Czy prostownik pełnofalowy jest lepszy niż półfalowy?

Jestem ciekawy, czy istnieją praktyczne różnice między zasilaczem prądu stałego opartym na prostowniku półfalowym, czy prostowniku pełnej fali.

Mam na myśli kilka małych zasilaczy prądu stałego, które powinny dawać 12 V 0,1 A każdy. Wszystkie mają transformator 240 V -> 18 V, następnie 1 diodę lub 4 diody, następnie 78L12 (regulator 0,1A) i jeden lub dwa kondensatory (zwykle 220uF lub 470uF).

Moje pytanie brzmi, czy zasilacz może dawać dobrej jakości napięcie stałe z prostownikiem półfalowym (pojedynczą diodą), gdy dodany jest kondensator 470uF i 78L12, czy też prostownik mostkowy (4 diody) jest lepszy.

Mam też jeden stary zasilacz 12V 0.2A oparty na diodzie Zenera zamiast regulatora 7812. Ma również 18 V do pojedynczej diody, następnie rezystor 33R, który ogranicza prąd do 0,2 Amp, a następnie diodę Zenera równolegle z kondensatorem 1000uF. Znowu: czy lepiej byłoby mieć tam 4 diody, czy może wystarczy tu prostowanie półfalowe dzięki kondensatorowi 1000uF?

(Wszystkie moje zasilacze działają dobrze, jestem tylko ciekawy „dlaczego” i „jak” te rzeczy działają).

Aktualizacja:

Znalazłem jeszcze dwie interesujące informacje:

1. Kondensator powinien wynosić około 500 uF na każdy .1 Amper mocy wyjściowej (lub więcej). Dotyczy to prostownika pełnofalowego. Ponieważ widziałem te same wartości w prostownikach półfalowych, to nie wystarczy i mają zły projekt.

2. 4-diodowa rektyfikacja nie może być stosowana, gdy chcemy mieć połączone wyjście 5 V / 12 V (lub dowolne inne dwa napięcia) z prostym transformatorem, ponieważ nie może zapewnić wspólnej masy dla dwóch różnych obwodów. (Bardziej skomplikowany prawdziwy przykład: mam zasilacz z czterema przewodami wyjściowymi z transformatora -7 / 0 / + 7 / + 18 woltów. Następnie wykorzystuje 2-diodową rektyfikację, aby uzyskać pełną falę 7 V, i 1-diodową rektyfikację aby uzyskać półfalowe napięcie wyjściowe 18 V. Linii 18 V nie można „uaktualnić” do 4-diodowego prostownika.)

Każdy z nich może działać poprawnie, jeśli jest odpowiednio zaprojektowany. Jeśli masz głupi zasilacz prostownika zasilający 7805, to wszystko, co należy zrobić, to zagwarantowanie, że minimalne napięcie wejściowe do 7805 zostanie spełnione.

Problem polega na tym, że taki zasilacz ładuje tylko korek wejściowy w pikach cyklu linii, a następnie 7805 opróżni go między pikami. Oznacza to, że pułapka musi być wystarczająco duża, aby nadal dostarczać minimalne napięcie wejściowe 7805 w najgorszym przypadku drenażu prądu przez maksymalny czas między szczytami.

Zaletą prostownika pełnofalowego jest to, że wykorzystywane są zarówno dodatnie, jak i ujemne piki. Oznacza to, że limit jest ładowany dwa razy częściej. Ponieważ maksymalny czas od ostatniego piku jest mniejszy, ograniczenie może być mniejsze, aby obsługiwać ten sam maksymalny pobór prądu. Wadą prostownika pełnofalowego jest to, że pobiera on 4 diody zamiast 1 i traci się jeszcze jeden spadek napięcia diody. Diody są tanie i małe, więc przez większość czasu prostownik pełnofalowy ma większy sens. Innym sposobem wykonania prostownika pełnofalowego jest zastosowanie wtórnego transformatora z odczepem centralnym. Centrum jest podłączone do ziemi, a z każdego końca jest jedna dioda do surowego zasilania dodatniego. Ta pełna fala prostuje się tylko jednym spadkiem diody na ścieżce, ale wymaga cięższego i droższego transformatora.

Zaletą prostownika półfalowego jest to, że jedną stronę wejścia prądu przemiennego można podłączyć bezpośrednio do tej samej masy co wyjście prądu stałego. To nie ma znaczenia, gdy wejście prądu przemiennego jest transformatorem wtórnym, ale może to być problem, jeśli prąd przemienny jest już uziemiony.

Uproszczone wyjaśnienie:

Idealny prostownik półfalowy „wykorzystuje” tylko połowę przebiegu prądu przemiennego (stąd nazwa półfala).

Idealny prostownik pełnofalowy wykorzysta cały przebieg prądu przemiennego.

Idealny prostownik pełnofalowy (z transformatorem centralnym) będzie również wykorzystywał cały przebieg prądu przemiennego.

Widać, że w przypadku prostownika półfalowego co drugi cykl prądu przemiennego jest pomijany, pozostawiając przerwę w fali wyjściowej. W przypadku prostownika pełnofalowego, ponieważ używany jest cały przebieg, przerwa zanika (efektywna częstotliwość wyjściowa jest podwojona).

Jeśli te przebiegi zostaną zastosowane do kondensatora, widać dość wyraźnie, że dla prostownika półfalowego, aby utrzymać czysty prąd stały, kondensator musiałby być wystarczająco duży, aby utrzymać napięcie podczas tej dużej przerwy. W przypadku prostownika pełnofalowego, ponieważ występuje więcej „szczytów”, kondensator może być mniejszy niż w przypadku prostownika półfalowego o tym samym poziomie mocy.

Na twoje pytanie, właściwie zaprojektowany prostownik półfalowy powinien mieć wystarczająco duży kondensator, aby utrzymać regulację, mimo że używa tylko połowy przebiegu prądu przemiennego, więc regulacja powinna być w porządku. Nie ma potrzeby „ulepszania” obwodu za pomocą mostka.

Dla wyjaśnienia, transformator zmniejszający napięcie działa tylko na prąd przemienny. Prostownik przekształca prąd przemienny w prąd stały, co nie znaczy, że napięcie się nie zmienia, po prostu prąd nie płynie w obie strony. Prostowniki pełnofalowe są zdecydowanie bardziej niesamowite niż prostowniki półfalowe, ponieważ zapewniają moc podczas obu połówek cyklu. Mogą nawet skorygować odwrócenie polaryzacji prądu stałego!

Zasadą, której nauczyłem się pod koniec lat 70., było 2000 uF na wzmacniacz przy 60 Hz. Instruktor wyjaśnił również, że w przeszłości, z kosztem opartym na stosowaniu prostowników lampowo-rtęciowych oraz przy tanich komponentach transformatorowych z miedzi i stali, decyzja ekonomiczna, czy zaprojektować jeden czy dwa prostowniki, była ekonomiczna. A czas może zmienić ekonomiczne podstawy decyzji inżynierskich.

Istnieje kilka zalet prostowania mostów.

Jedną z odpowiedzi, które już wskazano, jest to, że można uniknąć mniejszych kondensatorów wygładzających.

Innym jest to, że jeśli spojrzymy na przebieg prądu wejściowego prostownika półfalowego, ma on składową stałoprądową. Ten składnik DC przyczynia się do problemów z nasyceniem transformatora.