Il raddrizzatore a onda intera è migliore di quello a mezza onda?

Sono curioso di sapere se ci sono differenze pratiche tra un alimentatore CC basato su un raddrizzatore a mezza onda o un raddrizzatore a onda intera.

Voglio dire che ho alcune piccole unità di alimentazione CC che dovrebbero fornire 12V 0,1A ciascuna. Hanno tutti un trasformatore 240 V-> 18 V, quindi 1 diodo o 4 diodi, quindi 78L12 (regolatore 0,1 A) e uno o due condensatori (in genere 220 uF o 470 uF).

La mia domanda è se l'alimentatore può fornire una tensione CC di buona qualità con un solo raddrizzatore a mezza onda (un singolo diodo) quando viene aggiunto un condensatore 470uF e 78L12, o se il raddrizzatore a ponte (4 diodi) è migliore.

Ho anche un vecchio alimentatore da 12V 0,2 A basato su un diodo Zener invece del regolatore 7812. Ha anche 18 V che vanno a un solo diodo, quindi una resistenza 33R che limita la corrente a 0,2 Amp, quindi il diodo Zener parallelo a un condensatore da 1000uF. Ancora: sarebbe meglio avere 4 diodi lì, o la rettifica a semionda è abbastanza buona qui grazie al condensatore da 1000uF?

(Tutti i miei alimentatori funzionano bene, sono solo curioso "perché" e "come" funzionano queste cose.)

Aggiornare:

Ho trovato altre due informazioni interessanti:

1. Il condensatore dovrebbe essere di circa 500 uF per ogni 0,1 Amp di uscita (o più). Questo vale per il raddrizzatore a onda intera. Da quando ho visto gli stessi valori nei raddrizzatori a semionda, non è abbastanza e sono cattivi design.

2. La rettifica a 4 diodi non può essere utilizzata quando vogliamo avere un'uscita combinata 5V / 12V (o qualsiasi altra due tensioni) con un semplice trasformatore, perché non può fornire una terra comune per due circuiti diversi. (Un esempio reale più complicato: ho un alimentatore con quattro fili di uscita dal trasformatore -7 / 0 / + 7 / + 18 Volt. Quindi utilizza la rettifica a 2 diodi per ottenere l'uscita a 7 V a onda piena e la rettifica a 1 diodo per ottenere un'uscita a 18 V a mezza onda. Qui la linea a 18 V non può essere "aggiornata" alla rettifica a 4 diodi.)

Entrambi possono funzionare correttamente se progettati correttamente. Se si dispone di un alimentatore raddrizzatore muto che alimenta un 7805, tutto ciò che la parte del raddrizzatore deve fare è garantire che sia soddisfatta la tensione di ingresso minima al 7805.

Il problema è che un tale alimentatore carica solo il cappuccio di ingresso ai picchi del ciclo di linea, quindi il 7805 lo scaricherà tra i picchi. Ciò significa che il tappo deve essere abbastanza grande da fornire ancora la minima tensione di ingresso di 7805 nel peggiore dei casi, per il tempo massimo tra i picchi.

Il vantaggio di un raddrizzatore a onda intera è che vengono utilizzati sia i picchi positivi che quelli negativi. Ciò significa che il tappo viene ricaricato due volte più spesso. Poiché il tempo massimo dall'ultimo picco è inferiore, il limite può essere inferiore per supportare lo stesso assorbimento di corrente massimo. Il rovescio della medaglia di un raddrizzatore a onda intera è che ci vogliono 4 diodi invece di 1, e si perde un'altra caduta di diodi di tensione. I diodi sono economici e piccoli, quindi il più delle volte un raddrizzatore a onda intera ha più senso. Un altro modo per realizzare un raddrizzatore a onda intera è con un trasformatore con attacco centrale secondario. Il centro è collegato a terra e c'è un diodo da ciascuna estremità all'alimentazione positiva grezza. Questa onda completa si rettifica con una sola caduta di diodi nel percorso, ma richiede un trasformatore più pesante e più costoso.

Un vantaggio di un raddrizzatore a semionda è che un lato dell'ingresso CA può essere collegato direttamente alla stessa terra dell'uscita CC. Ciò non importa quando l'ingresso CA è un trasformatore secondario, ma può essere un problema se l'AC è già referenziato a terra.

Spiegazione semplificata:

Un raddrizzatore a semionda ideale "utilizza" solo la metà della forma d'onda CA (da cui il nome semionda).

Un raddrizzatore a ponte a onda intera ideale utilizzerà l'intera forma d'onda CA.

Un raddrizzatore a onda intera ideale (con un trasformatore con attacco centrale) utilizzerà anche l'intera forma d'onda CA.

Potete vedere che per il raddrizzatore a semionda, ogni secondo ciclo CA viene saltato lasciando uno spazio nella forma d'onda di uscita. Per il raddrizzatore a onda intera, poiché viene utilizzata l'intera forma d'onda, il gap è sparito (la frequenza di uscita effettiva è raddoppiata).

Se queste forme d'onda vengono applicate a un condensatore, si può vedere abbastanza chiaramente che per il raddrizzatore a semionda, per mantenere una CC pulita, il condensatore dovrebbe essere abbastanza grande da sostenere la tensione durante quel grande gap. Per il raddrizzatore a onda intera, poiché vi sono più "picchi", il condensatore può essere più piccolo rispetto a un raddrizzatore a semionda allo stesso livello di potenza.

Alla tua domanda, un raddrizzatore a semionda correttamente progettato dovrebbe avere un condensatore sufficientemente grande per mantenere la regolazione nonostante utilizzi solo metà della forma d'onda CA, quindi la regolazione dovrebbe andare bene. Non è necessario "aggiornare" il circuito con un bridge.

Giusto per chiarire, il trasformatore che esegue lo stepdown di tensione funziona solo su AC. Il raddrizzatore converte l'AC in DC, il che non vuol dire che la tensione non vari, è solo che la corrente non sta andando in entrambi i modi. I raddrizzatori a onda intera sono sicuramente più fantastici dei raddrizzatori a mezza onda perché ti danno potenza durante entrambe le metà del ciclo. Possono persino correggere l'inversione di polarità CC!

La regola empirica che ho imparato alla fine degli anni '70 era di 2000 uF per amplificatore a 60 Hz. Quell'istruttore ha anche spiegato che storicamente, con il costo basato sull'uso di raddrizzatori a tubo di mercurio sottovuoto e con componenti di trasformatori di rame e acciaio economici, è stata una decisione economica se progettare uno o due raddrizzatori. E il tempo può cambiare la base economica per le decisioni di ingegneria.

Ci sono un paio di vantaggi a colmare la rettifica.

Una come altre risposte hanno già sottolineato è che puoi cavartela con condensatori di livellamento più piccoli.

Un altro è che se si osserva la forma d'onda della corrente di ingresso di un raddrizzatore a semionda ha un componente DC. Questo componente DC contribuisce ai problemi di saturazione del trasformatore.