วงจรเรียงกระแสบริดจ์แปลงกระแสสลับ (AC) เป็นกระแสตรง (DC) ผ่านโครงสร้างสะพานที่ประกอบด้วยไดโอดสี่ค่าการนำไฟฟ้าทิศทางเดียวของไดโอดถูกใช้เพื่อแก้ไขครึ่งรอบครึ่งบวกและลบของ AC เป็น DC ในทิศทางเดียวกันการออกแบบของวงจรเรียงกระแสสะพานไม่เพียง แต่ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการแก้ไข แต่ยังให้แรงดันเอาต์พุต DC ที่เสถียรบทความนี้จะหารือในรายละเอียดเกี่ยวกับหลักการทำงานการจำแนกและบทบาทของวงจรเรียงกระแสสะพานในการใช้งานจริง
วงจรเรียงกระแสเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ในการแปลงกระแสสลับ (AC) เป็นกระแสไฟฟ้าโดยตรง (DC)มันมักจะใช้ในระบบพลังงานและตรวจจับสัญญาณวิทยุวงจรเรียงกระแสอำนวยความสะดวกในการเปลี่ยนจาก AC เป็น DC โดยใช้ประโยชน์จากการนำไฟฟ้าทิศทางเดียวของไดโอดทำให้กระแสไหลในทิศทางเดียวเท่านั้นพวกเขาสามารถทำจากวัสดุที่หลากหลายรวมถึงหลอดสุญญากาศ, หลอดจุดระเบิด, ไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ซิลิกอนโซลัน-สเตตและอาร์คปรอทอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ตรงข้าม (แปลง DC เป็น AC) เรียกว่าอินเวอร์เตอร์
ในสแตนด์บายอัพ (แหล่งจ่ายไฟที่ไม่หยุดยั้ง) จะต้องมีการชาร์จแบตเตอรี่เท่านั้นดังนั้นระบบจึงมีเครื่องชาร์จ แต่ไม่จ่ายพลังงานให้กับโหลดในทางตรงกันข้ามการแปลงสองครั้งไม่เพียง แต่ชาร์จแบตเตอรี่เท่านั้น แต่ยังจ่ายพลังงานให้กับอินเวอร์เตอร์ดังนั้นจึงเรียกว่าตัวเลือก/เครื่องชาร์จ
ฟังก์ชั่นหลักของวงจรเรียงกระแสคือการแปลง AC เป็น DCมันทำสิ่งนี้ผ่านกระบวนการหลักสองกระบวนการแปลง AC เป็น DC จากนั้นกรองเพื่อให้เอาต์พุต DC ที่เสถียรสำหรับโหลดหรืออินเวอร์เตอร์และให้แรงดันไฟฟ้าชาร์จสำหรับแบตเตอรี่ดังนั้นจึงทำหน้าที่เป็นเครื่องชาร์จ
การทำงานของวงจรเรียงกระแสที่ไม่สามารถควบคุมได้เกี่ยวข้องกับการผ่านครึ่งหนึ่งของวัฏจักร AC ผ่านการโหลดทำให้เกิดเอาต์พุต DC แบบเต้นเป็นจังหวะในวงจรเรียงกระแสควบคุมการไหลของกระแสถูกจัดการโดยการควบคุมการนำของทรานซิสเตอร์หรืออุปกรณ์ควบคุมอื่น ๆ ส่งผลให้เอาต์พุต DC ควบคุม
วงจรเรียงกระแสถูกจำแนกตามมาตรฐานที่แตกต่างกันต่อไปนี้เป็นวิธีการจำแนกประเภททั่วไป:
วงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นทำงานได้ในครึ่งหนึ่งของวัฏจักร AC (ครึ่งรอบครึ่งหรือครึ่งวงจรเชิงลบ)มันยังคงไม่ทำงานในอีกครึ่งรอบดังนั้นแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุทประกอบด้วยเพียงครึ่งหนึ่งของรูปคลื่น AC
วงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นจะดำเนินการทั้งครึ่งวงกลมบวกและลบของวัฏจักร ACซึ่งหมายความว่าแรงดันเอาต์พุตเป็นค่าบวกทั้งในครึ่งวงจรของวัฏจักร
ไดโอดเรียงกระแสใช้ไดโอดเป็นองค์ประกอบการแก้ไขหลักสิ่งเหล่านี้มักจะใช้ในวงจรการแก้ไขพลังงานต่ำและพลังงานปานกลางไดโอดอนุญาตให้กระแสไหลในทิศทางเดียวเท่านั้นเพื่อให้มั่นใจว่าการแปลงจาก AC เป็น DC
SCR เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่สามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำเพื่อเปิดและปิดเหมาะสำหรับวงจรการแก้ไขพลังงานสูงที่ต้องการการควบคุมกระบวนการแก้ไขอย่างแม่นยำSCR เป็นตัวเลือกแรกในแอปพลิเคชันที่ต้องการประสิทธิภาพสูงและมีกฎระเบียบสูง
การจำแนกประเภทเหล่านี้ช่วยให้เราเข้าใจฟังก์ชั่นเฉพาะและการใช้งานของวงจรเรียงกระแสประเภทต่าง ๆ ในระบบอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ
รูปที่ 1: Bridge Rectifier
วงจรเรียงกระแสบริดจ์มักใช้ในการแปลงกระแสสลับ (AC) เป็นกระแสไฟฟ้าโดยตรง (DC) และเป็นวงจรวงจรเรียงกระแสที่ใช้ค่าการนำไฟฟ้าทิศทางเดียวของไดโอดมันใช้ไดโอดสี่ที่จัดเรียงในการกำหนดค่าบริดจ์เพื่อแก้ไขครึ่งวงกลมครึ่งบวกและลบของพลังงาน AC เป็นเอาต์พุต DC ที่สอดคล้องกัน
ส่วนประกอบของวงจรเรียงกระแสสะพานคือไดโอดสี่ตัว (D1, D2, D3, D4);แหล่งพลังงาน AC (อินพุต);ตัวต้านทานโหลด (RL);และตัวเก็บประจุตัวกรอง (เป็นตัวเลือกใช้เพื่อทำให้แรงดันเอาต์พุตเรียบ)
การทำงานของวงจรเรียงกระแสสะพานเกี่ยวข้องกับสองกระบวนการหลัก: การแก้ไขครึ่งรอบบวกและการแก้ไขครึ่งรอบเชิงลบ
รูปที่ 2: รูปคลื่นวงจรเรียงกระแสสะพาน-ครึ่งวงจรบวกและครึ่งวงจรลบ
ขั้วแรงดันไฟฟ้าในช่วงครึ่งรอบบวกของอินพุต AC ปลายด้านบนของอินพุตเป็นค่าบวกและปลายล่างเป็นลบเส้นทางการนำคือไดโอด D1 และ D2 นั้นมีอคติไปข้างหน้าและดำเนินการในปัจจุบันกระแสกระแสจากขั้วบวกของแหล่งกำเนิด AC ผ่าน D1 ข้ามตัวต้านทานโหลด RL และกลับไปที่ขั้วลบของแหล่งกำเนิด AC ผ่าน D2สถานะนอกคือไดโอด D3 และ D4 นั้นมีอคติย้อนกลับและยังคงอยู่ในระหว่างรอบนี้กระแสผ่าน RL จะไหลจากซ้ายไปขวา
ขั้วแรงดันไฟฟ้าคือในช่วงครึ่งลบเชิงลบขั้วของอินพุต AC จะถูกย้อนกลับทำให้ส่วนบนลบและค่าบวกต่ำเส้นทางการนำคือไดโอด D3 และ D4 นั้นมีอคติไปข้างหน้าและดำเนินการในปัจจุบันกระแสกระแสจากขั้วลบของแหล่งกำเนิด AC ผ่าน D3 ข้ามตัวต้านทานโหลด RL และกลับไปที่ขั้วบวกของแหล่งกำเนิด AC ผ่าน D4สถานะนอกคือไดโอด D1 และ D2 นั้นมีอคติย้อนกลับและยังคงอยู่แม้จะมีการพลิกกลับของขั้ว แต่กระแสที่ไหลผ่าน RL ยังคงไหลไปในทิศทางเดียวกัน (จากซ้ายไปขวา)
หลังจากแก้ไขแรงดันเอาต์พุตยังคงเป็นจังหวะ DCเพื่อให้แรงดันไฟฟ้านี้ราบรื่นและลดระลอกคลื่นจะเพิ่มตัวเก็บประจุตัวกรองตัวเก็บประจุตัวกรองเชื่อมต่อแบบขนานกับตัวต้านทานโหลด (RL)การตั้งค่านี้ทำให้ DC เต้นเป็นจังหวะลดแรงดันไฟฟ้าระลอกคลื่นและให้เอาต์พุตที่มีความเสถียรมากขึ้น
วงจรเรียงกระแสสะพานปรับปรุงในการแก้ไขครึ่งคลื่นไดโอดฟังก์ชั่นหลักคือการแปลงกระแสสลับ (AC) เป็นกระแสไฟฟ้าโดยตรง (DC)มันทำได้โดยใช้ไดโอดสี่ตัวในการจัดเรียงเฉพาะเพื่อแก้ไขครึ่งวงจรบวกและลบของอินพุต AC เป็นเอาต์พุต DC ทิศทางเดียว
รูปที่ 3: วงจรวงจรเรียงกระแสสะพาน
วงจรเรียงกระแสสะพานแปลง AC เป็น DC โดยใช้ค่าการนำไฟฟ้าทิศทางเดียวของไดโอดในขณะที่แรงดันไฟฟ้า AC และกระแสสลับเป็นระยะ ๆ เอาท์พุท DC ของวงจรเรียงกระแสบริดจ์จะไหลในทิศทางเดียวเสมอวงจรเรียงกระแสสะพานนั้นมีประสิทธิภาพมากกว่าวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นเฟสเดียวและเต็มไปด้วยคลื่นเพราะพวกเขาใช้ทั้งครึ่งวงจรของวงจร AC พร้อมกันสิ่งนี้ช่วยให้เอาท์พุท DC ที่ราบรื่นและต่อเนื่องมากขึ้นจำเป็นต้องมีแหล่งจ่ายไฟ DC ที่เสถียรในแอพพลิเคชั่นเช่นแหล่งจ่ายไฟเครื่องชาร์จแบตเตอรี่และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆวงจรเรียงกระแสบริดจ์รวมกับการกรองสามารถให้พลังงาน DC ที่เสถียรที่จำเป็นสำหรับแอปพลิเคชันเหล่านี้
ฟังก์ชั่นหลักของวงจรเรียงกระแสบริดจ์คือการแปลงอินพุต AC เป็นเอาต์พุต DCแรงดันไฟฟ้า AC และกระแสกระแสสลับกันในขณะที่แรงดันไฟฟ้า DC และกระแสกระแสในทิศทางคงที่ไดโอดในวงจรเรียงกระแสสะพานช่วยให้กระแสไหลในทิศทางเดียวเท่านั้นจึงมั่นใจได้ว่าการแปลงนี้
วงจรเรียงกระแสบริดจ์ใช้ทั้งครึ่งวงกลมบวกและลบของพลังงาน ACการใช้ประโยชน์แบบคู่นี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพเมื่อเทียบกับวงจรเรียงกระแสเฟสเดียวส่งผลให้เอาต์พุต DC ที่นุ่มนวลขึ้นโดยมีระลอกคลื่นน้อยลง
พลังงาน DC ที่เสถียรเหมาะสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อุปกรณ์จ่ายไฟและเครื่องชาร์จแบตเตอรี่วงจรเรียงกระแสบริดจ์รวมกับตัวเก็บประจุกรองสามารถให้แหล่งจ่ายไฟที่มั่นคงนี้
ตามหลักการแล้วแรงดันเอาต์พุต (ค่าเฉลี่ย) ของวงจรเรียงกระแสบริดจ์สามารถแสดงเป็นได้
v_out = (2V_M)/π- (4V_F)/π
โดยที่ V_MIS แรงดันไฟฟ้าสูงสุดของพลังงาน AC อินพุตและ V_F คือแรงดันไปข้างหน้าลดลงของแต่ละไดโอด
สมมติว่าเรามีแหล่งจ่ายไฟ AC ที่มีแรงดันไฟฟ้าอินพุต 220V (ค่าที่มีประสิทธิภาพ RMS) และใช้วงจรเรียงกระแสบริดจ์สำหรับการแก้ไขแรงดันไปข้างหน้าลดลงของไดโอดคือ 0.7V
เงื่อนไขอินพุต:
แรงดันไฟฟ้าอินพุต 220V AC (RMS)
แรงดันไฟฟ้าสูงสุด v_m = 220 ×√2≈311v
ไดโอดไปข้างหน้าแรงดันไฟฟ้าลดลง v_f = 0.7V
คำนวณเอาต์พุต:
แรงดันเอาต์พุตเฉลี่ย v_avg = (2 × 311)/π- (4 × 0.7)/π≈198V
ด้วยวิธีนี้วงจรเรียงกระแสสะพานจะแปลงแรงดันไฟฟ้า AC เป็นแรงดันไฟฟ้า DC ใกล้กับ 198Vแม้ว่าจะยังมีความผันผวนอยู่บ้าง แต่เอาต์พุตสามารถราบรื่นต่อไปโดยใช้อุปกรณ์กรองที่เหมาะสมเพื่อให้แหล่งจ่ายไฟ DC ที่เสถียรหลังจากเชื่อมต่อวงจรตัวกรองแล้วแรงดันเอาต์พุตเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 1.2 เท่าของค่า RMS ของอินพุต AC ในขณะที่แรงดันไฟฟ้าโหลดวงจรเปิดอยู่ที่ประมาณ 1.414 เท่าของค่า RMSการคำนวณนี้ช่วยกำหนดส่วนประกอบที่จำเป็นเพื่อให้ได้เอาต์พุต DC ที่เสถียรและราบรื่นจากอินพุต AC
การกรองจะลบคลื่นสัญญาณที่ไม่พึงประสงค์ในการกรองสูงผ่านสัญญาณความถี่ที่สูงขึ้นจะผ่านวงจรไปยังเอาต์พุตได้อย่างง่ายดายในขณะที่สัญญาณความถี่ต่ำจะถูกบล็อกวงจร AC มีแรงดันไฟฟ้าหรือสัญญาณปัจจุบันของความถี่ต่าง ๆ ซึ่งไม่จำเป็นทั้งหมดสัญญาณที่ไม่พึงประสงค์อาจทำให้เกิดสัญญาณรบกวนที่รบกวนการทำงานของวงจรในการกรองสัญญาณเหล่านี้จะใช้วงจรการกรองต่าง ๆ ซึ่งตัวเก็บประจุมีบทบาทสำคัญแม้ว่าสัญญาณที่แก้ไขจะไม่ใช่สัญญาณ AC แต่แนวคิดก็คล้ายกันตัวเก็บประจุประกอบด้วยตัวนำสองตัวคั่นด้วยฉนวนในวงจรการกรองตัวเก็บประจุเก็บพลังงานเพื่อลดระลอกคลื่น AC และปรับปรุงเอาต์พุต DC
รูปที่ 4: ไดอะแกรมวงจรตัวกรองผ่านสูง
ตัวเก็บประจุสามารถจัดเก็บและปล่อยค่าใช้จ่ายเมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นตัวเก็บประจุจะเรียกเก็บเงินเมื่อแรงดันไฟฟ้าลดลงตัวเก็บประจุจะปล่อยลักษณะนี้ทำให้ความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าราบรื่นในวงจรวงจรเรียงกระแสเช่นวงจรเรียงกระแสสะพานแรงดันไฟฟ้า DC เอาท์พุทจะไม่ราบรื่น แต่เป็นจังหวะการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุตัวกรองเข้ากับเอาต์พุตสามารถทำให้การเต้นของเหล่านี้ราบรื่น
รูปที่ 5: Bridge Rectifier - โมดูลไดโอดแบบเต็มคลื่น
•รอบครึ่งบวก: ในระหว่างรอบครึ่งบวกแรงดันไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นทำให้ตัวเก็บประจุชาร์จพลังงานไฟฟ้าที่เก็บไว้ถึงค่าสูงสุดที่จุดสูงสุดของแรงดันไฟฟ้า
•รอบครึ่งลบ: ในระหว่างรอบครึ่งลบแรงดันไฟฟ้าจะลดลงและตัวเก็บประจุจะปล่อยผ่านโหลดการปลดปล่อยนี้ให้กระแสไฟฟ้าเพื่อป้องกันแรงดันเอาต์พุตจากการลดลงอย่างรวดเร็วและทำให้รูปคลื่นเรียบ
การดำเนินการชาร์จและการปลดปล่อยของตัวเก็บประจุทำให้แรงดันเอาต์พุตที่แก้ไขได้ทำให้ระดับ DC คงที่มากขึ้นลดความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าและระลอกคลื่น
ขนาดของตัวเก็บประจุตัวกรองส่งผลโดยตรงต่อเอฟเฟกต์การกรองโดยทั่วไปยิ่งค่าความจุที่ใหญ่ขึ้นเท่าไหร่เอฟเฟกต์การกรองก็ยิ่งดีขึ้นเนื่องจากตัวเก็บประจุขนาดใหญ่สามารถเก็บประจุได้มากขึ้นและให้แรงดันไฟฟ้าที่เสถียรมากขึ้นอย่างไรก็ตามค่าความจุไม่สามารถใหญ่เกินไปมิฉะนั้นจะนำไปสู่เวลาเริ่มต้นของวงจรที่ยาวขึ้นการเพิ่มขึ้นของปริมาณตัวเก็บประจุและการเพิ่มขึ้นของค่าใช้จ่าย
สูตรเชิงประจักษ์สำหรับการเลือกตัวเก็บประจุตัวกรอง
c = i/(f ×ΔV)
โดยที่ C คือค่าความจุ (Farad, F)
ฉันคือกระแสโหลด (ampere, a)
F คือความถี่พลังงาน (Hertz, Hz)
ΔVเป็นแรงดันไฟฟ้าที่อนุญาตให้ระลอกคลื่น (โวลต์, v)
เมื่อแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขเพิ่มขึ้นตัวเก็บประจุตัวกรองจะเรียกเก็บเงินทำให้แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆเมื่อแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขจะลดลงตัวเก็บประจุตัวกรองจะปล่อยให้กระแสคงที่และปรับแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุทให้ราบเรียบการดำเนินการชาร์จและการปลดปล่อยของตัวเก็บประจุตัวกรองทำให้แรงดันไฟฟ้าเต้นเป็นจังหวะที่แก้ไขทำให้แรงดันไฟฟ้าแรงดันและความผันผวนลดลงตัวเก็บประจุมีประสิทธิภาพสำหรับการกรองเนื่องจากอนุญาตให้สัญญาณ AC ผ่านในขณะที่ปิดกั้นสัญญาณ DCสัญญาณ AC ที่มีความถี่สูงกว่าผ่านตัวเก็บประจุได้ง่ายขึ้นโดยมีความต้านทานน้อยกว่าส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าตัวเก็บประจุในทางกลับกันสัญญาณ AC ที่มีความถี่ต่ำจะเผชิญกับความต้านทานที่สูงขึ้นทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นทั่วตัวเก็บประจุสำหรับ DC ตัวเก็บประจุทำหน้าที่เป็นวงจรเปิดกระแสเป็นศูนย์และแรงดันไฟฟ้าอินพุตเท่ากับแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุ
เพื่อให้เข้าใจว่าตัวเก็บประจุตัวกรองจัดการกับความถี่ที่แตกต่างกันอย่างไรให้พูดคุยสั้น ๆ เกี่ยวกับการขยายตัวของฟูริเยร์ซีรีส์สั้น ๆซีรีย์ฟูริเยร์สลายสัญญาณเป็นระยะที่ไม่ใช่ sinusoidal เป็นผลรวมของสัญญาณไซน์ของความถี่ที่แตกต่างกันตัวอย่างเช่นคลื่นเป็นระยะที่ซับซ้อนสามารถย่อยสลายเป็นคลื่นไซน์หลายชนิดของความถี่ที่แตกต่างกัน
รูปที่ 6: คลื่นจังหวะ
ในวงจรวงจรเรียงกระแสเอาต์พุตเป็นคลื่นที่เร้าใจซึ่งสามารถย่อยสลายเป็นส่วนประกอบไซน์ของความถี่ที่แตกต่างกันโดยใช้ซีรี่ส์ฟูริเยร์ส่วนประกอบความถี่สูงผ่านโดยตรงผ่านตัวเก็บประจุในขณะที่ส่วนประกอบความถี่ต่ำถึงเอาต์พุต
รูปที่ 7: ไดอะแกรมวงจรตัวเก็บประจุตัวเก็บประจุ
ยิ่งตัวเก็บประจุมีขนาดใหญ่ขึ้นตัวเก็บประจุขนาดใหญ่เก็บประจุมากขึ้นให้แรงดันไฟฟ้าที่เสถียรมากขึ้น
รูปที่ 8: ไดอะแกรมการกรองตัวเก็บประจุ
ในคลื่นแรงดันไฟฟ้าที่เต้นแรงเมื่อแรงดันไฟฟ้าลดลงต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุตัวเก็บประจุจะปล่อยไปยังโหลดเพื่อป้องกันไม่ให้แรงดันเอาต์พุตลดลงเหลือศูนย์การชาร์จอย่างต่อเนื่องและการปลดปล่อยนี้ทำให้แรงดันเอาต์พุตลดลง
ในตัวกรองสูงผ่านตัวเก็บประจุและตัวต้านทานจะเชื่อมต่อเป็นอนุกรมสัญญาณความถี่สูงมีแรงดันไฟฟ้าลดลงขั้นต่ำเมื่อผ่านตัวเก็บประจุส่งผลให้กระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ขึ้นและแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตที่สูงขึ้นทั่วตัวต้านทานสัญญาณความถี่ต่ำจะเผชิญกับแรงดันไฟฟ้าที่มีขนาดใหญ่ขึ้นในตัวเก็บประจุส่งผลให้เกิดแรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำในตัวกรองต่ำผ่านตัวเก็บประจุจะบล็อกสัญญาณความถี่สูงและอนุญาตให้ผ่านความถี่ต่ำเท่านั้นสัญญาณความถี่สูงมีความต้านทานสูงและแรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำในขณะที่สัญญาณความถี่ต่ำมีอิมพีแดนซ์ต่ำและแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น
รูปที่ 9: วงจรตัวกรองผ่านสูงและต่ำ
วงจรเรียงกระแสสะพานจัดอยู่บนพื้นฐานของการก่อสร้างและการใช้งานนี่คือบางประเภททั่วไป:
วงจรเรียงกระแสสะพานเฟสเดี่ยวเป็นรูปแบบที่ง่ายที่สุดและมักใช้ในอุปกรณ์จ่ายไฟขนาดเล็กมันมีไดโอดสี่ตัวที่แปลง AC เฟสเดี่ยวเป็นจังหวะ DCในช่วงครึ่งบวกของวงจร AC, ไดโอด D1 และ D2 ดำเนินการในขณะที่ D3 และ D4 ปิดอยู่ในช่วงครึ่งลบเชิงลบการดำเนินการ D3 และ D4 และ D1 และ D2 จะถูกปิดสิ่งนี้ช่วยให้ทั้งครึ่งบวกและลบของ AC ได้รับการแก้ไขเป็น DC เชิงบวก
รูปที่ 10: ไดอะแกรมรูปคลื่นแบบควบคุมคลื่นแบบเต็มเฟสเดียว
วงจรเรียงกระแสสะพานสามเฟสใช้ในการใช้งานพลังงานที่สูงขึ้นเช่นอุปกรณ์อุตสาหกรรมและระบบพลังงานขนาดใหญ่พวกเขามีไดโอดหกตัวที่แปลง AC สามเฟสเป็น DC ที่นุ่มนวลขึ้นในแต่ละรอบของ AC สามเฟสการรวมกันของการดำเนินการไดโอดต่างๆแก้ไขครึ่งรอบบวกและลบครึ่งรอบ DCวิธีนี้ให้เอาต์พุต DC ที่นุ่มนวลขึ้นเหมาะสำหรับความต้องการพลังงานสูง
รูปที่ 11: สะพานสามเฟสวงจรวงจรเรียงกระแสควบคุมอย่างเต็มที่
วงจรเรียงกระแสบริดจ์ที่ควบคุมใช้วงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิกอน (SCR) แทนไดโอดทั่วไปเพื่อควบคุมแรงดันเอาต์พุตโดยการควบคุมมุมการนำกระแส SCR สามารถเปลี่ยนเอาต์พุต DC เฉลี่ยได้การปรับมุมการยิง SCR จะควบคุมเวลาการนำในแต่ละรอบดังนั้นการปรับเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้า DC เฉลี่ยประเภทนี้มักจะใช้ในแหล่งจ่ายไฟที่ปรับได้และระบบควบคุมมอเตอร์ DC
วงจรเรียงกระแสสะพานความถี่สูงใช้ในระบบพลังงานความถี่สูงและมักจะใช้ไดโอดกู้คืนอย่างรวดเร็วเพื่อตอบสนองความต้องการของการสลับแหล่งจ่ายไฟ (SMPS)ไดโอดการกู้คืนที่รวดเร็วมีเวลาพักฟื้นย้อนกลับสั้น ๆ และสามารถตอบสนองอย่างรวดเร็วต่อการดำเนินการสลับความถี่สูงซึ่งจะเป็นการปรับปรุงประสิทธิภาพการแก้ไขและลดการสูญเสียและเสียงรบกวน
rectifiers Bridge Monolithic รวมไดโอดวงจรเรียงกระแสสี่ตัวลงในชิปหรือโมดูลเดียวการออกแบบวงจรที่ทำให้ง่ายขึ้นและส่วนใหญ่จะใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กและอะแดปเตอร์พลังงานเช่นเดียวกับวงจรเรียงกระแสบริดจ์มาตรฐานรุ่นเสาหินมีความน่าเชื่อถือที่เพิ่มขึ้นและการติดตั้งที่ง่ายขึ้นเนื่องจากมันถูกรวมเข้ากับแพ็คเกจเดียว
วงจรเรียงกระแสบริดจ์ที่ควบคุมได้อย่างสมบูรณ์จะใช้วงจรเรียงกระแส thyristor (SCR) แทนไดโอดปกติแต่ละองค์ประกอบของวงจรเรียงกระแสสามารถควบคุมได้ช่วยให้กฎระเบียบที่แม่นยำของแรงดันเอาต์พุตและกระแสไฟฟ้าโดยการเปลี่ยนแปลงมุมการนำความร้อนของ SCR เอาท์พุทของวงจรเรียงกระแสสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำวงจรเรียงกระแสนี้เหมาะสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่ดีเช่นไดรฟ์มอเตอร์ DC และแหล่งจ่ายไฟที่ปรับได้ความสามารถในการเปลี่ยนแปลงมุมการยิงของ SCR ช่วยให้สามารถจัดการเอาต์พุตได้อย่างแม่นยำ
วงจรเรียงกระแสสะพานที่ควบคุมได้ครึ่งหนึ่งรวมไทริสเตอร์ (SCR) เข้ากับไดโอดปกติโดยทั่วไปในแอปพลิเคชันเฟสเดี่ยวองค์ประกอบวงจรเรียงกระแสสองตัวคือ SCR ในขณะที่อีกสองตัวเป็นไดโอดการตั้งค่านี้ให้ความสามารถในการควบคุมบางส่วนในขณะที่องค์ประกอบบางอย่างเท่านั้นที่สามารถควบคุมได้ แต่ก็ให้กฎระเบียบที่ จำกัด ในราคาที่ต่ำกว่าวงจรเรียงกระแสที่ควบคุมได้ครึ่งหนึ่งเหมาะสำหรับระบบที่ต้องการการควบคุมบางส่วนและไม่ได้รับการห้ามใช้ค่าใช้จ่ายเช่นไดรฟ์มอเตอร์ขนาดเล็กและแหล่งจ่ายไฟปรับค่าใช้จ่ายที่ไวต่อต้นทุน
วงจรเรียงกระแสสะพานที่ไม่มีการควบคุมใช้เฉพาะไดโอดธรรมดาและองค์ประกอบการแก้ไขทั้งหมดนั้นไม่สามารถควบคุมได้มันเป็นวงจรเรียงกระแสบริดจ์ที่ง่ายที่สุดและใช้กันมากที่สุดวงจรเรียงกระแสนี้ขาดความสามารถในการควบคุมไม่สามารถปรับแรงดันเอาต์พุตหรือกระแสไฟฟ้าและดำเนินการแก้ไขขั้นพื้นฐานเท่านั้นเหมาะสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ ที่ต้องใช้แหล่งจ่ายไฟ DC ที่เสถียรเช่นอะแดปเตอร์พลังงานและเครื่องชาร์จแบตเตอรี่
ในอุปกรณ์การเชื่อมวงจรเรียงกระแสสะพานสามารถให้แรงดันไฟฟ้า DC ที่เสถียรความเสถียรนี้ช่วยให้การเชื่อมที่มีคุณภาพสูงเนื่องจากแหล่งจ่ายไฟส่งผลโดยตรงต่อกระบวนการเชื่อมวงจรเรียงกระแสแปลงพลังงาน AC เป็นพลังงาน DC ลดความผันผวนของกระแสและทำให้มั่นใจว่าส่วนโค้งการเชื่อมที่มั่นคงซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งแรงและคุณภาพของข้อต่อเชื่อมความเสถียรนี้ช่วยลดข้อบกพร่องในการเชื่อมและปรับปรุงความแม่นยำโดยรวมโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการเชื่อมอาร์ค
รูปที่ 12: วงจรเรียงกระแสสะพานที่ใช้ในเครื่องเชื่อม
ฟังก์ชั่นสำคัญอีกประการหนึ่งของวงจรเรียงกระแสบริดจ์คือการจัดหาแรงดันไฟฟ้า DC แบบโพลาไรซ์สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการดำเนินการเชื่อมอย่างมืออาชีพเช่นการเชื่อมอลูมิเนียมหรือสแตนเลสซึ่งการก่อตัวของชั้นออกไซด์อาจส่งผลกระทบต่อคุณภาพการเชื่อมแรงดันไฟฟ้าแบบโพลาไรซ์ช่วยลดการเกิดออกซิเดชันทำให้มั่นใจได้ว่าพื้นผิวการเชื่อมที่สะอาดและข้อต่อที่แข็งแรงขึ้นด้วยการรวมวงจรเรียงกระแสสะพานอุปกรณ์การเชื่อมสามารถให้กระแสไฟฟ้าที่มีความเสถียรและมีคุณภาพสูงซึ่งช่วยเพิ่มกระบวนการเชื่อมทั้งหมด
เพื่อให้เอาต์พุต DC ราบรื่นและลดความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าได้มักจะใช้วงจรเรียงกระแสสะพานร่วมกับตัวเก็บประจุตัวกรองและตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าตัวเก็บประจุตัวกรองจะกำจัดระลอกคลื่นและทำให้แรงดันเอาต์พุตราบรื่นขึ้นในขณะที่ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าทำให้มั่นใจได้ว่าแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุทจะคงที่ปกป้องคุณภาพการเชื่อมจากแรงดันไฟฟ้า v ariat ไอออนการรวมกันนี้ช่วยเพิ่มความมั่นคงของแหล่งจ่ายไฟการเชื่อมและยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์
อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยรวมถึงเครื่องใช้ในครัวเรือนอุปกรณ์ควบคุมอุตสาหกรรมและอุปกรณ์สื่อสารต้องใช้แหล่งจ่ายไฟ DC ที่มั่นคงในการทำงานอย่างเหมาะสมBridge rectifiers แปลงพลังงาน AC จากกริดเป็นพลังงาน DC ที่อุปกรณ์เหล่านี้ต้องการและส่วนประกอบและวงจรอิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับพลังงาน DC
ในวงจรเรียงกระแสสะพานไดโอดสี่ตัวสร้างวงจรบริดจ์เพื่อแปลงพลังงาน AC เป็นพลัง DC ที่เต้นแรงจากนั้นตัวเก็บประจุตัวกรองจะทำให้เอาต์พุตเรียบลงลดความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าและผลิตแหล่งจ่ายไฟ DC ที่มีเสถียรภาพมากขึ้นสำหรับอุปกรณ์ที่ต้องการพลังงานที่แม่นยำตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า (เช่นตัวควบคุมเชิงเส้นหรือการสลับ) ทำให้มั่นใจได้ว่าแรงดันไฟฟ้าคงที่และแม่นยำการตั้งค่านี้ช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานของอุปกรณ์โดยการป้องกันความเสียหายที่เกิดจากความผันผวนของแรงดันไฟฟ้า
ในเครื่องใช้ในครัวเรือนจะใช้วงจรเรียงกระแสสะพานในโมดูลพลังงานภายในของอุปกรณ์เช่นโทรทัศน์ระบบเสียงและคอมพิวเตอร์ตัวอย่างเช่นในแหล่งจ่ายไฟของทีวีตัวเลือกสะพานจะแปลงพลังงาน AC เป็นพลังงาน DC ซึ่งจะถูกกรองและเสถียรก่อนที่จะถูกแจกจ่ายไปยังวงจรทีวีสิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าแรงดันไฟฟ้ายังคงมีเสถียรภาพแม้จะมีความผันผวนในแหล่งจ่ายไฟภายนอกซึ่งจะรักษาคุณภาพของภาพและเสียง
อุปกรณ์ควบคุมอุตสาหกรรมมีข้อกำหนดที่สูงขึ้นสำหรับความเสถียรของแหล่งจ่ายไฟเนื่องจากสภาพแวดล้อมการดำเนินงานที่ซับซ้อนBridge rectifiers ในอุปกรณ์เหล่านี้ให้พลังงาน DC ที่มั่นคงและปรับปรุงความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของระบบผ่านวงจรการป้องกันเช่นแรงดันไฟฟ้าเกินและการป้องกันกระแสเกินตัวอย่างเช่นในตัวควบคุมตรรกะที่ตั้งโปรแกรมได้ (PLCs) วงจรเรียงกระแสสะพานสามารถทำงานได้อย่างเสถียรภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างกัน
ในอุปกรณ์การสื่อสารเช่นเราเตอร์และสวิตช์วงจรเรียงกระแสสะพานสามารถให้พลังงานที่มีความมั่นคงสูงและมีสัญญาณรบกวนต่ำสิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าการส่งสัญญาณที่เชื่อถือได้และการใช้งานอุปกรณ์ที่ราบรื่นด้วยการแปลง AC เป็น DC และใช้การกรองและการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพ rectifiers สะพานรองรับประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ของอุปกรณ์สื่อสารในสภาพแวดล้อมเครือข่ายที่ซับซ้อน
วงจรเรียงกระแสบริดจ์จะแปลงพลังงาน AC ให้เป็นพลังงาน DC ที่เสถียรที่จำเป็นสำหรับการชาร์จแบตเตอรี่ในเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ด้วยการเพิ่มขึ้นของอุปกรณ์พกพาและยานพาหนะไฟฟ้าเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ที่เชื่อถือได้กลายเป็นสิ่งจำเป็นวงจรเรียงกระแสช่วยให้มั่นใจได้ว่าเครื่องชาร์จจะให้กระแสคงที่และแรงดันไฟฟ้าที่ตรงกับความต้องการเฉพาะของแบตเตอรี่ชนิดต่างๆแหล่งพลังงานที่เสถียรนี้ช่วยให้การชาร์จที่มีประสิทธิภาพและอายุการใช้งานแบตเตอรี่ขยาย
วงจรเรียงกระแสสะพานมักจะประกอบด้วยไดโอดสี่ตัวที่สร้างวงจรบริดจ์มันแปลงพลังงาน AC ครึ่งบวกและลบให้กลายเป็นพลัง DC ที่เต้นแรงแม้ว่าพลังงาน DC ที่เร้าใจนี้จะเป็นไปตามข้อกำหนดขั้นพื้นฐาน แต่ก็ยังผันผวนดังนั้นเครื่องชาร์จแบตเตอรี่มักจะมีตัวเก็บประจุตัวกรองเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าราบรื่นและทำให้แน่ใจว่าเอาต์พุตที่เสถียรยิ่งขึ้น
แบตเตอรี่ที่แตกต่างกันต้องการแรงดันไฟฟ้าและกระแสที่เฉพาะเจาะจงวงจรเรียงกระแสสะพานจะรวมกับโมดูลวงจรอื่น ๆ เพื่อตอบสนองความต้องการเหล่านี้ตัวอย่างเช่นแบตเตอรี่ลิเธียมต้องการแรงดันไฟฟ้าที่แม่นยำและการควบคุมกระแสไฟฟ้าเพื่อป้องกันการชาร์จมากเกินไปและการชำระเงินมากเกินไปวงจรเรียงกระแสรวมโหมดการชาร์จแรงดันไฟฟ้าคงที่และค่าคงที่และร่วมมือกับวงจรควบคุมการชาร์จเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าและกระแสที่แม่นยำเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการชาร์จ
นอกเหนือจากการแปลงพลังงานแล้ววงจรเรียงกระแสสะพานยังสามารถปกป้องเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ได้แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟอาจประสบกับแรงดันไฟฟ้าหรือไฟกระชากชั่วขณะซึ่งอาจทำให้แบตเตอรี่และชาร์จเสียหายได้วงจรเรียงกระแสเป็นกลไกการป้องกันที่มีประสิทธิภาพพร้อมกับส่วนประกอบการป้องกันเช่น varistors และฟิวส์เมื่อแรงดันไฟฟ้าอินพุตเกินระดับที่ปลอดภัยวงจรการป้องกันจะตัดแหล่งจ่ายไฟออกอย่างรวดเร็วหรือเบี่ยงเบนกระแสไฟฟ้าส่วนเกินเพื่อป้องกันแบตเตอรี่และที่ชาร์จ
วงจรเรียงกระแสสะพานไม่เพียง แต่ใช้ในเครื่องชาร์จสำหรับอุปกรณ์ขนาดเล็ก แต่ยังอยู่ในระบบชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้พลังงานสูงระบบเหล่านี้สามารถรองรับพลังงานและกระแสที่สูงขึ้นและวงจรเรียงกระแสมั่นใจได้ว่าการชาร์จที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพด้วยประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้เทคโนโลยีการแก้ไขและการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพช่วยให้การชาร์จอย่างรวดเร็วและยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ของยานพาหนะไฟฟ้า
ในกังหันลมตัววงจรเรียงกระแสสะพานจะแปลงพลังงาน AC ที่เกิดจากลมเป็นพลังงาน DCพลังงาน DC นี้เป็นพื้นฐานสำหรับการแปลงพลังงานและการจัดเก็บที่ตามมากังหันลมสร้างกระแสไฟฟ้าผ่านความเร็วลมที่แตกต่างกันทำให้เกิดพลังงาน AC ที่ไม่เสถียรวงจรเรียงกระแสจะแปลงพลังงาน AC ที่ผันผวนนี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพเป็นพลังงาน DC ที่มีความเสถียรมากขึ้นซึ่งง่ายต่อการจัดเก็บหรือแปลงเป็นพลังงาน AC ที่เข้ากันได้กับกริด
รูปที่ 13: วงจรเรียงกระแสสะพานที่ใช้ในกังหันลม
เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันลมมักจะสร้างพลังงาน AC สามเฟสซึ่งจะถูกแปลงเป็นพลังงาน DC โดยวงจรเรียงกระแสสะพานการแปลงนี้ทำให้พลังงานคงที่และลดผลกระทบของความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าพลังงาน DC ที่แก้ไขแล้วสามารถใช้โดยตรงในระบบจัดเก็บแบตเตอรี่หรือแปลงเป็นพลังงาน AC โดยอินเวอร์เตอร์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานลม
ภายในกังหันลม, วงจรเรียงกระแสสะพาน, วงจรตัวกรองและวงจรป้องกันเป็นรูปแบบการแปลงพลังงานและการจัดการที่ครอบคลุมวงจรตัวกรองทำให้พลังงาน DC ที่แก้ไขแล้วลดความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าและระลอกคลื่นและบรรลุผลผลิตที่เสถียรวงจรการป้องกันช่วยป้องกันความเสียหายที่เกิดขึ้นมากเกินไปและความเสียหายที่เกิดขึ้นเพื่อให้มั่นใจถึงความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของระบบ
เนื่องจากสภาพแวดล้อมที่รุนแรงเช่นพื้นที่นอกชายฝั่งหรือภูเขาระบบการผลิตพลังงานลมจึงต้องมีความน่าเชื่อถือและความทนทานสูงวงจรเรียงกระแสสะพานจะต้องทนต่อเงื่อนไขดังกล่าวเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานระยะยาววัสดุที่มีคุณภาพสูงและกระบวนการผลิตขั้นสูงช่วยเพิ่มความทนทานและความเสถียรของโมดูลวงจรเรียงกระแสปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาและยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์
การประยุกต์ใช้วงจรเรียงกระแสสะพานในกังหันลมช่วยให้สามารถแปลงพลังงานและการจัดการที่มีประสิทธิภาพวงจรเรียงกระแสเหล่านี้ปรับปรุงประสิทธิภาพการแปลงพลังงานและคุณภาพพลังงานส่งเสริมการพัฒนาพลังงานหมุนเวียนและลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลในฐานะที่เป็นแหล่งพลังงานสะอาดเช่นพลังงานลมกลายเป็นส่วนสำคัญของการผสมผสานพลังงานทั่วโลกวงจรเรียงกระแสสะพานมีบทบาทสำคัญในการเปลี่ยนแปลงนี้
ในระบบการสื่อสารทางอิเล็กทรอนิกส์จำเป็นต้องตรวจจับแอมพลิจูดของสัญญาณมอดูเลตกระบวนการนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการสื่อสารความถี่วิทยุ (RF) และการประมวลผลสัญญาณเสียงวงจรเรียงกระแสสะพานแปลงสัญญาณ AC เป็นสัญญาณ DC ทำให้การตรวจจับแอมพลิจูดง่ายขึ้นและแม่นยำยิ่งขึ้นโดยการแปลงสัญญาณ AC ที่ซับซ้อนเป็นแรงดันไฟฟ้า DC ที่วัดได้ทำให้วงจรเรียงกระแสเปิดใช้งานการตรวจจับแอมพลิจูดที่แม่นยำ
ประกอบด้วยไดโอดสี่ตัวในวงจรบริดจ์วงจรเรียงกระแสบริดจ์จะประมวลผลทั้งครึ่งบวกและลบของ AC ทำให้เกิดเอาท์พุท DC ที่เรียบเนียนและมีเสถียรภาพมากขึ้นแรงดันไฟฟ้า DC ที่แก้ไขนั้นเป็นสัดส่วนกับแอมพลิจูดของสัญญาณดั้งเดิมซึ่งช่วยให้สามารถวัดความกว้างของแอมพลิจูดของสัญญาณมอดูเลตได้อย่างแม่นยำ
วงจรเรียงกระแสสะพานมีความสำคัญในวงจรตรวจจับแอมพลิจูดภายในตัวรับสัญญาณ RF และเครื่องส่งสัญญาณวงจรเหล่านี้ตรวจสอบความแรงของสัญญาณแบบเรียลไทม์ช่วยให้การปรับเปลี่ยนที่จำเป็นสำหรับการส่งสัญญาณที่มีความเสถียรและคุณภาพสูงพวกเขายังเป็นเรื่องธรรมดาในอุปกรณ์เสียงเช่นแอมพลิฟายเออร์และวงจรควบคุมระดับเสียงซึ่งการตรวจจับแอมพลิจูดของสัญญาณเสียงช่วยให้การปรับระดับเสียงแบบไดนามิกสำหรับประสบการณ์การฟังที่ดีขึ้น
เพื่อปรับปรุงความแม่นยำของการตรวจจับแอมพลิจูดวงจรเรียงกระแสสะพานมักจะจับคู่กับวงจรการกรองและการขยายวงจรตัวกรองจะทำให้สัญญาณ DC ที่แก้ไขแล้วโดยการลบระลอกคลื่นในขณะที่วงจรแอมพลิฟายเออร์จะเพิ่มแอมพลิจูดของสัญญาณซึ่งจะเป็นการปรับปรุงความไวในการตรวจจับและความแม่นยำชุดค่าผสมนี้ใช้งานได้กับสัญญาณและความถี่ที่หลากหลายซึ่งให้การสนับสนุนทางเทคนิคที่เชื่อถือได้สำหรับแอปพลิเคชันจำนวนมาก
นอกเหนือจากอุปกรณ์การสื่อสารและเสียงแล้ววงจรเรียงกระแสสะพานยังใช้ในระบบเรดาร์เพื่อตรวจจับแอมพลิจูดของสัญญาณเสียงสะท้อนซึ่งช่วยกำหนดระยะทางและขนาดของเป้าหมายในอุปกรณ์การแพทย์พวกเขาช่วยตรวจจับสัญญาณ Electrocardiogram (ECG) โดยให้ข้อมูลที่มีค่าสำหรับการวินิจฉัยโรค
วงจรเรียงกระแสสะพานมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอิเล็กทรอนิกส์พลังงานเพื่อแปลงแรงดันไฟฟ้า AC สูงเป็นแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงต่ำสำหรับการใช้งานเช่นอะแดปเตอร์พลังงานอุปกรณ์อุตสาหกรรมและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆวงจรเรียงกระแสมั่นใจว่าการทำงานที่เชื่อถือได้ของอุปกรณ์ที่ต้องการพลังงาน DC แรงดันต่ำโดยการแปลง AC แรงดันไฟฟ้าสูงอย่างมีประสิทธิภาพจากแหล่งจ่ายไฟหลัก
วงจรเรียงกระแสบริดจ์ทำงานโดยใช้ไดโอดสี่ตัวเพื่อสร้างวงจรบริดจ์เพื่อแก้ไขสองครึ่งวงจรของพลังงาน AC อินพุตและแปลงเป็นพลัง DC ที่เต้นเป็นจังหวะแม้ว่าพลังงาน DC ที่เร้าใจนี้จะมีระลอกคลื่น แต่การกรองและการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่ตามมาทำให้เกิดพลังงาน DC แรงดันต่ำที่มีเสถียรภาพตัวเก็บประจุตัวกรองทำให้ความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าราบรื่นในขณะที่ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าทำให้มั่นใจได้ว่าแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุทมีความแม่นยำและรับประกันประสิทธิภาพของอุปกรณ์ที่สอดคล้องกัน
Bridge rectifiers ไม่เพียง แต่ทำการแปลงแรงดันไฟฟ้า แต่ยังปกป้องวงจรด้วยตัวอย่างเช่นในอุปกรณ์อุตสาหกรรม AC แรงดันสูงอาจพบแรงดันไฟฟ้าเกินเมื่อถูกแปลงเป็น DC แรงดันไฟฟ้าต่ำการรวมวงจรเรียงกระแสเข้ากับวงจรป้องกันแรงดันไฟฟ้าและฟิวส์ทำให้มั่นใจได้ถึงความปลอดภัยของอุปกรณ์หากแรงดันไฟฟ้าอินพุตเกินระดับที่ปลอดภัยวงจรการป้องกันจะตัดกำลังออกอย่างรวดเร็วหรือ จำกัด กระแสเพื่อป้องกันความเสียหาย
ในอะแดปเตอร์พลังงานแล้ววงจรเรียงกระแสสะพานเป็นส่วนประกอบที่จำเป็นตัวอย่างเช่นเครื่องชาร์จโทรศัพท์มือถือใช้วงจรเรียงกระแสบริดจ์เพื่อแปลง 220V AC เป็น DC ซึ่งจะถูกกรองและก้าวลงเพื่อส่งออก 5V หรือ 9V DC ที่เสถียรสำหรับการชาร์จกระบวนการนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการชาร์จที่ปลอดภัยมีประสิทธิภาพและยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่
อุปกรณ์อุตสาหกรรมมักจะต้องใช้แหล่งจ่ายไฟ DC แรงดันไฟฟ้าต่ำเพื่อใช้พลังงานวงจรภายในและระบบควบคุมวงจรเรียงกระแสสะพานแปลง AC อุตสาหกรรมแรงดันสูงเป็น DC แรงดันไฟฟ้าต่ำที่เหมาะสมเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานปกติของอุปกรณ์เช่นเครื่องมือเครื่อง CNC และระบบควบคุมมอเตอร์การกระจายความร้อนและประสิทธิภาพเป็นความท้าทายในการแปลง AC แรงดันไฟฟ้าสูงเป็น DC แรงดันไฟฟ้าต่ำเนื่องจากการแก้ไขสร้างความร้อนดังนั้นวงจรเรียงกระแสสะพานจึงมักจะติดตั้งอ่างล้างมือความร้อนหรือทำจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและความทนทาน
วงจรเรียงกระแสสะพานและวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นเป็นประเภทวงจรเรียงกระแสทั่วไป แต่พวกเขาแตกต่างกันอย่างมากในการก่อสร้างประสิทธิภาพและการใช้งานการทำความเข้าใจความแตกต่างเหล่านี้สามารถช่วยให้คุณเลือกโซลูชันการแก้ไขที่เหมาะสมที่สุดสำหรับแอปพลิเคชันที่หลากหลาย
วงจรเรียงกระแสบริดจ์มีประสิทธิภาพมากขึ้นเพราะจะแปลงพลังงานตลอดวงจร AC ทั้งหมดมันใช้ไดโอดสี่ที่จัดเรียงในการกำหนดค่าบริดจ์ทำให้สามารถจัดการทั้งครึ่งวงกลมบวกและลบของอินพุต ACเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าอินพุตทั้งหมดใช้แรงดันเอาต์พุตจึงสูงขึ้นเมื่อคุณเชื่อมต่อวงจรเรียงกระแสสะพานคุณสามารถสังเกตเห็นประสิทธิภาพได้ทันทีแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุทนั้นราบรื่นและสูงกว่าของวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นประสิทธิภาพนี้เป็นเหตุผลว่าทำไมวงจรเรียงกระแสสะพานจึงใช้ในแหล่งจ่ายไฟที่มีประสิทธิภาพสูงเช่นอะแดปเตอร์พลังงานอุปกรณ์เชื่อมและระบบควบคุมอุตสาหกรรมเอาต์พุต DC ที่เสถียรทำให้เหมาะสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการพลังงานที่เสถียร
วงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นนั้นง่ายกว่าและต้องการเพียงหนึ่งไดโอดสำหรับการแก้ไขขั้นพื้นฐานมันจะดำเนินการเฉพาะในช่วงครึ่งวงจรบวกของอินพุต AC เท่านั้นซึ่งจะช่วยให้กระแสผ่านในช่วงเวลานี้เท่านั้นครึ่งวงจรลบถูกปิดกั้นส่งผลให้เอาต์พุต DC ที่เป็นจังหวะซึ่งมีเพียงกระแสครึ่งวงจรบวกเมื่อใช้วงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นคุณจะสังเกตเห็นความเรียบง่ายมันง่ายที่จะตั้งค่า แต่เอาต์พุตมีประสิทธิภาพน้อยกว่าด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าและระลอกคลื่นมากขึ้นสิ่งนี้ทำให้เหมาะสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานต่ำที่ไม่ต้องการคุณภาพพลังงานสูงเช่นเครื่องชาร์จอย่างง่ายและวงจรการประมวลผลสัญญาณพลังงานต่ำ
ประสิทธิภาพและความเสถียร: วงจรเรียงกระแสสะพานให้ประสิทธิภาพและเสถียรภาพที่สูงขึ้นพวกเขาใช้วัฏจักร AC เต็มรูปแบบส่งผลให้เอาต์พุต DC ที่นุ่มนวลขึ้นด้วยระลอกคลื่นน้อยที่สุดเมื่อจับคู่กับวงจรการกรองระลอกคลื่นในแรงดันเอาท์พุทจะลดลงมากขึ้นสิ่งนี้ทำให้เหมาะสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการคุณภาพพลังงานสูง
ความซับซ้อนและค่าใช้จ่าย: วงจรเรียงกระแสสะพานมีความซับซ้อนมากขึ้นในการก่อสร้างและต้องใช้ไดโอดสี่ตัวอย่างไรก็ตามความก้าวหน้าทางอิเล็กทรอนิกส์ได้ลดต้นทุนและขนาดของส่วนประกอบเหล่านี้ทำให้วงจรเรียงกระแสสะพานพร้อมใช้งานมากขึ้น
ความเรียบง่ายและความคุ้มค่า: วงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นนั้นง่ายในการก่อสร้างและต้นทุนต่ำทำให้พวกเขาได้เปรียบสำหรับการใช้งานที่คุณภาพพลังงานสูงไม่สำคัญมันเหมาะสำหรับวงจรขนาดเล็กที่ใช้พลังงานต่ำเช่นในอุปกรณ์พกพาหรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ราคาถูกแม้ว่าพวกเขาจะมีประสิทธิภาพที่ต่ำกว่าและความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าที่มากขึ้นความเรียบง่ายของพวกเขาทำให้พวกเขาเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานบางอย่าง
การเลือกระหว่างวงจรเรียงกระแสสะพานและวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นนั้นขึ้นอยู่กับข้อกำหนดเฉพาะของแอปพลิเคชันสำหรับประสิทธิภาพสูงและเอาต์พุตที่เสถียรตัวเลือกบริดจ์เป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดเพื่อความเรียบง่ายและต้นทุนต่ำโดยเฉพาะอย่างยิ่งในแอปพลิเคชันพลังงานต่ำนักเรียงกระแสครึ่งคลื่นอาจเหมาะสมกว่า
Bridge rectifiers และสวิตช์ AC มีบทบาทที่แตกต่างกันใน Power ElectronicsBridge rectifiers แปลงกระแสสลับ (AC) เป็นกระแสไฟฟ้าโดยตรง (DC) ในขณะที่สวิตช์ AC ควบคุมสถานะการเปิดปิดของวงจร ACการทำความเข้าใจฟังก์ชั่นและแอพพลิเคชั่นของพวกเขาช่วยในการออกแบบและใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อย่างมีประสิทธิภาพ
วงจรเรียงกระแสสะพานจะแปลง AC ครึ่งบวกและลบของ AC เป็น DCนี่คือความสำเร็จโดยใช้ไดโอดสี่ตัวที่ดำเนินการสลับกันเพื่อให้แน่ใจว่ากระแสไฟฟ้ากระแสสลับไหลในทิศทางเดียวส่งผลให้เอาต์พุต DC เป็นจังหวะเมื่อใช้วงจรเรียงกระแสบริดจ์คุณจะสังเกตเห็นว่าพวกเขาแปลง AC เป็น DC ได้อย่างมีประสิทธิภาพตลอดวงจรแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุทจะสูงขึ้นและราบรื่นขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อรวมกับตัวเก็บประจุตัวกรองและตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าซึ่งสามารถลดความผันผวนและให้ DC ที่เสถียรลักษณะเหล่านี้ทำให้วงจรเรียงกระแสสะพานเหมาะสำหรับอะแดปเตอร์พลังงานอุปกรณ์เชื่อมและระบบควบคุมอุตสาหกรรมซึ่งจำเป็นต้องมีแหล่งจ่ายไฟที่มั่นคงและเชื่อถือได้
สวิตช์ AC ใช้องค์ประกอบการสลับอิเล็กทรอนิกส์เช่น thyristors, thyristors สองทิศทางหรือรีเลย์โซลิดสเตตเพื่อควบคุมการนำและตัดการเชื่อมต่อของวงจร ACด้วยสวิตช์ AC คุณจะพบว่าพวกเขาตอบสนองได้อย่างรวดเร็วมีอายุการใช้งานที่ยาวนานและน่าเชื่อถือสูงพวกเขาสามารถทำงานได้ที่ความถี่สูงทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการการสลับบ่อยเช่นเครื่องใช้ในบ้านระบบไฟและการควบคุมระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรมพวกเขาจัดการการกระจายพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพเพื่อให้มั่นใจว่าระบบทำงานได้อย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ
ในบางระบบจะใช้วงจรเรียงกระแสสะพานและสวิตช์ AC ร่วมกันเพื่อการจัดการพลังงานที่ซับซ้อนและการควบคุมตัวอย่างเช่นในระบบแหล่งจ่ายไฟ (UPS) ที่ไม่หยุดยั้ง (RECTIFIER BRIDGE จะแปลงพลังงาน AC อินพุตเป็นพลังงาน DC สำหรับการจัดเก็บแบตเตอรี่และการใช้อินเวอร์เตอร์สวิตช์ AC จะควบคุมการสลับพลังงานเพื่อให้มั่นใจว่าพลังงานอย่างต่อเนื่องในระหว่างความล้มเหลวของพลังงานหลักโดยการเปลี่ยนเป็นแหล่งพลังงานสำรองอย่างรวดเร็วการรวมกันนี้ใช้ประโยชน์จากจุดแข็งของทั้งสองส่วนเพื่อให้โซลูชันพลังงานที่มั่นคงและเชื่อถือได้
การออกแบบและเลือกวงจรเรียงกระแสบริดจ์และสวิตช์ AC เกี่ยวข้องกับปัจจัยที่แตกต่างกันสำหรับวงจรเรียงกระแสสะพานให้พิจารณาแรงดันไฟฟ้าอินพุตและข้อกำหนดปัจจุบันประสิทธิภาพการแก้ไขการจัดการความร้อนและขนาดทางกายภาพสำหรับสวิตช์ AC ให้ความสนใจกับการจัดอันดับแรงดันไฟฟ้าและปัจจุบันความเร็วในการสลับความทนทานและความเข้ากันได้ของแม่เหล็กไฟฟ้าวิศวกรจะต้องเลือกส่วนประกอบที่เหมาะสมตามข้อกำหนดของแอปพลิเคชันเฉพาะเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือที่ดีที่สุด
วงจรเรียงกระแสมีความสำคัญอย่างยิ่งในระบบอิเล็กทรอนิกส์และพลังงานไม่ว่าจะเป็นวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่น, วงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นหรือวงจรเรียงกระแสสะพานพวกเขาทั้งหมดมีบทบาทสำคัญในสถานการณ์แอปพลิเคชันที่แตกต่างกันวงจรเรียงกระแสสะพานมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในแหล่งจ่ายไฟที่มีประสิทธิภาพสูงอุปกรณ์เชื่อมและระบบควบคุมอุตสาหกรรมเนื่องจากประสิทธิภาพและความเสถียรสูงวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นเหมาะสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พลังงานต่ำเนื่องจากโครงสร้างที่เรียบง่ายและต้นทุนต่ำเมื่อออกแบบและเลือกวงจรเรียงกระแสวิศวกรจำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยต่าง ๆ เช่นแรงดันไฟฟ้าอินพุตข้อกำหนดปัจจุบันประสิทธิภาพการแก้ไขและการจัดการความร้อนตามข้อกำหนดของแอปพลิเคชันเฉพาะเพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือที่ดีที่สุดการพัฒนาและการประยุกต์ใช้วงจรเรียงกระแสไม่เพียง แต่ปรับปรุงประสิทธิภาพและความเสถียรของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ แต่ยังส่งเสริมความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและการอัพเกรดอุตสาหกรรม
ประสิทธิภาพสูง: วงจรเรียงกระแสสะพานแปลงทั้งสองครึ่งของวัฏจักร AC เป็น DC ทำให้มีประสิทธิภาพมากกว่าวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นซึ่งใช้เพียงครึ่งเดียวของวัฏจักร ACซึ่งหมายความว่าพลังงานน้อยลงจะสูญเปล่าและมีการส่งพลังงานมากขึ้นไปยังภาระ
แรงดันเอาต์พุตที่สูงขึ้น: เนื่องจากวงจรเรียงกระแสบริดจ์ใช้รูปคลื่น AC เต็มรูปแบบแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุท DC ที่เกิดขึ้นจะสูงกว่าเมื่อเทียบกับวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นสิ่งนี้นำไปสู่แหล่งจ่ายไฟที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น
Ripple ที่ลดลง: กระบวนการแก้ไขคลื่นเต็มรูปแบบทำให้เกิดเอาท์พุท DC ที่นุ่มนวลขึ้นโดยมีระลอกคลื่นน้อย (ความผันผวน) เมื่อเทียบกับการแก้ไขครึ่งคลื่นเอาท์พุทที่ราบรื่นขึ้นนี้มีความสำคัญสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ละเอียดอ่อน
เชื่อถือได้และทนทาน: การใช้ไดโอดสี่ตัวในการกำหนดค่าบริดจ์ให้ความน่าเชื่อถือและความทนทานที่ดีขึ้นแม้ว่าไดโอดหนึ่งจะล้มเหลววงจรก็ยังสามารถทำงานได้แม้ว่าจะมีประสิทธิภาพลดลง
ไม่จำเป็นต้องใช้หม้อแปลงกลางที่มีการแตะตรงกลาง: ซึ่งแตกต่างจากวงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นที่ต้องใช้หม้อแปลงกลางที่มีการแตะตรงกลาง
การแก้ไขแบบเต็มคลื่น: เหตุผลหลักในการใช้ไดโอดสี่ตัวคือการแก้ไขแบบเต็มคลื่นซึ่งหมายความว่าใช้ทั้งครึ่งบวกและลบของวัฏจักร AC ซึ่งจะเพิ่มประสิทธิภาพและแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุทของวงจรเรียงกระแส
การควบคุมทิศทาง: ไดโอดจะถูกจัดเรียงในการกำหนดค่าบริดจ์ที่นำการไหลของกระแสในช่วงครึ่งรอบบวกของอินพุต AC ไดโอดสองจะดำเนินการและอนุญาตให้กระแสผ่านโหลดในทิศทางเดียวในช่วงครึ่งวงกลมเชิงลบไดโอดอีกสองจะดำเนินการ แต่พวกเขายังคงกำกับกระแสผ่านโหลดในทิศทางเดียวกันสิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าเอาต์พุต DC ที่สอดคล้องกัน
การใช้แรงดันไฟฟ้า: โดยใช้ไดโอดสี่ตัววงจรเรียงกระแสบริดจ์สามารถใช้แรงดันไฟฟ้า AC ทั้งหมดได้เพิ่มประสิทธิภาพการแปลงพลังงานให้สูงสุดคู่ไดโอดแต่ละคู่จะดำเนินการสลับกันเพื่อให้แน่ใจว่าโหลดจะเห็นกระแสไฟฟ้าทิศทางเดียวเสมอ
แรงดันไฟฟ้าลดลง: แต่ละไดโอดในวงจรเรียงกระแสบริดจ์แนะนำการลดลงของแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็ก (โดยทั่วไปคือ 0.7V สำหรับซิลิกอนไดโอด)ด้วยไดโอดสี่ตัวสิ่งนี้ส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าลดลงประมาณ 1.4V ลดแรงดันเอาต์พุตเล็กน้อย
ความซับซ้อน: วงจรวงจรเรียงกระแสบริดจ์นั้นซับซ้อนกว่าวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นที่เรียบง่ายเพราะต้องใช้ไดโอดสี่ตัวแทนที่จะเป็นหนึ่งเดียวสิ่งนี้สามารถเพิ่มความซับซ้อนของการออกแบบวงจรและการประกอบ
การสูญเสียพลังงาน: แรงดันไฟฟ้าตกข้ามไดโอดยังแปลเป็นการสูญเสียพลังงานซึ่งอาจมีความสำคัญในการใช้งานปัจจุบันสิ่งนี้จะช่วยลดประสิทธิภาพโดยรวมของแหล่งจ่ายไฟ
การสร้างความร้อน: การสูญเสียพลังงานในไดโอดส่งผลให้เกิดการสร้างความร้อนซึ่งอาจต้องใช้มาตรการระบายความร้อนเพิ่มเติมเช่นอ่างล้างจานความร้อนเพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไปโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานพลังงานสูง
ไม่มีการแก้ไข: วงจรเรียงกระแสสะพานถูกออกแบบมาเพื่อแปลง AC เป็น DC โดยอนุญาตให้กระแสผ่านไดโอดในทิศทางเดียวหากคุณใช้ DC กับอินพุตไดโอดจะไม่สลับหรือแก้ไขกระแสเนื่องจาก DC เป็นทิศทางเดียวอยู่แล้ว
แรงดันไฟฟ้าลดลง: DC จะผ่านไดโอดสองครั้งในแต่ละครั้ง (หนึ่งในแต่ละขาของสะพาน) ทำให้แรงดันตกประมาณ 1.4V (0.7V ต่อไดโอด)ซึ่งหมายความว่าแรงดันไฟฟ้า DC เอาท์พุทจะต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้า DC อินพุตเล็กน้อย
การสร้างความร้อน: กระแสที่ผ่านไดโอดจะสร้างความร้อนเนื่องจากการกระจายพลังงาน (p = i²r)ความร้อนนี้อาจมีความสำคัญหากกระแสอินพุตสูงอาจสร้างความเสียหายให้กับไดโอดหรือต้องใช้มาตรการกระจายความร้อน
โอเวอร์โหลดที่เป็นไปได้: หากแรงดันไฟฟ้า DC ที่ใช้สูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ได้รับการจัดอันดับของไดโอดอย่างมีนัยสำคัญก็อาจทำให้เกิดการสลายไดโอดซึ่งนำไปสู่ความล้มเหลวของวงจรการจัดอันดับแรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมจะต้องปฏิบัติตามเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหาย
Email: Info@ariat-tech.comฮ่องกงโทร: +00 852-30501966เพิ่ม: Rm 2703 27F Ho King Comm Center 2-16,
Fa Yuen St MongKok Kowloon, ฮ่องกง