Inzicht in de gelijkrichters van brugbrug: principes, classificaties en praktische toepassingen
2024-07-09 10435

De Bridge -gelijkrichter zet de wisselstroom (AC) om in directe stroom (DC) door een brugstructuur bestaande uit vier diodes.De unidirectionele geleidbaarheid van de diodes wordt gebruikt om de positieve en negatieve halve cycli van de AC in DC in dezelfde richting te corrigeren.Het ontwerp van de Bridge -gelijkrichter verbetert niet alleen de rectificatie -efficiëntie, maar biedt ook een stabiele DC -uitgangsspanning.Dit artikel zal het werkprincipe, de classificatie en de rol van de bruggelijkrichter in praktische toepassingen in detail bespreken.

Catalogus

Wat is een gelijkrichter?

Een gelijkrichter is een elektronisch apparaat dat wordt gebruikt om een ​​wisselstroom (AC) te converteren om de stroom (DC) te sturen.Het wordt vaak gebruikt in stroomsystemen en het detecteren van radiosignalen.Gelijkrichters vergemakkelijken de conversie van AC naar DC door te profiteren van de unidirectionele geleidbaarheid van diodes, waardoor de stroom in slechts één richting kan stromen.Ze kunnen worden gemaakt van een verscheidenheid aan materialen, waaronder vacuümbuizen, ontstekingsbuizen, silicium silicium silicium halfgeleiderdioden en kwikbogen.Apparaten die de tegenovergestelde functie uitvoeren (DC converteren naar AC) worden omvormers genoemd.

In een standby -ups (ononderbroken voeding) hoeft alleen de batterij te worden opgeladen, dus het systeem bevat een lader maar levert geen stroom aan de belasting.Een dubbele conversie -ups daarentegen laadt niet alleen de batterij op, maar levert ook stroom aan de omvormer, dus het wordt een gelijkrichter/oplader genoemd.

De hoofdfunctie van een gelijkrichter is het converteren van AC naar DC.Het doet dit via twee hoofdprocessen, het converteren van AC naar DC en filteren het vervolgens om een ​​stabiele DC -uitgang voor de belasting of omvormer te bieden en biedt een laadspanning voor de batterij, dus ook als een lader.

De werking van een ongecontroleerde gelijkrichter omvat het passeren van de helft van de AC -cyclus door de belasting, waardoor een pulserende DC -uitgang wordt geproduceerd.In een gecontroleerde gelijkrichter wordt de stroomstroom beheerd door de geleiding van een transistor of ander controleerbaar apparaat te regelen, wat resulteert in een gecontroleerde DC -uitgang.

Classificatie van gelijkrichters

Gelijkrichters worden geclassificeerd volgens verschillende normen.De volgende zijn gebruikelijke classificatiemethoden:

Classificatie door rectificatiemethode

Een halfgolfgelijkrichter werkt alleen in de helft van de AC-cyclus (positieve halfcyclus of negatieve halfcyclus).Het blijft inactief in de andere halve cyclus.Daarom bestaat de uitgangsspanning uit slechts de helft van de AC -golfvorm.

Een full-wave gelijkrichter wordt zowel in de positieve als de negatieve halve cycli van de AC-cyclus uitgevoerd.Dit betekent dat de uitgangsspanning positief is in beide halve cycli van de cyclus.

Classificatie door gelijkrichter

Gelijkrichters van diode gebruiken diodes als het belangrijkste rectificerende element.Deze worden meestal gebruikt in rectificatiecircuits met laag vermogen en medium-kracht.Door de diode kan de stroom slechts in één richting stromen, waardoor de conversie van AC naar DC wordt gewaarborgd.

SCR is een halfgeleiderapparaat dat precies kan worden bestuurd om in en uit te schakelen.Het is geschikt voor krachtige rectificatiecircuits die nauwkeurige controle van het rectificatieproces vereisen.SCR is de eerste keuze in toepassingen die een hoge efficiëntie en hoge regelgeving vereisen.

Deze classificaties helpen ons de specifieke functies en toepassingen van verschillende soorten gelijkrichters in verschillende elektronische systemen te begrijpen.

Figuur 1: Bridge gelijkrichter

Hoe werkt een bruggelijkrichter?

Een bruggelijkrichter wordt vaak gebruikt om de wisselstroom (AC) om te zetten om de stroom (DC) te sturen en is een gelijkrichtercircuit dat de unidirectionele geleidbaarheid van een diode gebruikt.Het maakt gebruik van vier diodes die in een brugconfiguratie zijn gerangschikt om de positieve en negatieve halfcycli van de AC-kracht in een consistente DC-uitgang te corrigeren.

Componenten van een bruggelijkrichter

De componenten van een bruggelijkrichter zijn vier diodes (D1, D2, D3, D4);een AC -stroombron (invoer);een belastingsweerstand (RL);en een filtercondensator (optioneel, gebruikt om de uitgangsspanning te gladstrijken).

Werkend principe

De werking van een bruggelijkrichter omvat twee hoofdprocessen: positieve rectificatie van halfcyclus en negatieve halfcyclus rectificatie.

Figuur 2: Bridge gelijkrichtersgolfvorm-positieve halfcyclus en negatieve halfcyclus

Positieve halfcyclus rectificatie

Spanningspolariteit Tijdens de positieve halfcyclus van de AC-ingang is het bovenste uiteinde van de ingang positief en is het onderste uiteinde negatief.Het geleidingspad is dat diodes D1 en D2 vooruitstreven zijn en stroom uitvoeren.De stroom stroomt van de positieve terminal van de AC -bron, tot D1, over de belastingsweerstand RL en terug naar de negatieve terminal van de AC -bron tot D2.De offstatus is dat diodes D3 en D4 omgekeerd zijn, bevooroordeeld en weg blijven.Tijdens deze cyclus stroomt de stroom door RL van links naar rechts.

Negatieve rectificatie van halfcyclus

De spanningspolariteit is dat tijdens de negatieve halve cyclus de polariteit van de AC -input wordt omgekeerd, waardoor de bovenkant negatief wordt en het onderste uiteinde positief.Het geleidingspad is dat diodes D3 en D4 vooruitstreven zijn en stroom uitvoeren.De stroom stroomt van de negatieve terminal van de AC -bron, tot D3, over de belastingsweerstand RL en terug naar de positieve terminal van de AC -bron via D4.De offstatus is dat diodes D1 en D2 omgekeerd zijn, bevooroordeeld en uitgeschakeld.Ondanks de omkering van de polariteit stroomt de stroom die door RL stroomt nog steeds in dezelfde richting (van links naar rechts).

Het filteren

Na rectificatie pulseert de uitgangsspanning nog steeds DC.Om deze spanning glad te maken en de rimpel te verminderen, wordt een filtercondensator toegevoegd.De filtercondensator is parallel aangesloten met de belastingweerstand (RL).Deze opstelling gladstrijkt de pulserende DC glad, vermindert de spanningsripple en biedt een stabielere uitgang.

Bruggelijkrichter circuit

De Bridge-gelijkrichter verbetert de halve golfrectificatie van de diode.De hoofdfunctie is het converteren van een wisselstroom (AC) om de stroom (DC) te sturen.Het doet dit door vier diodes in een specifieke opstelling te gebruiken om de positieve en negatieve halve cycli van de AC-input in een unidirectionele DC-uitgang te corrigeren.

Afbeelding 3: Bridge gelijkrichtercircuit

De bruggelijkrichter converteert AC naar DC met behulp van de unidirectionele geleidbaarheid van de diodes.Terwijl de AC -spanning en de stroom periodiek alternatieve richtingen alternatieve richtingen, stroomt de DC -uitgang van de Bridge -gelijkrichter altijd in één richting.Bridge-gelijkrichters zijn efficiënter dan eenfase halfgolf- en full-wave gelijkrichters omdat ze beide halve cycli van de AC-cyclus tegelijkertijd gebruiken.Dit zorgt voor een soepelere, meer continue DC -uitgang.Een stabiele DC -voeding is vereist in toepassingen zoals voedingen, batterijladers en verschillende elektronische apparaten.Een bruggelijkrichter gecombineerd met filteren kan het stabiele DC -vermogen bieden dat nodig is voor deze toepassingen.

Functies van een bruggelijkrichter

AC tot DC -conversie

De hoofdfunctie van een bruggelijkrichter is het converteren van AC -ingang naar DC -uitgang.AC -spanning en stroomstroming afwisselend, terwijl DC -spanning en stroomstroom in een constante richting.De diodes in de bruggelijkrichter laten de stroom in slechts één richting stromen, waardoor deze conversie wordt gewaarborgd.

Verbeterde efficiëntie

Een bruggelijkrichter gebruikt zowel de positieve als de negatieve halve cycli van de AC-kracht.Dit dubbele gebruik verbetert de efficiëntie in vergelijking met een eenfase-gelijkrichter.Het resulteert in een soepelere DC -output met minder rimpel.

Stabiele DC -kracht

Stabiele DC -stroom is geschikt voor elektronische apparaten, voedingen en batterijladers.Een bruggelijkrichter gecombineerd met filtercondensatoren kan deze stabiele voeding bieden.

Idealiter kan de uitgangsspanning (gemiddelde waarde) van een bruggelijkrichter worden uitgedrukt als

V_out = (2v_m)/π- (4v_f)/π

Waarbij v_mis de piekspanning van het ingang AC -vermogen en v_f de voorwaartse spanningsval van elke diode is.

Voorbeeld

Stel dat we een AC -voeding hebben met een ingangsspanning van 220V (effectieve waarde, RMS) en een bruggelijkrichter gebruiken voor rectificatie.De voorwaartse spanningsval van de diode is 0,7 V.

Inputvoorwaarden ：

Ingangsspanning 220V AC (RMS)

Piekspanning v_m = 220 × √2 ≈311v

Diode voorwaartse spanningsval v_f = 0.7V

Output berekenen:

Gemiddelde uitgangsspanning v_avg = (2 × 311)/π- (4 × 0.7)/π ≈198v

Op deze manier converteert de Bridge -gelijkrichter de AC -spanning naar een DC -spanning in de buurt van 198V.Hoewel er nog enkele schommelingen zijn, kan de uitvoer verder worden afgevlakt door de juiste filterapparaten te gebruiken om een ​​stabiele DC -voeding te bieden.Na het verbinden van het filtercircuit is de gemiddelde uitgangsspanning ongeveer 1,2 keer de RMS-waarde van de ingang AC, terwijl de open-circuitbelastingsspanning ongeveer 1,414 keer de RMS-waarde is.Deze berekening helpt bij het bepalen van de benodigde componenten voor het bereiken van stabiele en gladde DC -uitgang van een AC -ingang.

Hoe werken condensatoren als filters?

Filtering verwijdert ongewenste signaalgolven.Bij high-pass filtering gaan signalen met een hogere frequentie gemakkelijk door het circuit naar de uitgang, terwijl signalen met een lagere frequentie worden geblokkeerd.AC -circuits bevatten spanning- of stroomsignalen van verschillende frequenties, die niet allemaal nodig zijn.Ongewenste signalen kunnen interferentie veroorzaken die de werking van het circuit verstoort.Om deze signalen uit te filteren, worden verschillende filtercircuits gebruikt, waarin condensatoren een sleutelrol spelen.Hoewel gecorrigeerde signalen geen AC -signalen zijn, is het concept vergelijkbaar.Een condensator bestaat uit twee geleiders gescheiden door een isolator.Bij het filteren van circuits slaan condensatoren energie op om AC -rimpel te verminderen en de DC -output te verbeteren.

Figuur 4: High Pass Filter Circuit Diagram

Hoe condensatoren filters signalen

Condensatoren kunnen lading opslaan en vrijgeven.Wanneer de spanning toeneemt, rekent de condensator;Wanneer de spanning afneemt, loost de condensator.Dit kenmerk gladstrijken spanningsschommelingen glad.In een gelijkrichtercircuit, zoals een bruggelijkrichter, is de uitgangs -DC -spanning niet soepel, maar pulserend.Het aansluiten van een filtercondensator met de uitgang kan deze pulsaties gladmaken.

Afbeelding 5: Bridge gelijkrichter - Module voor volledige golfdiode

• Positieve halve cyclus: Tijdens de positieve halve cyclus neemt de spanning toe, waardoor de condensator wordt opgeladen.De opgeslagen elektrische energie bereikt zijn maximale waarde op de spanningspiek.

• Negatieve halve cyclus: Tijdens de negatieve halve cyclus neemt de spanning af en loost de condensator door de belasting.Deze ontlading levert stroom aan de belasting, waardoor de uitgangsspanning niet sterk daalt en de golfvorm afvlakt.

De oplaad- en ontladende werking van de condensator gladstrijken de gerectificeerde uitgangsspanning glad tot een meer constant DC -niveau, waardoor spanningsschommelingen en rimpel worden verminderd.

De juiste condensator kiezen

De grootte van de filtercondensator beïnvloedt direct het filtereffect.Over het algemeen, hoe groter de capaciteitswaarde, hoe beter het filteringseffect, omdat een grote condensator meer lading kan opslaan en een stabielere spanning kan bieden.De capaciteitswaarde kan echter niet te groot zijn, anders zal dit leiden tot een langere startup -tijd voor het circuit, een toename van het condensatorvolume en een toename van de kosten.

De empirische formule voor het selecteren van filtercondensatoren

C = i/(f × ΔV)

Waar C de capaciteitswaarde is (Farad, F)

Ik is de laadstroom (ampère, a)

f is de krachtfrequentie (Hertz, Hz)

ΔV is de toegestane uitgangsspanningsripple (Volt, V)

De rol van filtercondensatoren

Wanneer de gecorrigeerde spanning toeneemt, laadt de filtercondensator, waardoor de spanning geleidelijk stijgt.Wanneer de gerectificeerde spanning afneemt, lozing de filtercondensator af, waardoor een stabiele stroom wordt geleverd en de uitgangsspanning afvlakt.De oplaad- en ontladende werking van de filtercondensator gladstrijken de gecorrigeerde pulserende spanning glad, waardoor spanningsrippel en fluctuaties worden verminderd.Condensatoren zijn effectief voor het filteren omdat ze AC -signalen kunnen passeren tijdens het blokkeren van DC -signalen.AC -signalen met hogere frequenties gaan gemakkelijker door condensatoren, met minder weerstand, wat resulteert in een lagere spanning over de condensator.Omgekeerd worden AC -signalen met lagere frequenties geconfronteerd met een hogere weerstand, wat resulteert in een hogere spanning over de condensator.Voor DC werkt de condensator als een open circuit, de stroom is nul en de ingangsspanning is gelijk aan de condensatorspanning.

Verschillende frequenties filteren in gelijkrichtercircuits

Om te begrijpen hoe filtercondensatoren omgaan met verschillende frequenties, laten we de Fourier -serie uitbreiding kort bespreken.Fourier-serie ontleedt niet-sinusoïdale periodieke signalen in de som van sinusvormige signalen van verschillende frequenties.Een complexe periodieke golf kan bijvoorbeeld worden ontleed in meerdere sinusvormige golven van verschillende frequenties.

Figuur 6: Pulserende golf

In een gelijkrichtercircuit is de uitgang een pulserende golf, die kan worden ontleed in sinusvormige componenten van verschillende frequenties met behulp van de Fourier -serie.Hoogfrequente componenten passeren direct door de condensator, terwijl laagfrequente componenten de uitgang bereiken.

Afbeelding 7: Condensatorfiltercircuitdiagram

Hoe groter de condensator, hoe vloeiender de uitgangsgolfvorm.Grotere condensatoren slaan meer lading op en biedt een stabielere spanning.

Figuur 8: Condensatorfilterdiagram

In een pulserende spanningsgolf, wanneer de spanning onder de condensatorspanning daalt, loste de condensator af naar de belasting, waardoor de uitgangsspanning niet op nul daalt.Deze continue opladen en ontladen maakt de uitgangsspanning glad.

High-pass en low-pass filtercircuits

In een high-pass filter zijn de condensator en weerstand in serie verbonden.Hoogfrequente signalen hebben een minimale spanningsval bij het passeren door de condensator, wat resulteert in een grotere stroom en een hogere uitgangsspanning over de weerstand.Laagfrequente signalen worden geconfronteerd met een grotere spanningsval over de condensator, wat resulteert in een minimale uitgangsspanning.In een laagdoorlaatfilter blokkeert de condensator hoogfrequente signalen en laat alleen lage frequenties door.Hoogfrequente signalen hebben een hoge impedantie en een minimale uitgangsspanning, terwijl laagfrequente signalen lage impedantie hebben en een hogere uitgangsspanning.

Figuur 9: Filtercircuit met een hoog en lage pass

Soorten bruggelijkrichters

Bridge -gelijkrichters worden geclassificeerd op basis van hun constructie en toepassing.Hier zijn enkele veel voorkomende soorten:

Enkele fase bruggelijkrichter

De eenfase bruggelijkrichter is de eenvoudigste vorm en wordt vaak gebruikt in kleine voedingsapparatuur.Het heeft vier diodes die eenfase AC omzetten in pulserende DC.Tijdens de positieve halve cyclus van de AC -gedrag zijn diodes D1 en D2, terwijl D3 en D4 uitgeschakeld zijn.Tijdens de negatieve halve cyclus zijn D3- en D4 -gedrag en D1 en D2 uitgeschakeld.Hierdoor kunnen zowel de positieve als negatieve halve cycli van de AC worden verholpen in positieve DC.

Afbeelding 10: Eenfase met een volledig golfgestuurde gelijkrichtersgolfvormdiagram

Driefasige bruggelijkrichter

Driefasige bruggelijkrichters worden gebruikt in toepassingen met een hogere stroom, zoals industriële apparatuur en grote energiesystemen.Ze bevatten zes diodes die driefasige AC omzetten in soepeler DC.Tijdens elke cyclus van de driefasige AC gedrag leiden verschillende combinaties van diodes, waardoor de positieve en negatieve halve cycli in DC worden gecorrigeerd.Deze methode biedt een soepelere DC -uitgang die geschikt is voor hoge vermogensvereisten.

Figuur 11: driefasige brug volledig geregeld gelijkrichter circuit

Gecontroleerde bruggelijkrichter

De gecontroleerde bruggelijkrichter gebruikt een siliciumgestuurde gelijkrichter (SCR) in plaats van een conventionele diode om de uitgangsspanning te reguleren.Door de SCR -geleidingshoek te regelen, kan de gemiddelde DC -uitgang worden gewijzigd.Het aanpassen van de SCR -schiethoek regelt de geleidingstijd in elke cyclus, waardoor de gemiddelde uitgangs -DC -spanning wordt gewijzigd.Dit type wordt vaak gebruikt in verstelbare voedingen en DC -motorbesturingssystemen.

Hoogfrequente bruggelijkrichter

Hoogfrequente bruggelijkrichters worden gebruikt in hoogfrequente stroomsystemen en gebruiken meestal snelle hersteldioden om te voldoen aan de behoeften van het schakelen van voedingen (SMPS).Snelle hersteldioden hebben een korte omgekeerde hersteltijd en kunnen snel reageren op hoogfrequente schakelactiviteiten, waardoor de rectificatie-efficiëntie wordt verbeterd en verliezen en ruis wordt verminderd.

Monolithische bruggelijkrichter

Monolithische bruggelijkrichters integreren vier gelijkrichterdioden in een enkele chip of module, vereenvoudiging van het circuitontwerp en worden voornamelijk gebruikt in kleine elektronische apparaten en stroomadapters.Net als een standaardbruggelijkrichter, biedt de monolithische versie een verhoogde betrouwbaarheid en eenvoudiger installatie, omdat deze is geïntegreerd in een enkel pakket.

Volledig gecontroleerde bruggelijkrichter

Een volledig gecontroleerde bruggelijkrichter maakt gebruik van een thyristor -gelijkrichter (SCR) in plaats van een normale diode.Elk gelijkrichterelement is bestuurbaar, waardoor een precieze regulering van de uitgangsspanning en stroom mogelijk is.Door de geleidingshoek van de SCR te variëren, kan de uitgang van de gelijkrichter nauwkeurig worden geregeld.Deze gelijkrichter is ideaal voor toepassingen die een fijne spanningsregeling vereisen, zoals DC -motoraandrijvingen en verstelbare voedingen.De mogelijkheid om de schiethoek van de SCR te variëren, zorgt voor een nauwkeurig beheer van de output.

Half gecontroleerde bruggelijkrichter

Een half gecontroleerde bruggelijkrichter combineert een thyristor (SCR) met een normale diode.Typisch, in eenfase-toepassingen, zijn twee van de tegengestelde gelijkrichterelementen SCR's, terwijl de andere twee diodes zijn.Deze opstelling biedt gedeeltelijke regelgeving.Hoewel slechts enkele van de elementen controleerbaar zijn, bieden ze een beperkte regelgeving tegen lagere kosten.Halfgecontroleerde gelijkrichters zijn geschikt voor systemen die gedeeltelijke controle vereisen en niet kostenverbod zijn, zoals kleine motoraandrijvingen en kostengevoelige verstelbare voedingen.

Ongecontroleerde bruggelijkrichter

Een ongecontroleerde bruggelijkrichter gebruikt alleen gewone diodes en alle rectificatie -elementen zijn oncontroleerbaar.Het is de eenvoudigste en meest gebruikte bruggelijkrichter.Deze gelijkrichter mist regulatiemogelijkheden, kan de uitgangsspanning of stroom niet aanpassen en voert alleen basisrectificatie uit.Het is geschikt voor verschillende elektronische apparaten die een stabiele DC -voeding vereisen, zoals stroomadapters en batterijladers.

Toepassingen van bruggelijkrichters

Het verstrekken van gepolariseerde en stabiele DC -spanning in lassen

In lasapparatuur kunnen Bridge -gelijkrichters een stabiele DC -spanning bieden.Deze stabiliteit zorgt voor lassen van hoge kwaliteit omdat de voeding direct het lasproces beïnvloedt.De gelijkrichter zet AC -vermogen om in DC -vermogen, waardoor de huidige fluctuaties worden verminderd en een stabiele lasboog wordt gewaarborgd, die de sterkte en kwaliteit van het gelaste gewricht verbetert.Deze stabiliteit minimaliseert het lassendefecten en verbetert de algehele nauwkeurigheid, vooral bij booglassen.

Figuur 12: Bridge gelijkrichters die in de lasmachine worden gebruikt

Een andere belangrijke functie van de Bridge -gelijkrichter is om gepolariseerde DC -spanning te bieden.Dit is vooral belangrijk in professionele lasactiviteiten, zoals aluminium of roestvrijstalen lassen, waarbij de vorming van oxidelagen de laskwaliteit kan beïnvloeden.Gepolariseerde spanning vermindert oxidatie, waardoor een reinigingsoppervlak en een sterker gewricht zorgt.Door een bruggelijkrichter te combineren, kan lasapparatuur een stabielere, hoogwaardige stroom bieden, die het hele lasproces verbetert.

Om de DC -uitgang verder te gladstrijken en spanningsschommelingen te verminderen, worden bruggelijkrichters vaak gebruikt in combinatie met filtercondensatoren en spanningsregelaars.De filtercondensator elimineert rimpelingen en maakt de uitgangsspanning soepeler, terwijl de spanningsregelaar ervoor zorgt dat de uitgangsspanning constant is, waardoor de laskwaliteit wordt beschermd tegen spanning V ariat -ionen.Deze combinatie verbetert de stabiliteit van de lasvoeding en verlengt de levensduur van de apparatuur.

Interne stroomvoorziening

Moderne elektronische apparaten, waaronder huishoudelijke apparaten, industriële controle -apparatuur en communicatieapparatuur, vereisen een stabiele DC -voeding om correct te werken.Bridge -gelijkrichters zetten AC -vermogen om van het rooster naar het DC -vermogen dat deze apparaten vereist, en de meeste elektronische componenten en circuits vertrouwen op DC -vermogen.

In een bruggelijkrichter vormen vier diodes een brugcircuit om AC -vermogen om te zetten in het pulseren van DC -vermogen.Vervolgens maakt een filtercondensator de uitgang glad, waardoor spanningsschommelingen worden verminderd en een stabielere DC -voeding produceert.Voor apparaten die nauwkeurig vermogen vereisen, zorgt een spanningsregelaar (zoals een lineaire of schakelregelaar) voor een constante en nauwkeurige uitgangsspanning.Deze opstelling verbetert de betrouwbaarheid en levensduur van de apparatuur door schade veroorzaakt door spanningsschommelingen te voorkomen.

In huishoudelijke apparaten worden bruggelijkrichters gebruikt in de interne stroommodules van apparaten zoals televisies, geluidssystemen en computers.Bijvoorbeeld, in de voeding van een tv, converteert een bruggelijkrichter acvermogen naar DC -vermogen, die vervolgens wordt gefilterd en gestabiliseerd voordat hij wordt gedistribueerd naar het tv -circuit.Dit zorgt ervoor dat de spanning stabiel blijft ondanks schommelingen in de externe voeding, waardoor beeld- en geluidskwaliteit wordt gehandhaafd.

Industriële besturingsapparatuur heeft hogere vereisten voor de stabiliteit van de stroomvoorziening vanwege de complexe bedrijfsomgeving.Bridge -gelijkrichters in deze apparaten bieden stabiel DC -vermogen en verbeteren de veiligheid en betrouwbaarheid van het systeem door beschermingscircuits zoals overspanning en overstroombescherming.In programmeerbare logische controllers (PLC's) kunnen bridge -gelijkrichters bijvoorbeeld stabiel werken onder verschillende omstandigheden.

In communicatieapparatuur zoals routers en schakelaars kunnen bruggelijkrichters zorgen voor een hoge stabiliteit, lage ruisvermogen.Dit zorgt voor betrouwbare signaaltransmissie en een soepele werking van apparatuur.Door AC te converteren naar DC en het aannemen van efficiënte filter- en spanningsregelgeving, ondersteunen bridge -gelijkrichters de betrouwbare prestaties van communicatieapparatuur in complexe netwerkomgevingen.

In een batterijlader

Een bruggelijkrichter zet AC -stroom om in het stabiele DC -vermogen dat nodig is voor het opladen van batterijen in een batterijlader.Met de opkomst van draagbare apparaten en elektrische voertuigen zijn betrouwbare batterijladers essentieel geworden.De gelijkrichter zorgt ervoor dat de lader een constante stroom en spanning biedt die voldoet aan de specifieke behoeften van verschillende batterijtypen.Deze stabiele stroombron maakt een efficiënte laad- en verlengde batterijduur mogelijk.

Een bruggelijkrichter bestaat meestal uit vier diodes die een brugcircuit vormen.Het zet de positieve en negatieve halve cycli van AC -kracht om in pulserend DC -vermogen.Hoewel dit pulserende DC -vermogen voldoet aan basisvereisten, fluctueert het nog steeds.Daarom bevatten batterijladers meestal filtercondensatoren om de spanning glad te maken en een stabielere uitgang te garanderen.

Verschillende batterijen vereisen specifieke laadspanningen en stromen.Bridge -gelijkrichters worden gecombineerd met andere circuitmodules om aan deze behoeften te voldoen.Lithiumbatterijen vereisen bijvoorbeeld precieze spanning en stroomregeling om overladen en overdekte te voorkomen.De gelijkrichter integreert constante stroom- en constante spanningslaadmodi en werkt samen met het laadregelcircuit om precieze spanning en stroom te bieden om het laadproces te optimaliseren.

Naast stroomconversie kunnen bruggelijkrichters ook batterijladers beschermen.De voedingsspanning kan tijdelijke overspanning of pieken ervaren, wat de batterij en oplader kan beschadigen.De gelijkrichter vormt een effectief beschermingsmechanisme samen met beveiligingscomponenten zoals varistors en zekeringen.Wanneer de ingangsspanning het veilige niveau overschrijdt, snijdt het beveiligingscircuit snel de voeding af of leidt de overtollige stroom af om de batterij en oplader te beschermen.

Bridge-gelijkrichters worden niet alleen in opladers gebruikt voor kleine apparaten, maar ook in krachtige laadsystemen voor elektrische voertuigen.Deze systemen kunnen hoger vermogen en stroom aan, en de gelijkrichters zorgen voor veilig en efficiënt opladen met hun betrouwbare prestaties.Efficiënte rectificatie- en spanningsregelingstechnologie maakt snel opladen mogelijk en verlengt de levensduur van de batterij van elektrische voertuigen.

In een windturbine

In een windturbine zet een bruggelijk gelijkrichter de door de wind gegenereerde acvermogen om in DC -kracht.Dit DC -vermogen is de basis voor daaropvolgende stroomconversie en -opslag.Windturbines genereren elektriciteit door verschillende windsnelheden, waardoor onstabiele AC -kracht produceert.De gelijkrichter zet deze fluctuerende AC -kracht effectief om in een stabieler DC -vermogen dat gemakkelijk te bewaren of om te zetten in acvermogen die compatibel is met het rooster.

Figuur 13: Bridge gelijkrichters die worden gebruikt in windturbines

Windturbinegeneratoren genereren meestal driefasig ac-vermogen, dat vervolgens wordt omgezet in DC-kracht door een bruggelijkrichter.Deze conversie stabiliseert het vermogen en vermindert de impact van spanningsschommelingen.Het gecorrigeerde DC -vermogen kan direct in een batterijopslagsysteem worden gebruikt of door een omvormer naar AC -vermogen worden omgezet om het gebruik van de opwekking van windenergie te optimaliseren.

In de windturbine vormen de bruggelijk gelijkrichter, filtercircuit en beschermingscircuit een uitgebreid stroomconversie- en beheersysteem.Het filtercircuit gladstrijkt het gecorrigeerde DC -vermogen glad, vermindert spanningsschommelingen en rimpelingen en bereikt een stabiele uitgang.Het beschermingscircuit voorkomt overspanning en overstroomschade, waardoor de veiligheid en betrouwbaarheid van het systeem wordt gewaarborgd.

Vanwege harde omgevingscondities zoals offshore of bergachtige gebieden vereisen systemen voor opwekking van windenergie een hoge betrouwbaarheid en duurzaamheid.Bridge-gelijkrichters moeten dergelijke voorwaarden weerstaan ​​om de werking op de lange termijn te garanderen.Materialen van hoge kwaliteit en geavanceerde productieprocessen verbeteren de duurzaamheid en stabiliteit van gelijkrichtermodules, verbeteren de systeemefficiëntie, verlagen onderhoudskosten en verleng de levensduur van apparatuur.

De toepassing van bruggelijkrichters in windturbines zorgt voor efficiënte stroomconversie en -beheer.Deze gelijkrichters verbeteren de efficiëntie van energieconversie en vermogenskwaliteit, bevorderen de ontwikkeling van hernieuwbare energie en verminderen de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen.Naarmate schone energiebronnen zoals windenergie een integraal onderdeel van de wereldwijde energiemix worden, spelen Bridge -gelijkrichters een sleutelrol in deze transformatie.

Het detecteren van de amplitude van een gemoduleerd signaal

In elektronische communicatiesystemen is het noodzakelijk om de amplitude van een gemoduleerd signaal te detecteren.Dit proces is vooral belangrijk in de communicatie van de radiofrequentie (RF) en de verwerking van audiosignaal.Bridge -gelijkrichters converteren AC -signalen naar DC -signalen, waardoor amplitudedetectie eenvoudiger en nauwkeuriger wordt.Door complexe AC -signalen om te zetten in meetbare DC -spanningen, maken gelijkrichters nauwkeurige amplitudedetectie mogelijk.

Bestaande uit vier diodes in een brugcircuit, verwerkt een bruggelijk gelijkrichter zowel de positieve als negatieve halve cycli van AC, waardoor een soepelere, stabielere DC -uitgang produceert.De gerectificeerde DC -spanning is evenredig met de amplitude van het oorspronkelijke signaal, waardoor de amplitude van het gemoduleerde signaal nauwkeurige meting van de amplitude mogelijk is.

Bridge -gelijkrichters zijn essentieel in amplitudedetectiecircuits binnen RF -ontvangers en zenders.Deze circuits bewaken de signaalsterkte in realtime, waardoor de nodige aanpassingen voor stabiele en hoogwaardige signaaltransmissie mogelijk worden.Ze zijn ook gebruikelijk in audio -apparaten, zoals versterkers en volumebesturingscircuits, waarbij het detecteren van de amplitude van een audiosignaal dynamische volume -aanpassingen mogelijk maakt voor een verbeterde luisterervaring.

Om de nauwkeurigheid van amplitudedetectie te verbeteren, worden bruggelijkrichters vaak gecombineerd met filter- en versterkingscircuits.Het filtercircuit gladstrijken het gecorrigeerde DC -signaal glad door het verwijderen van rimpelingen, terwijl het versterkercircuit de signaalamplitude verhoogt, waardoor de detectiegevoeligheid en nauwkeurigheid worden verbeterd.Deze combinatie werkt met verschillende modulatiesignalen en frequenties, en biedt betrouwbare technische ondersteuning voor veel toepassingen.

Naast communicatie- en audioapparatuur worden bruggelijkrichters ook gebruikt in radarsystemen om de amplitude van het echosignaal te detecteren, waardoor de afstand en de grootte van het doel wordt bepaald.In medische apparatuur helpen ze de amplitude van elektrocardiogram (ECG) signalen te detecteren, waardoor waardevolle gegevens worden geboden voor het diagnosticeren van ziekten.

Het omzetten van hoge AC naar lage DC -spanning

Bridge -gelijkrichters worden op grote schaal gebruikt in stroomelektronica om een ​​hoge AC -spanning om te zetten in lage DC -spanning voor toepassingen zoals stroomadapters, industriële apparatuur en verschillende elektronische apparaten.Gelijkrichters zorgen voor de betrouwbare werking van apparaten die DC-vermogen met een laag spanning vereisen door een efficiënt hoogspanning AC van de hoofdvoeding te converteren.

De bruggelijkrichter werkt met behulp van vier diodes om een ​​brugcircuit te vormen om de twee halve cycli van het ingang AC-vermogen te corrigeren en om te zetten in pulserend DC-vermogen.Hoewel dit pulserende DC-vermogen enige rimpel bevat, produceert daaropvolgende filtering en spanningsregeling stabiel DC-vermogen met een laag spanning.Filtercondensatoren gladstrijken spanningsschommelingen glad, terwijl spanningsregelaars ervoor zorgen dat de uitgangsspanning nauwkeurig is, waardoor consistente apparaatprestaties worden garandeerd.

Bridge -gelijkrichters voeren niet alleen spanningsconversie uit, maar beschermen ook circuits.In industriële apparatuur kan hoogspannings AC bijvoorbeeld overspanning tegenkomen wanneer ze worden omgezet in laagspanning DC.Het combineren van gelijkrichters met overspanningsbeveiligingscircuits en zekeringen zorgt voor de veiligheid van apparatuur.Als de ingangsspanning een veilig niveau overschrijdt, snijdt het beveiligingscircuit snel het vermogen af ​​of beperkt de stroom om schade te voorkomen.

In stroomadapters zijn bruggelijkrichters essentiële componenten.Mobiele telefoonladers gebruiken bijvoorbeeld bruggelijkrichters om 220V AC te converteren naar DC, die vervolgens wordt gefilterd en afgestapt om een ​​stabiele 5V of 9V DC uit te voeren voor opladen.Dit proces zorgt voor veilige, efficiënt opladen en verlengt de levensduur van de batterij.

Industriële apparatuur vereist vaak een laagspannings-DC-voeding om interne circuits en besturingssystemen van stroom te voorzien.Bridge-gelijkrichters converteren hoogspanningsindustriële AC naar geschikte laagspannings DC om te zorgen voor de normale werking van apparatuur zoals CNC-machine-gereedschap en motorbesturingssystemen.Warmte-dissipatie en efficiëntie zijn uitdagingen bij het omzetten van hoogspanning AC naar laagspanning DC.Omdat rectificatie warmte genereert, zijn bruggelijkrichters vaak uitgerust met koellichamen of gemaakt van zeer efficiënte halfgeleidermaterialen om de prestaties en duurzaamheid te verbeteren.

Bridge gelijkrichter versus halfgolfgelijkrichter

Bridge-gelijkrichters en halfgolfgelijkrichters zijn gemeenschappelijke gelijkrichtertypen, maar ze verschillen sterk in constructie, prestaties en toepassingen.Inzicht in deze verschillen kan u helpen de meest geschikte rectificatieoplossing voor verschillende toepassingen te kiezen.

Bruggelijkrichter

Een bruggelijkrichter is efficiënter omdat deze stroom over de hele AC -cyclus omzet.Het maakt gebruik van vier diodes die zijn gerangschikt in een brugconfiguratie, waardoor het zowel de positieve als de negatieve halve cycli van de AC-ingang kan verwerken.Omdat de volledige ingangsspanning wordt gebruikt, is de uitgangsspanning hoger.Wanneer u een bruggelijkrichter aansluit, kunt u onmiddellijk de efficiëntie opmerken.De uitgangsspanning is soepeler en hoger dan die van een halfgolfgelijkrichter.Deze efficiëntie is de reden waarom bruggelijkrichters worden gebruikt in krachtige voedingen, zoals stroomadapters, lasapparatuur en industriële controlesystemen.De stabiele DC -uitgang maakt het ideaal voor toepassingen die stabiel vermogen vereisen.

Halfgolfrichter

Een halfgolfrichter is eenvoudiger en vereist slechts één diode voor basisrectificatie.Het wordt alleen uitgevoerd tijdens de positieve halve cyclus van de AC-ingang, waardoor de stroom alleen tijdens deze periode kan passeren.De negatieve halfcyclus is geblokkeerd, wat resulteert in een pulserende DC-uitgang die alleen de positieve halfcyclusstroom bevat.Wanneer u een halfgolfrichter gebruikt, zult u de eenvoud opmerken.Het is gemakkelijk in te stellen, maar de uitgang is minder efficiënt, met een lagere spanning en een grotere rimpel.Dit maakt het geschikt voor apparaten met een lage kracht die geen hoge kwaliteit vereisen, zoals eenvoudige opladers en low-power signaalverwerkingscircuits.

Vergelijking en toepassing

Efficiëntie en stabiliteit: Bridge -gelijkrichters bieden een hogere efficiëntie en stabiliteit.Ze gebruiken de volledige AC -cyclus, wat resulteert in een soepelere DC -uitgang met minimale rimpel.In combinatie met een filtercircuit wordt de rimpel in de uitgangsspanning verder verminderd, wat een stabiele en gladde DC -spanning oplevert.Dit maakt ze geschikt voor toepassingen die hoge vermogenskwaliteit vereisen.

Complexiteit en kosten: Bridge -gelijkrichters zijn complexer in constructie en vereisen vier diodes.De vooruitgang in elektronica heeft echter de kosten en grootte van deze componenten verlaagd, waardoor bruggelijkrichters gemakkelijker beschikbaar zijn.

Eenvoud en kosteneffectiviteit: halfgolfgelijkrichters zijn eenvoudig in constructie en lage kosten, waardoor ze voordelig zijn voor toepassingen waar hoge stroomkwaliteit niet belangrijk is.Ze zijn ideaal voor kleine, lage vermogens circuits, zoals die in draagbare apparaten of goedkope elektronica.Hoewel ze een lagere efficiëntie en grotere spanningsschommelingen hebben, maakt hun eenvoud hen een betaalbare keuze voor sommige toepassingen.

De juiste gelijkrichter kiezen

Kiezen tussen een bruggelijkrichter en een halve golfgelijkrichter hangt af van de specifieke vereisten van de toepassing.Voor een hoge efficiëntie en stabiele output is een bruggelijkrichter de beste keuze.Voor eenvoud en lage kosten, vooral in toepassingen met een laag vermogen, kan een halfgolfgelijkrichter geschikter zijn.

Vergelijking van bruggelijkrichters en AC -schakelaars

Bridge -gelijkrichters en AC -schakelaars spelen verschillende rollen in krachtelektronica.Bridge-gelijkrichters converteren een wisselstroom (AC) om de stroom (DC) te sturen, terwijl AC schakelaars de aan-off toestand van een AC-circuit regelen.Inzicht in hun functies en toepassingen helpt om elektronische apparaten effectief te ontwerpen en te gebruiken.

Bruggelijkrichter

Een bruggelijkrichter zet de positieve en negatieve halve cycli van AC om in DC.Dit wordt bereikt met behulp van vier diodes die afwisselend leiden, zodat de AC -stroom in een enkele richting stroomt, wat resulteert in een pulserende DC -uitgang.Wanneer u bruggelijkrichters gebruikt, zult u merken hoe efficiënt ze AC omzetten in DC gedurende de hele cyclus.De uitgangsspanning is hoger en soepeler, vooral in combinatie met filtercondensatoren en spanningsregelaars, die schommelingen kunnen verminderen en stabiele DC kunnen bieden.Deze kenmerken maken bruggelijkrichters ideaal voor stroomadapters, lasapparatuur en industriële besturingssystemen, waar een stabiele en betrouwbare voeding vereist is.

AC -schakelaars

AC-schakelaars gebruiken elektronische schakelelementen zoals thyristors, bidirectionele thyristors of solid-state relais om de geleiding en ontkoppeling van AC-circuits te regelen.Met AC -schakelaars zult u merken dat ze snel reageren, een lange levensduur hebben en zeer betrouwbaar zijn.Ze kunnen werken op hoge frequenties, waardoor ze geschikt zijn voor toepassingen die frequent schakelen vereisen, zoals huishoudelijke apparaten, verlichtingssystemen en industriële automatiseringscontroles.Ze beheren effectief de stroomverdeling, zodat systemen veilig en efficiënt werken.

Gecombineerde toepassingen

In sommige systemen worden Bridge -gelijkrichters en AC -schakelaars samen gebruikt voor complex stroombeheer en -controle.In een niet -onderbreekbaar voeding (UPS) -systeem converteert een bruggelijkrichter bijvoorbeeld de ingang AC -vermogen naar DC -stroom voor batterijopslag en het gebruik van omvormer.De AC -schakelaar regelt het stroomschakeling en zorgt voor continu vermogen tijdens een hoofdvermogenstout door snel over te schakelen naar een back -up stroombron.Deze combinatie maakt gebruik van de sterke punten van beide componenten om een ​​stabiele en betrouwbare stroomoplossing te bieden.

Ontwerp Overwegingen

Het ontwerpen en selecteren van een bruggelijkrichter en een AC -schakelaar omvat verschillende factoren.Overweeg voor een bruggelijkrichter inputspanning en stroomspecificaties, rectificatie -efficiëntie, thermisch beheer en fysieke grootte.Let voor AC -schakelaars op de spanning en stroombeoordelingen, schakelsnelheid, robuustheid en elektromagnetische compatibiliteit.Ingenieurs moeten de juiste componenten selecteren op basis van specifieke toepassingsvereisten om optimale prestaties en betrouwbaarheid te bereiken.

Conclusie

Gelijkrichters zijn van groot belang in elektronische en energiesystemen.Of het nu gaat om een ​​halfgolfrichter, een full-wave gelijkrichter of een bruggelijkrichter, ze spelen allemaal een sleutelrol in verschillende toepassingsscenario's.Bridge-gelijkrichters worden veel gebruikt in krachtige voedingen, lasapparatuur en industriële controlesystemen vanwege hun hoge efficiëntie en stabiliteit.Halfgolfrichters zijn geschikt voor elektronische apparaten met een laag vermogen vanwege hun eenvoudige structuur en lage kosten.Bij het ontwerpen en selecteren van gelijkrichters moeten ingenieurs volledig rekening houden met factoren zoals ingangsspanning, huidige specificaties, rectificatie -efficiëntie en thermisch beheer volgens specifieke toepassingsvereisten om optimale prestaties en betrouwbaarheid te garanderen.De ontwikkeling en toepassing van gelijkrichters verbeteren niet alleen de efficiëntie en stabiliteit van elektronische apparatuur, maar bevorderen ook technologische vooruitgang en industriële upgraden.

Veelgestelde vragen [FAQ]

1. Wat zijn de voordelen van een bruggelijkrichter?

Hoog rendement: Bridge-gelijkrichters zetten beide helften van de AC-cyclus om in DC, waardoor ze efficiënter zijn dan halfgolfrichters, die slechts de helft van de AC-cyclus gebruiken.Dit betekent dat er minder energie wordt verspild en dat er meer vermogen aan de belasting wordt geleverd.

Hogere uitgangsspanning: omdat bruggelijkrichters de volledige AC-golfvorm gebruiken, is de resulterende DC-uitgangsspanning hoger in vergelijking met halfgolfrichters.Dit leidt tot een robuustere voeding.

Verminderde rimpel: het full-wave rectificatieproces produceert een soepelere DC-output met minder rimpel (fluctuaties) in vergelijking met halfgolfrectificatie.Deze soepelere uitgang is cruciaal voor gevoelige elektronische apparaten.

Betrouwbaar en duurzaam: het gebruik van vier diodes in een brugconfiguratie biedt een betere betrouwbaarheid en duurzaamheid.Zelfs als een diode mislukt, kan het circuit nog steeds werken, hoewel met verminderde efficiëntie.

Geen behoefte aan een middenklasse transformator: in tegenstelling tot full-wave gelijkrichters die een middentegetnamen transformator vereisen, hebben Bridge-gelijkrichters dit niet nodig, waardoor het ontwerp eenvoudiger en vaak goedkoper wordt.

2. Waarom worden vier diodes gebruikt in bruggelijkrichters?

Rectificatie van volledige golf: de primaire reden voor het gebruik van vier diodes is het bereiken van rectificatie van volledige golf.Dit betekent dat zowel de positieve als de negatieve helften van de AC -cyclus worden gebruikt, wat de efficiëntie en uitgangsspanning van de gelijkrichter verhoogt.

Richtingregeling: de diodes zijn gerangschikt in een brugconfiguratie die de stroomstroom stuurt.Tijdens de positieve halfcyclus van de AC-ingang leiden twee van de diodes en laten de stroom door de belasting in één richting gaan.Tijdens de negatieve halve cyclus leiden de andere twee diodes, maar ze richten de stroom nog steeds door de belasting in dezelfde richting.Dit zorgt voor een consistente DC -uitgang.

Spanningsgebruik: door met behulp van vier diodes kan de bruggelijkrichter de gehele AC -spanning gebruiken, waardoor de vermogensconversie -efficiëntie wordt gemaximaliseerd.Elk diodepaar wordt afwisselend uitgevoerd, zodat de belasting altijd een unidirectionele stroom ziet.

3. Wat zijn de nadelen van bruggelijkrichters?

Spanningsval: elke diode in de bruggelijkrichter introduceert een kleine spanningsval (meestal 0,7 V voor siliciumdioden).Met vier diodes resulteert dit in een totale spanningsval van ongeveer 1,4 V, waardoor de uitgangsspanning enigszins wordt verminderd.

Complexiteit: het bruggelijk gelijkrichtercircuit is complexer dan een eenvoudige halfgolfgelijkrichter omdat het vier diodes vereist in plaats van één.Dit kan de complexiteit van het circuitontwerp en -montage vergroten.

Vermogenverlies: de spanningsval over de diodes vertaalt zich ook in vermogensverlies, wat aanzienlijk kan zijn in hoogstroomtoepassingen.Dit vermindert de algehele efficiëntie van de voeding.

Warmte-generatie: het vermogensverlies in de diodes resulteert in het genereren van warmte, die mogelijk extra koelmaatregelen vereisen, zoals koellichamen om oververhitting te voorkomen, vooral in krachtige toepassingen.

4. Wat gebeurt er als u DC in een bruggelijkrichter plaatst?

Geen rectificatie: een bruggelijkrichter is ontworpen om AC naar DC te converteren door de stroom door de diodes in één richting te laten passeren.Als u DC op de ingang toepast, zal de diodes de stroom niet schakelen of corrigeren, omdat DC al unidirectioneel is.

Spanningsval: de DC gaat door twee diodes tegelijk (één in elke etappe van de brug), waardoor een spanningsdaling van ongeveer 1,4 V (0,7 V per diode) veroorzaakt.Dit betekent dat de uitgangs -DC -spanning iets lager zal zijn dan de invoer -DC -spanning.

Warmte -generatie: de stroom die door de diodes gaat, zal warmte genereren vanwege de vermogensdissipatie (p = i²r).Deze warmte kan aanzienlijk worden als de ingangsstroom hoog is, waardoor de diodes mogelijk worden beschadigd of warmtedissipatiemaatregelen nodig hebben.

Mogelijke overbelasting: als de toegepaste DC -spanning aanzienlijk hoger is dan de nominale spanning van de diode, kan dit de afbraak van diode veroorzaken, wat leidt tot circuitfalen.De juiste spanningsbeoordelingen moeten worden nageleefd om schade te voorkomen.