İki Diyot ve Bir Kılavuzlu Sargı: Ortadan Kılavuzlu Bir Transformatör Nasıl Tam Dalga DC Yapar?

giriiş

Bir transformatör genellikle basit bir voltaj değiştirici olarak tanımlanır: frekansı aynı tutarken AC'yi yükseltir veya azaltır. Ancak akıllıca bir ayrıntı ekleyin - ikincil sargının tam ortasından çekilen bir tel - ve aynı transformatör neredeyse her klasik doğrusal DC güç kaynağının kalbi haline gelir. Bu, merkezden kılavuzlu transformatördür ve yalnızca iki diyotla AC dalgasının her iki yarısını da kullanılabilir doğru akıma dönüştürür.

Nedir ve Nasıl Çalışır?

Basit bir ifadeyle: İkincil uzun bir bobin olarak sarılır, ancak üçüncü bir bağlantı ( merkez bağlantı ) orta noktasından alınır. Bu, sarımı polarite açısından ayna görüntüleri olan iki eşit yarıya böler; üst uç pozitif olduğunda, alt uç eşit derecede negatiftir ve bunun tersi de geçerlidir. Her biri dış uçta birer tane olmak üzere iki diyot sırayla çalışır. Pozitif yarım döngü sırasında üst diyot, akımı yük boyunca orta musluğa doğru iletir ve iter; Negatif yarım döngü sırasında alt diyot akımı aynı yönde iletir ve iter. Yük akımı asla tersine dönmediğinden çıkış DC'dir ve yarım dalga doğrultucunun aksine AC döngüsünün hiçbir kısmı boşa gitmez.

Mühendisler için: ortadaki musluk devrenin zemini/referansıdır. Temel ilişkiler (Vm = bir yarım sargının tepe voltajı, merkez kademe bir uca):

• Ortalama DC çıkışı: Vdc ≈ 0.637 Vm = 0.9 × Vrms(half)
• Diyot başına ters tepe voltajı: PIV = 2 Vm — her bloklama diyotu, yarım sarma tepe noktasının kabaca iki katı olarak derecelendirilmelidir
• Dalgalanma frekansı: 2 × line frequency (50 Hz şebekede 100 Hz, 60 Hz şebekede 120 Hz)
• Dalgalanma faktörü ≈ 0,48, maksimum düzeltme verimliliği ≈ %81,2, transformatör kullanım faktörü (TUF) ≈ 0,69

Yolda aynı anda yalnızca bir diyot bulunur, bu nedenle köprü doğrultucuda iki damlaya (~1,4 V) karşılık tek bir ~0,7 V silikon düşüşü vardır.

Uygulama Örneği

Yaygın bir 12-0-12 V (RMS) transformatörün her biri 12 V RMS'de yarım sargıya sahiptir. Doğrultucuyu besleyen, filtrelenmemiş DC çıkışının ortalaması yaklaşık 0,9 × 12 ≈ 10,8 V'dir (diyot düşüşünden önce tepe ≈ 16 V) ve daha sonra bir filtre kapasitörü 120 Hz dalgalanmayı sabit bir ray halinde düzeltir. Bu topoloji, tezgah güç kaynaklarında, akü şarj cihazlarında ve hassas cihazlarda bulunur. Köprü doğrultucuyla karşılaştırıldığında, merkezi musluk tasarımı tüm transformatörü daha az verimli kullanır (TUF 0,69'a karşı 0,81) ancak yalnızca bir diyot düşüşünü kaybeder; bu, her voltun önemli olduğu düşük voltajlı kaynaklarda gerçek bir avantajdır.

Yaygın Yanlış Kanı ve Eğlenceli Gerçek

Yanlış kanı: "Ortadaki musluk yalnızca kullanışlı bir ekstra teldir." Aslında toprak referansını tanımlar ve her diyotun alternatif yarım döngülerde iletmesinin asıl sebebidir. Bu olmadan dört diyota (köprü) ihtiyacınız vardır, çünkü yükü referans alacak bir orta nokta yoktur.

Eğlenceli gerçek: Her diyot sargının yalnızca yarısını kullandığından, merkezden kılavuzlu bir transformatör, aynı DC voltajını sağlamak için eşdeğer bir köprü transformatörünün yaklaşık iki katı ikincil dönüşe (ve bakıra) ihtiyaç duyar. Ticaret açıktır: daha ağır, daha pahalı bir transformatör - ancak bir diyotun değerindeki voltaj kaybından tasarruf edersiniz.

(Tam dalga merkezden kılavuzlu doğrultuculara ilişkin Wevolver, Power4All ve Electronics Tutorial referanslarına göre ilkeler.)