Κατανόηση των ανορθωτών της γέφυρας: Αρχές, ταξινομήσεις και πρακτικές εφαρμογές
2024-07-09 10457

Ο ανορθωτής της γέφυρας μετατρέπει το εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) σε άμεσο ρεύμα (DC) μέσω δομής γέφυρας που αποτελείται από τέσσερις διόδους.Η μονοκατευθυντική αγωγιμότητα των διόδων χρησιμοποιείται για την διόρθωση των θετικών και αρνητικών μισών κύκλων του AC σε DC προς την ίδια κατεύθυνση.Ο σχεδιασμός του ανορθωτή της γέφυρας όχι μόνο βελτιώνει την αποτελεσματικότητα της διόρθωσης, αλλά παρέχει επίσης σταθερή τάση εξόδου DC.Αυτό το άρθρο θα συζητήσει λεπτομερώς την αρχή λειτουργίας, την ταξινόμηση και τον ρόλο του ανορθωτή της γέφυρας σε πρακτικές εφαρμογές.

Κατάλογος

Τι είναι ο ανορθωτής;

Ένας ανορθωτής είναι μια ηλεκτρονική συσκευή που χρησιμοποιείται για τη μετατροπή εναλλασσόμενου ρεύματος (AC) σε άμεσο ρεύμα (DC).Χρησιμοποιείται συνήθως στα συστήματα ισχύος και ανίχνευση ραδιοφωνικών σημάτων.Οι ανορθωτές διευκολύνουν τη μετατροπή από το AC σε DC εκμεταλλευόμενοι την μονοκατευθυντική αγωγιμότητα των διόδων, επιτρέποντας το ρεύμα να ρέει μόνο σε μία κατεύθυνση.Μπορούν να γίνουν από διάφορα υλικά, συμπεριλαμβανομένων σωλήνων κενού, σωλήνων ανάφλεξης, διόδων ημιαγωγού πυριτίου στερεάς κατάστασης και τόξων υδραργύρου.Οι συσκευές που εκτελούν την αντίθετη λειτουργία (μετατρέποντας το DC σε AC) καλούνται μετατροπείς.

Σε ένα ups αναμονής (αδιάλειπτη τροφοδοσία), μόνο η μπαταρία πρέπει να φορτιστεί, οπότε το σύστημα περιλαμβάνει φορτιστή, αλλά δεν παρέχει ισχύ στο φορτίο.Αντίθετα, μια διπλή μετατροπή UPS όχι μόνο χρεώνει την μπαταρία, αλλά και προμηθεύει ισχύ στον μετατροπέα, επομένως ονομάζεται ανορθωτής/φορτιστής.

Η κύρια λειτουργία ενός ανορθωτή είναι η μετατροπή του AC σε DC.Το κάνει αυτό μέσω δύο κύριων διαδικασιών, μετατρέποντας το AC σε DC, στη συνέχεια φιλτράροντας το για να παρέχει μια σταθερή έξοδο DC για το φορτίο ή τον μετατροπέα και την παροχή τάσης φόρτισης για την μπαταρία, ενεργώντας έτσι ως φορτιστής.

Η λειτουργία ενός ανεξέλεγκτου ανορθωτή συνεπάγεται τη διέλευση του μισού κύκλου AC μέσω του φορτίου, παράγοντας μια παλλόμενη έξοδο DC.Σε έναν ελεγχόμενο ανορθωτή, η ροή του ρεύματος διαχειρίζεται με τον έλεγχο της αγωγιμότητας ενός τρανζίστορ ή άλλης ελεγχόμενης συσκευής, με αποτέλεσμα μια ελεγχόμενη έξοδο DC.

Ταξινόμηση των ανορθωτών

Οι ανορθωτές ταξινομούνται σύμφωνα με διαφορετικά πρότυπα.Τα παρακάτω είναι κοινές μεθόδους ταξινόμησης:

Ταξινόμηση με μέθοδο διόρθωσης

Ένας ανορθωτής μισού κύματος λειτουργεί μόνο στο μισό του κύκλου AC (θετικός μισός κύκλος ή αρνητικός μισός κύκλος).Παραμένει ανενεργό στον άλλο μισό κύκλο.Επομένως, η τάση εξόδου αποτελείται μόνο από το ήμισυ της κυματομορφής εναλλασσόμενου ρεύματος.

Ένας ανορθωτής πλήρους κύματος διεξάγει τόσο στους θετικούς όσο και στους αρνητικούς μισούς κύκλους του κύκλου AC.Αυτό σημαίνει ότι η τάση εξόδου είναι θετική και στους δύο μισούς κύκλους του κύκλου.

Ταξινόμηση από ανορθωτή

Οι ανορθωτές διόδου χρησιμοποιούν τις δίοδοι ως το κύριο στοιχείο διόρθωσης.Αυτά χρησιμοποιούνται συνήθως σε κυκλώματα διόρθωσης χαμηλής ισχύος και μέσης ισχύος.Η δίοδος επιτρέπει μόνο στο ρεύμα να ρέει προς μία κατεύθυνση, εξασφαλίζοντας τη μετατροπή από AC σε DC.

Το SCR είναι μια συσκευή ημιαγωγών που μπορεί να ελεγχθεί με ακρίβεια για να ενεργοποιηθεί και να απενεργοποιηθεί.Είναι κατάλληλο για κυκλώματα διόρθωσης υψηλής ισχύος που απαιτούν ακριβή έλεγχο της διαδικασίας διόρθωσης.Το SCR είναι η πρώτη επιλογή σε εφαρμογές που απαιτούν υψηλή απόδοση και υψηλή ρύθμιση.

Αυτές οι ταξινομήσεις μας βοηθούν να κατανοήσουμε τις συγκεκριμένες λειτουργίες και εφαρμογές διαφορετικών τύπων ανορθωτών σε διάφορα ηλεκτρονικά συστήματα.

Εικόνα 1: Ανορθωτής γέφυρας

Πώς λειτουργεί ένας ανορθωτής γέφυρας;

Ένας ανορθωτής γέφυρας χρησιμοποιείται συνήθως για τη μετατροπή εναλλασσόμενου ρεύματος (AC) σε άμεσο ρεύμα (DC) και είναι ένα κύκλωμα ανορθωτή που χρησιμοποιεί την μονοκατευθυντική αγωγιμότητα μιας δίοδοι.Χρησιμοποιεί τέσσερις δίοδοι διατεταγμένες σε διαμόρφωση γέφυρας για να διορθώσουν τους θετικούς και αρνητικούς μισούς κύκλους της ισχύος AC σε συνεπή έξοδο DC.

Εξαρτήματα ενός ανορθωτή γέφυρας

Τα συστατικά ενός ανορθωτή γέφυρας είναι τέσσερις δίοδοι (D1, D2, D3, D4).μια πηγή ενέργειας AC (είσοδος).μια αντίσταση φορτίου (RL).και ένας πυκνωτής φίλτρου (προαιρετικός, που χρησιμοποιείται για την εξομάλυνση της τάσης εξόδου).

Αρχή λειτουργίας

Η λειτουργία ενός ανορθωτή γέφυρας περιλαμβάνει δύο κύριες διεργασίες: θετική διόρθωση μισού κύκλου και αρνητική διόρθωση μισού κύκλου.

Εικόνα 2: κυματομορφή ανορθωτή γέφυρας-θετικός μισός κύκλος και αρνητικός μισός κύκλος

Θετική διόρθωση μισού κύκλου

Πόλη τάσης Κατά τη διάρκεια του θετικού μισού κύκλου της εισόδου AC, το άνω άκρο της εισόδου είναι θετική και το κάτω άκρο είναι αρνητικό.Η διαδρομή αγωγιμότητας είναι ότι οι διόδους D1 και D2 είναι προχωρημένες και διεξάγουν το ρεύμα.Το ρεύμα ρέει από το θετικό τερματικό της πηγής AC, μέσω του D1, κατά μήκος της αντίστασης φορτίου RL, και πίσω στο αρνητικό τερματικό της πηγής AC μέσω D2.Η κατάσταση εκτός έδρας είναι ότι οι διόδους D3 και D4 είναι αντίστροφα προκατειλημμένες και παραμένουν μακριά.Κατά τη διάρκεια αυτού του κύκλου, το ρεύμα μέσω RL ρέει από αριστερά προς τα δεξιά.

Αρνητική διόρθωση μισού κύκλου

Η πολικότητα της τάσης είναι ότι κατά τη διάρκεια του αρνητικού μισού κύκλου, η πολικότητα της εισόδου AC αντιστρέφεται, καθιστώντας το ανώτερο αρνητικό άκρο και το χαμηλότερο άκρο θετικό.Η διαδρομή αγωγιμότητας είναι ότι οι διόδους D3 και D4 είναι προχωρημένες και διεξάγουν το ρεύμα.Το ρεύμα ρέει από τον αρνητικό τερματικό της πηγής AC, μέσω του D3, κατά μήκος της αντίστασης φορτίου RL, και πίσω στο θετικό τερματικό της πηγής AC μέσω D4.Η κατάσταση εκτός έδρας είναι ότι οι διόδους D1 και D2 είναι αντίστροφα προκατειλημμένες και παραμένουν μακριά.Παρά την αναστροφή της πολικότητας, το ρεύμα που ρέει μέσω του RL εξακολουθεί να ρέει προς την ίδια κατεύθυνση (από αριστερά προς τα δεξιά).

Φιλτράρισμα

Μετά τη διόρθωση, η τάση εξόδου εξακολουθεί να παλλίζει DC.Για να εξομαλύνετε αυτήν την τάση και να μειώσετε την κυματισμό, προστίθεται ένας πυκνωτής φίλτρου.Ο πυκνωτής φίλτρου συνδέεται παράλληλα με την αντίσταση φορτίου (RL).Αυτή η ρύθμιση εξομαλύνει το παλλόμενο DC, μειώνει την τάση της τάσης και παρέχει μια πιο σταθερή έξοδο.

Κύκλωμα ανορθωτή γέφυρας

Ο ανορθωτής της γέφυρας βελτιώνεται στην διόρθωση της διόρθωσης μισού κύματος.Η κύρια λειτουργία του είναι να μετατρέψει το εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) σε άμεσο ρεύμα (DC).Το κάνει αυτό χρησιμοποιώντας τέσσερις δίοδοι σε μια συγκεκριμένη ρύθμιση για να διορθωθεί οι θετικοί και αρνητικοί μισοί κύκλοι της εισόδου AC σε μια μονάδα ρεύματος DC.

Εικόνα 3: κύκλωμα ανορθωτή γέφυρας

Ο ανορθωτής της γέφυρας μετατρέπει το AC σε DC χρησιμοποιώντας την μονοκατευθυντική αγωγιμότητα των διόδων.Ενώ η τάση εναλλασσόμενου ρεύματος και το ρεύμα εναλλάσσονται περιοδικά κατευθύνσεις, η έξοδος DC του ανορθωτή της γέφυρας ρέει πάντα προς μία κατεύθυνση.Οι ανορθωτές γέφυρας είναι πιο αποτελεσματικοί από τους ανορθωτές μισού κύματος και πλήρους κύματος, επειδή χρησιμοποιούν ταυτόχρονα τους μισούς κύκλους του κύκλου AC.Αυτό επιτρέπει μια ομαλότερη, πιο συνεχής έξοδο DC.Απαιτείται σταθερή παροχή ρεύματος DC σε εφαρμογές όπως τροφοδοτικά, φορτιστές μπαταριών και διάφορες ηλεκτρονικές συσκευές.Ένας ανορθωτής γέφυρας σε συνδυασμό με το φιλτράρισμα μπορεί να παρέχει τη σταθερή ισχύ DC που απαιτείται για αυτές τις εφαρμογές.

Λειτουργίες ενός ανορθωτή γέφυρας

AC σε μετατροπή DC

Η κύρια λειτουργία ενός ανορθωτή γέφυρας είναι η μετατροπή της εισόδου AC στην έξοδο DC.Τάση AC και ροή ρεύματος εναλλάξ, ενώ η τάση DC και η ροή ρεύματος σε σταθερή κατεύθυνση.Οι δίοδοι στον ανορθωτή της γέφυρας επιτρέπουν στο ρεύμα να ρέει μόνο σε μία κατεύθυνση, εξασφαλίζοντας έτσι αυτή τη μετατροπή.

Βελτιωμένη απόδοση

Ένας ανορθωτής γέφυρας χρησιμοποιεί τόσο τους θετικούς όσο και τους αρνητικούς μισούς κύκλους της ισχύος AC.Αυτή η διπλή χρησιμοποίηση βελτιώνει την αποτελεσματικότητα σε σύγκριση με έναν ανορθωτή μιας φάσης.Έχει ως αποτέλεσμα μια ομαλότερη έξοδο DC με λιγότερη κυματισμό.

Σταθερή δύναμη DC

Η σταθερή ισχύς DC είναι κατάλληλη για ηλεκτρονικές συσκευές, τροφοδοτικά και φορτιστές μπαταριών.Ένας ανορθωτής γέφυρας σε συνδυασμό με πυκνωτές φιλτραρίσματος μπορεί να παρέχει αυτή τη σταθερή παροχή ρεύματος.

Στην ιδανική περίπτωση, η τάση εξόδου (μέση τιμή) ενός ανορθωτή γέφυρας μπορεί να εκφραστεί ως

V_out = (2v_m)/π- (4v_f)/π

Όπου v_mis η τάση κορυφής της εισόδου AC Power, και το V_F είναι η πτώση τάσης προς τα εμπρός κάθε δίοδος.

Παράδειγμα

Ας υποθέσουμε ότι έχουμε μια τροφοδοσία εναλλασσόμενου ρεύματος με τάση εισόδου 220V (αποτελεσματική τιμή, RMS) και χρησιμοποιούμε έναν ανορθωτή γέφυρας για διόρθωση.Η πτώση τάσης προς τα εμπρός της διόδου είναι 0,7V.

Συνθήκες εισόδου:

Τάση εισόδου 220V AC (RMS)

Τάση αιχμής V_M = 220 × √2 ≈311V

Πτώση τάσης προς τα εμπρός δίοδος V_F = 0.7V

Υπολογίστε την έξοδο:

Μέση τάση εξόδου V_AVG = (2 × 311)/π- (4 × 0.7)/π ≈198V

Με αυτόν τον τρόπο, ο ανορθωτής της γέφυρας μετατρέπει την τάση εναλλασσόμενου ρεύματος σε τάση DC κοντά στο 198V.Παρόλο που εξακολουθούν να υπάρχουν κάποιες διακυμάνσεις, η έξοδος μπορεί να εξομαλυνθεί περαιτέρω χρησιμοποιώντας τις κατάλληλες συσκευές φιλτραρίσματος για να παρέχει μια σταθερή τροφοδοσία DC.Μετά τη σύνδεση του κυκλώματος φίλτρου, η μέση τάση εξόδου είναι περίπου 1,2 φορές η τιμή RMS του AC εισόδου, ενώ η τάση φορτίου ανοικτού κυκλώματος είναι περίπου 1,414 φορές η τιμή RMS.Αυτός ο υπολογισμός βοηθά στον προσδιορισμό των απαραίτητων στοιχείων για την επίτευξη σταθερής και ομαλής εξόδου DC από μια είσοδο AC.

Πώς λειτουργούν οι πυκνωτές ως φίλτρα;

Το φιλτράρισμα αφαιρεί τα ανεπιθύμητα κύματα σήματος.Σε φιλτράρισμα υψηλής διέλευσης, τα σήματα υψηλότερης συχνότητας περνούν εύκολα μέσω του κυκλώματος στην έξοδο, ενώ τα σήματα χαμηλότερης συχνότητας εμποδίζονται.Τα κυκλώματα AC περιέχουν τάση ή σήματα ρεύματος διαφόρων συχνοτήτων, όχι όλα τα οποία είναι απαραίτητα.Τα ανεπιθύμητα σήματα μπορούν να προκαλέσουν παρεμβολές που διαταράσσουν τη λειτουργία του κυκλώματος.Για να φιλτράρετε αυτά τα σήματα, χρησιμοποιούνται διάφορα κυκλώματα φιλτραρίσματος, στα οποία οι πυκνωτές διαδραματίζουν βασικό ρόλο.Αν και τα διορθωμένα σήματα δεν είναι σήματα AC, η έννοια είναι παρόμοια.Ένας πυκνωτής αποτελείται από δύο αγωγούς που χωρίζονται από έναν μονωτή.Στα κυκλώματα φιλτραρίσματος, οι πυκνωτές αποθηκεύουν ενέργεια για να μειώσουν το κυματοειδές AC και να βελτιώσουν την έξοδο DC.

Εικόνα 4: Διάγραμμα κυκλώματος φίλτρου υψηλής διέλευσης

Πώς οι πυκνωτές φιλτράρουν σήματα

Οι πυκνωτές μπορούν να αποθηκεύσουν και να απελευθερώσουν τη χρέωση.Όταν η τάση αυξάνεται, ο πυκνωτής χρεώνει.Όταν η τάση μειώνεται, ο πυκνωτής απορρίπτει.Αυτό το χαρακτηριστικό εξομαλύνει τις διακυμάνσεις της τάσης.Σε ένα κύκλωμα ανορθωτή, όπως ένας ανορθωτής γέφυρας, η τάση DC εξόδου δεν είναι ομαλή, αλλά παλλόμενη.Η σύνδεση ενός πυκνωτή φίλτρου στην έξοδο μπορεί να εξομαλύνει αυτά τα παλμούς.

Εικόνα 5: Ανορθωτής γέφυρας - Μονάδα διόδου πλήρους κύματος

• Θετικός μισός κύκλος: Κατά τη διάρκεια του θετικού μισού κύκλου, η τάση αυξάνεται, προκαλώντας τη φόρτιση του πυκνωτή.Η αποθηκευμένη ηλεκτρική ενέργεια φτάνει τη μέγιστη τιμή της στην κορυφή της τάσης.

• Αρνητικός μισός κύκλος: Κατά τη διάρκεια του αρνητικού μισού κύκλου, η τάση μειώνεται και ο πυκνωτής εκκενώνεται μέσω του φορτίου.Αυτή η απαλλαγή παρέχει ρεύμα στο φορτίο, εμποδίζοντας την πτώση της τάσης εξόδου και την εξομάλυνση της κυματομορφής.

Η δράση φόρτισης και εκφόρτισης του πυκνωτή εξομαλύνει την διορθωμένη τάση εξόδου σε ένα πιο σταθερό επίπεδο DC, μειώνοντας τις διακυμάνσεις της τάσης και το κυματισμό.

Επιλέγοντας τον σωστό πυκνωτή

Το μέγεθος του πυκνωτή φίλτρου επηρεάζει άμεσα το φαινόμενο φιλτραρίσματος.Σε γενικές γραμμές, όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή χωρητικότητας, τόσο καλύτερο είναι το φαινόμενο φιλτραρίσματος, επειδή ένας μεγάλος πυκνωτής μπορεί να αποθηκεύσει περισσότερη φόρτιση και να παράσχει μια πιο σταθερή τάση.Ωστόσο, η τιμή χωρητικότητας δεν μπορεί να είναι πολύ μεγάλη, διαφορετικά, θα οδηγήσει σε χρόνο εκκίνησης μεγαλύτερου κυκλώματος, αύξηση του όγκου του πυκνωτή και αύξηση του κόστους.

Ο εμπειρικός τύπος για την επιλογή πυκνωτών φίλτρου

C = i/(f × ΔV)

Όπου το C είναι η τιμή χωρητικότητας (Farad, F)

I είναι το ρεύμα φορτίου (Ampere, A)

F είναι η συχνότητα ισχύος (Hertz, Hz)

Το ΔV είναι η επιτρεπόμενη κυματισμός τάσης εξόδου (Volt, V)

Ο ρόλος των πυκνωτών φίλτρων

Όταν αυξάνεται η διορθωμένη τάση, οι φορτίες του πυκνωτή φίλτρου, προκαλώντας σταδιακά την τάση να αυξάνεται σταδιακά.Όταν μειώνεται η διορθωμένη τάση, ο πυκνωτής του φίλτρου απορρίπτει, παρέχοντας ένα σταθερό ρεύμα και εξομαλύνει την τάση εξόδου.Η δράση φόρτισης και εκφόρτισης του πυκνωτή φίλτρου εξομαλύνει την διορθωμένη παλλόμενη τάση, μειώνοντας τη τάση της τάσης και τις διακυμάνσεις.Οι πυκνωτές είναι αποτελεσματικοί για το φιλτράρισμα επειδή επιτρέπουν τα σήματα AC να περάσουν κατά την εμπλοκή των σημάτων DC.Τα σήματα AC με υψηλότερες συχνότητες διέρχονται από τους πυκνωτές πιο εύκολα, με λιγότερη αντίσταση, με αποτέλεσμα χαμηλότερη τάση σε όλο τον πυκνωτή.Αντίθετα, τα σήματα AC με χαμηλότερες συχνότητες αντιμετωπίζουν υψηλότερη αντίσταση, με αποτέλεσμα υψηλότερη τάση σε όλο τον πυκνωτή.Για το DC, ο πυκνωτής λειτουργεί ως ανοιχτό κύκλωμα, το ρεύμα είναι μηδέν και η τάση εισόδου είναι ίση με την τάση του πυκνωτή.

Φιλτράρισμα διαφορετικών συχνοτήτων στα κυκλώματα ανορθωτή

Για να κατανοήσουμε τον τρόπο με τον οποίο οι πυκνωτές φίλτρων χειρίζονται διαφορετικές συχνότητες, ας συζητήσουμε εν συντομία την επέκταση της σειράς Fourier.Η σειρά Fourier αποσυντίθεται τα μη-καθυστέρια περιοδικά σήματα στο άθροισμα των ημιτονοειδών σημάτων διαφορετικών συχνοτήτων.Για παράδειγμα, ένα πολύπλοκο περιοδικό κύμα μπορεί να αποσυντεθεί σε πολλαπλά ημιτονοειδή κύματα διαφορετικών συχνοτήτων.

Εικόνα 6: παλλόμενο κύμα

Σε ένα κύκλωμα ανορθωτή, η έξοδος είναι ένα παλλόμενο κύμα, το οποίο μπορεί να αποσυντεθεί σε ημιτονοειδή συστατικά διαφορετικών συχνοτήτων χρησιμοποιώντας τη σειρά Fourier.Τα εξαρτήματα υψηλής συχνότητας περνούν απευθείας μέσω του πυκνωτή, ενώ τα εξαρτήματα χαμηλής συχνότητας φτάνουν στην έξοδο.

Εικόνα 7: Διάγραμμα κυκλώματος φίλτρου πυκνωτή

Όσο μεγαλύτερος είναι ο πυκνωτής, τόσο πιο ομαλή η κυματομορφή εξόδου.Μεγαλύτεροι πυκνωτές αποθηκεύουν περισσότερη χρέωση, παρέχοντας μια πιο σταθερή τάση.

Εικόνα 8: Διάγραμμα φιλτραρίσματος πυκνωτή

Σε ένα κύμα τάσης παλλίου, όταν η τάση πέφτει κάτω από την τάση του πυκνωτή, ο πυκνωτής απορρίπτει το φορτίο, εμποδίζοντας την πτώση της τάσης εξόδου στο μηδέν.Αυτή η συνεχής φόρτιση και εκφόρτιση εξομαλύνει την τάση εξόδου.

Τα κυκλώματα φίλτρου υψηλής διέλευσης και χαμηλής διέλευσης

Σε ένα φίλτρο υψηλής διέλευσης, ο πυκνωτής και η αντίσταση συνδέονται σε σειρά.Τα σήματα υψηλής συχνότητας έχουν ελάχιστη πτώση τάσης όταν διέρχονται από τον πυκνωτή, με αποτέλεσμα ένα μεγαλύτερο ρεύμα και υψηλότερη τάση εξόδου κατά μήκος της αντίστασης.Τα σήματα χαμηλής συχνότητας αντιμετωπίζουν μεγαλύτερη πτώση τάσης στον πυκνωτή, με αποτέλεσμα μια ελάχιστη τάση εξόδου.Σε ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης, ο πυκνωτής μπλοκάρει σήματα υψηλής συχνότητας και επιτρέπει μόνο να περάσουν χαμηλές συχνότητες.Τα σήματα υψηλής συχνότητας έχουν υψηλή αντίσταση και ελάχιστη τάση εξόδου, ενώ τα σήματα χαμηλής συχνότητας έχουν χαμηλή αντίσταση και υψηλότερη τάση εξόδου.

Εικόνα 9: Κύκλωμα φίλτρου υψηλής και χαμηλής διέλευσης

Τύποι ανορθωτών γέφυρας

Οι ανορθωτές γέφυρας ταξινομούνται με βάση την κατασκευή και την εφαρμογή τους.Εδώ είναι μερικοί συνήθεις τύποι:

Ανορθωτής γέφυρας μονής φάσης

Ο ανορθωτής γέφυρας μιας φάσης είναι η απλούστερη μορφή και χρησιμοποιείται συχνά σε μικρό εξοπλισμό τροφοδοσίας.Έχει τέσσερις δίοδοι που μετατρέπουν ένα μονο φάσμα AC σε παλμικό DC.Κατά τη διάρκεια του θετικού μισού κύκλου του AC, οι διόδους D1 και D2 συμπεριφορά, ενώ τα D3 και D4 είναι απενεργοποιημένα.Κατά τη διάρκεια του αρνητικού μισού κύκλου, η συμπεριφορά D3 και D4 και D1 και D2 είναι απενεργοποιημένες.Αυτό επιτρέπει τόσο τους θετικούς όσο και τους αρνητικούς μισούς κύκλους του AC να διορθωθούν σε θετικό DC.

Εικόνα 10: Διάγραμμα κυματομορφής ανορθωτή πλήρους φάσης

Τριφασικός ανορθωτής γέφυρας

Οι τριφασικοί ανορθωτές γέφυρας χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές υψηλότερης ισχύος, όπως ο βιομηχανικός εξοπλισμός και τα μεγάλα συστήματα ισχύος.Περιέχουν έξι δίοδοι που μετατρέπουν την τριφασική AC σε ομαλότερη DC.Κατά τη διάρκεια κάθε κύκλου του τριφασικού AC, διάφοροι συνδυασμοί διόδων συμπεριφέρονται, διορθώνοντας τους θετικούς και αρνητικούς μισούς κύκλους σε DC.Αυτή η μέθοδος παρέχει μια ομαλότερη έξοδο DC κατάλληλη για απαιτήσεις υψηλής ισχύος.

Εικόνα 11: Τριφασική γέφυρα πλήρως ελεγχόμενου κύκλου ανορθωτή

Ελεγχόμενος ανορθωτής γέφυρας

Ο ελεγχόμενος ανορθωτής γέφυρας χρησιμοποιεί έναν ελεγχόμενο από πυρίτιο ανορθωτή (SCR) αντί για μια συμβατική δίοδο για τη ρύθμιση της τάσης εξόδου.Με τον έλεγχο της γωνίας αγωγιμότητας SCR, η μέση έξοδος DC μπορεί να αλλάξει.Η ρύθμιση της γωνίας πυροδότησης SCR ελέγχει τον χρόνο αγωγής του σε κάθε κύκλο, τροποποιώντας έτσι τη μέση τάση DC εξόδου.Αυτός ο τύπος χρησιμοποιείται συχνά σε ρυθμιζόμενα τροφοδοτικά και συστήματα ελέγχου κινητήρα DC.

Υψηλής συχνοτήτων

Οι ανορθωτές γέφυρας υψηλής συχνότητας χρησιμοποιούνται σε συστήματα ισχύος υψηλής συχνότητας και συνήθως χρησιμοποιούν γρήγορες δίοδοι ανάκτησης για να καλύψουν τις ανάγκες της μεταγωγής τροφοδοτικών (SMPs).Οι γρήγορες δίοδοι αποκατάστασης έχουν σύντομο χρόνο ανάπαυσης και μπορούν να ανταποκριθούν γρήγορα στις εργασίες μεταγωγής υψηλής συχνότητας, βελτιώνοντας έτσι την αποτελεσματικότητα της διόρθωσης και τη μείωση των απώλειων και του θορύβου.

Ανορθωτής μονολιθικής γέφυρας

Οι ανορθωτές μονολιθικής γέφυρας ενσωματώνουν τέσσερις διόδους ανορθωτή σε ένα μόνο τσιπ ή μονάδα, απλοποιώντας το σχεδιασμό κυκλώματος και χρησιμοποιούνται κυρίως σε μικρές ηλεκτρονικές συσκευές και προσαρμογείς ισχύος.Παρόμοια με έναν τυποποιημένο ανορθωτή γέφυρας, η μονολιθική έκδοση προσφέρει αυξημένη αξιοπιστία και ευκολότερη εγκατάσταση, καθώς ενσωματώνεται σε ένα ενιαίο πακέτο.

Πλήρως ελεγχόμενος ανορθωτής γέφυρας

Ένας πλήρως ελεγχόμενος ανορθωτής γέφυρας χρησιμοποιεί έναν ανορθωτή θυρίστορ (SCR) στη θέση μιας κανονικής διόδου.Κάθε στοιχείο ανορθωτή είναι ελεγχόμενη, επιτρέποντας την ακριβή ρύθμιση της τάσης εξόδου και του ρεύματος.Μεταβάλλοντας τη γωνία αγωγιμότητας του SCR, η έξοδος του ανορθωτή μπορεί να ελεγχθεί με ακρίβεια.Αυτός ο ανορθωτής είναι ιδανικός για εφαρμογές που απαιτούν έλεγχο λεπτών τάσης, όπως κινητήρες κινητήρα DC και ρυθμιζόμενα τροφοδοτικά.Η δυνατότητα μεταβολής της γωνίας πυροδότησης του SCR επιτρέπει την ακριβή διαχείριση της παραγωγής.

Ανορθωτής γέφυρας μισού ελεγχόμενου

Ένας μισός ελεγχόμενος ανορθωτής γέφυρας συνδυάζει έναν θυρίστορα (SCR) με κανονική δίοδο.Συνήθως, σε εφαρμογές μιας φάσης, δύο από τα αντίπαλα στοιχεία ανορθωτή είναι SCRs, ενώ τα άλλα δύο είναι διόδους.Αυτή η ρύθμιση παρέχει δυνατότητα μερικής ρύθμισης.Ενώ μόνο μερικά από τα στοιχεία είναι ελεγχόμενα, παρέχουν περιορισμένη ρύθμιση με χαμηλότερο κόστος.Οι μισοί ελεγχόμενοι ανορθωτές είναι κατάλληλοι για συστήματα που απαιτούν μερικό έλεγχο και δεν είναι προωθητικοί κόστους, όπως οι μικρές κινητικές μονάδες και οι ρυθμιζόμενες τροφοδοσίες που είναι ευαίσθητες στο κόστος.

Ανεξέλεγκτος ανορθωτής γέφυρας

Ένας ανεξέλεγκτος ανορθωτής γέφυρας χρησιμοποιεί μόνο συνηθισμένες δίοδοι και όλα τα στοιχεία διόρθωσης είναι ανεξέλεγκτα.Είναι ο απλούστερος και πιο συχνά χρησιμοποιούμενος ανορθωτής γέφυρας.Αυτός ο ανορθωτής στερείται ικανότητας ρύθμισης, δεν μπορεί να ρυθμίσει την τάση εξόδου ή το ρεύμα και εκτελεί μόνο βασική διόρθωση.Είναι κατάλληλο για διάφορες ηλεκτρονικές συσκευές που απαιτούν σταθερή παροχή ρεύματος DC, όπως προσαρμογείς ισχύος και φορτιστές μπαταριών.

Εφαρμογές ανορθωτών γέφυρας

Παροχή πολωμένης και σταθερής τάσης DC στη συγκόλληση

Στον εξοπλισμό συγκόλλησης, οι ανορθωτές γέφυρας είναι σε θέση να παρέχουν σταθερή τάση DC.Αυτή η σταθερότητα επιτρέπει τη συγκόλληση υψηλής ποιότητας επειδή η τροφοδοσία ρεύματος επηρεάζει άμεσα τη διαδικασία συγκόλλησης.Ο ανορθωτής μετατρέπει την ισχύ AC σε ισχύ DC, μειώνοντας τις διακυμάνσεις του ρεύματος και εξασφαλίζοντας ένα σταθερό τόξο συγκόλλησης, το οποίο βελτιώνει τη δύναμη και την ποιότητα της συγκολλημένης άρθρωσης.Αυτή η σταθερότητα ελαχιστοποιεί τα ελαττώματα συγκόλλησης και βελτιώνει τη συνολική ακρίβεια, ειδικά στη συγκόλληση ARC.

Εικόνα 12: Ανορθωτές γέφυρας που χρησιμοποιούνται στη μηχανή συγκόλλησης

Μια άλλη βασική λειτουργία του ανορθωτή της γέφυρας είναι η παροχή πολωμένης τάσης DC.Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό στις επαγγελματικές εργασίες συγκόλλησης, όπως η συγκόλληση αλουμινίου ή ανοξείδωτου χάλυβα, όπου ο σχηματισμός στρωμάτων οξειδίου μπορεί να επηρεάσει την ποιότητα της συγκόλλησης.Η πολωμένη τάση μειώνει την οξείδωση, εξασφαλίζοντας μια καθαρότερη επιφάνεια συγκόλλησης και μια ισχυρότερη άρθρωση.Συνδυάζοντας έναν ανορθωτή γέφυρας, ο εξοπλισμός συγκόλλησης μπορεί να προσφέρει ένα πιο σταθερό ρεύμα υψηλής ποιότητας, το οποίο ενισχύει ολόκληρη τη διαδικασία συγκόλλησης.

Για να εξομαλυνθεί περαιτέρω η έξοδος DC και να μειωθεί οι διακυμάνσεις της τάσης, οι ανορθωτές γέφυρας χρησιμοποιούνται συχνά σε συνδυασμό με τους πυκνωτές φίλτρων και τους ρυθμιστές τάσης.Ο πυκνωτής του φίλτρου εξαλείφει τις κυματισμούς και καθιστά την τάση εξόδου πιο ομαλή, ενώ ο ρυθμιστής τάσης εξασφαλίζει ότι η τάση εξόδου είναι σταθερή, προστατεύοντας την ποιότητα συγκόλλησης από τα ιόντα τάσης V ariat.Αυτός ο συνδυασμός βελτιώνει τη σταθερότητα της τροφοδοσίας συγκόλλησης και επεκτείνει τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού.

Εσωτερική τροφοδοσία

Οι σύγχρονες ηλεκτρονικές συσκευές, συμπεριλαμβανομένων των οικιακών συσκευών, του βιομηχανικού εξοπλισμού ελέγχου και του εξοπλισμού επικοινωνίας, απαιτούν μια σταθερή τροφοδοσία DC για να λειτουργεί σωστά.Οι ανορθωτές γέφυρας μετατρέπουν την ισχύ AC από το πλέγμα στην ισχύ DC που απαιτείται από αυτές τις συσκευές και τα περισσότερα ηλεκτρονικά εξαρτήματα και κυκλώματα βασίζονται στην ισχύ DC.

Σε έναν ανορθωτή γέφυρας, τέσσερις δίοδοι σχηματίζουν ένα κύκλωμα γέφυρας για να μετατρέψουν την ισχύ AC σε παλμική ισχύ DC.Στη συνέχεια, ένας πυκνωτής φίλτρου εξομαλύνει την έξοδο, μειώνοντας τις διακυμάνσεις της τάσης και παράγοντας ένα πιο σταθερό τροφοδοτικό DC.Για συσκευές που απαιτούν ακριβή ισχύ, ένας ρυθμιστής τάσης (όπως ένας γραμμικός ή ρυθμιστής μεταγωγής) εξασφαλίζει μια σταθερή και ακριβή τάση εξόδου.Αυτή η ρύθμιση βελτιώνει την αξιοπιστία και τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού εμποδίζοντας τις ζημιές που προκαλούνται από τις διακυμάνσεις της τάσης.

Στις οικιακές συσκευές, οι ανορθωτές γέφυρας χρησιμοποιούνται στις εσωτερικές μονάδες ισχύος των συσκευών όπως οι τηλεοράσεις, τα ηχητικά συστήματα και οι υπολογιστές.Για παράδειγμα, στην παροχή ρεύματος μιας τηλεόρασης, ένας ανορθωτής γέφυρας μετατρέπει την ισχύ AC σε ισχύ DC, η οποία στη συνέχεια φιλτράρεται και σταθεροποιείται πριν διανεμηθεί στο κύκλωμα της τηλεόρασης.Αυτό εξασφαλίζει ότι η τάση παραμένει σταθερή παρά τις διακυμάνσεις της εξωτερικής τροφοδοσίας, διατηρώντας έτσι την εικόνα και την ποιότητα του ήχου.

Ο εξοπλισμός βιομηχανικού ελέγχου έχει υψηλότερες απαιτήσεις για τη σταθερότητα τροφοδοσίας λόγω του σύνθετου περιβάλλοντος λειτουργίας.Οι ανορθωτές γέφυρας σε αυτές τις συσκευές παρέχουν σταθερή ισχύ DC και βελτιώνουν την ασφάλεια και την αξιοπιστία του συστήματος μέσω κυκλωμάτων προστασίας, όπως η υπέρβαση και η προστασία υπερέντασης.Για παράδειγμα, σε προγραμματιζόμενους λογικούς ελεγκτές (PLCs), οι ανορθωτές γέφυρας μπορούν να λειτουργούν σταθερά υπό διαφορετικές συνθήκες.

Στον εξοπλισμό επικοινωνίας, όπως οι δρομολογητές και οι διακόπτες, οι ανορθωτές γέφυρας μπορούν να παρέχουν μεγάλη σταθερότητα, χαμηλής θορύβιας.Αυτό εξασφαλίζει αξιόπιστη μετάδοση σήματος και ομαλή λειτουργία του εξοπλισμού.Με τη μετατροπή του AC σε DC και την υιοθέτηση αποτελεσματικής ρύθμισης φιλτραρίσματος και τάσης, οι ανορθωτές γέφυρας υποστηρίζουν την αξιόπιστη απόδοση του εξοπλισμού επικοινωνίας σε σύνθετα περιβάλλοντα δικτύου.

Μέσα σε φορτιστή μπαταρίας

Ένας ανορθωτής γέφυρας μετατρέπει την ισχύ AC στη σταθερή ισχύ DC που απαιτείται για τη φόρτιση της μπαταρίας σε φορτιστή μπαταρίας.Με την άνοδο των φορητών συσκευών και των ηλεκτρικών οχημάτων, οι αξιόπιστοι φορτιστές μπαταριών έχουν γίνει απαραίτητες.Ο ανορθωτής εξασφαλίζει ότι ο φορτιστής παρέχει ένα σταθερό ρεύμα και τάση που να ανταποκρίνεται στις συγκεκριμένες ανάγκες διαφόρων τύπων μπαταριών.Αυτή η σταθερή πηγή ενέργειας επιτρέπει την αποτελεσματική φόρτιση και την εκτεταμένη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.

Ένας ανορθωτής γέφυρας συνήθως αποτελείται από τέσσερις δίοδοι που σχηματίζουν ένα κύκλωμα γέφυρας.Μετατρέπει τους θετικούς και αρνητικούς μισούς κύκλους της ισχύος AC σε παλμική ισχύ DC.Αν και αυτή η παλλόμενη ισχύς DC πληροί τις βασικές απαιτήσεις, εξακολουθεί να κυμαίνεται.Επομένως, οι φορτιστές μπαταριών περιέχουν συνήθως πυκνωτές φίλτρων για να εξομαλύνουν την τάση και να εξασφαλίσουν μια πιο σταθερή έξοδο.

Διαφορετικές μπαταρίες απαιτούν συγκεκριμένες τάσεις φόρτισης και ρεύματα.Οι ανορθωτές γέφυρας συνδυάζονται με άλλες μονάδες κυκλώματος για να καλύψουν αυτές τις ανάγκες.Για παράδειγμα, οι μπαταρίες λιθίου απαιτούν ακριβή τάση και έλεγχο ρεύματος για να αποφευχθεί η υπερφόρτιση και η υπερβολή.Ο ανορθωτής ενσωματώνει τις λειτουργίες φόρτισης σταθερού ρεύματος και σταθερής τάσης και συνεργάζεται με το κύκλωμα ελέγχου φόρτισης για να παρέχει ακριβή τάση και ρεύμα για τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας φόρτισης.

Εκτός από τη μετατροπή ισχύος, οι ανορθωτές γέφυρας μπορούν επίσης να προστατεύσουν τους φορτιστές μπαταριών.Η τάση τροφοδοσίας μπορεί να παρουσιάσει στιγμιαία υπέρταση ή υπερτάξεις, η οποία μπορεί να βλάψει τη μπαταρία και τον φορτιστή.Ο ανορθωτής σχηματίζει έναν αποτελεσματικό μηχανισμό προστασίας μαζί με εξαρτήματα προστασίας όπως οι μεταφορέων και οι ασφάλειες.Όταν η τάση εισόδου υπερβαίνει το ασφαλές επίπεδο, το κύκλωμα προστασίας κόβει γρήγορα την τροφοδοσία ρεύματος ή εκτρέπει το πλεόνασμα ρεύματος για την προστασία της μπαταρίας και του φορτιστή.

Οι ανορθωτές γέφυρας χρησιμοποιούνται όχι μόνο σε φορτιστές για μικρές συσκευές αλλά και σε συστήματα φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων υψηλής ισχύος.Αυτά τα συστήματα μπορούν να χειριστούν υψηλότερη ισχύ και ρεύμα και οι ανορθωτές εξασφαλίζουν ασφαλή και αποτελεσματική φόρτιση με την αξιόπιστη απόδοση τους.Η αποτελεσματική τεχνολογία ρύθμισης της διόρθωσης και της τάσης επιτρέπει τη γρήγορη φόρτιση και την επέκταση της διάρκειας ζωής των ηλεκτρικών οχημάτων.

Μέσα σε ανεμογεννήτρια

Σε μια ανεμογεννήτρια, ένας ανορθωτής γέφυρας μετατρέπει την ισχύ AC που παράγεται από τον άνεμο σε ισχύ DC.Αυτή η ισχύς DC είναι η βάση για την επακόλουθη μετατροπή και αποθήκευση ισχύος.Οι ανεμογεννήτριες παράγουν ηλεκτρική ενέργεια μέσω μεταβαλλόμενων ταχύτητων ανέμου, παράγοντας ασταθή ισχύς εναλλασσόμενου ρεύματος.Ο ανορθωτής μετατρέπει αποτελεσματικά αυτήν την κυμαινόμενη ισχύ AC σε μια πιο σταθερή ισχύ DC που είναι εύκολο να αποθηκεύσει ή να μετατραπεί σε AC συμβατή με το πλέγμα.

Εικόνα 13: Ανορθωτές γέφυρας που χρησιμοποιούνται σε ανεμογεννήτριες

Οι γεννήτριες ανεμογεννητριών συνήθως παράγουν τριφασική ισχύ AC, η οποία στη συνέχεια μετατρέπεται σε ισχύ DC από έναν ανορθωτή γέφυρας.Αυτή η μετατροπή σταθεροποιεί την ισχύ και μειώνει την επίδραση των διακυμάνσεων της τάσης.Η διορθωμένη ισχύς DC μπορεί να χρησιμοποιηθεί απευθείας σε ένα σύστημα αποθήκευσης μπαταριών ή να μετατραπεί σε ισχύ AC από έναν μετατροπέα για να βελτιστοποιήσει τη χρήση της παραγωγής αιολικής ενέργειας.

Μέσα στην ανεμογεννήτρια, ο ανορθωτής γέφυρας, το κύκλωμα φίλτρου και το κύκλωμα προστασίας αποτελούν ένα ολοκληρωμένο σύστημα μετατροπής και διαχείρισης ισχύος.Το κύκλωμα φίλτρου εξομαλύνει την διορθωμένη ισχύ DC, μειώνει τις διακυμάνσεις της τάσης και τις κυματισμούς και επιτυγχάνει σταθερή έξοδο.Το κύκλωμα προστασίας αποτρέπει την υπερτιμώμενη και την υπερένταση, εξασφαλίζοντας την ασφάλεια και την αξιοπιστία του συστήματος.

Λόγω των σκληρών περιβαλλοντικών συνθηκών, όπως οι υπεράκτιες ή ορεινές περιοχές, τα συστήματα παραγωγής αιολικής ενέργειας απαιτούν υψηλή αξιοπιστία και ανθεκτικότητα.Οι ανορθωτές γέφυρας πρέπει να αντέχουν σε τέτοιες συνθήκες για να εξασφαλίσουν τη μακροπρόθεσμη λειτουργία.Τα υλικά υψηλής ποιότητας και οι προηγμένες διαδικασίες κατασκευής βελτιώνουν την ανθεκτικότητα και τη σταθερότητα των μονάδων ανορθωτή, βελτιώνουν την αποτελεσματικότητα του συστήματος, μειώνουν το κόστος συντήρησης και επεκτείνουν τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού.

Η εφαρμογή των ανορθωτών γέφυρας σε ανεμογεννήτριες επιτρέπει την αποτελεσματική μετατροπή και διαχείριση ισχύος.Αυτοί οι ανορθωτές βελτιώνουν την αποτελεσματικότητα και την ποιότητα της ισχύος της ενέργειας, την προώθηση της ανάπτυξης των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και τη μείωση της εξάρτησης από τα ορυκτά καύσιμα.Καθώς οι πηγές καθαρής ενέργειας, όπως η αιολική ενέργεια, αποτελούν αναπόσπαστο μέρος του παγκόσμιου ενεργειακού μίγματος, οι ανορθωτές γέφυρας διαδραματίζουν βασικό ρόλο σε αυτόν τον μετασχηματισμό.

Ανίχνευση του εύρους ενός διαμορφωμένου σήματος

Στα ηλεκτρονικά συστήματα επικοινωνίας, είναι απαραίτητο να ανιχνευθεί το εύρος ενός διαμορφωμένου σήματος.Αυτή η διαδικασία είναι ιδιαίτερα σημαντική στις επικοινωνίες ραδιοσυχνότητας (RF) και την επεξεργασία του ηχητικού σήματος.Οι ανορθωτές γέφυρας μετατρέπουν τα σήματα AC σε σήματα DC, καθιστώντας την ανίχνευση πλάτους ευκολότερη και ακριβέστερη.Με τη μετατροπή σύνθετων σημάτων AC σε μετρήσιμες τάσεις DC, οι ανορθωτές επιτρέπουν την ανίχνευση ακριβούς εύρους.

Αποτελείται από τέσσερις δίοδοι σε ένα κύκλωμα γέφυρας, ένας ανορθωτής γέφυρας επεξεργάζεται τόσο τους θετικούς όσο και τους αρνητικούς μισούς κύκλους AC, παράγοντας μια ομαλότερη, πιο σταθερή έξοδο DC.Η διορθωμένη τάση DC είναι ανάλογη προς το πλάτος του αρχικού σήματος, επιτρέποντας την ακριβή μέτρηση του εύρους του διαμορφωμένου σήματος.

Οι ανορθωτές γέφυρας είναι απαραίτητοι στα κυκλώματα ανίχνευσης πλάτους στους δέκτες RF και τους πομπούς.Αυτά τα κυκλώματα παρακολουθούν την ισχύ του σήματος σε πραγματικό χρόνο, επιτρέποντας τις απαραίτητες προσαρμογές για τη σταθερή και υψηλής ποιότητας μετάδοση σήματος.Είναι επίσης συνηθισμένες σε συσκευές ήχου, όπως ενισχυτές και κυκλώματα ελέγχου όγκου, όπου η ανίχνευση του εύρους ενός ηχητικού σήματος επιτρέπει τη δυναμική ρύθμιση όγκου για μια βελτιωμένη εμπειρία ακρόασης.

Για να βελτιωθεί η ακρίβεια της ανίχνευσης πλάτους, οι ανορθωτές γέφυρας συχνά συνδυάζονται με κυκλώματα φιλτραρίσματος και ενίσχυσης.Το κύκλωμα φίλτρου εξομαλύνει το διορθωμένο σήμα DC αφαιρώντας τις κυματισμούς, ενώ το κύκλωμα ενισχυτή αυξάνει το πλάτος του σήματος, βελτιώνοντας έτσι την ευαισθησία και την ακρίβεια της ανίχνευσης.Αυτός ο συνδυασμός λειτουργεί με μια ποικιλία σημάτων διαμόρφωσης και συχνότητας, παρέχοντας αξιόπιστη τεχνική υποστήριξη για πολλές εφαρμογές.

Εκτός από τον εξοπλισμό επικοινωνιών και ήχου, οι ανορθωτές γεφυρών χρησιμοποιούνται επίσης σε συστήματα ραντάρ για την ανίχνευση του εύρους του σήματος ηχώ, συμβάλλοντας στον προσδιορισμό της απόστασης και του μεγέθους του στόχου.Στον ιατρικό εξοπλισμό, βοηθούν στην ανίχνευση του εύρους των σημάτων ηλεκτροκαρδιογραφήματος (ΗΚΓ), παρέχοντας πολύτιμα δεδομένα για τη διάγνωση ασθενειών.

Μετατροπή υψηλής AC σε χαμηλή τάση DC

Οι ανορθωτές γέφυρας χρησιμοποιούνται ευρέως σε ηλεκτρονικά ισχύος για να μετατρέψουν υψηλή τάση εναλλασσόμενου ρεύματος σε χαμηλή τάση DC για εφαρμογές όπως προσαρμογείς ισχύος, βιομηχανικός εξοπλισμός και διάφορες ηλεκτρονικές συσκευές.Οι ανορθωτές εξασφαλίζουν την αξιόπιστη λειτουργία συσκευών που απαιτούν ισχύ χαμηλής τάσης DC με αποτελεσματική μετατροπή AC υψηλής τάσης από την κύρια τροφοδοσία.

Ο ανορθωτής της γέφυρας λειτουργεί χρησιμοποιώντας τέσσερις διόδους για να σχηματίσει ένα κύκλωμα γέφυρας για να διορθώσει τους δύο μισούς κύκλους της ισχύος AC εισόδου και να το μετατρέψει σε παλμική ισχύ DC.Αν και αυτή η παλλόμενη ισχύς DC περιέχει κάποια κυματισμό, η επακόλουθη ρύθμιση φιλτραρίσματος και τάσης παράγει σταθερή ισχύ χαμηλής τάσης DC.Οι πυκνωτές φίλτρων εξομαλύνουν τις διακυμάνσεις της τάσης, ενώ οι ρυθμιστές τάσης εξασφαλίζουν ότι η τάση εξόδου είναι ακριβής, εξασφαλίζοντας σταθερή απόδοση συσκευών.

Οι ανορθωτές γέφυρας όχι μόνο εκτελούν μετατροπή τάσης αλλά και προστατεύουν τα κυκλώματα.Για παράδειγμα, στον βιομηχανικό εξοπλισμό, η AC υψηλής τάσης μπορεί να αντιμετωπίσει υπερβολική διάσταση όταν μετατρέπεται σε DC χαμηλής τάσης.Ο συνδυασμός των ανορθωτών με τα κυκλώματα και οι ασφάλειες προστασίας υπέρτασης εξασφαλίζει την ασφάλεια του εξοπλισμού.Εάν η τάση εισόδου υπερβαίνει ένα ασφαλές επίπεδο, το κύκλωμα προστασίας κόβει γρήγορα την ισχύ ή περιορίζει το ρεύμα για να αποφευχθεί η ζημιά.

Στους προσαρμογείς ισχύος, οι ανορθωτές γέφυρας είναι βασικά στοιχεία.Για παράδειγμα, οι φορτιστές κινητών τηλεφώνων χρησιμοποιούν ανορθωτές γέφυρας για να μετατρέψουν το 220V AC σε DC, το οποίο στη συνέχεια φιλτράρεται και παραιτήθηκε για να εξάγει ένα σταθερό 5V ή 9V DC για φόρτιση.Αυτή η διαδικασία εξασφαλίζει ασφαλή, αποτελεσματική φόρτιση και επεκτείνει τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.

Ο βιομηχανικός εξοπλισμός συχνά απαιτεί τροφοδοτικό DC χαμηλής τάσης σε εσωτερικά κυκλώματα και συστήματα ελέγχου.Οι ανορθωτές γέφυρας μετατρέπουν τη βιομηχανική AC υψηλής τάσης σε κατάλληλο DC χαμηλής τάσης για να εξασφαλίσουν την κανονική λειτουργία εξοπλισμού, όπως εργαλεία CNC και συστήματα ελέγχου κινητήρα.Η απόρριψη και η απόδοση της θερμότητας είναι προκλήσεις στη μετατροπή AC υψηλής τάσης σε DC χαμηλής τάσης.Επειδή η διόρθωση παράγει θερμότητα, οι ανορθωτές γέφυρας είναι συχνά εξοπλισμένοι με ψύκτες θερμότητας ή κατασκευασμένα από υλικά ημιαγωγών υψηλής απόδοσης για τη βελτίωση της απόδοσης και της ανθεκτικότητας.

Γέφυρα ανορθωτής έναντι ανορθωτή μισού κύματος

Οι ανορθωτές γέφυρας και οι ανορθωτές μισού κύματος είναι κοινοί τύποι ανορθωτή, αλλά διαφέρουν πολύ σε κατασκευές, επιδόσεις και εφαρμογές.Η κατανόηση αυτών των διαφορών μπορεί να σας βοηθήσει να επιλέξετε την καταλληλότερη λύση διόρθωσης για μια ποικιλία εφαρμογών.

Ανορθωτής γέφυρας

Ένας ανορθωτής γέφυρας είναι πιο αποτελεσματικός επειδή μετατρέπει την ισχύ σε ολόκληρο τον κύκλο AC.Χρησιμοποιεί τέσσερις δίοδοι διατεταγμένες σε διαμόρφωση γέφυρας, επιτρέποντάς του να χειρίζεται τόσο τους θετικούς όσο και τους αρνητικούς μισούς κύκλους της εισόδου AC.Επειδή χρησιμοποιείται ολόκληρη η τάση εισόδου, η τάση εξόδου είναι υψηλότερη.Όταν συνδέετε έναν ανορθωτή γέφυρας, μπορείτε να παρατηρήσετε αμέσως την αποτελεσματικότητά του.Η τάση εξόδου είναι ομαλότερη και υψηλότερη από αυτή ενός ανορθωτή μισού κύματος.Αυτή η αποτελεσματικότητα είναι ο λόγος για τον οποίο οι ανορθωτές γέφυρας χρησιμοποιούνται σε τροφοδοτικά υψηλής απόδοσης, όπως προσαρμογείς ισχύος, εξοπλισμός συγκόλλησης και συστήματα βιομηχανικού ελέγχου.Η σταθερή έξοδος DC καθιστά ιδανική για εφαρμογές που απαιτούν σταθερή ισχύ.

Ανορθωτής μισού κύματος

Ένας ανορθωτής μισού κύματος είναι απλούστερος και απαιτεί μόνο μία δίοδο για βασική διόρθωση.Διεξάγει μόνο κατά τη διάρκεια του θετικού μισού κύκλου της εισόδου AC, επιτρέποντας το ρεύμα να περάσει μόνο κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου.Ο αρνητικός μισός κύκλος είναι μπλοκαρισμένος, με αποτέλεσμα μια παλλόμενη έξοδο DC που περιέχει μόνο το θετικό ρεύμα μισού κύκλου.Όταν χρησιμοποιείτε έναν ανορθωτή μισού κύματος, θα παρατηρήσετε την απλότητα του.Είναι εύκολο να ρυθμιστεί, αλλά η έξοδος είναι λιγότερο αποτελεσματική, με χαμηλότερη τάση και μεγαλύτερη κυματισμό.Αυτό το καθιστά κατάλληλο για συσκευές χαμηλής ισχύος που δεν απαιτούν ποιότητα υψηλής ισχύος, όπως απλοί φορτιστές και κυκλώματα επεξεργασίας σήματος χαμηλής ισχύος.

Σύγκριση και εφαρμογή

Αποδοτικότητα και σταθερότητα: Οι ανορθωτές γέφυρας προσφέρουν μεγαλύτερη απόδοση και σταθερότητα.Χρησιμοποιούν τον πλήρη κύκλο AC, με αποτέλεσμα μια ομαλότερη έξοδο DC με ελάχιστη κυματισμό.Όταν συνδυάζεται με ένα κύκλωμα φιλτραρίσματος, η κυματομορφή στην τάση εξόδου μειώνεται περαιτέρω, παρέχοντας μια σταθερή και ομαλή τάση DC.Αυτό τα καθιστά κατάλληλα για εφαρμογές που απαιτούν υψηλή ποιότητα ισχύος.

Πολυπλοκότητα και κόστος: Οι ανορθωτές γέφυρας είναι πιο περίπλοκες στην κατασκευή και απαιτούν τέσσερις δίοδοι.Ωστόσο, οι εξελίξεις στα ηλεκτρονικά έχουν μειώσει το κόστος και το μέγεθος αυτών των εξαρτημάτων, καθιστώντας τους ανορθωτές γέφυρας πιο εύκολα διαθέσιμα.

Απλότητα και οικονομική αποτελεσματικότητα: Οι ανορθωτές μισού κύματος είναι απλοί στην κατασκευή και χαμηλά στο κόστος, καθιστώντας τους επωφελείς για εφαρμογές όπου η ποιότητα υψηλής ισχύος δεν είναι σημαντική.Είναι ιδανικά για μικρά κυκλώματα χαμηλής ισχύος, όπως εκείνα σε φορητές συσκευές ή ηλεκτρονικά χαμηλού κόστους.Αν και έχουν χαμηλότερη απόδοση και μεγαλύτερες διακυμάνσεις της τάσης, η απλότητα τους τους καθιστά μια προσιτή επιλογή για κάποιες χρήσεις.

Επιλέγοντας τον σωστό ανορθωτή

Η επιλογή μεταξύ ενός ανορθωτή γέφυρας και ενός ανορθωτή μισού κύματος εξαρτάται από τις συγκεκριμένες απαιτήσεις της εφαρμογής.Για υψηλή απόδοση και σταθερή απόδοση, ένας ανορθωτής γέφυρας είναι η καλύτερη επιλογή.Για απλότητα και χαμηλό κόστος, ειδικά σε εφαρμογές χαμηλής ισχύος, ένας ανορθωτής μισού κύματος μπορεί να είναι πιο κατάλληλος.

Σύγκριση των ανορθωτών γέφυρας και των διακόπτη AC

Οι ανορθωτές γέφυρας και οι διακόπτες AC διαδραματίζουν διαφορετικούς ρόλους στα ηλεκτρονικά ισχύος.Οι ανορθωτές γέφυρας μετατρέπουν το εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) σε άμεσο ρεύμα (DC), ενώ οι διακόπτες AC ελέγχουν την κατάσταση on-off ενός κυκλώματος AC.Η κατανόηση των λειτουργιών και των εφαρμογών τους βοηθά στην αποτελεσματική σχεδίαση και χρήση ηλεκτρονικών συσκευών.

Ανορθωτής γέφυρας

Ένας ανορθωτής γέφυρας μετατρέπει τους θετικούς και αρνητικούς μισούς κύκλους του AC σε DC.Αυτό επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας τέσσερις δίοδοι που διεξάγουν εναλλάξ, εξασφαλίζοντας ότι το ρεύμα AC ρέει σε μία μόνο κατεύθυνση, με αποτέλεσμα μια παλλόμενη έξοδο DC.Όταν χρησιμοποιείτε ανορθωτές γέφυρας, θα παρατηρήσετε πόσο αποτελεσματικά μετατρέπουν το AC σε DC σε ολόκληρο τον κύκλο.Η τάση εξόδου είναι υψηλότερη και ομαλότερη, ειδικά όταν συνδυάζεται με πυκνωτές φίλτρων και ρυθμιστές τάσης, οι οποίοι μπορούν να μειώσουν τις διακυμάνσεις και να παρέχουν σταθερό DC.Αυτά τα χαρακτηριστικά καθιστούν τους ανορθωτές γέφυρας ιδανικών για προσαρμογείς ισχύος, εξοπλισμό συγκόλλησης και συστήματα βιομηχανικού ελέγχου, όπου απαιτείται σταθερή και αξιόπιστη τροφοδοσία.

Διακόπτες AC

Οι διακόπτες AC χρησιμοποιούν ηλεκτρονικά στοιχεία μεταγωγής, όπως θυρίστορ, αμφίδρομους θυρίστορ ή ρελέ στερεάς κατάστασης για τον έλεγχο της αγωγιμότητας και της αποσύνδεσης των κυκλωμάτων AC.Με τους διακόπτες AC, θα διαπιστώσετε ότι ανταποκρίνονται γρήγορα, έχουν μακρά διάρκεια ζωής και είναι εξαιρετικά αξιόπιστοι.Μπορούν να λειτουργούν σε υψηλές συχνότητες, καθιστώντας τις κατάλληλες για εφαρμογές που απαιτούν συχνή εναλλαγή, όπως οικιακές συσκευές, συστήματα φωτισμού και ελέγχους βιομηχανικού αυτοματισμού.Διαχειρίζονται αποτελεσματικά τη διανομή ενέργειας, εξασφαλίζοντας ότι τα συστήματα λειτουργούν με ασφάλεια και αποτελεσματικότητα.

Συνδυασμένες εφαρμογές

Σε ορισμένα συστήματα, οι ανορθωτές γέφυρας και οι διακόπτες AC χρησιμοποιούνται μαζί για σύνθετη διαχείριση και έλεγχο ισχύος.Για παράδειγμα, σε ένα αδιάλειπτο σύστημα τροφοδοσίας (UPS), ένας ανορθωτής γέφυρας μετατρέπει την τροφοδοσία εναλλασσόμενου ρεύματος εισόδου σε ισχύ DC για αποθήκευση μπαταριών και χρήσης μετατροπέα.Ο διακόπτης AC ελέγχει τη μεταγωγή τροφοδοσίας, εξασφαλίζοντας συνεχή ισχύ κατά τη διάρκεια μιας κύριας βλάβης ρεύματος μετατρέποντας γρήγορα μια πηγή τροφοδοσίας αντιγράφων ασφαλείας.Αυτός ο συνδυασμός αξιοποιεί τα πλεονεκτήματα και των δύο εξαρτημάτων για να παρέχει μια σταθερή και αξιόπιστη λύση ισχύος.

Ζητήματα σχεδιασμού

Ο σχεδιασμός και η επιλογή ενός ανορθωτή γέφυρας και ενός διακόπτη AC περιλαμβάνει διαφορετικούς παράγοντες.Για έναν ανορθωτή γέφυρας, εξετάστε τις προδιαγραφές εισόδου και τις προδιαγραφές ρεύματος, την αποτελεσματικότητα διόρθωσης, τη θερμική διαχείριση και το φυσικό μέγεθος.Για τους διακόπτες AC, δώστε προσοχή στην τάση και τις βαθμολογίες ρεύματος, την ταχύτητα μεταγωγής, την ανθεκτικότητα και την ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα.Οι μηχανικοί πρέπει να επιλέξουν τα σωστά εξαρτήματα με βάση συγκεκριμένες απαιτήσεις εφαρμογής για να επιτύχουν τη βέλτιστη απόδοση και αξιοπιστία.

συμπέρασμα

Οι ανορθωτές έχουν μεγάλη σημασία στα ηλεκτρονικά και συστήματα ισχύος.Είτε πρόκειται για έναν ανορθωτή μισού κύματος, ενός ανορθωτή πλήρους κύματος ή ενός ανορθωτή γέφυρας, όλοι διαδραματίζουν βασικό ρόλο σε διαφορετικά σενάρια εφαρμογής.Οι ανορθωτές γέφυρας χρησιμοποιούνται ευρέως σε τροφοδοτικά υψηλής απόδοσης, εξοπλισμό συγκόλλησης και συστήματα βιομηχανικού ελέγχου λόγω της υψηλής απόδοσης και της σταθερότητάς τους.Οι ανορθωτές μισού κύματος είναι κατάλληλοι για ηλεκτρονικές συσκευές χαμηλής ισχύος λόγω της απλής δομής και του χαμηλού κόστους τους.Κατά τον σχεδιασμό και την επιλογή των ανορθωτών, οι μηχανικοί πρέπει να εξετάσουν διεξοδικά παράγοντες όπως η τάση εισόδου, οι προδιαγραφές ρεύματος, η απόδοση διόρθωσης και η θερμική διαχείριση σύμφωνα με συγκεκριμένες απαιτήσεις εφαρμογής για να εξασφαλιστεί η βέλτιστη απόδοση και αξιοπιστία.Η ανάπτυξη και η εφαρμογή των ανορθωτών όχι μόνο βελτιώνουν την αποτελεσματικότητα και τη σταθερότητα του ηλεκτρονικού εξοπλισμού, αλλά και την προώθηση της τεχνολογικής προόδου και της βιομηχανικής αναβάθμισης.

Συχνές ερωτήσεις [FAQ]

1. Ποια είναι τα πλεονεκτήματα ενός ανορθωτή γέφυρας;

Υψηλή απόδοση: Οι ανορθωτές γέφυρας μετατρέπουν και τα δύο μισά του κύκλου AC σε DC, καθιστώντας τους πιο αποτελεσματικούς από τους ανορθωτές μισού κύματος, οι οποίοι χρησιμοποιούν μόνο το ήμισυ του κύκλου AC.Αυτό σημαίνει ότι η λιγότερη ενέργεια σπαταλάται και παραδίδεται περισσότερη ισχύς στο φορτίο.

Υψηλότερη τάση εξόδου: Επειδή οι ανορθωτές γέφυρας χρησιμοποιούν την πλήρη κυματομορφή AC, η προκύπτουσα τάση εξόδου DC είναι υψηλότερη σε σύγκριση με τους ανορθωτές μισού κύματος.Αυτό οδηγεί σε μια πιο ισχυρή παροχή ρεύματος.

Μειωμένη κυματισμό: Η διαδικασία διόρθωσης πλήρους κύματος παράγει μια ομαλότερη έξοδο DC με λιγότερη κυματισμό (διακυμάνσεις) σε σύγκριση με τη διόρθωση μισού κύματος.Αυτή η ομαλότερη παραγωγή είναι ζωτικής σημασίας για ευαίσθητες ηλεκτρονικές συσκευές.

Αξιόπιστη και ανθεκτική: Η χρήση τεσσάρων διόδων σε μια διαμόρφωση γέφυρας παρέχει καλύτερη αξιοπιστία και ανθεκτικότητα.Ακόμη και αν αποτύχει ένας δίοδος, το κύκλωμα μπορεί ακόμα να λειτουργήσει, αν και με μειωμένη απόδοση.

Δεν υπάρχει ανάγκη για μετασχηματιστή κεντρικού επιπέδου: σε αντίθεση με τους ανορθωτές πλήρους κύματος που απαιτούν έναν μετασχηματιστή με κεντρικό τρόπο, οι ανορθωτές γέφυρας δεν χρειάζονται αυτό, καθιστώντας τον σχεδιασμό απλούστερο και συχνά φθηνότερο.

2. Γιατί χρησιμοποιούνται τέσσερις δίοδοι σε ανορθωτές γέφυρας;

Επίλυση πλήρους κύματος: Ο πρωταρχικός λόγος για τη χρήση τεσσάρων διόδων είναι η επίτευξη διόρθωσης πλήρους κύματος.Αυτό σημαίνει ότι χρησιμοποιούνται τόσο τα θετικά όσο και τα αρνητικά μισά του κύκλου AC, γεγονός που αυξάνει την τάση απόδοσης και εξόδου του ανορθωτή.

Έλεγχος κατεύθυνσης: Οι δίοδοι είναι διατεταγμένες σε διαμόρφωση γέφυρας που κατευθύνει τη ροή του ρεύματος.Κατά τη διάρκεια του θετικού μισού κύκλου της εισόδου AC, δύο από τις διόδους συμπεριφέρονται και επιτρέπουν το ρεύμα να περάσει από το φορτίο προς μία κατεύθυνση.Κατά τη διάρκεια του αρνητικού μισού κύκλου, οι άλλες δύο διόδους συμπεριφέρονται, αλλά εξακολουθούν να κατευθύνουν το ρεύμα μέσω του φορτίου προς την ίδια κατεύθυνση.Αυτό εξασφαλίζει μια συνεπή έξοδο DC.

Χρήση τάσης: Χρησιμοποιώντας τέσσερις διόδους, ο ανορθωτής της γέφυρας μπορεί να χρησιμοποιήσει ολόκληρη την τάση AC, μεγιστοποιώντας την απόδοση μετατροπής ισχύος.Κάθε ζεύγος διόδων διεξάγει εναλλάξ, εξασφαλίζοντας ότι το φορτίο βλέπει πάντα ένα μονόδρομο ρεύμα.

3. Ποια είναι τα μειονεκτήματα των ανορθωτών γέφυρας;

Πτώση τάσης: Κάθε δίοδος στον ανορθωτή της γέφυρας εισάγει μια μικρή πτώση τάσης (τυπικά 0,7V για διόδους πυριτίου).Με τέσσερις δίοδοι, αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια συνολική πτώση τάσης περίπου 1,4V, μειώνοντας ελαφρώς την τάση εξόδου.

Πολυπλοκότητα: Το κύκλωμα ανορθωτή γέφυρας είναι πιο περίπλοκο από έναν απλό ανορθωτή μισού κύματος επειδή απαιτεί τέσσερις δίοδοι αντί για ένα.Αυτό μπορεί να αυξήσει την πολυπλοκότητα του σχεδιασμού και της συναρμολόγησης του κυκλώματος.

Απώλεια ισχύος: Η πτώση τάσης στις διόδους μεταφράζεται επίσης σε απώλεια ισχύος, η οποία μπορεί να είναι σημαντική σε εφαρμογές υψηλού ρεύματος.Αυτό μειώνει τη συνολική αποτελεσματικότητα της τροφοδοσίας.

Παραγωγή θερμότητας: Η απώλεια ισχύος στις διόδους έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή θερμότητας, η οποία μπορεί να απαιτεί πρόσθετα μέτρα ψύξης, όπως οι ψύκτες θερμότητας για την πρόληψη της υπερθέρμανσης, ειδικά σε εφαρμογές υψηλής ισχύος.

4. Τι συμβαίνει εάν βάζετε το DC σε έναν ανορθωτή γέφυρας;

Δεν υπάρχει διόρθωση: Ο ανορθωτής γέφυρας έχει σχεδιαστεί για να μετατρέψει το AC σε DC επιτρέποντας στο ρεύμα να περάσει από τις διόδους προς μία κατεύθυνση.Εάν εφαρμόσετε το DC στην είσοδο, οι δίοδοι δεν θα αλλάξουν ή θα διορθώσουν το ρεύμα, αφού το DC είναι ήδη μονόδρομο.

Πτώση τάσης: Το DC θα περάσει από δύο διόδους κάθε φορά (ένα σε κάθε σκέλος της γέφυρας), προκαλώντας πτώση τάσης περίπου 1,4V (0,7V ανά δίοδο).Αυτό σημαίνει ότι η τάση DC εξόδου θα είναι ελαφρώς χαμηλότερη από την τάση εισόδου DC.

Παραγωγή θερμότητας: Το ρεύμα που διέρχεται από τις διόδους θα δημιουργήσει θερμότητα λόγω της διάχυσης της ισχύος (P = I2R).Αυτή η θερμότητα μπορεί να γίνει σημαντική εάν το ρεύμα εισόδου είναι υψηλό, ενδεχομένως καταστρέφοντας τις διόδους ή απαιτώντας μέτρα διάχυσης θερμότητας.

Πιθανή υπερφόρτωση: Εάν η εφαρμοζόμενη τάση DC είναι σημαντικά υψηλότερη από την ονομαστική τάση της διόδου, μπορεί να προκαλέσει κατανομή διόδων, οδηγώντας σε αποτυχία κυκλώματος.Οι σωστές βαθμολογίες τάσης πρέπει να τηρούνται για να αποφευχθεί η ζημιά.