Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ là gì? Nguyên lý hoạt động ra sao? Hãy cùng tìm hiểu chi tiết trong nội dung bài viết dưới đây cùng một số sơ đồ của mạch chỉnh lưu bán kỳ nhé.
Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ là gì?
Như chúng ta đã biết, mạch chỉnh lưu là mạch có tác dụng biến dòng điện xoay chiều thành dòng điện 1 chiều. Chúng được dùng phổ biến trong các bộ nguồn của những thiết bị sử dụng dòng điện một chiều hoặc mạch có tín hiệu vô tuyến bị tách sóng.
Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ (mạch chỉnh lưu bán kỳ) là mạch chuyển điện áp xoay chiều sang một chiều trong nửa chu kỳ của điện áp nguồn dùng 1 diode chỉnh lưu. Diode này được mắc nối tiếp giữa nguồn xoay chiều và tải.
Mạch bán kỳ là loại cơ bản nhất trong các mạch chỉnh lưu và được dùng nhiều vì sự đơn giản, giá rẻ. Tuy nhiên, có điện áp đầu ra trung bình thấp hơn các mạch chỉnh lưu toàn cầu.
Các loại mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ
Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ với tải thuần trở
Bạn có thể tham khảo mạch và dạng sóng ở hình dưới đây:
Nguyên lý hoạt động của mạch như sau:
- Ở nửa chu kỳ dương: Điện áp Vs > 0 thì diode sẽ được phân cực thuận dẫn điện như một công tắc đóng. Khi đó, điện áp trên tải R bằng điện áp nguồn Vs. Dạng sóng ở đầu ra của dòng điện cũng giống như dạng sóng của điện áp.
- Ở nửa kỳ âm: Điện áp Vs < 0 thì diode bị phân cực ngược nên sẽ không cho dòng điện chạy qua, mạch hở nên điện áp qua tải R sẽ bằng 0.
Mạch chỉnh lưu bán kỳ với tải cảm
Sơ đồ của mạch và dạng sóng như sau:
Nguyên lý hoạt động của mạch:
- Ở nửa chu kỳ dương: Diode dẫn điện nên Vo = Vs. Nhưng do dòng điện có tính cảm nên khi điện áp về 0 thì dòng vẫn dương do tính chất trễ pha của dòng điện so với điện áp.
- Ở nửa chu kỳ âm: Diode bị phân cực ngược nên sẽ ngắt điện trên tải. Khi tải bị ngắt điện, trong thời gian rất ngắn thì tải đóng vai trò phát điện tạo ra dòng điện cùng chiều với dòng điện ban đầu và sẽ kích dẫn diode. Thời gian phát ra dòng điện phụ thuộc vào giá trị của cuộn cảm L.
Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ với tải cảm sử dụng diode flyback
Nếu ở mạch tải cảm nêu trên, điện áp trên tải cảm RL có phần âm sẽ làm giảm chất lượng điện áp đầu ra. Để khắc phục điều này, chúng ta sẽ dùng thêm một diode flyback để triệt tiêu dòng âm. Sơ đồ mạch như sau:
Nguyên lý hoạt động:
- Ở nửa chu kỳ dương: Diode 1 dẫn điện và điện áp tải Vo = Vs. Đồng thời, dòng điện trễ pha so với điện áp. Khi đó, điện áp về 0 thì dòng điện vẫn lớn hơn 0.
- Ở nửa chu kỳ âm: Diode 1 bị phân cực nghịch nên không cho dòng điện đi qua. Tải cảm phát năng lượng qua Diode Flyback nên hai đầu tải coi như nối tắt Vo = 0. dòng đi qua Diode Df chính là dòng qua tải ở chu kỳ âm. Nếu L lớn thì hết nửa chu 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.
Mạch chỉnh lưu bán kỳ với tải RLE
Khi tải là động cơ điện một chiều thì tải sẽ có thêm phần tử suất điện động. Động cơ được coi như tải RLE và ta có sơ đồ mạch như bên dưới:
Nguyên lý hoạt động của mạch:
- Ở nửa chu kỳ dương: Ở đầu của nửa chu kỳ thì Vs < E thì diode bị phân cực ngược và không dẫn điện. Vo = E. Khi Vs > E thì diode dẫn điện ta có Vo = Vs. Khi cuối nửa chu kỳ dương thì Vs < E, đúng ta diode bị phân cực ngược nhưng do tải phát dòng làm cho diode dẫn nên Vo = Vs.
- Ở nửa chu kỳ âm: Diode vẫn tiếp tục dẫn do có dòng phát từ tải nên Vo = Vs <0. Khi dòng tải phát hết năng lượng thì Vo = E.
Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ dùng tụ lọc
Bên cạnh việc dùng diode flyback để làm tăng chất lượng điện áp đầu ra thì chúng ta có thể sử dụng tụ lọc để làm phẳng điện áp đầu ra. Sơ đồ mạch như sau:
Nguyên lý hoạt động của mạch khá đơn giản: Tụ lọc được mắc song song với tải nên có điện áp bằng với điện áp tải. Nửa chu kỳ đầu tiên khi điện áp tăng thì tụ sẽ nạp điện cho đến khi bằng 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 tiếp tục được nạp điện. Khi ở nửa chu kỳ âm thì tụ lọc sẽ phóng điện tạo ra điện áp trên tải.
Ưu điểm của mạch sử dụng diode lọc là khi đạt xác lập điện áp đầu ra không còn những gợn sóng mấp mô. Giá trị trung bình của điện áp và dòng điện bằng với giá trị biên độ của nguồn.
Ưu điểm của mạch chỉnh lưu bán kỳ
Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ thường được sử dụng có 1 diode và 1 biến áp khi cần thiết. Bởi vậy, ưu điểm lớn nhất của mạch là có thiết kế đơn giản, nhỏ gọn. Diode chỉnh lưu chỉ cần lắp nối tiếp giữa nguồn và tải. Chi phí lắp đặt thấp, dễ dàng kết nối.
Trên đây là những thông tin về mạch chỉnh lưu cầu nửa chu kỳ: Sơ đồ mạch, nguyên lý hoạt động. Hy vọng rằng bài viết đã giúp bạn có được những kiến thức hữu ích.
