành phần suất điện động. Động cơ sẽ tương tự với tải RLE, sơ đồ mạch như hình bên dưới .
Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ tải RLE
– Nguyên lý hoạt động của mạch:
+ Bán kỳ dương:
* Ở đầu bán kỳ khi Vs < E thì diode bị phân cực ngược không dẫn, Vo = E = 100V
* Khi Vs > E thì diode dẫn Vo = Vs .
* Ở khoảng chừng cuối bán kỳ dương, Vs < E, diode phân cực ngược, nhưng do tải phát dòng liên tục duy trì diode dẫn nên Vo liên tục bằng với Vs .
+ Ở bán âm: Diode tiếp tục dẫn do dòng phát từ tải nên Vo = Vs < 0. Khi dòng tải phát hết năng lượng thì Vo = E = 100V.
5. Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ luân hồi sử dụng tụ lọc
Ngoài chiêu thức sử dụng diode flyback để làm tăng chất lượng sóng ngõ ra, người ta thường sử dụng tụ điện để lọc và làm phẳng điện áp ngõ ra. Giá trụ điện dung của tụ giám sát rất phức tạp nên người ta thường sử dụng ứng dụng để mô phỏng chọn giá trị tụ tương thích .
Ưu điểm của mạch này là khi đạt xác lập điện áp ngõ ra không còn những gợn sóng lồi lõm. Giá trị trung bình của điện áp và dòng điện bằng với giá trị biên độ của sóng nguồn .
Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ sử dụng tụ lọc làm phẳng
Nguyên lý hoạt động của mạch dùng tụ lọc rất đơn giản, tụ mắc song song với tải nên giá trị điện áp trên tải bằng điện áp hai đầu tụ. Chu kỳ đầu tiên khi điện áp tăng thì tụ điện được nạp điện đến khi bằng với điện áp đỉnh của nguồn.
Nếu giá trị tụ điện không đủ lớn thì khi điện áp hai đầu tụ nhỏ hơn áp nguồn Vs diode sẽ dẫn, tụ điện liên tục được nạp điện .
Xem video mô phỏng 5 mạch bán kỳ:
>>> Xem thêm:
10 mạch chỉnh lưu có điều khiển dùng thyristor
8 mạch chỉnh lưu với tải đầy đủ RLE
Tìm hiểu về 4 chức năng mạch chỉnh lưu
>>> Bài viết tham khảo:
Single phase half wave uncontrolled rectifier (5 circuits)
Half wave rectifier with capacitor filter
