Razumijevanje ispravljača mosta: principi, klasifikacije i praktične primjene
2024-07-09 10356

Ispravljač mosta pretvara izmjeničnu struju (AC) u izravnu struju (DC) kroz strukturu mosta sačinjenu od četiri diode.Jednosmjerna vodljivost dioda koristi se za ispravljanje pozitivnih i negativnih pola ciklusa AC u DC u istom smjeru.Dizajn ispravljača mosta ne samo da poboljšava učinkovitost ispravljanja, već pruža i stabilan izlazni napon DC.Ovaj će članak detaljno raspravljati o principu rada, klasifikaciji i ulozi ispravljača mosta u praktičnim primjenama.

Katalog

Što je ispravljač?

Ispravljač je elektronički uređaj koji se koristi za pretvaranje izmjenične struje (AC) u izravnu struju (DC).Obično se koristi u elektroenergetskim sustavima i otkriva radio signale.Ispravljači olakšavaju pretvorbu iz AC u DC iskorištavanjem jednosmjerne vodljivosti dioda, omogućujući struju da teče u samo jednom smjeru.Mogu se izrađivati ​​od različitih materijala, uključujući vakuumske cijevi, cijevi za paljenje, silikonske diode od čvrstog stanja i lukove žive.Uređaji koji obavljaju suprotnu funkciju (pretvaranje DC u AC) nazivaju se pretvaračima.

U pripravnosti UPS -a (neprekidno napajanje), samo bateriju treba napuniti, tako da sustav uključuje punjač, ​​ali ne dovodi napajanje na opterećenje.Suprotno tome, dvostruka pretvorba UP -a ne samo da naplaćuje bateriju, već i isporučuje napajanje pretvaraču, tako da se naziva ispravljač/punjač.

Glavna funkcija ispravljača je pretvaranje AC u DC.To se čini kroz dva glavna procesa, pretvaranje AC u istosmjer, zatim ga filtrira kako bi se osigurao stabilan istosmjerni izlaz za opterećenje ili pretvarač i osigurao napon punjenja bateriji, a tako djeluje i kao punjač.

Rad nekontroliranog ispravljača uključuje prolazak polovice izmjeničnog ciklusa kroz opterećenje, stvarajući pulsirajući DC izlaz.U kontroliranom ispravljaču, protok struje upravlja se kontrolom provođenja tranzistora ili drugog upravljačkog uređaja, što rezultira kontroliranim izlazom DC.

Klasifikacija ispravljača

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

Klasifikacija metodom ispravljanja

Ispravljač s napola vala djeluje samo u pola izmjeničnog ciklusa (pozitivni polu ciklus ili negativni polu ciklus).Ostaje neaktivan u drugom polu-ciklusu.Stoga se izlazni napon sastoji od samo polovice AC valnog oblika.

Ispravljač punog vala provodi i u pozitivnim i u negativnom polu ciklusa izmjeničnog ciklusa.To znači da je izlazni napon pozitivan u oba polu-ciklusa ciklusa.

Klasifikacija ispravljačem

Diodni ispravljači koriste diode kao glavni ispravljajući element.Obično se koriste u krugovima za ispravljanje srednje snage i srednje snage.Dioda omogućuje samo struju u jednom smjeru, osiguravajući pretvorbu iz AC u DC.

SCR je poluvodički uređaj koji se može precizno kontrolirati za uključivanje i isključivanje.Prikladan je za krugove za ispravljanje velike snage koji zahtijevaju preciznu kontrolu postupka ispravljanja.SCR je prvi izbor u aplikacijama koje zahtijevaju visoku učinkovitost i visoku regulaciju.

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

Slika 1: Ispravljač mosta

Kako funkcionira ispravljač mosta?

Ispravljač mosta obično se koristi za pretvaranje izmjenične struje (AC) u izravnu struju (DC) i je krug ispravljača koji koristi jednodnevnu vodljivost diode.Koristi četiri diode raspoređene u konfiguraciji mosta kako bi ispravljalo pozitivne i negativne polu-cikluse izmjenične snage u konzistentni DC izlaz.

Komponente ispravljača mosta

Komponente ispravljača mosta su četiri diode (D1, D2, D3, D4);Izvor napajanja (ulaz);otpornik opterećenja (RL);i kondenzator filtra (opcionalno, koristi se za gladak izlazni napon).

Princip rada

Rad ispravljača mosta uključuje dva glavna procesa: pozitivna ispravljanje polu-ciklusa i negativno ispravljanje polu-ciklusa.

Slika 2: Valni oblik ispravljača mosta-pozitivni polu ciklus i negativni polu ciklus

Pozitivna ispravljanje polu ciklusa

Polaritet napona Tijekom pozitivnog pola ciklusa izmjeničnog ulaza, gornji kraj ulaza je pozitivan, a donji kraj negativan.Put provedbe je da su diode D1 i D2 pristrane naprijed i provode struju.Struja teče iz pozitivnog terminala AC izvora, kroz D1, preko otpornika opterećenja RL, i natrag do negativnog terminala izvora izmjenične struje kroz D2.Isključeno je da su diode D3 i D4 obrnuto pristrani i ostaju isključeni.Tijekom ovog ciklusa, struja kroz RL teče s lijeva na desno.

Negativno ispravljanje polu ciklusa

Polaritet napona je taj što se tijekom negativnog pola ciklusa polaritet izmjeničnog ulaza preokreće, što gornji kraj negativno i donji kraj pozitivno.Put provođenja je da su diode D3 i D4 pristrane naprijed i provode struju.Struja teče iz negativnog terminala izmjeničnog izvora, kroz D3, preko otpornika opterećenja RL i natrag do pozitivnog terminala izvora izmjenične struje kroz D4.Isključeno je stanje da su diode D1 i D2 obrnuto pristrani i ostaju isključeni.Unatoč preokretu polariteta, struja koja teče kroz RL i dalje teče u istom smjeru (s lijeva na desno).

Filtriranje

Nakon ispravljanja, izlazni napon još uvijek pulsira DC.Da biste izgladili ovaj napon i smanjili pukotine, dodaje se filtrirani kondenzator.Kondenzator filtra povezan je paralelno s otpornikom opterećenja (RL).Ova postavka izglađuje pulsirajući DC, smanjuje pukotinu napona i pruža stabilniji izlaz.

Krug mosta ispravljača

Ispravljač mosta poboljšava se na ispravljanju polu-vala diode.Njegova je glavna funkcija pretvoriti izmjeničnu struju (AC) u izravnu struju (DC).To se čini pomoću četiri diode u određenom rasporedu za ispravljanje pozitivnih i negativnih polu-ciklusa AC ulaza u jednosmjerni DC izlaz.

Slika 3: Krug ispravljača mosta

Ispravljač mosta pretvara AC u DC koristeći jednosmjernu vodljivost dioda.Dok izmjenični napon i struja periodično izmjenjuju smjerove, DC izlaz ispravljača mosta uvijek teče u jednom smjeru.Ispravljači mosta učinkovitiji su od jednofaznih ispravljača polu-vala i punog vala jer istovremeno koriste oba polu-ciklusa AC ciklusa.To omogućava glatkiji, kontinuirani DC izlaz.U aplikacijama kao što su napajanje, punjači baterije i razni elektronički uređaji potrebno je stabilno napajanje s DC -om.Ispravljač mosta u kombinaciji s filtriranjem može pružiti stabilnu DC snagu potrebnu za ove primjene.

Funkcije ispravljača mosta

AC do DC pretvorba

Glavna funkcija ispravljača mosta je pretvaranje izmjeničnog unosa u istosmjerni izlaz.Izmjenični napon i struja naizmjenično, dok istosmjerni napon i struja protoci u konstantnom smjeru.Diode u ispravljaču mosta omogućuju struju da teče u samo jednom smjeru, čime se osigurava ova pretvorba.

Poboljšana učinkovitost

Ispravljač mosta koristi i pozitivne i negativne polu-cikluse izmjenične snage.Ova dvostruka upotreba poboljšava učinkovitost u usporedbi s jednofaznim ispravljačem.To rezultira glatkijim DC izlazom s manje pucanja.

Stabilna DC snaga

Stabilna DC napajanja pogodna je za elektroničke uređaje, napajanja i punjače za baterije.Ispravljač mosta u kombinaciji s filtriranjem kondenzatora može osigurati ovo stabilno napajanje.

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

V_out = (2v_m)/π- (4v_f)/π

Gdje je v_mis vršni napon ulazne izmjenične snage, a v_f je pad napona naprijed svake diode.

Primjer

Pretpostavimo da imamo izmjeničnu napajanje s ulaznim naponom od 220V (efektivna vrijednost, RMS) i koristite ispravljač mosta za ispravljanje.Pad napona prema naprijed je 0,7V.

Uvjeti unosa:

Ulazni napon 220V AC (RMS)

Vrhunski napon v_m = 220 × √2 ≈311V

Dioda kap napona naprijed v_f = 0,7V

Izračunajte izlaz:

Prosječni izlazni napon v_avg = (2 × 311)/π- (4 × 0,7)/π ≈198V

Na taj način, ispravljač mosta pretvara izmjenični napon u istosmjerni napon blizu 198v.Iako još uvijek postoje neke fluktuacije, izlaz se može dodatno izgladiti pomoću odgovarajućih uređaja za filtriranje kako bi se osiguralo stabilno napajanje DC.Nakon povezivanja kruga filtra, prosječni izlazni napon je približno 1,2 puta veća od RMS vrijednosti ulaznog AC, dok je napon opterećenja otvorenog kruga oko 1,414 puta veća od RMS vrijednosti.Ovaj izračun pomaže u određivanju potrebnih komponenti za postizanje stabilnog i glatkog istosmjernog izlaza iz izmjeničnog ulaza.

Kako kondenzatori djeluju kao filtri?

Filtriranje uklanja neželjene signalne valove.U filtriranju visokog prolaza, signali veće frekvencije lako prolaze kroz krug na izlaz, dok su signali niže frekvencije blokirani.AC krugovi sadrže naponske ili strujne signale različitih frekvencija, a nisu svi potrebni.Neželjeni signali mogu uzrokovati smetnje koje narušavaju rad kruga.Za filtriranje ovih signala koriste se različiti krugovi filtriranja u kojima kondenzatori igraju ključnu ulogu.Iako ispravljeni signali nisu AC signali, koncept je sličan.Kondenzator se sastoji od dva vodiča odvojena izolatorom.U krugovima filtriranja, kondenzatori pohranjuju energiju kako bi smanjili AC pucanje i poboljšali izlaz istosmjerne struje.

Slika 4: Dijagram kruga visokog prolaza filtra

Kako kondenzatori filtriraju signale

Kondenzatori mogu pohraniti i pustiti naplatu.Kad se napon poveća, kondenzator se naplaćuje;Kad se napon smanji, kondenzator se ispušta.Ova karakteristika izglađuje fluktuacije napona.U krugu ispravljača, poput ispravljača mosta, izlazni istosmjerni napon nije gladak, već pulsirajući.Spajanje kondenzatora filtra na izlaz može izgladiti ove pulsacije.

Slika 5: ispravljač mosta - modul diode punog vala

• Pozitivan polu ciklus: Tijekom pozitivnog pola ciklusa, napon se povećava, uzrokujući da kondenzator puni.Spremljena električna energija doseže svoju maksimalnu vrijednost na vrhu napona.

• Negativni polu ciklus: Tijekom negativnog pola ciklusa, napon se smanjuje i kondenzator se ispušta kroz opterećenje.Ovaj pražnjenje pruža struju opterećenju, sprječavajući da izlazni napon naglo padne i izgladi valni oblik.

Djelovanje punjenja i ispuštanja kondenzatora izglađuje ispravljeni izlazni napon na konstantnu razinu istosmjerne razine, smanjujući fluktuacije napona i pucanje.

Odabir pravog kondenzatora

Veličina kondenzatora filtra izravno utječe na učinak filtriranja.Općenito govoreći, što je veća vrijednost kapaciteta, to je bolji učinak filtriranja, jer veliki kondenzator može pohraniti više naboja i pružiti stabilniji napon.Međutim, vrijednost kapacitivnosti ne može biti prevelika, u protivnom će dovesti do vremena pokretanja duljeg kruga, povećanja volumena kondenzatora i povećanja troškova.

Empirijska formula za odabir filtriranih kondenzatora

C = i/(f × ΔV)

Gdje je C vrijednost kapacitivnosti (Farad, F)

Ja sam struja opterećenja (ampere, a)

f je frekvencija snage (Hertz, Hz)

ΔV je dopušteni izlazni napon pucanja (Volt, V)

Uloga filtriranih kondenzatora

Kad se ispravljeni napon poveća, kondenzator filtra puni, uzrokujući da se napon postupno povećava.Kad se ispravljeni napon smanji, kondenzator filtra ispušta, pružajući stalnu struju i izglađujući izlazni napon.Djelovanje punjenja i pražnjenja filtriranog kondenzatora izglađuje ispravljeni pulsirajući napon, smanjujući pucanje napona i fluktuacije.Kondenzatori su učinkoviti za filtriranje jer omogućuju prolazak izmjeničnih signala dok blokiraju DC signale.AC signali s višim frekvencijama lakše prolaze kroz kondenzatore, s manjim otporom, što rezultira nižim naponom preko kondenzatora.Suprotno tome, izmjenični signali s nižim frekvencijama suočavaju se s većim otporom, što rezultira većim naponom kroz kondenzator.Za DC, kondenzator djeluje kao otvoreni krug, struja je nula, a ulazni napon jednak je naponu kondenzatora.

Filtriranje različitih frekvencija u krugovima ispravljača

Da bismo razumjeli kako filtrirani kondenzatori rješavaju različite frekvencije, ukratko razgovaramo o proširenju Fourier serije.Fourier serija razgrađuje ne-sinusoidne periodične signale u zbroj sinusoidnih signala različitih frekvencija.Na primjer, složen periodični val može se razgraditi u više sinusoidnih valova različitih frekvencija.

Slika 6: Pulsirajući val

U krugu ispravljača, izlaz je pulsirajući val, koji se može razgraditi u sinusoidne komponente različitih frekvencija pomoću serije Fourier.Komponente visoke frekvencije prolaze izravno kroz kondenzator, dok komponente niske frekvencije dosežu izlaz.

Slika 7: Dijagram kruga filtra kondenzatora

Što je veći kondenzator, to je glatkiji izlazni valni oblik.Veći kondenzatori spremaju više punjenja, pružajući stabilniji napon.

Slika 8: Dijagram filtriranja kondenzatora

U pulsirajućem naponskom valu, kada napon padne ispod napona kondenzatora, kondenzator se ispušta u opterećenje, sprječavajući da se izlazni napon padne na nulu.Ovo kontinuirano punjenje i pražnjenje izglađuje izlazni napon.

Visoko prolazni i niskopropusni krugovi filtra

U visokopropusnom filtru, kondenzator i otpornik su povezani u nizu.Visokofrekventni signali imaju minimalni pad napona prilikom prolaska kroz kondenzator, što rezultira većom strujom i većim izlaznim naponom preko otpornika.Niskofrekventni signali suočavaju se s većim padom napona preko kondenzatora, što rezultira minimalnim izlaznim naponom.U filtru s niskim prolazom, kondenzator blokira visokofrekventne signale i samo omogućuje prolazak niskih frekvencija.Visokofrekventni signali imaju visoku impedanciju i minimalni izlazni napon, dok niskofrekventni signali imaju nisku impedanciju i veći izlazni napon.

Slika 9: krug filtra visokih i niskih prolaza

Vrste ispravljača mosta

Ispravljači mosta klasificirani su na temelju njihove konstrukcije i primjene.Evo nekoliko uobičajenih vrsta:

Jednofazni ispravljač mosta

Jednofazni ispravljač mosta je najjednostavniji oblik i često se koristi u maloj opremi za napajanje.Ima četiri diode koje pretvaraju jednofazni AC u pulsirajući DC.Tijekom pozitivnog pola ciklusa AC, diode D1 i D2, dok su D3 i D4 isključeni.Tijekom negativnog pola ciklusa, D3 i D4 ponašanje, a D1 i D2 su isključeni.To omogućava da se pozitivni i negativni pola ciklusa AC -a ispravljaju u pozitivni DC.

Slika 10: Jednofazni dijagram valnog oblika valnog vala s kontroliranim valom

Trofazni ispravljač mosta

Trofazni ispravljači mosta koriste se u aplikacijama veće energije, poput industrijske opreme i velikih elektroenergetskih sustava.Sadrže šest dioda koje pretvaraju trofazni AC u glatku DC.Tijekom svakog ciklusa trofaznog AC-a, različite kombinacije dioda provode, ispravljajući pozitivne i negativne polovice ciklusa u DC.Ova metoda pruža glatki DC izlaz prikladan za potrebe velike snage.

Slika 11: Trofazni most Potpuno kontrolirani krug ispravljača

Kontrolirani ispravljač mosta

Kontrolirani ispravljač mosta koristi silicijski ispravljač (SCR) umjesto konvencionalne diode za regulaciju izlaznog napona.Kontroliranjem kuta SCR kondukcije, prosječni izlaz istosmjernog izlaza može se promijeniti.Podešavanje SCR kuta paljenja kontrolira svoje vrijeme provođenja u svakom ciklusu, mijenjajući tako prosječni izlazni napon.Ova se vrsta često koristi u podesivim napajanjima i sustavima upravljanja istosmjernim motorom.

Visokofrekventni ispravljač mosta

VISOKIFENCIJSKI MOSTI SEKTIFIKACIJI UPOTREBE UGOBENI SUSTAVNI SUSTAVI I obično koriste brze diode za oporavak kako bi zadovoljili potrebe prebacivanja napajanja (SMPS).Brze diode za oporavak imaju kratko vrijeme obrnutog oporavka i mogu brzo reagirati na visokofrekventne operacije prebacivanja, poboljšavajući na taj način učinkovitost ispravljanja i smanjujući gubitke i buku.

Monolitni ispravljač mosta

Monolitni ispravljači mosta integriraju četiri diode ispravljača u jedan čip ili modul, pojednostavljujući dizajn kruga i uglavnom se koriste u malim elektroničkim uređajima i adapterima za napajanje.Slično standardnom ispravljaču mosta, monolitna verzija nudi povećanu pouzdanost i lakšu instalaciju jer je integrirana u jedan paket.

Potpuno kontrolirani ispravljač mosta

Potpuno kontrolirani ispravljač mosta koristi ispravljač tiristora (SCR) umjesto normalne diode.Svaki element ispravljača je kontroliran, što omogućava preciznu regulaciju izlaznog napona i struje.Razmišljajući kut provođenja SCR -a, izlaz ispravljača može se precizno kontrolirati.Ovaj ispravljač idealan je za aplikacije koje zahtijevaju fino upravljanje naponom, poput DC motora i podesivih napajanja.Sposobnost mijenjanja kuta pucanja SCR -a omogućava precizno upravljanje izlazom.

Polukontrolirani ispravljač mosta

Ispravljač mosta s napola kontrolira tiristor (SCR) s normalnom diodom.U jednofaznim aplikacijama obično su dva od suprotnih elemenata ispravljača, dok su ostale dvije diode.Ova postavka pruža sposobnost djelomične regulacije.Iako se samo neki elementi mogu kontrolirati, oni pružaju ograničenu regulaciju po nižim troškovima.Polukontrolirani ispravljači prikladni su za sustave koji zahtijevaju djelomičnu kontrolu i koji nisu troškovnički, poput malih motoričkih pogona i prilagodljivih napajanja osjetljivih na troškove.

Nekontrolirani ispravljač mosta

Nekontrolirani ispravljač mosta koristi samo obične diode, a svi elementi ispravljanja su nekontrolirani.To je najjednostavniji i najčešće korišteni ispravljač mosta.Ovom ispravljaču nedostaje mogućnost regulacije, ne može prilagoditi izlazni napon ili struju, a izvodi samo osnovnu ispravljanje.Pogodan je za razne elektroničke uređaje koji zahtijevaju stabilno napajanje na istosmjernim napajanjem, poput adaptera za napajanje i punjača baterija.

Primjene mostova ispravljača

Pružanje polariziranog i stabilnog istosmjernog napona u zavarivanju

U opremi za zavarivanje, ispravljači mosta mogu osigurati stabilan istosmjerni napon.Ova stabilnost omogućuje visokokvalitetno zavarivanje jer napajanje izravno utječe na postupak zavarivanja.Ispravljač pretvara izmjeničnu snagu u istosmjernu snagu, smanjujući fluktuacije struje i osiguravajući stabilan luk zavarivanja, što poboljšava čvrstoću i kvalitetu zavarenog spoja.Ova stabilnost minimizira oštećenja zavarivanja i poboljšava ukupnu točnost, posebno u zavarivanju luka.

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

Druga ključna funkcija ispravljača mosta je osiguravanje polariziranog istosmjernog napona.To je posebno važno u profesionalnim operacijama zavarivanja, kao što je aluminij ili zavarivanje od nehrđajućeg čelika, gdje stvaranje slojeva oksida može utjecati na kvalitetu zavara.Polarizirani napon smanjuje oksidaciju, osiguravajući čistiju površinu zavara i jači spoj.Kombinacijom ispravljača mosta, oprema za zavarivanje može pružiti stabilniju, visokokvalitetnu struju, što poboljšava cijeli postupak zavarivanja.

Da bi se dodatno izgladio DC izlaz i smanjio fluktuacije napona, ispravljači mosta često se koriste u kombinaciji s filtriranim kondenzatorima i regulatorima napona.Kondenzator filtra eliminira pukotine i čini izlazni napon glatkijim, dok regulator napona osigurava da je izlazni napon konstantan, štiteći kvalitetu zavarivanja od napona V ariat iona.Ova kombinacija poboljšava stabilnost napajanja zavarivanja i proširuje vijek trajanja opreme.

Unutarnje napajanje

Moderni elektronički uređaji, uključujući kućanske uređaje, opremu za industrijsku kontrolu i komunikacijske opreme, zahtijevaju stabilno napajanje DC -a da pravilno radi.Ispravljači mosta pretvaraju izmjeničnu snagu iz mreže u DC snagu koju zahtijevaju ovi uređaji, a većina elektroničkih komponenti i krugova oslanja se na snagu DC.

U ispravljaču mosta, četiri diode tvore krug mosta za pretvaranje izmjenične snage u pulsirajuću snagu DC.Zatim, kondenzator filtra izglađuje izlaz, smanjujući fluktuacije napona i stvarajući stabilniji napajanje DC.Za uređaje koji zahtijevaju preciznu snagu, regulator napona (poput linearnog ili preklopnog regulatora) osigurava konstantan i točan izlazni napon.Ova postavka poboljšava pouzdanost i život opreme sprječavajući oštećenja uzrokovana fluktuacijama napona.

U kućanskim aparatima, ispravljači mosta koriste se u unutarnjim modulima uređaja kao što su televizori, zvučni sustavi i računala.Na primjer, u napajanju TV -a, ispravljač mosta pretvara izmjeničnu snagu u istosmjernu snagu, koja se zatim filtrira i stabilizira prije nego što se distribuira u TV krug.To osigurava da napon ostaje stabilan unatoč fluktuacijama u vanjskom napajanju, održavajući tako kvalitetu slike i zvuka.

Oprema za industrijsku kontrolu ima veće zahtjeve za stabilnost napajanja zbog složenog operativnog okruženja.Ispravljači mosta na ovim uređajima pružaju stabilnu snagu istosmjerne struje i poboljšavaju sigurnost i pouzdanost sustava kroz zaštitne krugove kao što su prenapona i zaštita od prekomjerne struje.Na primjer, u programibilnim logičkim kontrolerima (PLC), ispravljači mosta mogu se stabilno raditi u različitim uvjetima.

U komunikacijskoj opremi kao što su usmjerivači i prekidači, ispravljači mosta mogu osigurati snagu visoke stabilnosti, niske šume.To osigurava pouzdan prijenos signala i gladak rad opreme.Pretvaranjem AC -a u DC i usvajanjem učinkovitog regulacije filtriranja i napona, mostovi ispravljači podržavaju pouzdane performanse komunikacijske opreme u složenim mrežnim okruženjima.

Unutar punjača baterije

Ispravljač mosta pretvara izmjeničnu snagu u stabilnu istosmjernu snagu potrebnu za punjenje baterije u punjaču baterije.S porastom prijenosnih uređaja i električnih vozila, pouzdani punjači za baterije postali su ključni.Ispravljač osigurava da punjač osigurava konstantnu struju i napon koji zadovoljava specifične potrebe različitih vrsta baterija.Ovaj stabilni izvor napajanja omogućuje učinkovito punjenje i produženi vijek trajanja baterije.

Ispravljač mosta obično se sastoji od četiri diode koje tvore krug mosta.Pretvara pozitivne i negativne polovice ciklusa izmjenične struje u pulsirajuću DC snagu.Iako ova pulsirajuća DC snaga ispunjava osnovne zahtjeve, ona još uvijek fluktuira.Stoga punjači baterije obično sadrže kondenzatore filtra kako bi izgladili napon i osigurali stabilniji izlaz.

Različite baterije zahtijevaju specifične napone i struje punjenja.Ispravljači mosta kombiniraju se s drugim modulima kruga kako bi zadovoljili ove potrebe.Na primjer, litijeve baterije zahtijevaju precizan napon i kontrolu struje kako bi se spriječilo prekomjerno punjenje i prekomjerno razbijanje.Ispravljač integrira načine punjenja stalne struje i stalnog napona i surađuje s upravljačkim krugom punjenja kako bi se osigurao precizan napon i struja za optimizaciju postupka punjenja.

Pored pretvorbe napajanja, ispravljači mosta mogu zaštititi i punjače baterija.Napon napajanja može doživjeti trenutni prenaponski ili naleti, što može oštetiti bateriju i punjač.Ispravljač tvori učinkovit mehanizam zaštite, zajedno sa zaštitnim komponentama kao što su varistori i osigurači.Kad ulazni napon premaši sigurnu razinu, zaštitni krug brzo isključuje napajanje ili preusmjerava višak struje kako bi zaštitio bateriju i punjač.

Ispravljači mosta koriste se ne samo u punjačima za male uređaje, već i u sustavima punjenja električnih vozila velike snage.Ovi sustavi mogu podnijeti veću snagu i struju, a ispravljači osiguravaju sigurno i učinkovito punjenje njihovih pouzdanih performansi.Učinkovita tehnologija ispravljanja i regulacije napona omogućava brzo punjenje i produljenje trajanja baterije električnih vozila.

Unutar vjetroagrega

U vjetroturbini, ispravljač mosta pretvara izmjeničnu snagu koju je vjetar stvorio u DC snagu.Ova DC snaga je osnova za naknadnu pretvorbu i skladištenje snage.Vjetrenjače stvaraju električnu energiju različitim brzinama vjetra, stvarajući nestabilnu izmjeničnu snagu.Ispravljač učinkovito pretvara ovu fluktuirajuću izmjeničnu snagu u stabilniju DC snagu koju je lako pohraniti ili pretvoriti u izmjeničnu snagu kompatibilnu s mrežom.

Slika 13: Ispravljači mosta koji se koriste u vjetroturbini

Generatori vjetroagregata obično stvaraju trofaznu izmjeničnu snagu, koja se potom pretvori u istosmjernoj snazi ​​ispravljačem mosta.Ova pretvorba stabilizira snagu i smanjuje utjecaj fluktuacija napona.Ispravljena DC snaga može se izravno koristiti u sustavu za pohranu baterije ili pretvarač pretvoriti u izmjeničnu napajanje kako bi se optimizirala korištenje proizvodnje energije vjetra.

Unutar vjetroagregata, ispravljač mosta, krug filtra i zaštitni krug tvore sveobuhvatni sustav pretvorbe i upravljanja napajanjem.Krug filtra izglađuje ispravljenu DC snagu, smanjuje fluktuacije napona i pukotine i postiže stabilan izlaz.Zaštitni krug sprječava prenapon i oštećenja prekomjernog struja, osiguravajući sigurnost i pouzdanost sustava.

Zbog teških okolišnih uvjeta poput offshore ili planinskih područja, sustavi za proizvodnju energije vjetra zahtijevaju veliku pouzdanost i izdržljivost.Ispravljači mosta moraju izdržati takve uvjete kako bi se osigurao dugoročni rad.Visokokvalitetni materijali i napredni proizvodni procesi poboljšavaju izdržljivost i stabilnost modula za ispravljanje, poboljšati učinkovitost sustava, smanjiti troškove održavanja i proširiti radni vijek opreme.

Primjena mostova ispravljača u vjetroturbini omogućava učinkovitu pretvorbu i upravljanje napajanjem.Ovi ispravljači poboljšavaju učinkovitost pretvorbe energije i kvalitetu snage, promiču razvoj obnovljivih izvora energije i smanjuju ovisnost o fosilnim gorivima.Kako čisti izvori energije, poput vjetroelektrane, postaju sastavni dio globalne energetske mješavine, ispravljači mosta igraju ključnu ulogu u ovoj transformaciji.

Otkrivanje amplitude moduliranog signala

U elektroničkim komunikacijskim sustavima potrebno je otkriti amplitudu moduliranog signala.Ovaj je postupak posebno važan u komunikaciji radiofrekvencije (RF) i obradi audio signala.Ispravljači mosta pretvaraju izmjenične signale u istosmjerne signale, što čini otkrivanje amplitude i točnije.Pretvaranjem složenih izmjeničnih signala u mjerljive istosmjerne napone, ispravljači omogućuju precizno otkrivanje amplitude.

Sastojao se od četiri diode u krugu mosta, most ispravljača obrađuje pozitivne i negativne polovice ciklusa AC, stvarajući glatki, stabilniji DC izlaz.Ispravljeni istosmjerni napon proporcionalan je amplitudi izvornog signala, što omogućava precizno mjerenje amplitude moduliranog signala.

Ispravljači mosta ključni su u krugovima za otkrivanje amplitude unutar RF prijemnika i odašiljača.Ovi krugovi prate snagu signala u stvarnom vremenu, omogućujući potrebna podešavanja za stabilan i visokokvalitetni prijenos signala.Oni su također uobičajeni u audio uređajima, poput pojačala i upravljačkih krugova, gdje otkrivanje amplitude audio signala omogućava dinamička prilagođavanja glasnoće za poboljšano iskustvo slušanja.

Da bi se poboljšala točnost otkrivanja amplitude, ispravljači mosta često su upareni s krugovima filtriranja i pojačanja.Krug filtra izglađuje ispravljeni istosmjerni signal uklanjanjem valova, dok krug pojačala povećava amplitudu signala, poboljšavajući na taj način osjetljivost i točnost otkrivanja.Ova kombinacija djeluje s različitim modulacijskim signalima i frekvencijama, pružajući pouzdanu tehničku podršku mnogim aplikacijama.

Osim komunikacije i audio opreme, u radarskim sustavima također se koriste ispravljači mosta za otkrivanje amplitude Echo 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 u niskog istosmjernog napona

Ispravljači mosta široko se koriste u elektroničkoj energiji za pretvaranje visokog izmjeničnog napona u nizak napon istosmjerne napone za primjene kao što su adapteri napajanja, industrijska oprema i razni elektronički uređaji.Ispravljači osiguravaju pouzdan rad uređaja koji zahtijevaju niskonaponsku snagu DC učinkovitim pretvaranjem AC visokog napona iz glavnog napajanja.

Ispravljač mosta djeluje koristeći četiri diode kako bi formirao krug mosta kako bi ispravio dva polu-cikla ulazne izmjenične snage i pretvorilo ga u pulsirajuću DC snagu.Iako ova pulsirajuća istosmjerna snaga sadrži neku pukotinu, naknadna regulacija filtriranja i napona stvara stabilnu DC snagu s niskim naponom.Kondenzatori filtra izglađuju fluktuacije napona, dok regulatori napona osiguravaju da je izlazni napon precizan, što jamči konzistentne performanse uređaja.

Ispravljači mosta ne samo da izvode pretvorbu napona, već i štite krugove.Na primjer, u industrijskoj opremi, visokonaponski AC može naići na prenapon kada se pretvori u DC s niskim naponom.Kombinacija ispravljača s prenaponskom zaštitnom krugovima i osiguračima osigurava sigurnost opreme.Ako ulazni napon prelazi sigurnu razinu, zaštitni krug brzo isključuje snagu ili ograničava struju kako bi se spriječilo oštećenje.

U adapterima za napajanje, ispravljači mosta su bitne komponente.Na primjer, punjači mobilnih telefona koriste ispravljače mosta za pretvorbu 220V AC u DC, koji se zatim filtrira i odlazi na izlaz stabilnog 5V ili 9V DC za punjenje.Ovaj postupak osigurava sigurno, učinkovito punjenje i proširuje vijek trajanja baterije.

Industrijsku opremu često zahtijeva niskonapon istosmjerne napajanja za napajanje unutarnjih krugova i upravljačkih sustava.Ispravljači mosta pretvaraju visokonaponski industrijski AC u prikladan DC s niskim naponom kako bi se osiguralo normalan rad opreme kao što su CNC strojni alati i sustavi upravljanja motorom.Raspršivanje topline i učinkovitost izazovi su u pretvaranju visokonaponskog AC-a u DC s niskim naponom.Budući da ispravljanje stvara toplinu, ispravljači mosta često su opremljeni hladnjacima ili izrađeni od visoko učinkovitih poluvodičkih materijala za poboljšanje performansi i izdržljivosti.

Ispravljač mosta nasuprot ispravljaču polu-vala

Ispravljači mosta i ispravljači napola vala uobičajeni su tipovi ispravljača, ali se uvelike razlikuju u konstrukciji, performansama i primjenama.Razumijevanje ovih razlika može vam pomoći da odaberete najprikladnije rješenje za ispravljanje za različite aplikacije.

Ispravljač mosta

Ispravljač mosta je učinkovitiji jer pretvara snagu tijekom cijelog izmjeničnog ciklusa.Koristi četiri diode raspoređene u konfiguraciji mosta, omogućujući mu da upravlja i pozitivnim i negativnim polu-ciklusima AC ulaza.Budući da se koristi cijeli ulazni napon, izlazni napon je veći.Kad povežete ispravljač mosta, odmah možete primijetiti njegovu učinkovitost.Izlazni napon je glatkiji i veći od onog ispravljača pola vala.Ova učinkovitost je razlog zašto se ispravljači mosta koriste u visokim performansama, kao što su adapteri za napajanje, oprema za zavarivanje i industrijski upravljački sustavi.Stabilni DC izlaz čini ga idealnim za aplikacije koje zahtijevaju stabilnu snagu.

Polulazni ispravljač

Ispravljač s pola vala je jednostavniji i zahtijeva samo jednu diodu za osnovno ispravljanje.Provodi samo tijekom pozitivnog polu ciklusa izmjeničnog unosa, omogućavajući struju da prođe samo u ovom razdoblju.Negativni polu ciklus je blokiran, što rezultira pulsirajućim istosmjernim izlazom koji sadrži samo pozitivnu struju polu ciklusa.Kada koristite ispravljač s pola vala, primijetit ćete njegovu jednostavnost.Lako je postaviti, ali izlaz je manje učinkovit, s nižim naponom i većim pukotinama.Zbog toga je prikladan za uređaje male snage koji ne zahtijevaju visoku kvalitetu snage, poput jednostavnih punjača i krugova za obradu signala male snage.

Usporedba i primjena

Učinkovitost i stabilnost: ispravljači mosta nude veću učinkovitost i stabilnost.Oni koriste puni izmjenični ciklus, što rezultira glatkijim DC izlazom s minimalnim pukotinama.Kada se upari s krugom filtriranja, dodatno se smanjuje pukotina u izlaznom naponu, pružajući stabilan i gladak istosmjerni napon.To ih čini prikladnim za aplikacije koje zahtijevaju visoku kvalitetu snage.

Složenost i troškovi: ispravljači mosta složeniji su u izgradnji i zahtijevaju četiri diode.Međutim, napredak u elektronici smanjio je troškove i veličinu ovih komponenti, čineći ispravljačima mosta dostupnijim.

Jednostavnost i isplativost: Ispravljači napola vala su jednostavni u izgradnji i niskim troškovima, što ih čini povoljnim za aplikacije u kojima kvaliteta velike snage nije važna.Idealni su za male, male snage, poput onih u prijenosnim uređajima ili jeftine elektronike.Iako imaju nižu učinkovitost i veće fluktuacije napona, njihova jednostavnost čini ih pristupačnim izborom za neke uporabe.

Odabir pravog ispravljača

Odabir između ispravljača mosta i ispravljača pola vala ovisi o specifičnim zahtjevima primjene.Za visoku učinkovitost i stabilno izlaz, ispravljač mosta je najbolji izbor.Radi jednostavnosti i niskih troškova, posebno u aplikacijama niske snage, ispravljač pola vala može biti prikladniji.

Usporedba ispravljača mosta i izmjeničnih prekidača

Ispravljači mosta i izmjenični prekidači igraju različite uloge u elektroničkoj energiji.Ispravljači mosta pretvaraju izmjeničnu struju (AC) u izravnu struju (DC), dok izmjenični prekidači kontroliraju stanje isključenja izmjeničnog kruga.Razumijevanje njihovih funkcija i primjena pomaže učinkovito dizajnirati i koristiti elektroničke uređaje.

Ispravljač mosta

Ispravljač mosta pretvara pozitivne i negativne polu-cikluse AC u DC.To se postiže pomoću četiri diode koje se provode naizmjenično, osiguravajući da struja izmjenične struje teče u jednom smjeru, što rezultira pulsirajućim DC izlazom.Kada koristite ispravljače mosta, primijetit ćete kako učinkovito pretvaraju AC u DC tijekom cijelog ciklusa.Izlazni napon je veći i glatkiji, posebno u kombinaciji s filtriranim kondenzatorima i regulatorima napona, koji mogu smanjiti fluktuacije i pružiti stabilan DC.Ove karakteristike čine ispravljači mosta idealnim za adaptere za napajanje, opremu za zavarivanje i industrijske upravljačke sustave, gdje je potrebno stabilno i pouzdano napajanje.

Izmjenične sklopke

AC prekidači koriste elektroničke preklopne elemente kao što su tiristori, dvosmjerni tiristori ili releji čvrstog stanja za kontrolu provođenja i odvajanja AC kruga.S AC prekidačima otkrit ćete da brzo reagiraju, imaju dug radni vijek i vrlo su pouzdani.Oni mogu raditi na visokim frekvencijama, što ih čini prikladnim za aplikacije koje zahtijevaju češće prebacivanje, poput kućnih uređaja, sustava rasvjete i kontrole industrijske automatizacije.Oni učinkovito upravljaju distribucijom energije, osiguravajući da sustavi djeluju sigurno i učinkovito.

Kombinirane aplikacije

U nekim se sustavima ispravljači mosta i izmjenični prekidači koriste zajedno za složeno upravljanje i kontrolu.Na primjer, u neprekidnom sustavu napajanja (UPS), ispravljač mosta pretvara ulaznu izmjeničnu snagu u DC napajanje za pohranu baterije i upotrebu pretvarača.AC prekidač kontrolira prebacivanje napajanja, osiguravajući kontinuiranu napajanje tijekom glavnog nestanka napajanja brzom prelaskom na izvor sigurnosne kopije.Ova kombinacija koristi snage obje komponente kako bi se osigurala stabilno i pouzdano rješenje snage.

Razmatranja dizajna

Dizajn i odabir ispravljača mosta i izmjeničnog prekidača uključuje različite čimbenike.Za ispravljanje mosta razmotrite ulazne napone i specifikacije struje, učinkovitost ispravljanja, toplinsko upravljanje i fizičku veličinu.Za izmjenične sklopke obratite pažnju na napon i struje, brzinu prebacivanja, robusnost i elektromagnetsku kompatibilnost.Inženjeri moraju odabrati prave komponente na temelju specifičnih zahtjeva za aplikaciju kako bi postigli optimalne performanse i pouzdanost.

Zaključak

Ispravljači su od velikog značaja u elektroničkim i elektroenergetskim sustavima.Bilo da se radi o ispravljaču polu-vala, ispravljaču punog vala ili ispravljaču mosta, svi igraju ključnu ulogu u različitim scenarijima primjene.Ispravljači mosta naširoko se koriste u visokim performansama, oprema za zavarivanje i industrijskim upravljačkim sustavima zbog njihove visoke učinkovitosti i stabilnosti.Polulatni ispravljači prikladni su za elektroničke uređaje male snage zbog svoje jednostavne strukture i niskih troškova.Prilikom dizajniranja i odabira ispravljača, inženjeri moraju sveobuhvatno razmotriti čimbenike kao što su ulazni napon, trenutne specifikacije, učinkovitost ispravljanja i toplinsko upravljanje u skladu s posebnim zahtjevima aplikacije kako bi osigurali optimalne performanse i pouzdanost.Razvoj i primjena ispravljača ne samo da poboljšavaju učinkovitost i stabilnost elektroničke opreme, već i promiču tehnološki napredak i industrijsku nadogradnju.

Često postavljana pitanja [FAQ]

1. Koje su prednosti ispravljača mosta?

Visoka učinkovitost: Ispravljači mosta pretvaraju obje polovice izmjeničnog ciklusa u DC, što ih čini učinkovitijim od ispravljača pola vala, koji koriste samo polovicu AC ciklusa.To znači da se manje energije troši, a više snage isporučuje se opterećenju.

Veći izlazni napon: Budući da ispravljači mosta koriste puni izmjenični valni oblik, rezultirajući izlazni napon istosmjernog napona je veći u usporedbi s ispravljačima pola vala.To dovodi do snažnijeg napajanja.

Smanjena pukotina: Proces ispravljanja punog vala stvara glatkiji DC izlaz s manje pucanja (fluktuacije) u usporedbi s ispravljanjem pola vala.Ovaj glatkiji izlaz presudan je za osjetljive elektroničke uređaje.

Pouzdano i izdržljivo: Upotreba četiri diode u konfiguraciji mosta omogućuje bolju pouzdanost i izdržljivost.Čak i ako jedna dioda ne uspije, krug još uvijek može funkcionirati, iako sa smanjenom učinkovitošću.

Nema potrebe za transformatorom koji je usmjeren na sredinu: za razliku od ispravljača punog vala koji zahtijevaju transformator koji je prepun središta, a ispravljači mosta to ne treba, što dizajn čini jednostavnijim i često jeftinijim.

2. Zašto se četiri diode koriste u mostovima ispravljača?

Ispravljanje punog vala: Primarni razlog korištenja četiri diode je postizanje ispravljanja punog vala.To znači da se koriste i pozitivne i negativne polovice izmjeničnog ciklusa, što povećava učinkovitost i izlazni napon ispravljača.

Kontrola smjera: Diode su raspoređene u konfiguraciji mosta koja usmjerava protok struje.Tijekom pozitivnog pola ciklusa izmjeničnog ulaza, dvije diode provode i omogućuju struju da prođe kroz opterećenje u jednom smjeru.Tijekom negativnog polu-ciklusa, ostale dvije diode provode, ali struju i dalje usmjeravaju kroz opterećenje u istom smjeru.To osigurava dosljedan DC izlaz.

Korištenje napona: Korištenjem četiri diode, ispravljač mosta može iskoristiti cijeli izmjenični napon, maksimizirajući učinkovitost pretvorbe snage.Svaki par diodi naizmjenično provodi, osiguravajući da opterećenje uvijek vidi jednodnevnu struju.

3. Koji su nedostaci ispravljača mosta?

Pad napona: Svaka dioda u mostu ispravljač uvodi mali pad napona (obično 0,7 V za silikonske diode).S četiri diode, to rezultira ukupnim padom napona od oko 1,4 V, što je lagano smanjujući izlazni napon.

Složenost: krug ispravljača mosta složeniji je od jednostavnog ispravljača pola vala jer zahtijeva četiri diode umjesto jedne.To može povećati složenost dizajna i sklopa kruga.

Gubitak snage: Pad napona preko dioda također se pretvara u gubitak snage, što može biti značajno u aplikacijama visoke struje.To smanjuje ukupnu učinkovitost napajanja.

Stvaranje topline: Gubitak snage u diodama rezultira stvaranjem 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 u DC dopuštajući struju da prođe kroz diode u jednom smjeru.Ako na ulaz primijenite DC, diode se neće mijenjati ili ispraviti struju jer je DC već jednosmjerna.

Pad napona: DC će istovremeno proći kroz dvije diode (po jedan u svakoj nozi mosta), uzrokujući pad napona od približno 1,4 V (0,7 V dneja).To znači da će izlazni istosmjerni napon biti nešto niži od ulaznog istosmjernog napona.

Stvaranje topline: struja koja prolazi kroz diode stvorit će toplinu zbog rasipanja snage (P = I²R).Ova toplina može postati značajna ako je ulazna struja visoka, potencijalno oštećuje diode ili zahtijeva mjere rasipanja topline.

Moguće preopterećenje: Ako je primijenjeni istosmjerni napon značajno veći od nazivnog napona diode, to može uzrokovati raspad diode, što dovodi do kvara kruga.Pravilne ocjene napona moraju se pridržavati kako bi se izbjegla oštećenja.