Razumijevanje ispravljača mosta: principi, klasifikacije i praktične primjene
2024-07-09 10354

Ispravljač mosta pretvara naizmjeničnu struju (AC) u direktnu struju (DC) kroz strukturu mosta sastavljenog od četiri diode.Jednosmjerna provodljivost dioda koristi se za ispravljanje pozitivnih i negativnih polovnih ciklusa AC-a u istosmjerni u istom smjeru.Dizajn ispravljača mosta ne samo poboljšava efikasnost ispravljanja, već pruža i stabilan DC izlazni napon.Ovaj članak će detaljno razgovarati o principu rada, klasifikaciju i ulogu mosta ispravljača u praktičnim primjenama.

Katalog

Šta je ispravljač?

Ispravljač je elektronički uređaj koji se koristi za pretvaranje naizmjenične struje (AC) u izravnu struju (DC).Obično se koristi u elektroenergetskim sistemima i otkrivanje radio signala.Ispravljači olakšavaju pretvorbu iz AC-a do DC-a iskorištavanjem jednosmjerne provodljivosti dioda, omogućavajući struju da teče u samo jednom smjeru.Mogu se izrađivati ​​od raznih materijala, uključujući vakuumske cijevi, cijevi za paljenje, čvrste stabe silicijumske poluvodičke diode i žive lukove.Uređaji koji izvode suprotnu funkciju (pretvaranje DC na AC) nazivaju se pretvaračima.

U stanju pripravnosti (neprekidno napajanje), potrebno je napuniti samo bateriju, tako da sistem uključuje punjač, ​​ali ne isporučuje napajanje u opterećenje.Suprotno tome, dvostruka pretvaranja ne samo da naplaćuje bateriju, već i isporučuje snagu pretvaraču, tako da se naziva ispravljačem / punjačem.

Glavna funkcija ispravljača je pretvaranje AC na DC.To čini kroz dva glavna procesa, pretvarajući AC u DC, a zatim ga filtrira kako bi se omogućio stabilan istosmjerni izlaz za opterećenje ili pretvarač i pružanje napona punjenja za bateriju, čime se vrši i kao punjač.

Rad nekontroliranog ispravljača uključuje prolaze polovinu ciklusa izmjeničnog ciklusa kroz opterećenje, proizvodeći pulsirajuće DC izlaz.U kontroliranom ispravljaču, protok struje upravlja se kontrolom provođenja tranzistora ili drugog kontrolnog uređaja, što rezultira kontroliranim DC izlazom.

Klasifikacija ispravljača

Ispravljači su klasificirani prema različitim standardima.Slede su uobičajene metode klasifikacije:

Klasifikacija metodom ispravljanja

Ispravljač polu-talasa radi samo u polovini izmjeničnog ciklusa (pozitivan polu-ciklus ili negativni polu-ciklus).Ostaje neaktivan u drugom polu-ciklusu.Stoga se izlazni napon sastoji od samo polovine AC valnog oblika.

Ispravljač sa punim valom vrši se u pozitivnim i negativnim polu-ciklusima naizmeničnom ciklusu.To znači da je izlazni napon pozitivan u oba pola ciklusa ciklusa.

Klasifikacija ispravljačem

Diode ispravljači koriste diode kao glavni element ispravljanja.Obično se koriste u krugovima ispravljanja niske i srednjeg sna.Dioda omogućava samo struju da protok u jednom smjeru osiguravajući konverziju iz AC do DC-a.

SCR je poluvodički uređaj koji se može precizno kontrolirati za uključivanje i isključivanje.Pogodan je za krugove za praćenje visokog snage koji zahtijevaju preciznu kontrolu procesa ispravljanja.SCR je prvi izbor u aplikacijama koji zahtijevaju visoku efikasnost i visoku regulaciju.

Ove klasifikacije pomažu nam da razumijemo specifične funkcije i primjene različitih vrsta ispravljača u različitim elektroničkim sustavima.

Slika 1: Most ispravljač

Kako funkcionira ispravljač mosta?

Ispravljač mosta obično se koristi za pretvaranje naizmjenične struje (AC) na izravnu struju (DC) i pravi su ispravljač koji koristi jednosmjerno provodljivost diode.Koristi četiri diode raspoređene u konfiguraciji mosta kako bi se ispravio pozitivne i negativne polu-cikluse izmjeničnog struje u konzistentni DC izlaz.

Komponente ispravljača mosta

Komponente ispravljača mosta su četiri diode (D1, D2, D3, D4);Izvor za izmjeničnu struju (ulaz);otpornik opterećenja (RL);i kondenzator filtra (neobavezno, koji se koristi za izradu izlaznog napona).

Princip rada

Rad ispravljača mosta uključuje dva glavna procesa: pozitivna ispravka polu-ciklusa i negativna ispravka polu-ciklusa.

Slika 2: Valni oblik ispravljača mosta - pozitivan polu-ciklus i negativan polu-ciklus

Pozitivna ispravka pola ciklusa

Polaritet napona Tijekom pozitivnog polu-ciklusa AC ulaza, gornji kraj ulaza je pozitivan i donji kraj je negativan.Provodni put je da su diode D1 i D2 pristrani i provode struju.Trenutni tokovi sa pozitivnog terminala AC izvora, preko D1, preko RL-a opterećenja RL, i natrag na negativni terminal AC izvora kroz D2.Off stanje je da su diode d3 i d4 preokrenute pristrase i ostaju isključeni.Tokom ovog ciklusa, trenutni kroz RL teče s lijeva na desno.

Negativna ispravka pola ciklusa

Polaritet napona je da je tijekom negativnog poluvremena, polaritet AC ulaza obrnut, čineći gornji kraj negativan i donji kraj pozitivan.Provodni put je da su diode D3 i D4 pristrani i provode struju.Trenutni tokovi s negativnog terminala AC izvora, preko D3, preko RL-a opterećenja RL, i natrag na pozitivan terminal izvora AC izvora kroz D4.Off stanje je da su diode D1 i D2 preokrenuti pristrasan i ostaju isključeni.Uprkos preokretu polariteta, struja teče kroz RL i dalje teče u istom smjeru (s lijeva na desno).

Filtriranje

Nakon ispravljanja, izlazni napon i dalje pulsira DC.Za izradu ovog napona i smanjite grebeni, dodaje se filter kondenzator.Kondenzator filtra povezan je paralelno s otpornikom opterećenja (RL).Ova postavka zaglađuje pulsirajući DC, smanjuje naponsku snagu i pruža stabilniji izlaz.

Krug za ispravljač mosta

Ispravljač mosta poboljšava se na rijetkosti diode polu-talasa.Njegova glavna funkcija je pretvorba naizmjeničnu struju (AC) u izravnu struju (DC).To čini pomoću četiri diode u određenom rasporedu za ispravljanje pozitivnih i negativnih polu-ciklusa izmjeničnog ulaza u jednosmjerni izlaz DC.

Slika 3: Krug ispravljača mosta

Ispravljač mosta pretvara AC na DC koristeći jednosmjernu provodljivost dioda.Dok se izmjenični napon i trenutni periodično alternativni smjerovi, DC izlaz mosta ispravljač uvijek teče u jednom smjeru.Ispravljači mosta su efikasniji od jednofaznih ispravljača polufaznih i punih talasa jer istovremeno koriste oba polu-ciklusa ciklusa izmjeničnog ciklusa.To omogućava glatkiji, kontinuirniji izlaz DC-a.U aplikacijama kao što su napajanje, poput napajanja, punjača za napajanje, punjači za napajanje, punjači baterije i raznih elektroničkih uređaja.Ispravljač mosta u kombinaciji sa filtriranjem može pružiti stabilnu istosmjernu energiju potrebnu za ove aplikacije.

Funkcije ispravljača mosta

AC do DC pretvorbe

Glavna funkcija ispravljača mosta je pretvorba AC ulaz na DC izlaz.Napon izmjeničnog napona i struje naizmjenično, dok je DC napon i strujni protok u stalnom smjeru.Diode u ispravljaču mosta omogućavaju struju da teče u samo jednom smjeru, čime se osigurava ovu konverziju.

Poboljšana efikasnost

Ispravljač mosta koristi i pozitivne i negativne polu-cikluse naizmenične struje.Ova dvostruka iskorištava poboljšava efikasnost u odnosu na jednofazni ispravljač.To rezultira glatkim DC izlazom s manje ripple.

Stabilna DC snaga

Stabilna DC snaga pogodna je za elektroničke uređaje, napajanja i punjače baterije.Ispravljač mosta u kombinaciji sa filtrirnim kondenzatorima može pružiti ovo stabilno napajanje.

U idealnom slučaju, izlazni napon (prosječna vrijednost) ispravljača mosta može se izraziti kao

V_out = (2v_m) / π- (4v_f) / π

Ako V_MIS vršni napon ulaznog izmjeničnog napajanja i V_F je pad napona naprijed naprijed.

Primer

Pretpostavimo da imamo naizmeničnu energiju sa ulaznim naponom od 220V (efektivna vrijednost, RMS) i koristimo ispravljač mosta za ispravljanje.Pad napona naprijed diode je 0,7 V.

ULAZNI UVJETI:

Ulazni napon 220V AC (RMS)

Vrhunski napon V_M = 220 × √2 ≈311V

Diodni prema naprijed Drop V_F = 0.7V

Izračunajte izlaz:

Prosječni izlazni napon v_avg = (2 × 311) / π- (4 × 0.7) / π ≈198V

Na ovaj način, ispravljač mosta pretvara izmjenični napon na istosmjerni napon blizu 198V.Iako još uvijek postoje neke fluktuacije, izlaz se može dalje izgladiti pomoću odgovarajućih uređaja za filtriranje kako bi se osigurala stabilno istosmjerno napajanje.Nakon povezivanja kruga filtra, prosječni izlazni napon iznosi otprilike 1,2 puta veća od RMS-a ulaznog ac, dok je napon opterećenja otvorenog kruga oko 1.414 puta veća od RMS-a.Ovaj izračun pomaže u određivanju potrebnih komponenti za postizanje stabilnog i glatkog DC izlaza iz AC ulaza.

Kako kondenzatori rade kao filtre?

Filtriranje uklanja neželjene signalne valove.U filtriranju visokog prolaza, viši frekvencijski signali lako prolaze kroz krug do izlaza, dok su niži frekvencijski signali blokirani.AC krugovi sadrže napon ili trenutne signale različitih frekvencija, a ne svi su neophodni.Neželjeni signali mogu prouzrokovati smetnje koje narušava rad kruga.Da biste filtrirali ove signale, koriste se različiti krugovi filtriranja, u kojima kondenzatori igraju ključnu ulogu.Iako ispravljeni signali nisu izmjenični signali, koncept je sličan.Kondenzator se sastoji od dva provodnika odvojena od strane izolatora.U krugovima filtriranja, kondenzatori spremaju energiju za smanjenje izmjeničnog ripple i poboljšanja DC izlaza.

Slika 4: Dijagram kruga visokog prolaznog filtra

Kako signalizi filtrira

Kondenzatori mogu pohraniti i osloboditi punjenje.Kada se napon poveća, troškovi kondenzatora;Kada se napon smanjuje, ispušta kondenzator.Ove karakteristike osvajaju fluktuacije napona.U ispravljačkom krugu, kao što su ispravljač mosta, izlazni istosmjerni napon nije gladak, već pulsirajući.Povezivanje filter kondenzatora na izlaz može glaći ove pulsacije.

Slika 5: Ispravljač mosta - puni valni diodni modul

• Pozitivan pola ciklusa: Tokom pozitivnog polu-ciklusa, napon se povećava, uzrokujući naplatu kondenzatora.Spremljena električna energija dostiže svoju maksimalnu vrijednost na vrhu napona.

• negativni polu ciklus: Tijekom negativnog polu-ciklusa napon se smanjuje i kondenzator ispušta kroz opterećenje.Ovo pražnjenje pruža struju opterećenju, sprečavajući da izlazni napon naglo ispušta i izglađuju oblik talasa.

Radnja punjenja i pražnjenja kondenzatora osvaja ispravljeni izlazni napon na stalniji nivo istosposlova, smanjujući fluktuacije napona i ripple.

Odabir desnog kondenzatora

Veličina kondenzatora filtra direktno utječe na efekt filtriranja.Generalno gledano, veća vrijednost kapaciteta, to je bolji efekt filtriranja, jer veliki kondenzator može pohraniti više naboja i pružiti stabilniji napon.Međutim, vrijednost kapacitete ne može biti prevelika, u suprotnom, dovest će do dužeg vremena pokretanja kruga, povećanje volumena kondenzatora i povećanju troškova.

Empirijska formula za odabir kondenzatora filtra

C = I / (F × ΔV)

Gdje je c je vrijednost kapacitacije (Farad, F)

Ja sam struja opterećenja (AMPERE, A)

f je frekvencija snage (Hertz, Hz)

ΔV je dopušteni izlazni napon (Volt, V)

Uloga kondenzatora filtra

Kad se ispravljeni napon poveća, naplaćuje se kondenzator filtra, uzrokujući da napon postepeno povećava.Kada se ispravljeni napon smanjuje, ispuštaju kondenzator filtra, pružajući stabilnu struju i izglađivanje izlaznog napona.Radnja punjenja i pražnjenja kondenzatora filtra osvaja ispravljeni pulsirajući napon, smanjujući naponsku snagu i fluktuacije.Kondenzatori su efikasni za filtriranje jer omogućuju prolaze AC signali dok blokiraju DC signale.AC signali s višim frekvencijama prolaze kroz kondenzatore lakše, s manje otpora, što rezultira nižim naponom preko kondenzatora.Suprotno tome, izmjenični signali sa nižim frekvencijama suočavaju se sa višim otporom, što rezultira većim naponom preko kondenzatora.Za DC, kondenzator djeluje kao otvoreni krug, struja je nula, a ulazni napon je jednak naponu kondenzatora.

Filtriranje različitih frekvencija u ispravljačkim krugovima

Da biste shvatili kako kondenzatori filtra obrađuju različite frekvencije, kratko razmotrimo širenje Fourierove serije.Fourier serija raspada ne-sinusoidna periodična signala u zbroj sinusoidnih signala različitih frekvencija.Na primjer, složen periodični val može se razgraditi u više sinusoidnih talasa različitih frekvencija.

Slika 6: pulsirajući val

U ispravljačkom krugu izlaz je pulsivan val koji se može razgraditi u sinusoidne komponente različitih frekvencija pomoću serije Fourier.Visoke frekvencijske komponente prolaze direktno putem kondenzatora, dok sa niskim frekvencijskim komponentama dostižu izlaz.

Slika 7: Dijagram kruga filtra kondenzatora

Veći kondenzator, gladak izlazni valni oblik.Veći kondenzatori pohranjuju više naboja, pružajući stabilniji napon.

Slika 8: Dijagram filtriranja kondenzatora

U pulsirajućem naponom, kada napon padne ispod napona kondenzatora, pražnjenja kondenzatora u opterećenje, sprečavajući izlazni napon da padne na nulu.Ovo neprekidno punjenje i pražnjenje glatko izlazne napon.

Krugovi za filtriranje visokog i niskog prolaza

U filtru s visokim prolazom, kondenzator i otpornik su povezani u seriji.Visokofrekventni signali imaju minimalni pad napona prilikom prolaska kroz kondenzator, što rezultira većom strujom i većem izlaznom naponom preko otpornika.Niskofrekventni signali suočavaju se sa većim padom napona preko kondenzatora, što rezultira minimalnim izlaznim naponom.U niskom prolaskom filtra, kondenzator blokira visokofrekventne signale i omogućava samo niske frekvencije da prođu.Visokofrekventni signali imaju veliku impedanciju i minimalni izlazni napon, dok niskofrekventni signali imaju nisku impedanciju i veći izlazni napon.

Slika 9: Visok i nizak prolazni krug filtra

Vrste ispravljača mosta

Most ispravljači klasificirani su na osnovu njihove gradnje i primjene.Evo nekih zajedničkih vrsta:

Jednofazni ispravljač mosta

Jednofazni ispravljač mosta je najjednostavniji oblik i često se koristi u malom opremu za napajanje.Ima četiri diode koje pretvaraju jednofazni ac u pulsirajući DC.Tokom pozitivnog pola ciklusa AC, Diode D1 i D2 ponašanja, dok su D3 i D4 isključeni.Tokom negativnog poluvremena, D3 i D4 ponašanja, i D1 i D2 su isključeni.To omogućava da se pozitivni i negativni pola ciklusa AC ispravljaju u pozitivne DC.

Slika 10: Jednofazni dijagram valnog valnog oblika punog talasa

Trofazni ispravljač mosta

Trofazni ispravljači mosta koriste se u veće aplikacije za napajanje, poput industrijske opreme i velikih elektroenergetskih sistema.Sadrže šest dioda koje pretvaraju trofazni ac u glatkiji DC.Tokom svakog ciklusa trofaznog AC, razne kombinacije ponašanja dioda, ispravljaju pozitivne i negativne polovine ciklusa u DC.Ova metoda pruža glatkiji DC izlaz pogodan za velike potrebe za napajanjem.

Slika 11: Trofazni most potpuno kontrolirani ispravljački krug

Ispravljač kontroliranog mosta

Ispravljač kontroliranog mosta koristi ispravljač koji se kontrolira silicijumom (SCR) umjesto konvencionalne diode za reguliranje izlaznog napona.Kontrolom ugao provodljivosti SCR, prosječni izlaz DC može se mijenjati.Podešavanje ugla za izmijenjene pucanje kontrolira svoje vrijeme provođenja u svakom ciklusu, mijenjajući prosječni izlazni DC napon.Ova vrsta se često koristi u podesivim napajanjem i DC sistemima upravljanja motorom.

Ispravljač visokofrekventnog mosta

Ispravljači visokofrekventnih mosta koriste se u sistemima visokofrekventne energije i obično koriste divne diode za oporavak kako bi zadovoljili potrebe prebacivanja napajanja (SMP).Diode brzog oporavka imaju kratko vrijeme obrnutog oporavka i mogu brzo odgovoriti na visokofrekventne preklopne operacije, na taj način poboljšavajući efikasnost ispravljanja i smanjenje gubitaka i buke.

Jednolitni most ispravljač

Monolitski most ispravljači integriraju četiri zadana dioda u jedan čip ili modul, pojednostavljujući dizajn kruga i uglavnom se koriste u malim elektroničkim uređajima i adapterima za napajanje.Slično kao standardni ispravljač mosta, monolitna verzija nudi povećanu pouzdanost i lakša ugradnju jer je integrirana u jedan paket.

Potpuno kontrolirani most ispravljač

Potpuno kontrolirani ispravljač mosta koristi tiristor ispravljač (SCR) umjesto normalne diode.Svaki element ispravljača je kontroliran, omogućavajući preciznu regulaciju izlaznog napona i struje.Variranjem ugao provodljivosti SCR, izlaz ispravljača može se precizno kontrolirati.Ovaj ispravljač idealan je za aplikacije koje zahtijevaju kontrolu finog napona, poput DC motornih pogona i podesivih napajanja.Sposobnost variranja ugao paljenja SCR omogućava precizno upravljanje izlazom.

Polu-kontrolirani most ispravljač

Polu-kontrolirani most ispravljač kombinira tiristor (SCR) sa normalnom diodom.Tipično, u jednofaznim aplikacijama, dva od suprotstavljenih elemenata ispravljača sukvice, dok su druga dva diode.Ova postavka pruža mogućnost djelomične regulacije.Iako su samo neki elementi kontrolirani, oni pružaju ograničenu regulaciju po nižim troškovima.Polu-kontrolirani ispravljači pogodni su za sustave koji zahtijevaju djelomičnu kontrolu i nisu zabrani nisu koštali, poput malih motoričkih pogona i troškova osjetljivih podesivih napajanja.

Nekontrolirani most ispravljač

Nekontrolirani ispravljač mosta koristi samo obične diode, a svi elementi ispravljanja su nekontrolirani.To je najjednostavniji i najčešće korišteni ispravljač mosta.Ovaj ispravljač nedostaje mogućnost regulacije, ne može podesiti izlazni napon ili struju, a samo obavlja samo osnovnu ispravku.Pogodan je za razne elektroničke uređaje koji zahtijevaju stabilno dc napajanje, poput adaptera za napajanje i punjači za baterije.

Primjene ispravljača mosta

Pružanje polariziranog i stabilnog DC napona u zavarivanju

U opremi za zavarivanje, ispravljači mosta mogu osigurati stabilan istosmjerni napon.Ova stabilnost omogućava visokokvalitetno zavarivanje jer napajanje direktno utječe na postupak zavarivanja.Ispravljač pretvara izmjeničnu struju na DC napajanje, smanjujući trenutne fluktuacije i osiguravanje stabilnog zavarivačkog luka koji poboljšava snagu i kvalitetu zavarenog spoja.Ova stabilnost minimizira nedostatke zavarivanja i poboljšava ukupnu tačnost, posebno u lučnom zavarivanju.

Slika 12: Ispravljači mosta koji se koriste u aparatu za zavarivanje

Druga ključna funkcija ispravljača mosta je pružanje polariziranog istosmjernog napona.Ovo je posebno važno u profesionalnim operacijama zavarivanja, poput aluminijskog ili nehrđajućeg čelika zavarivanje, gdje formiranje oksidnih slojeva može utjecati na kvalitetu zavarivanja.Polarizirani napon smanjuje oksidaciju, osiguravajući čistiju površinu zavarivanja i jači spoj.Kombinacijom ispravljača mosta, oprema za zavarivanje može pružiti stabilniju, visokokvalitetnu struju koja poboljšava cjelokupni postupak zavarivanja.

Da biste dodatno glatko izlazni izlaz i smanjili fluktuacije napona, ispravljači mosta često se koriste u kombinaciji sa filtriranim kondenzatorima i regulatorima napona.Kondenzator filtra uklanja valove i čini izlazni napon glatkiji, dok regulator napona osigurava da je izlazni napon konstantan, zaštitu kvalitete zavarivanja iz napona V ariat jona.Ova kombinacija poboljšava stabilnost napajanja zavarivanje i proširuje život opreme.

Interno napajanje

Moderni elektronički uređaji, uključujući kućanske aparate, industrijska oprema i komunikacijska oprema, zahtijevaju stabilnu DC napajanje za pravilno djelovanje.Ispravljači mosta Pretvorite izmjeničnu struju iz mreže na DC napajanje koje zahtijeva ovi uređaji, a većina elektroničkih komponenti i krugova oslanja se na DC napajanje.

U ispravljaču mosta četiri diode formiraju klikvicu mosta za pretvaranje izmjeničnog napajanja za pulsiranje DC snage.Zatim, kondenzator filtra osvaja izlaz, smanjujući fluktuacije napona i stvaranje stabilnijeg DC napajanja.Za uređaje koji zahtijevaju preciznu snagu, regulator napona (poput linearnog ili preklopnog regulatora) osigurava stalni i precizan izlazni napon.Ovo podešavanje poboljšava pouzdanost i život opreme sprečavajući štetu uzrokovanu fluktuacijama napona.

U kućanskim aparatima, ispravljači mosta koriste se u unutrašnjoj modulima energetskih modula uređaja poput televizora, zvučnih sistema i računala.Na primjer, u napajanju televizora, ispravljač mosta pretvara napajanje izmjeničnom strujom na DC napajanje, što se zatim filtrira i stabilizira prije nego što se distribuira u TV krug.To osigurava da napon ostane stabilan uprkos fluktuacijama u vanjskom napajanju, čime se održava kvalitetu slike i zvuka.

Industrijska oprema za kontrolu ima veće zahtjeve za stabilnost napajanja zbog složenog operativnog okruženja.Ispravljači mosta na ovim uređajima pružaju stabilnu DC napajanje i poboljšavaju sigurnost i pouzdanost sustava zaštitnim krugovima kao što su prenapona i zaštita od prenapona i zaštite od prekomjerne struje.Na primjer, u programabilnim logičkim kontrolerima (PLC), ispravljači mosta mogu raditi složiti pod različitim uvjetima.

U komunikacijskoj opremi kao što su usmjerivači i prekidači, ispravljači mosta mogu pružiti visoku stabilnost, nisku snagu buke.To osigurava pouzdan prijenos signala i glatki rad opreme.Pretvaranjem AC-a na DC i usvajanje efikasnog regulacije filtriranja i napona, ispravljači mosta podržavaju pouzdane performanse komunikacijske opreme u složenim mrežnim okruženjima.

Unutar punjača baterije

Ispravljač mosta pretvara izmjeničnu struju u stabilnu DC napajanje potrebnu za punjenje baterije u punjaču baterije.Uz porast prijenosnih uređaja i električnih vozila, pouzdani punjači za baterije postali su bitni.Ispravljač osigurava da punjač pruža stalni struju i napon koji zadovoljava specifične potrebe različitih vrsta baterija.Ovaj stabilni izvor napajanja omogućava efikasno punjenje i produženi vijek trajanja baterije.

Ispravljač mosta obično se sastoji od četiri diode koje tvore krug mosta.Pretvara pozitivne i negativne polovine ciklusa izmjeničnog struje u pulsirajući DC napajanje.Iako ova pulsirajuća DC snaga ispunjava osnovne zahtjeve, i dalje fluktuira.Stoga punjači za baterije obično sadrže filter kondenzatore za glačanje napona i osigurati stabilniji izlaz.

Različite baterije zahtijevaju određene napone i struje punjenja.Most ispravljači kombinirani su s drugim modulima kruga kako bi se zadovoljile ove potrebe.Na primjer, litijumske baterije zahtijevaju precizan napon i trenutna kontrola za sprečavanje prekomernog punjenja i prekomjerne pražnjenja.Ispravljač integrira stalne trenutne i stalne načine punjenja napona i surađuje sa kontrolnim krugom punjenja kako bi se omogućio precizan napon i struju za optimizaciju procesa punjenja.

Pored pretvorbe moći, ispravljači mosta takođe mogu zaštititi punjače za baterije.Napon napajanja može doživjeti trenutnu prenapona ili nalete, što može oštetiti bateriju i punjač.Ispravljač formira efikasan mehanizam zaštite zajedno sa zaštitnim komponentama kao što su varistori i osigurači.Kada ulazni napon prelazi sigurnu razinu, zaštitni krug brzo isključuje napajanje ili preusmjerava višak struje kako bi se zaštitila baterija i punjač.

Ispravljači mosta koriste se ne samo u punjačima za male uređaje, već i u sistemima za punjenje električnih vozila velike snage.Ovi sustavi mogu podnijeti veću snagu i struju, a ispravljači osiguravaju sigurno i efikasno punjenje svojim pouzdanim performansama.Efikasna tehnologija regulacije ispravljanja i napona omogućavaju brzo punjenje i produži vijek trajanja baterije električnih vozila.

Unutar vetromske turbine

U vjetroturbini, ispravljač mosta pretvara napajanje naizmeničnom strujom koju stvara vjetar u istosmjerno napajanje.Ova DC snaga je osnova za naknadnu pretvorbu i skladištenje snage.Vjetrenjačke turbine stvaraju električnu energiju kroz različite brzine vjetra, proizvodeći nestabilnu izmjeničnu struju.Ispravljač učinkovito pretvara ovu fluktuirajuću izmjeničnu struju u stabilniju DC napajanje koje je lako pohranjivati ​​ili pretvoriti u izmjeničnu struju kompatibilnu s mrežom.

Slika 13: Ispravljači mosta koji se koriste u vjetrom turbinama

Generatori vjetroturbine obično stvaraju trofaznu izmjeničnu struju, koja se zatim pretvori u DC napajanje mostom ispravljačem.Ova konverzija stabilizira moć i smanjuje utjecaj fluktuacija napona.Ispravljena istosmjerna snaga može se koristiti izravno u sustavu za pohranu baterije ili pretvarač pretvarača za optimiziranje korištenja proizvodnje vjetra.

Unutar vjetroelektrane, most ispravljač, krug filtra i zaštitni krug formiraju sveobuhvatnu konverziju i upravljanje upravljanjem energijom.Krug filtra osvaja ispravljenu istosmjerno napajanje, smanjuje fluktuacije napona i valove i postiže stabilni izlaz.Zaštitni krug sprječava prenapona i prekomjerne štete, osiguravajući sigurnost i pouzdanost sustava.

Zbog oštrih okolišnih uvjeta, poput obale ili planinskih područja, sustavi za proizvodnju vjetra zahtijevaju visoku pouzdanost i izdržljivost.Ispravljači mosta moraju izdržati takve uslove kako bi se osigurala dugoročna operacija.Visokokvalitetni materijali i napredni procesi proizvodnje poboljšavaju izdržljivost i stabilnost ispravljačkih modula, poboljšavaju efikasnost sustava, smanjuju troškove održavanja i proširuju servisni vijek opreme.

Primjena ispravljača mosta u vjetrom turbinama omogućava efikasnu pretvorbu i upravljanje napajanjem snage.Ovi ispravljači poboljšavaju efikasnost pretvorbe energije i kvalitetu energije, promoviraju razvoj obnovljive energije i smanjili ovisnost o fosilnim gorivima.Kako čisti izvori energije kao što su vjetroelektrana postaju sastavni dio globalne energetske mješavine, ispravljači mosta igraju ključnu ulogu u ovoj transformaciji.

Otkrivanje amplitude moduliranog signala

U elektronskim komunikacijskim sistemima potrebno je otkriti amplitudu moduliranog signala.Ovaj postupak je posebno važan u radiofrekvencijskoj (RF) komunikaciji i obradi audio signala.Ispravljači mosta pretvaraju AC signale na DC signale, čineći otkrivanje amplitude lakše i preciznije.Pretvaranjem složenih izmjeničnih signala u mjerljive istosmjerne napone, ispravljači omogućavaju precizno otkrivanje amplitude.

Sastoji se od četiri diode u krugu mosta, ispravljač mosta procesuje i pozitivne i negativne polovine AC, proizvodeći glatkiju, stabilniji DC izlaz.Ispravljeni istosmjerni napon proporcionalan je amplitudi izvornog signala, omogućavajući precizno mjerenje amplitude moduliranog signala.

Ispravljači mosta od suštinskog su značaja u amplitudno otkrivanje krugova unutar RF prijemnika i predajnicima.Ti krugovi moniraju snagu signala u stvarnom vremenu, omogućavajući potrebna podešavanja za stabilan i kvalitetan prijenos signala.Česte su i u audio uređajima, poput pojačala i kontrolnih krugova, gdje otkrivanje amplitude audio signala omogućava dinamičku podešavanja jačine zvuka za poboljšano iskustvo slušanja.

Da bi se poboljšala tačnost otkrivanja amplitude, ispravljači mosta često su upareni sa krugovima za filtriranje i pojačanje.Krug filtra osvaja ispravljen istosmjerni signal uklanjanjem vapalica, dok krug pojačala povećava amplitudu signala, čime se poboljšava osjetljivost i tačnost otkrivanja.Ova kombinacija djeluje s raznim modulacijskim signalima i frekvencijama, pružajući pouzdanu tehničku podršku za mnoge primjene.

Pored komunikacija i audio opreme, most ispravljači također se koriste u radarskim sustavima kako bi otkrili amplitudu eho signala, pomažući u određivanju udaljenosti i veličine cilja.U medicinskoj opremi pomažu u otkrivanju amplitude signala elektrokardiograma (EKG), pružajući vrijedne podatke za dijagnosticiranje bolesti.

Pretvaranje visokog izmjeničnog napona na nizak DC napon

Ispravljači mosta se široko koriste u elektroniku električne energije za pretvaranje visokog napona na nizak istosmjerni napon za aplikacije poput adaptera, industrijske opreme i raznih elektroničkih uređaja.Ispravljači osiguravaju pouzdan rad uređaja koji zahtijevaju niskonapoljsko istosmjerno napajanje efikasnim pretvaranjem visokonaponskih AC iz glavnog napajanja.

Ispravljač mosta djeluje pomoću četiri dioda koji formiraju mostni krug za ispravljanje dva polukapona ulazne izmjenične struje i pretvori ga u pulsirajući DC snagu.Iako ova pulsira istosmjerna snaga sadrži neke ripple, naknadno filtriranje i regulaciju napona stvara stabilnu niskonapoljsku istosmjernu snagu.Kondenzatori filtrira izravnati fluktuacije napona, dok regulatori napona osiguravaju da je izlazni napon precizan, garantujući konzistentne performanse uređaja.

Ispravljači mosta ne samo da vrše konverziju napona već i zaštitu krugova.Na primjer, u industrijskoj opremi, visokonaponski AC može naići na prenapona kada se pretvori u niskonaponski DC.Kombinovanje ispravljača sa zaštitnim krugovima i osiguračima osiguravaju sigurnost opreme.Ako ulazni napon pređe siguran nivo, zaštitni krug brzo isključuje napajanje ili ograničava struju kako bi se spriječilo oštećenje.

U adapterima za napajanje, ispravljači mosta su bitne komponente.Na primjer, punjači mobilnih telefona koriste ispravljači mosta da pretvori 220V AC u DC, koji se zatim filtrira i odstupi za izlaz stabilan 5V ili 9V DC za punjenje.Ovaj proces osigurava sigurnu, efikasnu punjenje i produžava trajanje baterije.

Industrijska oprema često zahtijeva niskonaponski istosmjerno napajanje za napajanje unutarnjih krugova i upravljačkih sistema.Ispravljači mosta pretvaraju visokonaponski industrijski ac na odgovarajući niskonaponski DC kako bi se osiguralo normalan rad opreme kao što su CNC alatni strojevi i sustavi upravljanja motorom.Rasprostranjenost i efikasnost topline su izazovi u pretvaranju visokonapona na niskonaponski DC.Budući da ispravljanje generira toplinu, ispravljači mosta često su opremljeni hladnjacima ili izrađeni od visokokvalitetnih poluvodičkih materijala za poboljšanje performansi i izdržljivosti.

Rectifier mosta u odnosu na pola talasa ispravljač

Ispravljači mosta i ispravljači pola talasa su uobičajene vrste ispravljača, ali uvelike se razlikuju u izgradnji, performansama i aplikacijama.Razumijevanje ovih razlika može vam pomoći da odaberete najprikladnije rješenje ispravljanja za različite aplikacije.

Most ispravljač

Ispravljač mosta je efikasniji jer pretvara snagu preko cijelog AC ciklusa.Koristi četiri diode raspoređene u konfiguraciji mosta, omogućujući mu da se bavi i pozitivnim i negativnim polu-ciklusima AC ulaza.Budući da se koristi cjelokupni ulazni napon, izlazni napon je veći.Kada povežete ispravljač mosta, možete odmah primijetiti njegovu efikasnost.Izlazni napon je glatkiji i veći od onog od polu-talasnog ispravljača.Ova efikasnost je zašto se most ispravljači koriste u visokim performansama napajanja, poput adaptera za napajanje, opreme za zavarivanje i industrijskim upravljačkim sistemima.Stabilan DC izlaz čini ga idealnim za aplikacije koje zahtijevaju stabilnu snagu.

Ispravljač pola talasa

Ispravljač pola vala je jednostavniji i zahtijeva samo jednu diodu za osnovnu ispravljanje.Provodi samo tokom pozitivnog polu-ciklusa AC unosa, omogućavajući struju da prođe samo u ovom periodu.Negativni polu-ciklus je blokiran, što rezultira pulsirajućim DC izlazom koji sadrži samo pozitivnu struju polu-ciklusa.Kada koristite polu-talas ispravljač, primijetit ćete njegovu jednostavnost.Lako je postaviti, ali izlaz je manje efikasan, s nižim naponom i većom pukotinom.To ga čini pogodnim za uređaje sa malim napajanjem koji ne zahtijevaju kvalitet velike snage, poput jednostavnih punjača i krugova za obradu niskog napajanja.

Poređenje i primjena

Učinkovitost i stabilnost: ispravljači mosta nude veću efikasnost i stabilnost.Oni koriste puni izmjenični ciklus, što rezultira glatkim DC izlazom s minimalnom maramom.Kada je uparen sa krugom filtriranja, važenja izlaznog napona dodatno se smanjuje, pružajući stabilan i gladak istosmjerni napon.To ih čini pogodnim za aplikacije koje zahtijevaju visoku kvalitetu energije.

Složenost i trošak: ispravljači mosta su složeniji u izgradnji i zahtijevaju četiri diode.Međutim, predujmovi u elektronici smanjili su troškove i veličinu ovih komponenti, čineći ispravljači mosta spremnije dostupnim.

Jednostavnost i ekonomičnost: Ispravljači pola valova su jednostavni u izgradnji i niskim troškovima, čineći ih povoljnim za aplikacije u kojima visoka kvaliteta energije nije važna.Idealni su za male, niske sklopove, poput onih u prijenosnim uređajima ili jeftin elektronika.Iako imaju nižu efikasnost i veće fluktuacije napona, njihova jednostavnost čini im pristupačan izbor za neke koristi.

Odabir ispravnog ispravljača

Odabir između mosta ispravljača i ispravljača polu-talasa ovisi o specifičnim zahtjevima aplikacije.Za visoku efikasnost i stabilan izlaz, most ispravljač je najbolji izbor.Za jednostavnost i niske troškove, posebno u aplikacijama sa malim napajanjem, ispravljač pola talasa može biti prikladniji.

Poređenje ispravljača mosta i izmjeničnih prekidača

Most ispravljači i izmjenični prekidači igraju različite uloge u elektroniku električne energije.Ispravljači mosta pretvaraju naizmjeničnu struju (AC) na izravnu struju (DC), dok izmjenični prekidači upravljaju isključivim stanjem AC kruga.Razumijevanje njihovih funkcija i aplikacija pomažu u efikasnom dizajniranju i korištenju elektroničkih uređaja.

Most ispravljač

Ispravljač mosta pretvara pozitivne i negativne polu-cikluse AC u DC.To se postiže pomoću četiri diode koje se ponašaju naizmjenično, osiguravajući da struja izmjeničnog struje u jednom smjeru, što rezultira pulsirajućim DC izlazom.Kada koristite most ispravljače, primijetit ćete koliko efikasno pretvore u DC preko cijelog ciklusa.Izlazni napon je veći i glatkiji, posebno u kombinaciji s filtriranim kondenzatorima i regulatorima napona, koji mogu smanjiti fluktuacije i pružiti stabilnu DC.Ove karakteristike čine most ispravljače idealnim za adaptere za napajanje, opremu za zavarivanje i industrijske upravljačke sustave, gdje je potrebna stabilna i pouzdana i pouzdana napajanje.

AC prekidači

AC prekidači koriste elektroničke preklopne elemente kao što su tiristori, dvosmjerni tiristori ili solid-state releji za kontrolu provođenja i isključenja izmjeničnih krugova.Uz izmjeničnu sklopke, otkrit ćete da brzo reaguju, imaju dug radni vijek i vrlo su pouzdani.Oni mogu raditi na visokim frekvencijama, čineći ih prikladnim za aplikacije koje zahtijevaju česte prebacivanje, kao što su kućni uređaji, sustavi rasvjete i kontrole industrijske automatizacije.Oni efikasno upravljaju distribucijom električne energije, osiguravajući da sustavi rade sigurno i efikasno.

Kombinovane aplikacije

U nekim sustavima, mostovi ispravljači i izmjenični prekidači koriste se zajedno za složeno upravljanje i kontrolu energije.Na primjer, u neprekibivom sistemu napajanja (UPS), ispravljač mosta pretvara ulaznu izmjeničnu struju na DC napajanje za pohranu baterije i uporabu pretvarača.AC prekidač kontrolira prebacivanje napajanja, osiguravajući kontinuiranu snagu tijekom glavnog prekida napajanja tako što brzo prebacivanje na sigurnosni izvor napajanja.Ova kombinacija utječe snage obje komponente kako bi se osigurala stabilno i pouzdano rješenje za struju.

Dizajnerska razmatranja

Projektiranje i odabir ispravljača mosta i prekidača za izmjeničnu struju uključuje različite faktore.Za ispravljač mosta razmislite o ulazni napon i trenutne specifikacije, efikasnost ispravljanja, termičko upravljanje i fizičku veličinu.Za izmjenične sklopke obratite pažnju na napon i trenutne ocjene, brzinu prebacivanja, robusnost i elektromagnetsku kompatibilnost.Inženjeri moraju odabrati prave komponente na osnovu određenih zahtjeva za aplikacije za postizanje optimalnih performansi i pouzdanosti.

Zaključak

Ispravljači su od velikog značaja u elektroničkom i elektroenergetskom sistemu.Bilo da se radi o polu-talasnom ispravljaču, ispravljač punog vala ili ispravljač mosta, svi igraju ključnu ulogu u različitim scenarijima aplikacija.Ispravljači mosta se široko koriste u visokim performansama napajanja, opremi za zavarivanje i industrijskim upravljačkim sustavima zbog velike efikasnosti i stabilnosti.Ispravljači pola talasa pogodni su za elektroničke uređaje sa malim napajanjem zbog svoje jednostavne strukture i niskih troškova.Prilikom dizajniranja i odabira ispravljača potrebno je sveobuhvatno razmotriti faktore kao što su ulazne napone, trenutne specifikacije, efikasnost ispravljanja i termičko upravljanje prema specifičnim zahtjevima za primjenu i pouzdanost.Razvoj i primjena ispravljača ne samo poboljšavaju efikasnost i stabilnost elektroničke opreme, već i promoviraju tehnološki napredak i industrijsko nadogradnju.

Često postavljana pitanja [FAQ]

1. Koje su prednosti ispravljača mosta?

Visoka efikasnost: Ispravljači mosta pretvoriti oba poluvremena ciklusa izmjeničnog ciklusa u DC, čineći ih efikasnijim od ispravljača pola talasa, koji koriste samo polovinu izmjeničnog ciklusa.To znači da se manje energije troši, a više snage se isporučuje na teret.

Veći izlazni napon: Budući da ispravljači mosta koriste puni AC valni oblik, rezultirajući istosmjernim izlaznim naponom veći je u odnosu na ispravljače polu-talasa.To dovodi do robusnijeg napajanja.

Smanjena grebena: Postupak pravopisanog pravog talasa stvara glatkiji DC izlaz sa manje ripple (fluktuacije) u odnosu na ispravljanje polu-talasa.Ovaj glatki izlaz ključan je za osjetljive elektroničke uređaje.

Pouzdan i izdržljiv: Upotreba četiri dioda u konfiguraciji mosta pruža bolju pouzdanost i izdržljivost.Čak i ako jedna dioda ne uspije, krug može i dalje funkcionirati, mada s smanjenom efikasnošću.

Nema potrebe za središnjom tamnom transformatorom: Za razliku od ispravljača sa punim valom za koje je potreban transformator u sredini, ispravljači mosta ne treba ovo, čineći dizajn jednostavnije i često jeftinije.

2. Zašto se četiri dioda koriste u ispravljaču mosta?

Ispravljanje sa punim talasom: Primarni razlog za korištenje četiri diode je postizanje ispravljanja punog talasa.To znači da se koriste i pozitivne i negativne polovice izmjeničnog ciklusa, što povećava efikasnost i izlazni napon ispravljača.

Kontrola smjera: Diode su raspoređene u konfiguraciji mosta koja usmjerava protok struje.Tokom pozitivnog polu-ciklusa AC ulaza, dvije diode ponašanja i omogućavaju struju da prođu kroz opterećenje u jednom smjeru.Tokom negativnog polu-ciklusa, ostale dvije diode ponašaju, ali još uvijek usmjeravaju struju kroz teret u istom smjeru.To osigurava konzistentni DC izlaz.

Upotreba napona: Korištenjem četiri diode, ispravljač mosta može iskoristiti cijeli izmjenični napon, maksimiziranje efikasnosti pretvorbe energije.Svaka diodna par naizmjenično provodi, osiguravajući da opterećenje uvijek vidi jednosmjernu struju.

3. Koji su nedostaci ispravljača mosta?

Pad napona: Svaka dioda u mostu ispravljač predstavlja mali pad napona (obično 0,7 V za silikonske diode).Sa četiri diode, to rezultira ukupnim padom napona od oko 1,4 V, umanjenjem izlaznog napona lagano.

Složenost: Krug ispravljača mosta je složeniji od jednostavnog ispravljača polu-talasa, jer zahtijeva četiri diode umjesto jednog.To može povećati složenost dizajna i montaže kruga.

Gubitak energije: pad napona preko dioda također se prevodi u gubitak energije koji može biti značajan u visokokvatelnoj aplikaciji.To smanjuje ukupnu efikasnost napajanja.

Generacija toplote: gubitak energije u Diode rezultira generacijom topline, što može zahtijevati dodatne mjere hlađenja poput hladnjaka kako bi se spriječilo pregrijavanje, posebno u aplikacijama velike snage.

4. Što se događa ako DC stavite u ispravljač mosta?

Nema ispravljanja: ispravljač mosta dizajniran je za pretvaranje AC na DC omogućavajući struju da prođe kroz diode u jednom smjeru.Ako nanesete DC na ulaz, diode neće prebaciti ili ispraviti struju jer je DC već jednosmjerno.

Pad napona: DC će proći kroz dvije diode po povoljnijem trenutku (jedna u svakoj nozi mosta), uzrokujući pad napona od približno 1,4 V (0,7V po diooj).To znači da će izlazni istosmjerni napon malo niži od ulaznog DC napona.

Generacija topline: Trenutni prolazak kroz diode će generirati toplinu zbog rasipanja snage (P = i²r).Ova toplina može postati značajna ako je ulazna struja velika, potencijalno oštećujući diode ili zahtijevaju mjere disipacije topline.

Moguće preopterećenje: Ako je primijenjeni istosmjerni napon znatno veći od nazivnog napona diode, može izazvati kvar diode, što dovodi do kvara kruga.Mora se pridržavati pravilnih ocena napona kako bi se izbjegla oštećenja.