Az egyenirányító áramkör az AC (váltakozó áram) DC-vé (egyenárammá) alakítására szolgál. Az egyenirányítókat főleg három típusba sorolják, nevezetesen félhullámú, teljes hullámú és híd egyenirányító. Mindegyik egyenirányító fő funkciója megegyezik az áram átalakításával, de nem alakítják át hatékonyan az áramot váltóáramról egyenáramra. A középcsapolt teljes hullámú egyenirányító, valamint a hídirányító hatékonyan konvertál. A híd egyenirányító áramkör az elektronikus tápegységek közös része. Sok elektronikus áramkörök egyenirányított egyenáramot igényel tápegység a különféle áramellátásért elektronikus alapkomponensek a rendelkezésre álló váltakozó áramú hálózatról. Ezt az egyenirányítót sokféle elektronikában megtalálhatjuk Váltakozó áramú eszközök, például háztartási készülékek , motorvezérlők, modulációs folyamat, hegesztési alkalmazások stb. Ez a cikk áttekintést nyújt a hídirányítóról és annak működéséről.

Mi az a hídirányító?

A Bridge egyenirányító egy váltakozó áramú (AC) és egyenáramú (DC) átalakító, amely egyenirányítja a hálózati váltakozó áramú bemenetet egyenáramú kimenetre. A híd egyenirányítókat széles körben használják olyan tápegységekben, amelyek biztosítják a szükséges egyenfeszültséget az elektronikus alkatrészek vagy eszközök számára. Négy vagy több diódával vagy bármilyen más vezérelt szilárdtest-kapcsolóval lehet felépíteni.

Híd egyenirányító

A terhelési áram követelményeitől függően megfelelő hídirányítót választanak. Az alkatrészek besorolását és specifikációit, a megszakítási feszültséget, a hőmérsékleti tartományokat, az átmeneti áramerősséget, az előremenő áramerősséget, a szerelési követelményeket és egyéb szempontokat figyelembe veszik, miközben egyenirányító tápegységet választanak a megfelelő elektronikus áramkör alkalmazásához.

“félhullámú egyenirányító vs teljes hullám ”

Építkezés

A híd egyenirányító felépítése az alábbiakban látható. Ez az áramkör négy diódával tervezhető, nevezetesen D1, D2, D3 és D4, valamint terhelési ellenállással (RL). Ezeknek a diódáknak a csatlakoztatása zárt hurkú mintával történhet az AC (váltakozó áram) DC-vé (egyenáram) való hatékony átalakításához. Ennek a kialakításnak a legfőbb előnye az exkluzív, középre csapolt transzformátor hiánya. Tehát a méret, valamint a költségek csökkennek.

Amint a bemeneti jel a két terminálon, például A és B felett van, akkor az o / p DC jel az RL-en keresztül érhető el. Itt a terhelési ellenállás két terminál, például C és D között van összekötve. Két dióda elrendezése úgy valósítható meg, hogy az áramot két dióda vezesse fél cikluson keresztül. Az olyan diódapárok, mint a D1 és D3, a pozitív fél ciklus alatt elektromos áramot vezetnek. Hasonlóképpen, a D2 és D4 diódák a negatív fél ciklus alatt elektromos áramot vezetnek.

Híd egyenirányító áramkör diagram

A hídirányító fő előnye, hogy csaknem a duplája a kimeneti feszültségnek, mint egy teljes hullámú egyenirányító esetében, középre csapolt transzformátorral. De ennek az áramkörnek nincs szüksége középre csapolt transzformátorra, ezért hasonlít egy olcsó egyenirányítóra.

A híd egyenirányító kapcsolási rajza az eszközök különböző szakaszaiból áll, mint például transzformátor, diódahíd, szűrés és szabályozók. Általában ezeket a blokk-kombinációkat a-nak nevezzük szabályozott egyenáramú tápegység amely különböző elektronikus készülékeket működtet.

Az áramkör első szakasza egy transzformátor, amely egy lépcsőzetes típusú, amely megváltoztatja a bemeneti feszültség amplitúdóját. A legtöbb elektronikus projektek használjon 230/12 V-os transzformátort a váltóáramú hálózati feszültség leállításához a 230 V-12 V-os váltakozó áramú tápellátáshoz.

Híd egyenirányító áramkör diagram

A következő szakasz egy diódahidas egyenirányító, amely négy vagy több diódát használ a hídirányító típusától függően. Egy adott dióda vagy bármely más kapcsolóeszköz kiválasztása a megfelelő egyenirányító számára megköveteli az eszköz bizonyos szempontjait, például a csúcs inverz feszültséget (PIV), az előreáramú áramot, a feszültségértékeket stb. diódasorozat a bemeneti jel minden fél ciklusához.

Mivel a diódahíd-egyenirányítók utáni kimenet lüktető jellegű, és tiszta DC-ként történő előállításához szűrésre van szükség. A szűrést általában egy vagy többel hajtják végre kondenzátorok vannak csatlakoztatva a terhelés, amint az alábbi ábrán megfigyelhető, ahol a hullám simítását végzik. Ez a kondenzátor névleges értéke a kimeneti feszültségtől is függ.

Ennek a szabályozott egyenáramnak az utolsó szakasza egy feszültségszabályozó, amely állandó szinten tartja a kimeneti feszültséget. Tegyük fel, hogy a a mikrovezérlő működik 5 V DC-nél, de a hídirányító után a kimenet 16V körül van, ezért ennek a feszültségnek a csökkentése és az állandó szint fenntartása érdekében - függetlenül attól, hogy a bemeneti oldalon feszültségváltozások vannak-e - feszültségszabályozóra van szükség.

Bridge Rectifier művelet

Amint fentebb tárgyaltuk, az egyfázisú hídirányító négy diódából áll, és ez a konfiguráció a terhelésen keresztül kapcsolódik. A híd egyenirányító működési elvének megértése érdekében demonstrációs célokra figyelembe kell vennünk az alábbi áramkört.

A bemeneti váltakozó áramú hullámalakú diódák pozitív fél ciklusa alatt D1 és D2 előre, D3 és D4 pedig fordított előfeszítéssel rendelkeznek. Amikor a feszültség, több, mint a a diódák küszöbszintje D1 és D2, vezetni kezd - a terhelési áram elkezd rajta keresztül áramolni, amint az az alábbi ábrán a piros vonal útvonalán látható.

Áramkör működtetése

A bemenő AC hullámforma negatív félciklusa alatt a D3 és D4 diódák előre előfeszítettek, D1 és D2 pedig fordított torzításúak. A terhelési áram akkor kezd átfolyni a D3 és D4 diódákon, amikor ezek a diódák az ábrán látható módon vezetni kezdenek.

Megfigyelhetjük, hogy mindkét esetben a terhelési áram iránya megegyezik, vagyis felfelé lefelé, ahogy az ábrán látható - tehát egyirányú, ami egyenáramot jelent. Így a hídirányító használatával a bemenő váltakozó áram egyenárammá alakul. Ezzel a hídhullámú egyenirányítóval a terhelés kimenete pulzáló jellegű, de a tiszta DC előállításához további szűrőre van szükség, mint egy kondenzátor. Ugyanaz a művelet alkalmazható a különböző híd-egyenirányítókra, de a vezérelt egyenirányítókra tirisztorok kiváltása szükséges az áram betöltéséhez.

A híd egyenirányítók típusai

A menyasszonyi egyenirányítókat e tényezők alapján több típusba sorolják: az ellátás típusa, vezérlő képesség, menyasszony áramkör konfigurációi stb. A híd egyenirányítókat főként egy- és háromfázisú egyenirányítókba sorolják. Ezeket a típusokat tovább osztályozzák nem ellenőrzött, félig szabályozott és teljesen vezérelt egyenirányítókra. Az ilyen típusú egyenirányítók egy részét az alábbiakban ismertetjük.

Egyfázisú és háromfázisú egyenirányítók

Az ellátás jellege, vagyis egy- vagy háromfázisú ellátás dönti el ezeket az egyenirányítókat. Az egyfázisú hídirányító négy diódából áll, amelyek az AC-t DC-vé alakítják, míg a A háromfázisú egyenirányító hat diódát használ , az ábrán látható módon. Ezek lehetnek ismét kontrollálatlan vagy vezérelt egyenirányítók, az áramkör összetevőitől, például diódáktól, tirisztoroktól és így tovább.

Egyfázisú és háromfázisú egyenirányítók

Ellenőrizetlen híd egyenirányítók

Ez a hídirányító diódákat használ a bemenet egyenirányítására az ábra szerint. Mivel a dióda egyirányú eszköz, amely az áramot csak egy irányban engedi meg. A diódák ilyen konfigurációjával az egyenirányítóban nem engedi meg, hogy a teljesítmény a terhelésigénytől függően változzon. Tehát ezt a típusú egyenirányítót a állandó vagy fix tápegységek .

Ellenőrizetlen híd egyenirányítók

Vezérelt hídirányító

Ebben a típusú egyenirányítóban AC / DC átalakító vagy egyenirányító - A nem ellenőrzött diódák helyett olyan vezérelt szilárdtest-eszközöket használnak, mint az SCR, a MOSFET, az IGBT stb., Hogy a kimenő teljesítményt különböző feszültségeken változtassák. Ezeknek az eszközöknek a különböző pillanatokban történő aktiválásával a terhelés kimeneti teljesítménye megfelelően megváltozik.

Vezérelt hídirányító

Bridge Rectifier IC

A hídirányítót, mint az RB-156 IC csap konfigurációját az alábbiakban tárgyaljuk.

“forgattyús zseblámpa, hogyan működik ”

1. tű (fázis / vonal): Ez egy váltóáramú bemeneti tüske, ahol a fázisvezeték csatlakoztatása a váltakozó áramú tápfeszültségről e fáziscsap felé irányítható.

2. tű (semleges): Ez az AC bemeneti tű, ahol a semleges vezeték csatlakoztatható az AC tápegységtől ehhez a semleges csaphoz.

Pin-3 (pozitív): Ez az az egyenáramú kimeneti tüske, ahol az egyenirányító pozitív egyenfeszültsége ebből a pozitív csapból származik

4. tű (negatív / föld): Ez az az egyenáramú kimeneti csap, ahol az egyenirányító földi feszültségét e negatív csapból kapják meg

Specifikációk

Ennek az RB-15 Bridge egyenirányítónak az alkategóriái az RB15-től az RB158-ig terjednek. Ezen egyenirányítók közül az RB156 a leggyakrabban használt. Az RB-156 híd-egyenirányító specifikációi a következőket tartalmazzák.

Az O / p egyenáram 1,5A
A maximális fordított csúcsfeszültség 800V
Kimeneti feszültség: (√2 × VRMS) - 2 Volt
A maximális bemeneti feszültség 560V
Minden híd feszültségesése 1V @ 1A
A túlfeszültség áram 50A

Ezt az RB-156-at általában kompakt, alacsony költségű és egyfázisú hídirányítóval használják. Ennek az IC-nek van a legnagyobb i / p váltóáramú feszültsége, mint az 560 V, ezért minden országban használható egyfázisú hálózati táplálásra. Ennek az egyenirányítónak a legnagyobb egyenárama 1,5 A. Ez az IC a legjobb választás az AC-DC átalakítására irányuló projektekben, és legfeljebb 1,5 A-ot szolgáltat.

A hídirányító jellemzői

A hídirányító jellemzői a következők

Ripple Factor
Csúcs inverz feszültség (PIV)
Hatékonyság

Ripple Factor

A kimeneti DC jel simaságának tényezővel történő mérését ripple factor-nak nevezzük. Itt egy sima egyenáramú jel tekinthető az o / p egyenáramú jelnek, amely kevés hullámzást tartalmaz, míg a magasan pulzáló egyenáramú jelet úgy tekinthetjük, mint a magas hullámosságokat tartalmazó o / p jelet. Matematikailag meghatározható a hullámfeszültség és a tiszta egyenfeszültség hányadaként.

Hídirányító esetén a hullámtényező megadható

Γ = √ (Vrms2 / VDC) −1

A hídirányító hullámtényező értéke 0,48

PIV (csúcs inverz feszültség)

A csúcs inverz feszültség vagy PIV meghatározható a diódától érkező legnagyobb feszültségértékként, amikor a negatív félciklus alatt fordított előfeszítéssel csatlakozik. A híd áramkör négy diódát tartalmaz, mint például a D1, D2, D3 és D4.

A pozitív félciklusban a két dióda, mint például a D1 és D3, vezető helyzetben van, míg a D2 és D4 dióda nem vezető helyzetben van. Hasonlóképpen, a negatív félciklusban az olyan diódák, mint a D2 és D4, vezető helyzetben vannak, míg a diódák, mint a D1 és D3, nem vezető helyzetben vannak.

Hatékonyság

Az egyenirányító hatékonysága főleg eldönti, hogy az egyenirányító mennyire képes képes váltakozó áramot váltani egyenárammá (egyenáram). Az egyenirányító hatékonysága meghatározható, mivel ez a DC o / p teljesítmény és az AC i / p teljesítmény aránya. A hídirányító maximális hatásfoka 81,2%.

η = DC o / p Teljesítmény / AC i / p Teljesítmény

Híd egyenirányító hullámalakja

A hídirányító egyenáramköri diagramjából arra következtethetünk, hogy a terhelésellenálláson átáramló áram egyenlő a pozitív és negatív fél ciklusok során. Az o / p DC jel polaritása teljesen pozitív lehet, egyébként negatív. Ebben az esetben teljesen pozitív. Amikor a dióda iránya megfordul, akkor teljes negatív egyenfeszültség érhető el.

Ezért ez az egyenirányító lehetővé teszi az áram áramlását az i / p AC jel pozitív és negatív ciklusai során is. A hídirányító kimeneti hullámalakját az alábbiakban szemléltetjük.

Miért hívják Bridge Rectifiernek?

A többi egyenirányítóval összehasonlítva ez a leghatékonyabb egyenirányító áramkör típusa. Ez a teljes hullámú egyenirányító típusa, mivel a neve arra utal, hogy az egyenirányító négy diódát használ, amelyek híd alakban vannak összekötve. Tehát ezt a fajta egyenirányítót hídirányítónak nevezik.

Miért használunk 4 diódát a hídirányítóban?

A hídirányítóban négy diódát használnak az áramkör megtervezéséhez, amely lehetővé teszi a teljes hullámú egyenirányítást anélkül, hogy középre csapolt transzformátort használna. Ezt az egyenirányítót főleg teljes hullámú egyenirányítás biztosítására használják az alkalmazások többségében.

Négy dióda elrendezése történhet zárt hurkú elrendezésen belül, hogy az AC-t DC-re hatékonyan változtassák. Ennek az elrendezésnek a legfőbb előnye, hogy nincs középen csapolt transzformátor, így csökken a méret és a költség.

Előnyök

A hídirányító előnyei a következők.

“lm317 állítható feszültségszabályozó áramkör ”

A teljes hullámú egyenirányító egyenirányítási hatékonysága kétszerese a félhullámú egyenirányítójának.
A magasabb kimeneti feszültség, a nagyobb kimenő teljesítmény és a transzformátor kihasználási tényező teljes hullámú egyenirányító esetén.
A hullámzó feszültség alacsony és nagyobb frekvenciájú, teljes hullámú egyenirányító esetén ilyen egyszerű szűrő áramkörre van szükség
Nincs szükség középső csapra a transzformátor szekunder részén, így hídirányító esetén a szükséges transzformátor egyszerűbb. Ha nincs szükség a feszültség fokozására vagy csökkentésére, akkor a transzformátor akár ki is küszöbölhető.
Adott teljesítmény esetén a hídirányító esetén kisebb méretű transzformátor használható, mivel a táptranszformátor primer és szekunder tekercsében az áram a teljes váltakozó áramú ciklus alatt áramlik.
A rektifikálás hatékonysága kétszeres a félhullámú egyenirányítóhoz képest
Egyszerű szűrőáramköröket használ a magas frekvenciájú és alacsony hullámfeszültséghez
A TUF magasabb, mint egy középen csapolt egyenirányító
A középső csapváltó nem szükséges

Hátrányok

A hídirányító hátrányai a következők.

Négy diódára van szükség.
Két extra dióda használata további feszültségesést okoz, ezzel csökkentve a kimeneti feszültséget.
Ennek az egyenirányítónak négy diódára van szüksége, így az egyenirányító költsége magas lesz.
Az áramkör nem megfelelő, ha kis feszültséget kell kijavítani, mert a két dióda összekapcsolása sorozatosan történhet és kettős feszültségesést biztosít belső ellenállásuk miatt.
Ezek az áramkörök nagyon összetettek
A középen érintkező egyenirányítóhoz képest a híd egyenirányítónak nagyobb az energiavesztesége.

Alkalmazás - A váltakozó áram átalakítása egyenárammá egy Bridge Rectifier segítségével

Számos elektronikus alkalmazáshoz gyakran szükséges a szabályozott egyenáramú tápellátás. Az egyik legmegbízhatóbb és legkényelmesebb módszer a rendelkezésre álló váltóáramú tápfeszültség átalakítása egyenárammá. Az AC jel egyenáramúvá alakítása egy egyenirányító segítségével történik, amely egy diódarendszer. Ez lehet félhullámú egyenirányító, amely az AC jelnek csak a felét javítja, vagy egy teljes hullámú egyenirányító, amely az AC jel mindkét ciklusát helyrehozza. A teljes hullámú egyenirányító lehet két diódából álló központosított egyenirányító vagy 4 diódából álló hídirányító.

Itt bemutatják a híd egyenirányítóját. Az elrendezés 4 diódából áll, amelyek úgy vannak elrendezve, hogy két szomszédos dióda anódjai csatlakoznak a kimenet pozitív táplálásához, a másik két szomszédos dióda katódjai pedig a kimenet negatív táplálásához vannak csatlakoztatva. A másik két szomszédos dióda anódja és katódja az AC tápellátás pozitívjához, míg másik két szomszédos dióda anódja és katódja az AC tápellátás negatívjához kapcsolódik. Így 4 dióda hídkonfigurációban van elrendezve úgy, hogy minden félciklusban két váltakozó dióda vezet taszító feszültséget, és taszítókkal.

Az adott áramkör egy híd egyenirányító elrendezésből áll, amelynek szabályozatlan egyenáramú kimenetét egy áramkorlátozó ellenálláson keresztül egy elektrolit kondenzátor kapja. A kondenzátor feszültségét voltmérővel figyelik, és folyamatosan növekszik, miközben a kondenzátor töltődik, amíg el nem éri a feszültséghatárt. Ha a kondenzátoron keresztül egy teher van csatlakoztatva, a kondenzátor kisül, hogy biztosítsa a szükséges bemeneti áramot a terheléshez. Ebben az esetben egy lámpát terhelésként csatlakoztatnak.

Szabályozott egyenáramú tápegység

A szabályozott egyenáramú tápegység a következő elemekből áll:

Lépcsőzetes transzformátor a nagyfeszültségű váltakozó áram átalakítására alacsony feszültségű váltakozó feszültségre.
Híd egyenirányító az AC váltakozásához pulzáló DC-vé.
Kondenzátorból álló szűrőáramkör az AC hullámai eltávolítására.
IC 7805 szabályozó 5 V szabályozott egyenfeszültség eléréséhez

A fokozatmentes transzformátor átalakítja a 230 V-os hálózati tápfeszültséget 12 V AC-ra. Ezt a 12 V váltakozó áramot a híd egyenirányító elrendezésére alkalmazzák úgy, hogy az alternatív diódák minden fél ciklusra vezessenek, és váltakozó hullámosságokból álló pulzáló DC feszültséget eredményeznek. A kimeneten keresztül összekapcsolt kondenzátor lehetővé teszi az AC jel áthaladását és blokkolja az egyenáramú jelet, így felüláteresztő szűrőként működik. A kondenzátoron keresztüli kimenet tehát szabályozatlan szűrt egyenáramú jel. Ezt a kimenetet lehet hajtani elektromos alkatrészek mint a relék, motorok stb. Az IC 7805 IC szabályozó csatlakozik a szűrő kimenetéhez. Állandóan szabályozott 5 V kimenetet ad, amelyet sok elektronikus áramkör és eszköz, például tranzisztorok, mikrovezérlők stb. Bemenetére lehet használni. Itt az 5 V-ot arra használják, hogy az ellenálláson keresztül egy LED-et torzítson.

Ez mind a híd egyenirányító elmélete típusai, áramköre és működési elvei. Reméljük, hogy ebben a témában ez az egészséges kérdés hasznos lesz az építkezéshez a hallgatók elektronikai vagy elektromos projektjei valamint különféle elektronikus eszközök vagy készülékek megfigyelésében. Köszönjük figyelmét és figyelmét erre a cikkre. Ezért kérjük, írjon nekünk, hogy kiválaszthatja a szükséges alkatrészértékeket ebben a hídirányítóban az alkalmazásához, és bármilyen más technikai útmutatást.

Most reméljük, hogy van ötlete a hídirányító koncepciójáról és alkalmazásairól, ha további kérdés merül fel ebben a témában, vagy az elektromos és elektronikus projektek koncepciójáról, megjegyzéseket fűz az alábbi szakaszhoz.

Fotók: