Contorno:
Un condensatore come filtro
Raddrizzatore a onda intera
Differenza tra presa centrale e raddrizzatore a ponte
Conclusione
Un condensatore come filtro
Un condensatore è un dispositivo reattivo la cui reattanza varia in base alla frequenza applicata, ciò significa che l'effetto del condensatore sul segnale sarà basato sulla frequenza. Poiché i filtri coinvolgono notevolmente anche le frequenze, sui filtri viene utilizzato un condensatore. Inoltre i condensatori sono componenti passivi in quanto non necessitano di energia per funzionare e vengono quindi utilizzati nei circuiti di filtraggio passivo.
Normalmente, un condensatore diventa un circuito aperto quando è completamente carico e normalmente la reattanza su una frequenza più alta è bassa, quindi il condensatore agisce come un cortocircuito consentendo così il passaggio dell'alta frequenza. D'altra parte, quando la frequenza è bassa, la reattanza del condensatore è elevata, il che rende difficile il passaggio della bassa frequenza. Le ondulazioni e gli altri transitori hanno per la maggior parte del tempo una frequenza piuttosto bassa, ecco perché il condensatore li blocca.
Raddrizzatore a onda intera
Come accennato in precedenza, il raddrizzatore è un circuito che converte l'alimentazione CA in CC con l'aiuto di diodi. Il circuito per il raddrizzamento può essere progettato in due modi, uno utilizzando due diodi e l'altro realizzando un ponte di quattro diodi.
Raddrizzatore a onda intera con presa centrale
Il circuito raddrizzatore a onda intera con due diodi richiede un trasformatore, quindi ecco il circuito per il circuito raddrizzatore a onda intera con due diodi:
I diodi sono collegati attraverso il carico R l e quando il punto A ha polarità positiva rispetto al punto C, allora il diodo D 1 si comporterà come sarà in polarizzazione diretta. Tuttavia, quando il punto B è a potenziale positivo rispetto al punto C, allora il diodo D 2 consente il flusso di corrente, ed è così che funziona il raddrizzatore a onda intera. Come risultato di questo comportamento, la metà negativa dell'alimentazione CA viene tagliata e sull'uscita viene generata una forma d'onda CC pura.
In altre parole, il primo diodo conduce nel semiciclo positivo dell'alimentazione CA e il secondo diodo è in condizione di polarizzazione inversa. Mentre nel semiciclo negativo, il secondo diodo conduce e il primo rimane polarizzato inversamente.
Raddrizzatore a onda intera con filtro condensatore
L'uscita CC ricevuta dal raddrizzatore a onda intera contiene ancora alcune increspature che influenzano la qualità del segnale. Pertanto, per filtrare queste increspature viene solitamente utilizzato un condensatore collegato in parallelo al carico collegato. Ora l'alimentazione è accesa e il condensatore inizia a caricarsi quando il diodo D 1 è in polarizzazione diretta cioè nel semiciclo positivo. Nel semiciclo negativo il condensatore inizia a scaricarsi ma non è completamente scarico.
L'uscita del raddrizzatore ha sia la componente CA che quella CC e, come sappiamo, i condensatori bloccano la corrente continua. Pertanto, tutti i componenti CA nell'uscita del raddrizzatore passeranno attraverso il condensatore, lasciando un segnale CC puro per il carico:
La forma d'onda finale per l'uscita del raddrizzatore con il condensatore sarà:
Raddrizzatore a ponte a onda intera
Il raddrizzatore a ponte a onda intera è costituito da quattro diodi disposti a ponte. Tuttavia, non richiede un trasformatore con presa centrale, il che lo rende meno costoso rispetto all’altro tipo. L'uscita del raddrizzatore a ponte è quasi la stessa del raddrizzatore a onda intera con presa centrale, il circuito del raddrizzatore a ponte a onda intera è riportato di seguito:
Qui i diodi sono in serie tra loro, ed i due diodi condurranno durante ogni semiciclo, nel semiciclo positivo i diodi D 1 e D 2 sarà polarizzato in avanti e gli altri due saranno in uno stato di non conduzione. Tuttavia, nel semiciclo negativo, gli altri due diodi D 3 e D 4 sarà in polarizzazione diretta.
Il raddrizzatore a ponte a onda intera ha una caduta di tensione maggiore rispetto al raddrizzatore a onda intera con trasformatore con presa centrale perché ci sono due diodi nello stato di conduzione per ciascun ciclo. Inoltre, la tensione inversa di picco del raddrizzatore a ponte è uguale alla tensione nel trasformatore sul lato secondario e quindi può essere utilizzata in applicazioni ad alta tensione. Poiché il funzionamento di entrambi i tipi di circuiti raddrizzatori è lo stesso, la forma d'onda di uscita sarà la stessa.
Raddrizzatore a ponte con filtro condensatore
Come il raddrizzatore a onda intera del trasformatore con presa centrale, il condensatore nel raddrizzatore a ponte è collegato in parallelo al carico. Questo condensatore è noto anche come condensatore di livellamento, poiché blocca la corrente continua e consente il passaggio della componente alternata del segnale:
La funzione del filtro condensatore in un raddrizzatore a ponte è la stessa di un raddrizzatore a onda intera con presa centrale e il fattore di ondulazione per entrambi i tipi è lo stesso. Pertanto, la forma d'onda sarà la stessa una volta collegato il condensatore di livellamento al raddrizzatore a ponte. È da notare che se selezioniamo un condensatore con capacità maggiore, il fattore di ondulazione verrà ulteriormente ridotto ma la tensione di scarica aumenterà.
Differenza tra raddrizzatore a onda intera con presa centrale e raddrizzatore a ponte
Sebbene entrambi i circuiti funzionino allo stesso modo e producano risultati simili, ci sono alcune piccole differenze tra i due:
| Parametri del raddrizzatore | Raddrizzatore a ponte | Raddrizzatore a onda intera con rubinetto centrale |
| Tensione inversa di picco | PIV=V M | PIV = 2V M |
| Fattore di utilizzo del trasformatore | 0,812 | 0,693 |
| La tensione cade attraverso il diodo | Alto | Basso |
| Toccatura centrale | Non richiesto | Necessario |
| Potenza KVA del trasformatore | Basso | Alto |
| Fattore di ondulazione | 0,48 | 0,48 |
Conclusione
I condensatori sono dispositivi passivi di accumulo di carica che vengono utilizzati per varie applicazioni, una delle quali è il filtraggio di eventuali transitori all'uscita dei circuiti. Nei circuiti raddrizzatori, il condensatore viene utilizzato per filtrare le increspature nella loro uscita che sono in breve i componenti CA. Poiché i condensatori bloccano sempre la corrente continua, consentiranno solo il passaggio della componente alternata che poi viaggerà verso terra.
Il raddrizzatore a onda intera è ulteriormente suddiviso in due tipi, uno è con il trasformatore con presa centrale mentre l'altro ha un ponte di quattro diodi. Pertanto, il condensatore con entrambi i circuiti raddrizzatori a onda intera avrà lo stesso comportamento.