วงจรเรียงกระแสเป็นวงจรเปลี่ยนไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรง (AC to DC) โดยอาศัยลักษณะคุณสมบัติการทำงานของไดโอด ซึ่งมีการแบ่งวงจรออกเป็น 3 แบบด้วยกันคือ
1. วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น (Half Wave Rectifier)
2. วงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่น (Full Wave Rectifier)
3. วงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นแบบบริดจ์ (Full Wave Bridge Rectifier)
วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น (Half Wave Rectifier)
วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น จะเป็นวงจรที่ทำหน้าที่ตัดเอาแรงดันไฟสลับที่ป้อนเข้ามาอาจเป็นครึ่งบวกหรือครึ่งลบแล้วแต่การจัดวงจรไดโอด แรงดันที่ส่งออกเอาท์พุทจะเป็นช่วงๆ คือช่วงมีแรงดันและช่วงไม่มีแรงดันสลับกันไป วงจรประกอบด้วยไดโอดตัวเดียวดังรูป การทำงานของวงจร ไฟกระแสสลับจะมาปรากฏที่ขาแอโนด โดยไดโอดจะยอมให้กระแสไหลผ่านได้ทางเดียว คือช่วงที่ได้รับไบอัสตรง ดังนั้นวงจรจะมีกระแสไหลเพียงช่วงบวกของไฟสลับเท่านั้น ถ้าช่วงลบจะไม่มีกระแสไหล แรงไฟตรงที่เอาท์พุทนี้ยังนำไปใช้งานในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ไม่ได้ เพราะเป็นไฟตรงที่ไม่เรียบพอ (Pulse D.C) จึงต้องมีการกรอง (Filter) ให้เรียบโดยใช้ตัวเก็บประจุทำหน้าที่กรอง
รูปที่1วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น
การทำงานของวงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น
การเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น (Half Wave Rectifier) มีลักษณะวงจรดังรูปที่1 การทำงานเมื่อจ่ายแรงเคลื่อนไฟฟ้ากระแสสลับ 220 V เข้าทางขดปฐมภูมิ (Primary) ของหม้อแปลงไฟฟ้าจะเกิดการเหนี่ยวนำแรงดันไฟฟ้ามายังขดทุติยภูมิ (Secondary) การเหนี่ยวนำของแรงดันไฟฟ้าของหม้อแปลง เฟสของสัญญาณเข้ากับเฟสของสัญญาณออกจะต่างเฟสกันอยู่ 180 องศา เมื่อขั้วบนของขดปฐมภูมิได้รับเฟสลบ ขั้วล่างเทียบได้เฟสบวก จะทำให้ขดทุติยภูมิขั้วบนเป็นเฟสบวก ขาแอโนด (A) ของไดโอดได้รับแรงดันซีกบวก ขาแคโทด (K) ได้รับแรงดันซีกลบเป็นผลให้ไดโอดได้รับไบอัสตรงไดโอดนำกระแส มีกระแสไหลเข้าขาแอโนด ออกขาแคโทดผ่านโหลด (Load) ครบวงจรที่ขั้วล่างของทุติยภูมิ มีแรงดันซีกบวกตกคร่อมที่โหลด
ในช่วงเวลาต่อมาครึ่งไซเกิลหลังของไฟสลับ ขั้วบนของทุติยภูมิเป็นเฟสลบ ขั้วล่างเทียบศักย์ได้เป็นเฟสบวก ลักษณะเช่นนี้จะทำให้ขาแอโนดของไดโอดได้รับแรงดันซีกลบและขาแคโทดได้รับแรงดันซีกบวก ไดโอดได้รับไบอัสกลับจะไม่นำกระแสเป็นผลให้ไม่มีแรงดันปรากฏที่โหลด ในรอบต่อมาการทำงานก็จะเป็นไปตามลักษณะเดิมซ้ำๆ กันไปเรื่อยๆ โดยมีแรงดันปรากฏที่เอาท์พุทเป็นช่วงๆ (ช่วงเว้นช่วง) นอกจากนี้วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่นยังสามารถแบ่งออกเป็นวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นบวกและวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นลบ
วงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นบวก
รูปที่2วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่นบวก
เป็นการจัดวงจรไดโอดให้นำกระแสเฉพาะซีกบวกของไฟสลับ ทำให้แรงดันที่ได้จากการเรียงกระแสออกมาที่เอาท์พุทเพียงช่วงบวกของไฟสลับเท่านั้น แรงดันไฟตรงเฉลี่ยสามารถคำนวณหาได้จากสูตร VDC = 0.318 VP หรือ VDC = 0.45 VAC แต่แรงดันไฟตรงที่ได้จะยังไม่เรียบมีลักษณะเป็นพัลส์ที่เรียกว่าพัลส์ดี.ซี. (Pulse D.C) ในการใช้งานจะต้องทำการกรองให้เรียบโดยใช้ตัวเก็บประจุทำการกรอง ก็จะทำให้แรงดันที่ได้เรียบขึ้นดังรูปที่3
รูปที่3คลื่นแรงดันไฟตรงเมื่อใช้ตัวเก็บประจุกรองแรงดัน
จากรูปที่3 พัลส์ดี.ซี ที่ได้จากวงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่นจะเป็นซีกบวก ตัวเก็บประจุฟิลเตอร์จะทำการประจุแรงดันในช่วงที่พัลส์ดี.ซี มีค่าเพิ่มขึ้นและจะคายประจุในช่วงที่พัลส์ดี.ซี มีค่าลดลงจะเป็นไปในลักษณะเช่นนี้เรื่อยๆ แรงดันดี.ซี ที่ได้จะเรียบขึ้น ตัวเก็บประจุฟิลเตอร์ยิ่งมีค่ามากแรงดันไฟตรงที่ได้ก็ยิ่งมีความเรียบขึ้น (ตัวเก็บประจุฟิลเตอร์ค่ามากเกินไปมีผลเสียกับไดโอด) แรงดันไฟตรงที่ได้จะมีค่าเพิ่มขึ้นเนื่องจากตัวเก็บประจุ จะประจุแรงดันสูงสุดของแรงดันพีคจึงทำให้แรงดันเพิ่มสูงขึ้น
วงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นลบ
รูปที่4 วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่นลบ
เป็นการจัดวงจรไดโอดให้นำกระแสเฉพาะซีกลบของไฟสลับก็จะได้วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่นลบ จากรูปที่4 เมื่อขั้วบนของขดทุติยภูมิได้รับเฟสลบ ขั้วล่างเทียบศักย์ได้เฟสบวก จะทำให้ไดโอดได้รับไบอัสตรง ไดโอดสามารถนำกระแสได้ กระแสจะไหลจากขั้วล่างของหม้อแปลงผ่านโหลดเข้าทางขาแอโนด ออกทางแคโทดครบวงจรที่ขั้วบนของหม้อแปลง ลักษณะเช่นนี้จะทำให้ขั้วบนของโหลดมีศักย์เป็นลบขั้วล่างมีศักย์เป็นบวก
เมื่อขั้วบนของหม้อแปลงได้รับเฟสบวกขั้วล่างเทียบศักย์ได้เฟสลบ จะทำให้ไดโอดไม่สามารถนำกระแสได้ เพราะไดโอดได้รับไบอัสกลับ จังหวะนี้จึงไม่มีแรงดันออกมาที่โหลด
รูปที่5 คลื่นเมื่อใช้ตัวเก็บประจุเป็นวงจรกรอง
เมื่อต่อตัวเก็บประจุฟิลเตอร์เข้าไปในวงจร ตัวเก็บประจุก็จะทำหน้าที่ประจุแรงดันเอาไว้ในช่วงแรงดันที่มีค่าสูง และจะคายประจุในช่วงแรงดันที่มีค่าลดลง โดยเสริมรูปคลื่นที่ขาดหายให้เชื่อมต่อเข้าด้วยกัน เป็นการทำให้แรงดันที่ไม่เรียบมีความเรียบยิ่งขึ้น การใช้วงจรเรียงกระแสแบบนี้จะได้ไฟกระแสตรงออกมาในลักษณะพัลส์ครึ่งคลื่นเท่านั้น เมื่อเปรียบเทียบแรงดันอินพุทกับแรงดันเอาท์พุทที่ได้จะเห็นว่ามีประสิทธิภาพต่ำ คือประมาณ 40 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น
Ex1. จากรูป จงหาแรงดันเฉลี่ย (Vdc) ของวงจร Half Wave Rectifier วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น
วิธีทำ
เมื่อ...
Vdc คือ แรงดันไฟฟ้าเฉลี่ย
Vp คือ แรงดันสูงสุดของแรงดันขาเข้า Input
จากสูตร Vdc = 0.318 Vp ; เมื่อ Vp = Vmax = แรงดันสูงสุดมีค่าเท่ากับ 12 โวลท์
ดังนั้นแทนค่าในสูตรจะได้ Vdc = 0.318 x 12 = 3.816 โวลท์ #
อ้างอิงแหล่งที่มาจาก:
**หนังสือเรียนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และวงจร รหัส 2104-2205, 2104-2112, 0105-0003 อดุลย์ กัลยาแก้ว
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น