Förstå broriminatorer: principer, klassificeringar och praktiska tillämpningar
2024-07-09 10453

Bridge likriktare omvandlar växelström (AC) till likström (DC) genom en brostruktur sammansatt av fyra dioder.Diodernas enkelriktade konduktivitet används för att rätta till AC: s positiva och negativa halvcykler till DC i samma riktning.Utformningen av brolikatorn förbättrar inte bara korrigeringseffektiviteten utan ger också en stabil DC -utgångsspänning.Den här artikeln kommer att diskutera i detalj arbetsprincipen, klassificeringen och rollen för bridge -likriktaren i praktiska tillämpningar.

Katalog

Vad är en likriktare?

En likriktare är en elektronisk enhet som används för att konvertera växelström (AC) till likström (DC).Det används vanligtvis i kraftsystem och detektering av radiosignaler.Rikterare underlättar omvandlingen från AC till DC genom att dra nytta av den enkelriktade konduktiviteten hos dioderna, vilket gör att strömmen bara kan flyta i en riktning.De kan vara tillverkade av en mängd olika material, inklusive vakuumrör, tändrör, solid-state kiseloneductor dioder och kvicksilverbågar.Enheter som utför motsatt funktion (konvertering av DC till AC) kallas inverterare.

I en standby -UPS (oavbruten strömförsörjning) behöver bara batteriet laddas, så systemet innehåller en laddare men levererar inte strömmen till lasten.Däremot laddar inte bara en dubbel konverterings -UPS batteriet, utan levererar också ström till växelriktaren, så det kallas en likriktare/laddare.

Huvudfunktionen för en likriktare är att konvertera AC till DC.Det gör detta genom två huvudprocesser, konverterar AC till DC, sedan filtrerar den för att ge en stabil likströmsutgång för lasten eller inverteraren och tillhandahålla en laddningsspänning för batteriet, och därmed fungerar också som en laddare.

Driften av en okontrollerad likriktare innebär att den passerar hälften av AC -cykeln genom lasten och producerar en pulserande DC -utgång.I en kontrollerad likriktare hanteras strömflödet genom att kontrollera ledningen av en transistor eller annan kontrollerbar anordning, vilket resulterar i en kontrollerad DC -utgång.

Klassificering av likriktare

Riktagare klassificeras enligt olika standarder.Följande är vanliga klassificeringsmetoder:

Klassificering med rättelsemetod

En halvvågs likriktare fungerar endast i hälften av AC-cykeln (positiv halvcykel eller negativ halvcykel).Det förblir inaktivt i den andra halvcykeln.Därför består utgångsspänningen av endast hälften av AC -vågformen.

En fullvågslikriktare leder både i de positiva och negativa halvcyklerna i AC-cykeln.Detta innebär att utgångsspänningen är positiv i båda halvcyklerna i cykeln.

Klassificering av likriktare

Diodlikatorer använder dioder som det huvudsakliga korrigerande elementet.Dessa används vanligtvis i lågeffekt- och medelkrafts korrigeringskretsar.Dioden tillåter bara ström att flyta i en riktning, vilket säkerställer omvandlingen från AC till DC.

SCR är en halvledarenhet som kan kontrolleras exakt för att slå på och av.Det är lämpligt för högeffektiva korrigeringskretsar som kräver exakt kontroll av rättelseprocessen.SCR är det första valet i applikationer som kräver hög effektivitet och hög reglering.

Dessa klassificeringar hjälper oss att förstå de specifika funktioner och tillämpningar av olika typer av likriktare i olika elektroniska system.

Bild 1: Bridge Rectifier

Hur fungerar en brolikriktare?

En brolikriktare används vanligtvis för att konvertera växelström (AC) till likström (DC) och är en likriktningskrets som använder en enkelriktad konduktivitet för en diod.Den använder fyra dioder arrangerade i en brokonfiguration för att rätta till de positiva och negativa halvcyklerna i AC-effekten till en konsekvent DC-utgång.

Komponenter i en brolikriktare

Komponenterna i en bro likriktare är fyra dioder (D1, D2, D3, D4);en växelströmskälla (ingång);ett lastmotstånd (RL);och en filterkondensator (valfritt, används för att jämna ut utgångsspänningen).

Arbetsprincip

Driften av en bro likriktare involverar två huvudprocesser: positiv halvcykelrättning och negativ halvcykelrättning.

Bild 2: Bridge Rectifier Waveform-Positiv halvcykel och negativ halvcykel

Positiv halvcykelrättning

Spänningspolaritet Under den positiva halvcykeln för AC-ingången, den övre änden av ingången är positiv och den nedre änden är negativ.Ledningsvägen är att dioder D1 och D2 är framåtriktade och ledningsström.De nuvarande flödena från den positiva terminalen för AC -källan, genom D1, över lastmotståndet RL och tillbaka till den negativa terminalen för AC -källan genom D2.OFF -tillståndet är att dioder D3 och D4 är omvända partiska och förblir av.Under denna cykel flyter strömmen till RL från vänster till höger.

Negativ halvcykelrättning

Spänningspolariteten är att under den negativa halvcykeln vänds polariteten för AC -ingången, vilket gör den övre änden negativ och den nedre änden positiv.Ledningsvägen är att dioder D3 och D4 är framåtriktade och leder ström.De nuvarande flödena från den negativa terminalen för AC -källan, genom D3, över lastmotståndet RL och tillbaka till den positiva terminalen för AC -källan genom D4.OFF -tillståndet är att dioder D1 och D2 är omvänd partiska och förblir av.Trots polaritetsförändringen flyter strömmen genom RL fortfarande i samma riktning (från vänster till höger).

Filtrering

Efter korrigering är utgångsspänningen fortfarande pulserande likström.För att jämna ut denna spänning och minska krusningen tillsätts en filterkondensator.Filterkondensatorn är ansluten parallellt med lastmotståndet (RL).Denna inställning jämnar ut den pulserande likströmmen, minskar spänningsruskan och ger en mer stabil utgång.

Bridge rektificerkrets

Bridge likriktare förbättras på den halvvågs likriktade diodens halvvåg.Dess huvudfunktion är att konvertera växelström (AC) till likström (DC).Det gör detta genom att använda fyra dioder i ett specifikt arrangemang för att rätta till de positiva och negativa halvcyklerna i AC-ingången till en enkelriktad DC-utgång.

Bild 3: Bridge Rectifier Circuit

Bridge -likriktaren konverterar AC till DC med hjälp av diodernas enkelriktade konduktivitet.Medan växelströmspänningen och strömmen regelbundet alternativa riktningar, flödar DC -utgången från bridge -likriktaren alltid i en riktning.Bridge-likriktare är mer effektiva än enfas-halvvåg och fullvågs likriktare eftersom de använder båda halvcyklerna i AC-cykeln samtidigt.Detta möjliggör en jämnare, mer kontinuerlig DC -utgång.En stabil likströmsförsörjning krävs i applikationer som strömförsörjning, batteriladdare och olika elektroniska enheter.En bro likriktare i kombination med filtrering kan ge den stabila likström som krävs för dessa applikationer.

Funktioner för en brolikriktare

AC till DC -konvertering

Huvudfunktionen för en bridge -likriktare är att konvertera AC -ingång till DC -utgång.AC -spänning och strömflöde växelvis medan likspänning och strömflöde i konstant riktning.Dioderna i bro likriktaren tillåter strömmen att bara flyta i en riktning och därmed säkerställa denna omvandling.

Förbättrad effektivitet

En brolikriktare använder både de positiva och negativa halvcyklerna i AC-kraften.Detta dubbla utnyttjande förbättrar effektiviteten jämfört med en enfas likriktare.Det resulterar i en jämnare DC -utgång med mindre krusning.

Stabil likström

Stabil likström är lämplig för elektroniska enheter, strömförsörjning och batteriladdare.En bro likriktare i kombination med filtreringskondensatorer kan tillhandahålla denna stabila strömförsörjning.

Helst kan utgångsspänningen (medelvärdet) för en bro likriktare uttryckas som

V_out = (2v_m)/π- (4v_f)/π

Där v_mis toppspänningen för ingången växelström och v_f är den främre spänningsfallet för varje diod.

Exempel

Anta att vi har en växelströmsförsörjning med en ingångsspänning på 220V (effektivt värde, RMS) och använd en bro likriktare för korrigering.Diodens främre spänningsfall är 0,7V.

Inmatningsvillkor ：

Ingångsspänning 220V AC (RMS)

Toppspänning v_m = 220 × √2 ≈311v

Diode framåtspänningsfall V_F = 0,7V

Beräkna utgång ：

Genomsnittlig utgångsspänning v_avg = (2 × 311)/π- (4 × 0,7)/π ≈198V

På detta sätt konverterar brolikatorn AC -spänningen till en likspänning nära 198V.Även om det fortfarande finns några fluktuationer, kan utgången utjämnas ytterligare genom att använda lämpliga filtreringsanordningar för att ge en stabil likströmsförsörjning.Efter anslutning av filterkretsen är den genomsnittliga utgångsspänningen ungefär 1,2 gånger RMS-värdet för ingången AC, medan den öppna kretsbelastningsspänningen är ungefär 1,414 gånger RMS-värdet.Denna beräkning hjälper till att bestämma de nödvändiga komponenterna för att uppnå stabil och smidig DC -utgång från en AC -ingång.

Hur fungerar kondensatorer som filter?

Filtrering tar bort oönskade signalvågor.Vid högpassfiltrering passerar högre frekvenssignaler enkelt genom kretsen till utgången, medan lägre frekvenssignaler är blockerade.AC -kretsar innehåller spännings- eller strömsignaler med olika frekvenser, som inte alla är nödvändiga.Oönskade signaler kan orsaka störningar som stör störningen av kretsen.För att filtrera bort dessa signaler används olika filtreringskretsar, där kondensatorer spelar en nyckelroll.Även om korrigerade signaler inte är AC -signaler, är konceptet liknande.En kondensator består av två ledare separerade av en isolator.Vid filtreringskretsar lagrar kondensatorer energi för att minska AC -krusningen och förbättra DC -utgången.

Bild 4: Högpassfilterkretsdiagram

Hur kondensatorer filtrerar signaler

Kondensatorer kan lagra och släppa laddning.När spänningen ökar laddas kondensatorn;När spänningen minskar släpps kondensatorn.Denna karakteristik jämnar spänningsfluktuationer.I en likriktningskrets, såsom en bro likriktare, är utgångs DC -spänningen inte slät utan pulserande.Att ansluta en filterkondensator till utgången kan jämna ut dessa pulsationer.

Bild 5: Bridge Rectifier - Full Wave Diode Module

• Positiv halvcykel: Under den positiva halvcykeln ökar spänningen och får kondensatorn att laddas.Den lagrade elektriska energin når sitt maximala värde vid spänningstoppen.

• Negativ halvcykel: Under den negativa halvcykeln minskar spänningen och kondensatorn släpps ut genom lasten.Denna urladdning ger ström till lasten, vilket förhindrar att utgångsspänningen släpps skarpt och jämnar ut vågformen.

Laddning och urladdning av kondensatorn jämnar ut den korrigerade utgångsspänningen till en mer konstant likströmsnivå, vilket minskar spänningsfluktuationerna och rippeln.

Välja rätt kondensator

Storleken på filterkondensatorn påverkar direkt filtreringseffekten.Generellt sett, ju större kapacitansvärdet, desto bättre är filtreringseffekten, eftersom en stor kondensator kan lagra mer laddning och ge en mer stabil spänning.Kapacitansvärdet kan dock inte vara för stort, annars kommer det att leda till en längre kretsstarttid, en ökning av kondensatorvolymen och en ökning av kostnaden.

Den empiriska formeln för att välja filterkondensatorer

C = i/(f × ΔV)

Där C är kapacitansvärdet (Farad, F)

Jag är lastströmmen (Ampere, A)

F är kraftfrekvensen (Hertz, Hz)

ΔV är den tillåtna utgångsspänningen (Volt, V)

Rollen som filterkondensatorer

När den korrigerade spänningen ökar laddas filterkondensatorn, vilket gör att spänningen gradvis stiger.När den korrigerade spänningen minskar, släpps filterkondensatorn, vilket ger en jämn ström och utjämnar utspänningen.Laddning och urladdning av filterkondensatorn jämnar ut den korrigerade pulserande spänningen, reducerar spänningsruskan och fluktuationer.Kondensatorer är effektiva för filtrering eftersom de tillåter AC -signaler att passera medan de blockerar DC -signaler.AC -signaler med högre frekvenser passerar lättare genom kondensatorer, med mindre motstånd, vilket resulterar i en lägre spänning över kondensatorn.Omvänt har växelströmssignaler med lägre frekvenser högre motstånd, vilket resulterar i en högre spänning över kondensatorn.För DC fungerar kondensatorn som en öppen krets, strömmen är noll och ingångsspänningen är lika med kondensatorspänningen.

Filtrering av olika frekvenser i likriktningskretsar

För att förstå hur filterkondensatorer hanterar olika frekvenser, låt oss kort diskutera Fourier -serieutvidgning.Fourier-serien sönderdelar icke-sinusformiga periodiska signaler till summan av sinusformade signaler från olika frekvenser.Till exempel kan en komplex periodisk våg sönderdelas i flera sinusformade vågor med olika frekvenser.

Bild 6: Pulserande våg

I en likriktningskrets är utgången en pulserande våg, som kan sönderdelas till sinusformade komponenter i olika frekvenser med Fourier -serien.Högfrekventa komponenter passerar direkt genom kondensatorn, medan lågfrekventa komponenter når utgången.

Bild 7: Kondensatorfilterkretsdiagram

Ju större kondensator, desto jämnare utgångsvågformen.Större kondensatorer lagrar mer laddning och ger en mer stabil spänning.

Bild 8: Kondensatorfiltreringsdiagram

I en pulserande spänningsvåg, när spänningen sjunker under kondensatorspänningen, släpps kondensatorn till lasten, vilket förhindrar att utgångsspänningen släpps till noll.Denna kontinuerliga laddning och urladdning jämnar utspänningen.

Högpass- och lågpassfilterkretsar

I ett högpassfilter är kondensatorn och motståndet anslutna i serie.Högfrekvenssignaler har en minsta spänningsfall när man passerar genom kondensatorn, vilket resulterar i en större ström och en högre utgångsspänning över motståndet.Lågfrekvenssignaler står inför en större spänningsfall över kondensatorn, vilket resulterar i en minsta utgångsspänning.I ett lågpassfilter blockerar kondensatorn högfrekventa signaler och gör det bara möjligt för låga frekvenser att passera.Högfrekventa signaler har hög impedans och en minsta utgångsspänning, medan lågfrekvenssignaler har låg impedans och en högre utgångsspänning.

Bild 9: Filterkrets med hög och låg pass

Typer av brolikatorer

Bridge -likriktare klassificeras baserat på deras konstruktion och tillämpning.Här är några vanliga typer:

Enfasbrolikator

Enfasbrygglikatorn är den enklaste formen och används ofta i liten strömförsörjningsutrustning.Den har fyra dioder som omvandlar enfas AC till pulserande DC.Under den positiva halvcykeln för AC -uppför AC, dioder D1 och D2, medan D3 och D4 är avstängda.Under den negativa halvcykeln är D3 och D4 -uppförandet och D1 och D2 av.Detta gör att både de positiva och negativa halvcyklerna i AC kan korrigeras till positiv DC.

Bild 10: Enfas Fullvågstyrd likriktningsvågformdiagram

Trefasbryggelikare

Tre-fas bron-likriktare används i högre kraftapplikationer, såsom industriutrustning och stora kraftsystem.De innehåller sex dioder som omvandlar tre-fas AC till jämnare DC.Under varje cykel i trefas AC bedriver olika kombinationer av dioder, vilket korrigerar de positiva och negativa halvcyklerna till DC.Denna metod tillhandahåller en jämnare DC -utgång som är lämplig för krav på hög effekt.

Bild 11: Tre-fas bron helt kontrollerad likriktningskrets

Kontrollerad brolikriktare

Den kontrollerade bridge-likriktaren använder en kiselkontrollerad likriktare (SCR) istället för en konventionell diod för att reglera utgångsspänningen.Genom att kontrollera SCR -ledningsvinkeln kan den genomsnittliga likströmsutgången ändras.Justering av SCR -skjutvinkeln styr dess ledningstid i varje cykel och modifierar därmed den genomsnittliga utgångs DC -spänningen.Denna typ används ofta i justerbara strömförsörjningar och DC -motorstyrningssystem.

Högfrekventa brolikator

Högfrekventa bron-likriktare används i högfrekventa kraftsystem och använder vanligtvis snabba återhämtningsdioder för att tillgodose behoven hos växling av kraftförsörjning (SMP).Snabb återhämtningsdioder har en kort återhämtningstid och kan snabbt svara på högfrekventa omkopplingsoperationer, vilket förbättrar rättlighetseffektiviteten och minskar förluster och brus.

Monolitisk brolikator

Monolitiska bridge -likriktare integrerar fyra likriktningsdioder i ett enda chip eller modul, förenklande kretskonstruktion och används främst i små elektroniska enheter och kraftadaptrar.I likhet med en standardbrygglikriktare erbjuder den monolitiska versionen ökad tillförlitlighet och enklare installation eftersom den är integrerad i ett enda paket.

Fullt kontrollerad bridge -likriktare

En fullt kontrollerad bridge -likriktare använder en tyristor likriktare (SCR) i stället för en normal diod.Varje likriktningselement är kontrollerbart, vilket möjliggör exakt reglering av utgångsspänningen och strömmen.Genom att variera ledningsvinkeln för SCR kan rektorns utgång kontrolleras exakt.Denna likriktare är idealisk för applikationer som kräver finspänningskontroll, såsom DC -motordrivna och justerbara strömförsörjning.Möjligheten att variera skjutvinkeln för SCR möjliggör exakt hantering av utgången.

Halvkontrollerad brolikriktare

En halvkontrollerad bridinriktare kombinerar en tyristor (SCR) med en normal diod.Typiskt, i enfasapplikationer, är två av de motsatta likriktningselementen SCR, medan de andra två är dioder.Denna installation ger delvis regleringsförmåga.Även om bara några av elementen är kontrollerbara, ger de begränsad reglering till en lägre kostnad.Halvkontrollerade likriktare är lämpliga för system som kräver partiell kontroll och inte är kostnadsfördelade, såsom små motoriska enheter och kostnadskänsliga justerbara strömförsörjningar.

Okontrollerad bridge

En okontrollerad bridge -likriktare använder endast vanliga dioder, och alla korrigeringselement är okontrollerbara.Det är den enklaste och vanligaste brolikatorn.Denna likriktare saknar regleringsförmåga, kan inte justera utgångsspänningen eller strömmen och utför endast grundläggande korrigering.Det är lämpligt för olika elektroniska enheter som kräver en stabil likströmsförsörjning, såsom strömadaptrar och batteriladdare.

Applikationer av brolikatorer

Tillhandahåller polariserad och stabil likspänning vid svetsning

I svetningsutrustning kan bridge -likriktare tillhandahålla stabil likspänning.Denna stabilitet möjliggör högkvalitativ svetsning eftersom strömförsörjningen direkt påverkar svetsprocessen.Likriktaren konverterar växelverkan till DC -effekt, minskar nuvarande fluktuationer och säkerställer en stabil svetsbåge, vilket förbättrar styrkan och kvaliteten på den svetsade fogen.Denna stabilitet minimerar svetsdefekter och förbättrar den totala noggrannheten, särskilt vid bågsvetsning.

Bild 12: Bridge -likriktare som används i svetsmaskinen

En annan nyckelfunktion för brolikatorn är att tillhandahålla polariserad likspänning.Detta är särskilt viktigt vid professionella svetsoperationer, såsom aluminium eller svetsning av rostfritt stål, där bildningen av oxidlager kan påverka svetskvaliteten.Polariserad spänning reducerar oxidation, vilket säkerställer en renare svetsyta och en starkare fog.Genom att kombinera en bro likriktare kan svetningsutrustning ge en mer stabil, högkvalitativ ström, vilket förbättrar hela svetsprocessen.

För att ytterligare jämna ut DC -utgången och minska spänningsfluktuationerna används ofta bridinriktare i samband med filterkondensatorer och spänningsregulatorer.Filterkondensatorn eliminerar krusningar och gör utgångsspänningen mjukare, medan spänningsregulatorn säkerställer att utgångsspänningen är konstant, vilket skyddar svetskvaliteten från spänning V ariat -joner.Denna kombination förbättrar stabiliteten i svetskraftförsörjningen och förlänger utrustningens livslängd.

Inre strömförsörjning

Moderna elektroniska enheter, inklusive hushållsapparater, industriell kontrollutrustning och kommunikationsutrustning, kräver en stabil likströmsförsörjning för att fungera korrekt.Bridge -likriktare omvandlar växelverkan från nätet till DC -effekten som krävs av dessa enheter, och de flesta elektroniska komponenter och kretsar förlitar sig på DC -effekt.

I en bro likriktare bildar fyra dioder en brokrets för att omvandla växelverk till pulserande likström.Sedan jämnar en filterkondensator utgången, minskar spänningsfluktuationerna och producerar en mer stabil likströmsförsörjning.För enheter som kräver exakt kraft säkerställer en spänningsregulator (såsom en linjär eller växlingsregulator) en konstant och exakt utgångsspänning.Denna inställning förbättrar utrustningen och livslängden för att förhindra skador orsakade av spänningsfluktuationer.

I hushållsapparater används bridge -likriktare i de interna kraftmodulerna för enheter som tv -apparater, ljudsystem och datorer.Till exempel, i kraftförsörjningen på en TV, konverterar en bro likriktare växelström till DC -effekt, som sedan filtreras och stabiliseras innan den distribueras till TV -kretsen.Detta säkerställer att spänningen förblir stabil trots fluktuationer i den yttre strömförsörjningen och därmed bibehåller bild och ljudkvalitet.

Industriell kontrollutrustning har högre krav på stabilitet på strömförsörjningen på grund av den komplexa driftsmiljön.Bridge -likriktare i dessa enheter ger stabil DC -kraft och förbättrar systemets säkerhet och tillförlitlighet genom skyddskretsar såsom överspänning och överströmsskydd.I programmerbara logikstyrenheter (PLC) kan till exempel bridge -likriktare fungera stabilt under olika förhållanden.

I kommunikationsutrustning som routrar och switchar kan bridge-likriktare ge högstabilitet, lågbruskraft.Detta säkerställer tillförlitlig signalöverföring och smidig drift av utrustning.Genom att konvertera AC till DC och anta effektiv filtrerings- och spänningsreglering, stöder bridge -likriktare tillförlitlig prestanda för kommunikationsutrustning i komplexa nätverksmiljöer.

Inuti en batteriladdare

En bridge -likriktare omvandlar växelström till den stabila likströmmen som krävs för batteriladdning i en batteriladdare.Med ökningen av bärbara enheter och elfordon har pålitliga batteriladdare blivit viktiga.Likriktaren säkerställer att laddaren ger en konstant ström och spänning som uppfyller de specifika behoven för olika batterityper.Denna stabila kraftkälla möjliggör effektiv laddning och utökad batteritid.

En bro likriktare består vanligtvis av fyra dioder som bildar en brokrets.Den omvandlar de positiva och negativa halvcyklerna av växelström till pulserande DC -kraft.Även om denna pulserande DC -kraft uppfyller grundläggande krav, fluktuerar den fortfarande.Därför innehåller batteriladdare vanligtvis filterkondensatorer för att jämna ut spänningen och säkerställa en mer stabil utgång.

Olika batterier kräver specifika laddningsspänningar och strömmar.Bridge -likriktare kombineras med andra kretsmoduler för att tillgodose dessa behov.Till exempel kräver litiumbatterier exakt spänning och strömkontroll för att förhindra överladdning och överladdning.Likriktaren integrerar konstant ström- och konstant spänningsladdningslägen och samarbetar med laddningskontrollkretsen för att ge exakt spänning och ström för att optimera laddningsprocessen.

Förutom kraftkonvertering kan bridge -likriktare också skydda batteriladdare.Strömförsörjningsspänningen kan uppleva tillfällig överspänning eller överspänningar, vilket kan skada batteriet och laddaren.Riktagaren bildar en effektiv skyddsmekanism tillsammans med skyddskomponenter såsom varistorer och säkringar.När ingångsspänningen överskrider den säkra nivån skär skyddskretsen snabbt av strömförsörjningen eller avleder överskottsströmmen för att skydda batteriet och laddaren.

Bridge-likriktare används inte bara i laddare för små enheter utan också i laddningssystem med hög effekt.Dessa system kan hantera högre kraft och ström, och likriktarna säkerställer säker och effektiv laddning med deras pålitliga prestanda.Effektiv rektifierings- och spänningsregleringsteknik möjliggör snabb laddning och förlänger batteriets livslängd för elektriska fordon.

Inuti en vindkraftverk

I en vindkraftverk omvandlar en brolikriktare AC -kraften som genereras av vinden till DC -kraft.Denna DC -kraft är grunden för efterföljande kraftkonvertering och lagring.Vindkraftverk genererar elektricitet genom olika vindhastigheter och producerar instabil växelström.Likriktaren omvandlar effektivt denna fluktuerande AC -kraft till en mer stabil likström som är lätt att lagra eller omvandla till nätkraft som är kompatibel med nätet.

Bild 13: Bridge -likriktare som används i vindkraftverk

Vindkraftverk generatorer genererar vanligtvis trefas AC-effekt, som sedan omvandlas till DC-effekt av en bro likriktare.Denna omvandling stabiliserar kraften och minskar påverkan av spänningsfluktuationer.Den korrigerade DC -effekten kan användas direkt i ett batterilagringssystem eller konverteras till växelström med en inverterare för att optimera användningen av vindkraftproduktion.

Inuti vindkraftverket bildar bron likriktaren, filterkretsen och skyddskretsen ett omfattande kraftkonvertering och hanteringssystem.Filterkretsen jämnar ut den korrigerade likströmmen, minskar spänningsfluktuationer och krusningar och uppnår stabil utgång.Skyddskretsen förhindrar överspänning och överströmsskador, vilket säkerställer systemets säkerhet och tillförlitlighet.

På grund av hårda miljöförhållanden som offshore eller bergsområden kräver vindkraftproduktionssystem hög tillförlitlighet och hållbarhet.Bridge-likriktare måste tåla sådana villkor för att säkerställa långsiktig drift.Material av hög kvalitet och avancerade tillverkningsprocesser förbättrar hållbarheten och stabiliteten hos likriktningsmoduler, förbättrar systemeffektiviteten, minskar underhållskostnaderna och förlänger utrustningens livslängd.

Tillämpningen av bryggrikare i vindkraftverk möjliggör effektiv kraftomvandling och hantering.Dessa likriktare förbättrar energiomvandlingseffektiviteten och kraftkvaliteten, främjar utvecklingen av förnybar energi och minskar beroendet av fossila bränslen.Eftersom rena energikällor som vindkraft blir en integrerad del av den globala energimixen, spelar bridge -likriktare en nyckelroll i denna omvandling.

Upptäcka amplituden hos en modulerad signal

I elektroniska kommunikationssystem är det nödvändigt att detektera amplituden för en modulerad signal.Denna process är särskilt viktig i Radio Frequency (RF) kommunikation och ljudsignalbehandling.Bridge -likriktare omvandlar AC -signaler till DC -signaler, vilket gör amplituddetektering enklare och mer exakt.Genom att konvertera komplexa växelströmssignaler till mätbara DC -spänningar möjliggör likriktare exakt amplituddetektering.

En bridge -likriktare består av fyra dioder i en brokrets och bearbetar både de positiva och negativa halvcyklerna av AC, vilket ger en jämnare, mer stabil DC -utgång.Den korrigerade likspänningen är proportionell mot amplituden för den ursprungliga signalen, vilket möjliggör exakt mätning av amplituden hos den modulerade signalen.

Bridge -likriktare är viktiga i amplituddetekteringskretsar inom RF -mottagare och sändare.Dessa kretsar övervakar signalstyrka i realtid, vilket möjliggör nödvändiga justeringar för stabil och högkvalitativ signalöverföring.De är också vanliga i ljudanordningar, såsom förstärkare och volymkontrollkretsar, där detektering av amplituden för en ljudsignal möjliggör dynamiska volymjusteringar för en förbättrad lyssningsupplevelse.

För att förbättra noggrannheten för amplituddetektering kopplas ofta brygginriktare med filtrerings- och amplifieringskretsar.Filterkretsen jämnar ut den korrigerade DC -signalen genom att ta bort krusningar, medan förstärkarkretsen ökar signalamplituden och därigenom förbättrar detekteringskänsligheten och noggrannheten.Denna kombination fungerar med olika moduleringssignaler och frekvenser, vilket ger tillförlitlig teknisk support för många applikationer.

Förutom kommunikation och ljudutrustning används bridge -likriktare också i radarsystem för att detektera amplituden på ECHO -signalen, vilket hjälper till att bestämma målets avstånd och storlek.I medicinsk utrustning hjälper de att upptäcka amplituden för elektrokardiogram (EKG) -signaler, vilket ger värdefull data för att diagnostisera sjukdomar.

Konvertera hög AC till låg likströmspänning

Bridge -likriktare används allmänt i kraftelektronik för att konvertera hög växelströmsspänning till låg DC -spänning för applikationer såsom kraftadaptrar, industriutrustning och olika elektroniska enheter.Rektifierare säkerställer tillförlitlig drift av enheter som kräver lågspännings DC-effekt genom att effektivt konvertera högspänning AC från huvudströmförsörjningen.

Bridge likriktare fungerar genom att använda fyra dioder för att bilda en brokrets för att korrigera de två halvcyklerna i ingången AC-kraft och omvandla den till pulserande DC-kraft.Även om denna pulserande DC-effekt innehåller en viss krusning, producerar efterföljande filtrerings- och spänningsreglering stabil lågspännings DC-effekt.Filterkondensatorer jämnar ut spänningsfluktuationer, medan spänningsregulatorer säkerställer att utgångsspänningen är exakt, vilket garanterar konsekvent enhetsprestanda.

Bridge -likriktare utför inte bara spänningsomvandling utan skyddar också kretsar.I industriell utrustning kan till exempel högspänning AC möta överspänning när den konverteras till lågspännings DC.Att kombinera likriktare med överspänningsskyddskretsar och säkringar säkerställer utrustningens säkerhet.Om ingångsspänningen överskrider en säker nivå, skär skyddskretsen snabbt av kraften eller begränsar strömmen för att förhindra skador.

I kraftadaptrar är bridge -likriktare väsentliga komponenter.Till exempel använder mobiltelefonladdare bridge -likriktare för att omvandla 220V AC till DC, som sedan filtreras och går ned för att mata ut en stabil 5V eller 9V DC för laddning.Denna process säkerställer säker, effektiv laddning och förlänger batteritiden.

Industriell utrustning kräver ofta en lågspännings DC strömförsörjning för att driva interna kretsar och kontrollsystem.Bridge-likriktare omvandlar högspänningsindustri AC till lämplig lågspänning DC för att säkerställa normal drift av utrustning såsom CNC-maskinverktyg och motorstyrningssystem.Värmeavledning och effektivitet är utmaningar när det gäller att konvertera högspännings-nätet till lågspännings DC.Eftersom rektifiering genererar värme, är bridge-likriktare ofta utrustade med kylflänsar eller tillverkade av högeffektiv halvledarmaterial för att förbättra prestanda och hållbarhet.

Bridge likriktare kontra halvvågslikriktare

Bridge-likriktare och halvvågs likriktare är vanliga likriktare, men de skiljer sig mycket i konstruktion, prestanda och applikationer.Att förstå dessa skillnader kan hjälpa dig att välja den lämpligaste rektifieringslösningen för en mängd olika applikationer.

Brygglikriktare

En brolikriktare är mer effektiv eftersom den konverterar kraft över hela växelströmscykeln.Den använder fyra dioder arrangerade i en brokonfiguration, vilket gör att den kan hantera både de positiva och negativa halvcyklerna i AC-ingången.Eftersom hela ingångsspänningen används är utgångsspänningen högre.När du ansluter en bro likriktare kan du omedelbart märka dess effektivitet.Utgångsspänningen är jämnare och högre än för en halvvågs likriktare.Denna effektivitet är anledningen till att bridge-likriktare används i högpresterande kraftförsörjning, såsom kraftadaptrar, svetsutrustning och industriella kontrollsystem.Den stabila DC -utgången gör den idealisk för applikationer som kräver stabil kraft.

Halvvågslikare

En halvvågs likriktare är enklare och kräver endast en diod för grundläggande rättelse.Den leder endast under den positiva halvcykeln för AC-ingången, vilket gör att strömmen endast kan passera under denna period.Den negativa halvcykeln är blockerad, vilket resulterar i en pulserande DC-utgång som endast innehåller den positiva halvcykelströmmen.När du använder en halvvågs likriktare kommer du att märka dess enkelhet.Det är lätt att ställa in, men utgången är mindre effektiv, med en lägre spänning och större krusning.Detta gör det lämpligt för enheter med låg effekt som inte kräver hög effektkvalitet, såsom enkla laddare och lågeffekt signalbehandlingskretsar.

Jämförelse och tillämpning

Effektivitet och stabilitet: Bridge -likriktare erbjuder högre effektivitet och stabilitet.De använder hela AC -cykeln, vilket resulterar i en jämnare DC -utgång med minimal krusning.När det är parat med en filtreringskrets reduceras krusningen i utgångsspänningen ytterligare, vilket ger en stabil och slät likspänning.Detta gör dem lämpliga för applikationer som kräver hög effektkvalitet.

Komplexitet och kostnad: Bridge -likriktare är mer komplexa i konstruktionen och kräver fyra dioder.Framstegen inom elektronik har emellertid minskat kostnaden och storleken på dessa komponenter, vilket gör att bridinriktare är mer lättillgängliga.

Enkelhet och kostnadseffektivitet: Halvvågs likriktare är enkla i konstruktion och låg kostnad, vilket gör dem fördelaktiga för applikationer där hög effektkvalitet inte är viktig.De är perfekta för små kretsar med låg effekt, till exempel de i bärbara enheter eller lågkostnadselektronik.Även om de har lägre effektivitet och större spänningsfluktuationer, gör deras enkelhet dem till ett prisvärt val för vissa användningsområden.

Välja rätt likriktare

Att välja mellan en bro likriktare och en halvvågs likriktare beror på applikationens specifika krav.För hög effektivitet och stabil utgång är en brolikriktare det bästa valet.För enkelhet och låg kostnad, särskilt i applikationer med låg effekt, kan en halvvåg likriktare vara mer lämplig.

Jämförelse av bridge -likriktare och AC -switchar

Bridge -likriktare och AC -switchar spelar olika roller inom kraftelektronik.Bridge-likriktare omvandlar växelström (AC) till likström (DC), medan AC-omkopplare kontrollerar på-av-tillståndet för en AC-krets.Att förstå deras funktioner och applikationer hjälper till att effektivt utforma och använda elektroniska enheter.

Brygglikriktare

En bro likriktare omvandlar de positiva och negativa halvcyklerna i AC till DC.Detta uppnås med hjälp av fyra dioder som växer växelvis, vilket säkerställer att AC -strömmen flyter i en enda riktning, vilket resulterar i en pulserande DC -utgång.När du använder bridge -likriktare kommer du att märka hur effektivt de konverterar AC till DC under hela cykeln.Utgångsspänningen är högre och jämnare, särskilt i kombination med filterkondensatorer och spänningsregulatorer, vilket kan minska fluktuationer och ge stabil DC.Dessa egenskaper gör bridge -likriktare idealiska för kraftadaptrar, svetsutrustning och industriella kontrollsystem, där en stabil och pålitlig strömförsörjning krävs.

AC -switchar

AC-switchar använder elektroniska omkopplingselement såsom tyristorer, dubbelriktade tyristorer eller solid-tillståndsreläer för att kontrollera ledningen och frånkopplingen av AC-kretsar.Med AC -switchar kommer du att upptäcka att de svarar snabbt, har en lång livslängd och är mycket tillförlitliga.De kan arbeta med höga frekvenser, vilket gör dem lämpliga för applikationer som kräver ofta växling, till exempel hushållsapparater, belysningssystem och industriella automatiseringskontroller.De hanterar effektivt kraftfördelning och säkerställer att system fungerar säkert och effektivt.

Kombinerade applikationer

I vissa system används brygglikatorer och AC -switchar tillsammans för komplex krafthantering och kontroll.Till exempel, i ett oavbruten strömförsörjningssystem (UPS), konverterar en bridge -likriktare ingången AC -effekt till DC -effekt för batterilagring och inverterare.AC -switchen styr strömbrytaren, vilket säkerställer kontinuerlig effekt under en huvudkraftsvikt genom att snabbt växla till en säkerhetskopieringskälla.Denna kombination utnyttjar styrkorna hos båda komponenterna för att ge en stabil och pålitlig kraftlösning.

Designöverväganden

Att utforma och välja en bro likriktare och en AC -switch involverar olika faktorer.För en bro likriktare, överväg ingångsspänning och aktuella specifikationer, korrigeringseffektivitet, termisk hantering och fysisk storlek.För AC -switchar, var uppmärksam på spänning och strömklassificering, omkopplingshastighet, robusthet och elektromagnetisk kompatibilitet.Ingenjörer måste välja rätt komponenter baserat på specifika applikationskrav för att uppnå optimal prestanda och tillförlitlighet.

Slutsats

Riktagare är av stor betydelse i elektroniska och kraftsystem.Oavsett om det är en halvvågs likriktare, en fullvågs likriktare eller en bro likriktare, spelar de alla en nyckelroll i olika applikationsscenarier.Bridge-likriktare används allmänt i högpresterande kraftförsörjning, svetsutrustning och industriella kontrollsystem på grund av deras höga effektivitet och stabilitet.Halvvågs likriktare är lämpliga för elektroniska enheter med låg effekt på grund av deras enkla struktur och låga kostnader.Vid utformning och val av likriktare måste ingenjörer omfattande överväga faktorer som ingångsspänning, nuvarande specifikationer, rättelseffektivitet och termisk hantering enligt specifika applikationskrav för att säkerställa optimal prestanda och tillförlitlighet.Utvecklingen och tillämpningen av likriktare förbättrar inte bara effektiviteten och stabiliteten hos elektronisk utrustning utan främjar också tekniska framsteg och industriell uppgradering.

Vanliga frågor [FAQ]

1. Vilka är fördelarna med en bridge -likriktare?

Hög effektivitet: Bridge-likriktare omvandlar båda halvorna av AC-cykeln till DC, vilket gör dem mer effektiva än halvvågs likriktare, som endast använder hälften av AC-cykeln.Detta innebär att mindre energi slösas bort, och mer kraft levereras till lasten.

Högre utgångsspänning: Eftersom bridge-likriktare använder den fullständiga växelströmsvågformen är den resulterande DC-utgångsspänningen högre jämfört med halvvågs likriktare.Detta leder till en mer robust strömförsörjning.

Reduced Ripple: Den fullvågs korrigeringsprocessen producerar en jämnare DC-utgång med mindre krusning (fluktuationer) jämfört med halvvågsrättning.Denna jämnare utgång är avgörande för känsliga elektroniska enheter.

Tillförlitlig och hållbar: Användningen av fyra dioder i en brokonfiguration ger bättre tillförlitlighet och hållbarhet.Även om en diod misslyckas kan kretsen fortfarande fungera, men med minskad effektivitet.

Inget behov av en center-tappad transformator: Till skillnad från fullvågs likriktare som kräver en mittknappad transformator, behöver bridge-likriktare inte detta, vilket gör designen enklare och ofta billigare.

2. Varför används fyra dioder i bridge -likriktare?

Helvågsrättelse: Det främsta skälet till att använda fyra dioder är att uppnå rektifiering av full våg.Detta innebär att både de positiva och negativa halvorna av AC -cykeln används, vilket ökar likriktarens effektivitet och utgångsspänning.

Riktningskontroll: Dioderna är arrangerade i en brokonfiguration som riktar strömflödet.Under den positiva halvcykeln för AC-ingången uppför två av dioderna och gör att strömmen kan passera genom belastningen i en riktning.Under den negativa halvcykeln uppför de andra två dioderna, men de riktar fortfarande strömmen genom lasten i samma riktning.Detta säkerställer en konsekvent DC -utgång.

Spänningsanvändning: Genom att använda fyra dioder kan brolikatorn använda hela växelströmsspänningen, vilket maximerar kraftomvandlingseffektiviteten.Varje diodpar genomför växelvis, vilket säkerställer att lasten alltid ser en enkelriktad ström.

3. Vilka är nackdelarna med bridge -likriktare?

Spänningsfall: Varje diod i brolikatorn introducerar en liten spänningsfall (vanligtvis 0,7V för kiseldioder).Med fyra dioder resulterar detta i en total spänningsfall på cirka 1,4V, vilket minskar utspänningen något.

Komplexitet: Bridge Rectifier Circuit är mer komplex än en enkel halvvåg likriktare eftersom den kräver fyra dioder istället för en.Detta kan öka komplexiteten i kretskonstruktionen och montering.

Strömförlust: Spänningsfallet över dioderna översätter också till effektförlust, vilket kan vara betydande i högströmmapplikationer.Detta minskar strömförsörjningens totala effektivitet.

Värmeproduktion: Kraftförlusten i dioderna resulterar i värmeproduktion, vilket kan kräva ytterligare kylningsåtgärder såsom kylflänsar för att förhindra överhettning, särskilt i högeffekt.

4. Vad händer om du sätter DC i en bro likriktare?

Ingen korrigering: En bro likriktare är utformad för att konvertera AC till DC genom att låta strömmen passera genom dioderna i en riktning.Om du applicerar DC på ingången kommer dioderna inte att byta eller korrigera strömmen eftersom DC redan är enkelriktad.

Spänningsfall: DC kommer att passera genom två dioder åt gången (en i varje ben av bron), vilket orsakar en spänningsfall på cirka 1,4V (0,7V per diod).Detta innebär att utgångs DC -spänningen kommer att vara något lägre än ingångs DC -spänningen.

Värmeproduktion: Strömmen som passerar genom dioderna kommer att generera värme på grund av kraftfördelningen (P = I²R).Denna värme kan bli betydande om ingångsströmmen är hög, potentiellt skadar dioderna eller kräver värmeavledningsåtgärder.

Möjlig överbelastning: Om den applicerade likspänningen är betydligt högre än diodens nominella spänning kan det orsaka nedbrytning av diod, vilket leder till kretsfel.Korrekt spänningsgraderingar måste följas för att undvika skador.