డయోడ్ సరిదిద్దడం: హాఫ్-వేవ్, ఫుల్-వేవ్, పిఐవి

సమస్యలను తొలగించడానికి మా పరికరాన్ని ప్రయత్నించండి





ఎలక్ట్రానిక్స్‌లో, రెక్టిఫికేషన్ అనేది ఒక రెక్టిఫైయర్ డయోడ్ ప్రత్యామ్నాయ పూర్తి చక్రం ఎసి ఇన్పుట్ సిగ్నల్‌ను సగం చక్రం DC అవుట్పుట్ సిగ్నల్‌గా మారుస్తుంది.

ఒకే డయోడ్ సగం తరంగ సరిదిద్దడాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది మరియు 4 డయోడ్‌ల నెట్‌వర్క్ పూర్తి తరంగ సరిదిద్దడాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది



ఈ పోస్ట్‌లో మేము సగం వేవ్ మరియు పూర్తి వేవ్ డయోడ్ సరిదిద్దే ప్రక్రియలను మరియు ఇతర లక్షణాలను సైన్ వేవ్ మరియు స్క్వేర్ వేవ్ వంటి సమయ-మారుతున్న ఫంక్షన్ల ద్వారా విశ్లేషిస్తాము. సమయం, వోల్టేజ్‌లు మరియు ప్రవాహాల ద్వారా సమయం, వాటి పరిమాణం మరియు ధ్రువణతను మారుస్తుంది.

గణనలలోని సమస్యలను తగ్గించడానికి డయోడ్ సిలికాన్ డయోడ్ లేదా జర్మనీయం కాదా అని విస్మరించడం ద్వారా ఆదర్శ డయోడ్ అని మేము భావిస్తాము. మేము డయోడ్‌ను ప్రామాణిక సరిదిద్దే సామర్ధ్యాలతో ప్రామాణిక రెక్టిఫైయర్ డయోడ్‌గా పరిగణిస్తాము.



హాఫ్-వేవ్ రిక్టిఫికేషన్

డయోడ్‌కు వర్తించే సమయ-మారుతున్న సిగ్నల్‌ను చూపించే సరళమైన రేఖాచిత్రం క్రింది రేఖాచిత్రంలో చూపబడింది:

ఇక్కడ మనం ఒక AC తరంగ రూపాన్ని చూడవచ్చు, ఇక్కడ T కాలం తరంగ రూపంలోని ఒక పూర్తి చక్రం సూచిస్తుంది, ఇది సగటు విలువ లేదా భాగాల బీజగణిత మొత్తం లేదా కేంద్ర అక్షం పైన మరియు క్రింద ఉన్న హంప్స్.

ఈ రకమైన సర్క్యూట్లో, సింగిల్ రెక్టిఫైయర్ డయోడ్ ఇన్పుట్ యొక్క సగం విలువను కలిగి ఉన్న DC అవుట్పుట్ను ఉత్పత్తి చేయడానికి సమయం-మారుతున్న సైనూసోయిడల్ ఎసి సిగ్నల్ ఇన్పుట్తో వర్తించబడుతుంది. దీనిని సగం వేవ్ రెక్టిఫైయర్ అంటారు . ఈ సర్క్యూట్లో డయోడ్‌ను రెక్టిఫైయర్‌గా సూచిస్తారు.

AC తరంగ రూపంలోని t = 0 → T / 2 మధ్య కాలంలో, వోల్టేజ్ vi యొక్క ధ్రువణత క్రింది రేఖాచిత్రంలో చిత్రీకరించిన విధంగా దిశలో 'పీడనాన్ని' సృష్టిస్తుంది. ఇది డయోడ్ గుర్తుకు పైన సూచించిన విధంగా డయోడ్ ఆన్ మరియు ధ్రువణతతో నిర్వహించడానికి అనుమతిస్తుంది.

డయోడ్ కండక్షన్ ప్రాంతం (0 → T / 2).

డయోడ్ పూర్తిగా నిర్వహిస్తున్నందున, డయోడ్‌ను షార్ట్ సర్క్యూట్‌తో ప్రత్యామ్నాయం చేయడం, పై కుడి వైపున ఉన్న చిత్రంలో చూపిన విధంగా అవుట్‌పుట్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

ఎటువంటి సందేహం లేదు, ఉత్పత్తి చేయబడిన అవుట్పుట్ తరంగ రూపంలోని కేంద్ర అక్షం పైన అనువర్తిత ఇన్పుట్ సిగ్నల్ యొక్క ఖచ్చితమైన ప్రతిరూపంగా కనిపిస్తుంది.

T / 2 → T కాలంలో, ఇన్పుట్ సిగ్నల్ vi యొక్క ధ్రువణత ప్రతికూలంగా మారుతుంది, ఇది డయోడ్ ఆఫ్ అవ్వటానికి కారణమవుతుంది, దీని ఫలితంగా డయోడ్ టెర్మినల్స్ అంతటా ఓపెన్ సర్క్యూట్ సమానంగా ఉంటుంది. ఈ కారణంగా ఛార్జ్ T / 2 the T కాలంలో డయోడ్ మార్గంలో ప్రవహించలేకపోతుంది, దీనివల్ల vo ఉంటుంది:

vo = iR = 0R = 0 V (ఓం యొక్క చట్టాన్ని ఉపయోగించి). ప్రతిస్పందనను క్రింది రేఖాచిత్రంలో చూడవచ్చు:

ఈ రేఖాచిత్రంలో, డయోడ్ నుండి DC అవుట్పుట్ Vo అక్షం పైన నికర సగటు సానుకూల ప్రాంతాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుందని మనం చూడవచ్చు, ఇన్పుట్ పూర్తి చక్రం కోసం, ఇది సూత్రం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది:

Vdc = 0.318 Vm (సగం-వేవ్)

డయోడ్ సగం-వేవ్ సరిదిద్దే ప్రక్రియలో ఇన్పుట్ vi మరియు అవుట్పుట్ వో వోల్టేజీలు క్రింది చిత్రంలో ప్రదర్శించబడ్డాయి:

పై రేఖాచిత్రాలు మరియు వివరణ నుండి మేము సగం-వేవ్ సరిదిద్దడాన్ని ఒక ప్రక్రియగా నిర్వచించవచ్చు, దీనిలో ఇన్పుట్ చక్రంలో సగం డయోడ్ దాని అవుట్పుట్ వద్ద తొలగించబడుతుంది.

సిలికాన్ డయోడ్ ఉపయోగించడం

సిలికాన్ డయోడ్‌ను రెక్టిఫైయర్ డయోడ్‌గా ఉపయోగించినప్పుడు, దీనికి VT = 0.7 V యొక్క ఫార్వర్డ్ వోల్టేజ్ డ్రాప్ లక్షణం ఉన్నందున, ఇది క్రింది చిత్రంలో చూపిన విధంగా ఫార్వర్డ్ బయాస్ ప్రాంతాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది:

VT = 0.7 V అంటే డయోడ్ విజయవంతంగా ఆన్ అవుతుందని నిర్ధారించడానికి ఇప్పుడు ఇన్పుట్ సిగ్నల్ కనీసం 0.7 V ఉండాలి. ఒకవేళ ఇన్పుట్ VT 0.7 V కన్నా తక్కువ ఉంటే డయోడ్‌ను మార్చడంలో విఫలమవుతుంది మరియు డయోడ్ దాని ఓపెన్ సర్క్యూట్ మోడ్‌లో కొనసాగుతుంది, Vo = 0 V.

దిద్దుబాటు ప్రక్రియలో డయోడ్ నిర్వహిస్తున్నప్పుడు, ఇది వోల్టేజ్ వ్యత్యాసం వో - vi కోసం స్థిర వోల్టేజ్ స్థాయిని కలిగి ఉన్న DC అవుట్పుట్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది పైన చర్చించిన ఫార్వర్డ్ డ్రాప్ 0.7 V కి సమానం. మేము ఈ స్థిర స్థాయిని ఈ క్రింది సూత్రంతో వ్యక్తీకరించవచ్చు:

vo = vi - VT

ఇది అక్షం పైన ఉన్న సగటు అవుట్పుట్ వోల్టేజ్లో తగ్గింపును ఉత్పత్తి చేస్తుంది, దీని వలన డయోడ్ నుండి సరిదిద్దబడిన అవుట్పుట్ యొక్క స్వల్ప నికర తగ్గింపు ఏర్పడుతుంది.

పై బొమ్మను ప్రస్తావిస్తూ, Vm (పీక్ సిగ్నల్ స్థాయి) VT కన్నా తగినంతగా ఉన్నట్లు మేము భావిస్తే, Vm >> VT వంటివి, మేము కింది సూత్రాన్ని ఉపయోగించి డయోడ్ నుండి సగటు DC అవుట్పుట్ విలువను చాలా ఖచ్చితంగా అంచనా వేయవచ్చు.

Vdc ≅ 0.318 (Vm - VT)

మరింత ఖచ్చితంగా, ఇన్పుట్ ఎసి పీక్ డయోడ్ యొక్క VT (ఫార్వర్డ్ డ్రాప్) కంటే తగినంతగా ఉంటే, డయోడ్ నుండి సరిదిద్దబడిన DC అవుట్పుట్ను అంచనా వేయడానికి మేము మునుపటి సూత్రాన్ని ఉపయోగించవచ్చు:

Vdc = 0.318 Vm

హాఫ్ బ్రిడ్జ్ రెక్టిఫైయర్ కోసం పరిష్కరించబడిన ఉదాహరణ

సమస్య:

అవుట్పుట్ వోను అంచనా వేయండి మరియు క్రింద చూపిన సర్క్యూట్ డిజైన్ కోసం అవుట్పుట్ యొక్క DC మాగ్నిట్యూడ్ను కనుగొనండి:

పరిష్కారం: పై సర్క్యూట్ నెట్‌వర్క్ కోసం, ఇన్‌పుట్ సిగ్నల్ యొక్క ప్రతికూల భాగానికి డయోడ్ ఆన్ అవుతుంది మరియు కింది స్కెచ్‌లో సూచించిన విధంగా vo ఉంటుంది.

ఇన్పుట్ AC చక్రం యొక్క పూర్తి కాలానికి, DC అవుట్పుట్ ఇలా ఉంటుంది:

Vdc = 0.318Vm = - 0.318 (20 V) = - 6.36 V.

ప్రతికూల సంకేతం అవుట్పుట్ DC యొక్క ధ్రువణతను సూచిస్తుంది, ఇది సమస్య క్రింద రేఖాచిత్రంలో అందించిన గుర్తుకు వ్యతిరేకం.

సమస్య # 2: డయోడ్‌ను సిలికాన్ డయోడ్‌గా పరిగణించి పై సమస్యను పరిష్కరించండి.

సిలికాన్ డయోడ్ విషయంలో, అవుట్పుట్ తరంగ రూపం ఇలా ఉంటుంది:

మరియు అవుట్పుట్ DC క్రింద వివరించిన విధంగా లెక్కించబడుతుంది:

Vdc ≅ - 0.318 (Vm - 0.7 V) = - 0.318 (19.3 V) ≅ - 6.14 V

0.7 V కారకం కారణంగా అవుట్పుట్ DC వోల్టేజ్ పడిపోవడం 0.22V లేదా సుమారు 3.5%

పూర్తి-వేవ్ సరిదిద్దడం

AC సైనూసోయిడల్ సిగ్నల్‌ను సరిదిద్దడానికి ఇన్‌పుట్‌గా ఉపయోగించినప్పుడు, DC-అవుట్పుట్ పూర్తి-వేవ్ సరిదిద్దే విధానాన్ని ఉపయోగించి 100% స్థాయికి మెరుగుపరచబడుతుంది.

4-డయోడ్‌ను ఉపయోగించడం ద్వారా దీనిని సాధించడానికి బాగా తెలిసిన మరియు సులభమైన ప్రక్రియ వంతెన రెక్టిఫైయర్ క్రింద చూపిన విధంగా నెట్‌వర్క్.

4 డయోడ్‌లను ఉపయోగించి పూర్తి వంతెన రెక్టిఫైయర్ నెట్‌వర్క్

సానుకూల ఇన్పుట్ చక్రం t = 0 నుండి T / 2 వరకు అభివృద్ధి చెందుతున్నప్పుడు, డయోడ్ అంతటా ఇన్పుట్ AC సిగ్నల్ యొక్క ధ్రువణత మరియు డయోడ్ నుండి అవుట్పుట్ క్రింద సూచించబడతాయి:

ఇక్కడ, వంతెనలోని డయోడ్ నెట్‌వర్క్ యొక్క ప్రత్యేక అమరిక కారణంగా, D2, D3 ప్రవర్తన ఉన్నప్పుడు, వ్యతిరేక డయోడ్లు D1, D4 రివర్స్డ్ పక్షపాతంతో మరియు స్విచ్ ఆఫ్ స్థితిలో ఉంటాయి.

ఈ సరిదిద్దే ప్రక్రియ నుండి D2, D3 ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన నికర అవుట్పుట్ DC పై రేఖాచిత్రంలో చూడవచ్చు. డయోడ్లు ఆదర్శంగా ఉంటాయని మేము have హించినందున, అవుట్పుట్ vo = vin.

ఇప్పుడు, అదేవిధంగా ఇన్పుట్ సిగ్నల్ డయోడ్ల యొక్క ప్రతికూల సగం చక్రం D1, D4 ప్రవర్తన మరియు D2, D3 దిగువ వివరించిన విధంగా OFF స్థితికి వెళతాయి:

వంతెన రెక్టిఫైయర్ నుండి వచ్చే అవుట్పుట్ ఇన్పుట్ ఎసి యొక్క సానుకూల మరియు ప్రతికూల సగం చక్రాలను కేంద్ర అక్షం పైన రెండు DC సగం చక్రాలుగా మార్చిందని మనం స్పష్టంగా చూడవచ్చు.

అక్షం పైన ఉన్న ఈ ప్రాంతం ఇప్పుడు సగం వేవ్ సరిదిద్దడానికి పొందిన ప్రాంతం కంటే రెండు రెట్లు ఎక్కువ కనుక, ఈ క్రింది సూత్రాన్ని ఉపయోగించి లెక్కించినట్లుగా, అవుట్పుట్ DC కూడా రెండు రెట్లు ఎక్కువ అవుతుంది.

Vdc = 2 (0.318Vm)

లేదా

Vdc = 0.636Vm (పూర్తి-వేవ్)

పై చిత్రంలో చిత్రీకరించినట్లుగా, ఆదర్శ డయోడ్‌కు బదులుగా సిలికాన్ డయోడ్ ఉపయోగించినట్లయితే, ప్రసరణ రేఖపై కిర్చాఫ్ యొక్క వోల్టేజ్ చట్టాన్ని వర్తింపజేయడం ఈ క్రింది ఫలితాన్ని ఇస్తుంది:

vi - VT - vo - VT = 0, మరియు vo = vi - 2VT,

కాబట్టి, అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ పీక్ వో ఉంటుంది:

వోమాక్స్ = Vm - 2VT

V >> 2VT ఉన్న పరిస్థితిలో, సగటు విలువను సహేతుకంగా అధిక స్థాయి ఖచ్చితత్వంతో పొందడానికి మన మునుపటి సమీకరణాన్ని ఉపయోగించవచ్చు:

Vdc ≅ - 0.636 (Vm - 2VT),

మరలా, మనకు 2VT కన్నా Vm గణనీయంగా ఎక్కువగా ఉంటే, 2VT ని విస్మరించవచ్చు మరియు సమీకరణాన్ని ఇలా పరిష్కరించవచ్చు:

Vdc - 0.636 (Vm)

పిఐవి (పీక్ విలోమ వోల్టేజ్)

డెక్ యొక్క పీక్ రివర్స్ వోల్టేజ్ (పిఆర్వి) రేటింగ్ అని పిలువబడే పీక్ విలోమ వోల్టేజ్ లేదా (పిఐవి) రేటింగ్ రెక్టిఫైయర్ సర్క్యూట్లను రూపకల్పన చేసేటప్పుడు కీలకమైన పారామితి అవుతుంది.

ఇది ప్రాథమికంగా డయోడ్ యొక్క రివర్స్-బయాస్ వోల్టేజ్ పరిధిని మించకూడదు, లేకపోతే డయోడ్ జెనర్ హిమసంపాత ప్రాంతం అని పిలువబడే ప్రాంతంలోకి మారడం ద్వారా విచ్ఛిన్నం కావచ్చు.

దిగువ చూపిన విధంగా మేము కిర్చాఫ్ యొక్క వోల్టేజ్ చట్టాన్ని సగం వేవ్ రెక్టిఫైయర్ సర్క్యూట్‌కు వర్తింపజేస్తే, డయోడ్ యొక్క PIV రేటింగ్ రెక్టిఫైయర్ ఇన్‌పుట్ కోసం ఉపయోగించే సరఫరా ఇన్పుట్ యొక్క గరిష్ట విలువ కంటే ఎక్కువగా ఉండాలి అని ఇది వివరిస్తుంది.

పూర్తి వంతెన రెక్టిఫైయర్ కోసం, PIV రేటింగ్ లెక్కింపు సగం వేవ్ రెక్టిఫైయర్ వలె ఉంటుంది, అనగా:

PIV Vm, ఎందుకంటే Vm కింది చిత్రంలో చిత్రీకరించిన విధంగా కనెక్ట్ చేయబడిన లోడ్‌కు వర్తించే మొత్తం వోల్టేజ్.

పూర్తి వంతెన రెక్టిఫైయర్ నెట్‌వర్క్ కోసం పరిష్కరించబడిన ఉదాహరణలు

కింది డయోడ్ నెట్‌వర్క్ కోసం అవుట్పుట్ తరంగ రూపాన్ని నిర్ణయించండి మరియు నెట్‌వర్క్‌లోని ప్రతి డయోడ్‌కు అవుట్పుట్ DC స్థాయిని మరియు సురక్షితమైన PIV ని కూడా లెక్కించండి.

పరిష్కారం: సానుకూల సగం చక్రం కోసం, సర్క్యూట్ క్రింది రేఖాచిత్రంలో చిత్రీకరించినట్లు ప్రవర్తిస్తుంది:

మంచి అవగాహన కోసం మేము దీన్ని క్రింది పద్ధతిలో తిరిగి గీయవచ్చు:

ఇక్కడ, vo = 1/2vi = 1/2Vi (గరిష్టంగా) = 1/2 (10 V) = 5 V.

ప్రతికూల సగం చక్రం కోసం, డయోడ్ల యొక్క ప్రసరణ పాత్రను పరస్పరం మార్చుకోవచ్చు, ఇది క్రింద చూపిన విధంగా అవుట్పుట్ వోను ఉత్పత్తి చేస్తుంది:

వంతెనలో రెండు డయోడ్లు లేకపోవడం వలన DC అవుట్పుట్ పరిమాణం తగ్గుతుంది:

Vdc = 0.636 (5 V) = 3.18 V.

ఇదే ఇన్పుట్తో సగం వంతెన రెక్టిఫైయర్ నుండి మేము పొందాము.

PIV R అంతటా ఉత్పత్తి చేయబడిన గరిష్ట వోల్టేజ్‌కు సమానంగా ఉంటుంది, ఇది 5 V, లేదా అదే ఇన్‌పుట్‌తో సరిదిద్దబడిన సగం వేవ్‌కు అవసరమైన సగం.




మునుపటి: ద్వి దిశాత్మక స్విచ్ తర్వాత: షాట్కీ డయోడ్లు - పని, లక్షణాలు, అప్లికేషన్