Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ: Nguyên tắc hoạt động và những ưu điểm hấp dẫn

Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ là gì? Đây là một câu hỏi mà chúng ta thường gặp khi nói đến các thiết bị sử dụng dòng điện một chiều hoặc các mạch tách sóng. Hãy cùng tìm hiểu chi tiết về mạch chỉnh lưu này và một số sơ đồ của nó.

Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ là gì?

Mạch chỉnh lưu là mạch có tác dụng chuyển dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Điều này rất quan trọng trong các thiết bị sử dụng dòng điện một chiều hoặc các mạch có tín hiệu vô tuyến bị tách sóng.

Bạn đang xem: Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ: Nguyên tắc hoạt động và những ưu điểm hấp dẫn

Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ, hay còn gọi là mạch chỉnh lưu bán kỳ, là mạch chuyển điện áp xoay chiều sang một chiều trong nửa chu kỳ của điện áp nguồn bằng cách sử dụng một diode chỉnh lưu. Diode này được nối tiếp giữa nguồn xoay chiều và tải.

Mạch chỉnh lưu bán kỳ là loại cơ bản nhất trong các mạch chỉnh lưu và được sử dụng rộng rãi vì sự đơn giản và giá thành rẻ. Tuy nhiên, mạch chỉnh lưu bán kỳ có điện áp đầu ra trung bình thấp hơn so với 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 trong hình dưới đây:

Nguyên tắc hoạt động của mạch như sau:

• Ở nửa chu kỳ dương: Khi điện áp Vs > 0, diode sẽ dẫn điện và tạo một đường dẫn trực tiếp từ nguồn đến tải. Điện áp trên tải R sẽ bằng điện áp nguồn Vs. Dạng sóng dòng điện tương tự với dạng sóng điện áp.
• Ở nửa chu kỳ âm: Khi điện áp Vs < 0, diode sẽ không dẫn điện và mạch mở nên điện áp qua tải R sẽ bằng 0.

Mạch chỉnh lưu bán kỳ với tải cảm

Nguyên tắc hoạt động của mạch như sau:

• Ở nửa chu kỳ dương: Diode dẫn điện nên điện áp trên tải Vo = Vs. Tuy nhiên, do dòng điện có tính cảm nên khi điện áp giảm về 0, 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. Trong thời gian rất ngắn, tải sẽ phát điện và 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 cuộn cảm L.

Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ với tải cảm sử dụng diode flyback

Nếu ở mạch tải cảm trước đó, 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 sử dụng thêm một diode flyback để triệt tiêu dòng âm. Sơ đồ mạch như sau:

Nguyên tắc hoạt động:

• Ở nửa chu kỳ dương: Diode 1 dẫn điện và điện áp trên tải Vo = Vs. Dòng điện có tính trễ pha so với điện áp. Khi điện áp giảm về 0, dòng điện vẫn lớn hơn 0.
• Ở nửa chu kỳ âm: Diode 1 bị phân cực ngược nên không cho dòng điện đi qua. Tải cảm sẽ phát năng lượng qua diode flyback, làm cho đầu tải coi như nối tắt và Vo = 0. Dòng đi qua diode Df chính là dòng đi qua tải ở chu kỳ âm. Nếu giá trị cuộn cảm L lớn, dòng tải vẫn lớn hơn 0 ở hết nửa chu kỳ âm (trường hợp trong hình vẽ dòng tải liên tục). Nếu L nhỏ, dòng tải sẽ gián đoạn.

Mạch chỉnh lưu bán kỳ với tải RLE

Khi tải là động cơ điện một chiều, tải sẽ có thêm phần tử suất điện động. Động cơ được coi như tải RLE và ta có sơ đồ mạch như sau:

Nguyên tắc hoạt động của mạch:

• Ở nửa chu kỳ dương: Khi đầu nửa chu kỳ, nếu điện áp Vs < E, diode bị phân cực ngược và không dẫn điện. Vo = E. Khi đầu nửa chu kỳ dương, nếu điện áp Vs > E, diode dẫn điện và Vo = Vs. Khi cuối nửa chu kỳ dương, Vs < E, diode bị phân cực ngược. Tuy nhiên, do tải phát điện tạo ra dòng điện, diode vẫn dẫn điện và Vo = Vs.
• Ở nửa chu kỳ âm: Diode vẫn tiếp tục dẫn điện do có dòng phát từ tải, nên Vo = Vs < 0. Khi dòng tải không còn năng lượng, Vo = E.

Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ dùng tụ lọc

Bên cạnh việc sử dụng diode flyback để tăng chất lượng điện áp đầu ra, chúng ta còn có thể sử dụng tụ lọc để làm phẳng điện áp đầu ra. Sơ đồ mạch như sau:

Nguyên tắc hoạt động của mạch khá đơn giản: Tụ lọc được nối song song với tải, nên có cùng điện áp với tải. Trong nửa chu kỳ đầu tiên, khi điện áp tăng, tụ sẽ nạp điện cho đến khi đạt điện áp đỉnh của nguồn. Nếu giá trị tụ không đủ lớn, khi điện áp hai đầu tụ nhỏ hơn áp nguồn Vs, diode sẽ dẫn điện và tụ tiếp tục được nạp điện. Khi ở nửa chu kỳ âm, 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 gợn sóng mấp mô. Giá trị trung bình của điện áp và dòng điện bằng với biên độ của nguồn.

Ưu điểm của mạch chỉnh lưu bán kỳ

Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ thường được sử dụng với 1 diode và 1 biến áp khi cần thiết. Điều này giúp mạch có thiết kế đơn giản và nhỏ gọn. Chỉ cần nối diode chỉnh lưu giữa nguồn và tải, việc lắp đặt và kết nối trở nên dễ dàng và chi phí thấp.

Trên đây là những thông tin về mạch chỉnh lưu bán kỳ: sơ đồ mạch và nguyên tắc hoạt động. Hy vọng rằng bài viết đã giúp bạn có được những kiến thức hữu ích.

Nguồn ảnh: Izumi.Edu.VN

Nguồn: https://izumi.edu.vn/
Danh mục: Tài liệu điện