Hvad er en Bridge-ensretter: kredsløbsdiagram og dens arbejde

Hvad er en Bridge-ensretter: kredsløbsdiagram og dens arbejde

Ensretterkredsløbet bruges til at konvertere AC (vekselstrøm) til DC (jævnstrøm). Ensrettere klassificeres hovedsageligt i tre typer, nemlig halvbølge-, fuldbølge- og bro-ensretter. Hovedfunktionen for alle disse ensrettere er den samme som konvertering af strøm, men de konverterer ikke strømmen effektivt fra AC til DC. Centret tappede fuld bølgeretter og bro ensretter konverterer effektivt. Et bro-ensretterkredsløb er en almindelig del af de elektroniske strømforsyninger. Mange elektroniske kredsløb kræve en rettet DC Strømforsyning for at drive de forskellige elektroniske grundlæggende komponenter fra tilgængelig vekselstrømsforsyning. Vi kan finde denne ensretter i en lang række elektroniske Vekselstrømsenheder som husholdningsapparater , motorstyringer, moduleringsproces, svejseapplikationer osv. Denne artikel diskuterer en oversigt over en broensretter og dens arbejde.



Hvad er en Bridge-ensretter?

En Bridge-ensretter er en vekselstrøms- (jævnstrøm) til jævnstrøm-konverter, der retter strømnettet til jævnstrømsudgangen. Bridge-ensrettere anvendes i vid udstrækning i strømforsyninger, der leverer den nødvendige jævnstrømsspænding til de elektroniske komponenter eller enheder. De kan konstrueres med fire eller flere dioder eller andre styrede solid state-switche.


Bridge-ensretter

Bridge-ensretter





Afhængig af belastningsstrømkravene vælges en korrekt bro-ensretter. Komponenters klassifikationer og specifikationer, nedbrydningsspænding, temperaturområder, transientstrømklassificering, fremadgående strømklassificering, monteringskrav og andre overvejelser tages i betragtning, når der vælges en ensretterstrømforsyning til et passende elektronisk kredsløb.

Konstruktion

Broensretterens konstruktion er vist nedenfor. Dette kredsløb kan designes med fire dioder, nemlig D1, D2, D3 & D4 sammen med en belastningsmodstand (RL). Forbindelsen af ​​disse dioder kan ske i et lukket kredsløbsmønster for effektivt at konvertere AC (vekselstrøm) til DC (jævnstrøm). Den største fordel ved dette design er manglen på en eksklusiv center-tappet transformer. Så størrelsen såvel som omkostningerne reduceres.



Når indgangssignalet er påført over de to terminaler som A & B, kan o / p DC-signalet nås over RL. Her er belastningsmodstand forbundet mellem to terminaler som C & D. Arrangementet af to dioder kan laves på en sådan måde, at elektriciteten ledes af to dioder gennem hver halve cyklus. Parene af dioder som D1 & D3 vil lede elektrisk strøm gennem den positive halvcyklus. Tilsvarende vil D2- og D4-dioder lede elektrisk strøm gennem en negativ halvcyklus.

Bro-ensretter kredsløbsdiagram

Den største fordel ved broensretteren er, at den producerer næsten dobbelt udgangsspændingen som i tilfældet med en fuldbølge-ensretter ved hjælp af en center-tappet transformer. Men dette kredsløb har ikke brug for en center-tappet transformer, så det ligner en billig ensretter.


Broensretterens kredsløbsdiagram består af forskellige faser af enheder som en transformer, Diode Bridge, filtrering og regulatorer. Generelt kaldes alle disse blokke kombinationer a reguleret jævnstrømforsyning der driver forskellige elektroniske apparater.

Det første trin i kredsløbet er en transformer, der er en nedtrapningstype, der ændrer indgangsspændingens amplitude. Det meste af elektroniske projekter Brug en 230 / 12V transformer til at nedtrappe AC 230V til 12V vekselstrømsforsyning.

Bro-ensretter kredsløbsdiagram

Bro-ensretter kredsløbsdiagram

Det næste trin er en diode-bro-ensretter, der bruger fire eller flere dioder afhængigt af typen af ​​ensretter. At vælge en bestemt diode eller en hvilken som helst anden skifteindretning til en tilsvarende ensretter har brug for nogle overvejelser om enheden som Peak Inverse Voltage (PIV), fremadstrøm Hvis, spændingsværdier osv. Det er ansvarligt for at producere ensrettet eller jævnstrøm ved belastningen ved at lede et sæt dioder til hver halve cyklus af indgangssignalet.

Da output efter diode bro-ensrettere er af pulserende karakter, og for at producere det som en ren jævnstrøm, er filtrering nødvendig. Filtrering udføres normalt med en eller flere kondensatorer monteret på tværs belastningen, som du kan se i nedenstående figur, hvor udjævning af bølgen udføres. Denne kondensatorbedømmelse afhænger også af udgangsspændingen.

Den sidste fase af denne regulerede jævnstrømsforsyning er en spændingsregulator, der holder udgangsspændingen på et konstant niveau. Antag, at mikrokontroller fungerer ved 5V DC, men output efter broensretteren er omkring 16V, så for at reducere denne spænding og for at opretholde et konstant niveau - uanset spændingsændringer på indgangssiden - er en spændingsregulator nødvendig.

Brug af ensretter

Som vi diskuterede ovenfor består en enfaset bro ensretter af fire dioder, og denne konfiguration er forbundet over belastningen. For at forstå broensretterens arbejdsprincip skal vi overveje nedenstående kredsløb til demonstrationsformål.

Under den positive halvcyklus af indgangs-AC-bølgeformdioderne er D1 og D2 forspændt fremad og D3 og D4 er omvendt forspændt. Når spændingen, mere end tærskelniveauet for dioderne D1 og D2 begynder at lede - belastningsstrømmen begynder at strømme gennem den, som vist i stien til den røde linje i nedenstående diagram.

Kredsløb

Kredsløb

Under den negative halvcyklus af input AC-bølgeformen er dioderne D3 og D4 forspændt fremad, og D1 og D2 er forspændt omvendt. Belastningsstrøm begynder at strømme gennem D3- og D4-dioderne, når disse dioder begynder at lede som vist i figuren.

Vi kan observere, at belastningsstrømretningen i begge tilfælde er den samme, dvs. op til ned som vist i figuren - så ensrettet, hvilket betyder jævnstrøm. Ved anvendelse af en bro-ensretter konverteres indgangsstrømmen således til en jævnstrøm. Outputtet ved belastningen med denne brobølgeretter er pulserende i naturen, men at producere en ren DC kræver et ekstra filter som en kondensator. Den samme operation gælder for forskellige bro-ensrettere, men i tilfælde af kontrollerede ensrettere tyristorer udløser er nødvendig for at køre strømmen til belastning.

Typer af broensrettere

Brudens ensrettere klassificeres i flere typer baseret på disse faktorer: forsyningstype, styringsevne, brudekredsløbskonfigurationer osv. Broensrettere klassificeres hovedsageligt i enkelt- og trefaset ensrettere. Begge disse typer klassificeres yderligere i ukontrollerede, halvkontrollerede og fuldkontrollerede ensrettere. Nogle af disse typer ensrettere er beskrevet nedenfor.

Enfaset og trefaset ensretter

Forsyningens art, dvs. en enfaset eller trefaset forsyning bestemmer disse ensrettere. Enfaset bro ensretter består af fire dioder til konvertering af AC til DC, hvorimod a trefaset ensretter bruger seks dioder som vist i figuren. Disse kan igen være ukontrollerede eller kontrollerede ensrettere afhængigt af kredsløbskomponenterne såsom dioder, tyristorer osv.

Enfaset og trefaset ensretter

Enfaset og trefaset ensretter

Ukontrollerede Bridge-ensrettere

Denne bro-ensretter bruger dioder til at rette op på indgangen som vist i figuren. Da dioden er en ensrettet enhed, der kun tillader strømmen i en retning. Med denne konfiguration af dioder i ensretteren tillader det ikke, at effekten varierer afhængigt af belastningskravet. Så denne type ensretter bruges i konstant eller fast strømforsyning .

Ukontrollerede Bridge-ensrettere

Ukontrollerede Bridge-ensrettere

Kontrolleret Bridge-ensretter

I denne type ensretter AC / DC-konverter eller ensretter - i stedet for ukontrollerede dioder bruges kontrollerede solid state-enheder som SCR'er, MOSFET'er, IGBT'er osv. Til at variere udgangseffekten ved forskellige spændinger. Ved at udløse disse enheder i forskellige øjeblikke ændres udgangseffekten ved belastningen passende.

Kontrolleret Bridge-ensretter

Kontrolleret Bridge-ensretter

Bridge-ensretter IC

Broensretteren som RB-156 IC-pin-konfiguration diskuteres nedenfor.

Pin-1 (fase / linje): Dette er en AC-indgangsstift, hvor tilslutning af faseledning kan ske fra AC-forsyningen mod denne fasestift.

Pin-2 (neutral): Dette er AC-indgangsstiften, hvor tilslutningen af ​​den neutrale ledning kan foretages fra AC-forsyningen til denne neutrale stift.

Pin-3 (positiv): Dette er DC-udgangsstiften, hvor ensretterens positive DC-spænding opnås fra denne positive pin

Pin-4 (negativ / jord): Dette er DC-udgangsstiften, hvor ensretterens jordspænding opnås fra denne negative stift

specifikationer

Underkategorierne til denne RB-15 Bridge-ensretter spænder fra RB15 til RB158. Ud af disse ensrettere er RB156 den hyppigst anvendte. Specifikationerne for RB-156 bro-ensretter inkluderer følgende.

  • O / p DC-strøm er 1,5A
  • Den maksimale spids omvendte spænding er 800V
  • Udgangsspænding: (√2 × VRMS) - 2 Volt
  • Den maksimale indgangsspænding er 560V
  • Spændingsfald for hver bro er 1V @ 1A
  • Overspændingsstrømmen er 50A

Denne RB-156 er normalt brugt kompakt, billig og enfaset bro ensretter. Denne IC har den højeste i / p vekselspænding som 560V, og den kan derfor bruges til 1-faset strømforsyning i alle lande. Den højeste jævnstrøm for denne ensretter er 1,5A. Denne IC er det bedste valg i projekterne til konvertering af AC-DC og giver op til 1,5 A.

Bridge Rectifier Karakteristika

Kendetegnene for broensretter inkluderer følgende

  • Ripple Factor
  • Peak invers spænding (PIV)
  • Effektivitet

Ripple Factor

Måling af output DC-signalets glathed ved hjælp af en faktor kaldes krusningsfaktor. Her kan et glat jævnstrømsignal betragtes som o / p jævnstrømssignalet inklusive få krusninger, mens et højt pulserende jævnstrømsignal kan betragtes som o / p inklusive høje krusninger. Matematisk kan det defineres som brøkdelen af ​​krusningsspænding og den rene jævnstrømsspænding.

For en bro ensretter kan krusningsfaktoren angives som

Γ = √ (Vrms2 / VDC) −1

Rippelfaktorværdien for broensretteren er 0,48

PIV (Peak Inverse Voltage)

Den maksimale inverse spænding eller PIV kan defineres som den højeste spændingsværdi, der kommer fra dioden, når den er forbundet i omvendt forspændingstilstand gennem den negative halve cyklus. Brokredsen inkluderer fire dioder som D1, D2, D3 & D4.

I den positive halvcyklus er de to dioder som D1 & D3 i ledende position, mens begge D2 & D4-dioder er i ikke-ledende position. Ligeledes i den negative halvcyklus er dioderne som D2 & D4 i den ledende position, mens dioderne som D1 og D3 er i den ikke-ledende position.

Effektivitet

Ensretterens effektivitet bestemmer hovedsageligt, hvordan ensretteren skifter AC (vekselstrøm) til DC (jævnstrøm). Ensretterens effektivitet kan defineres, da det er forholdet mellem DC o / p-effekt og AC i / p-effekt. Broensretterens maksimale effektivitet er 81,2%.

η = DC o / p Strøm / AC i / p Strøm

Bridge Rectifier Waveform

Fra kredsløbsdiagrammet for broens ensretter kan vi konkludere, at strømmen af ​​strøm over belastningsmodstanden er lige gennem de positive og de negative halvcykler. Polariteten af ​​o / p DC-signalet kan enten være helt positiv ellers negativ. I dette tilfælde er det helt positivt. Når dioderetningen vendes, kan en fuldstændig negativ DC-spænding opnås.

Derfor tillader denne ensretter strømmen af ​​strøm gennem både cyklusser af positivt såvel som negativt for i / p AC-signalet. Broensretterens outputbølgeformer er illustreret nedenfor.

Hvorfor kaldes det Bridge Rectifier?

Sammenlignet med andre ensrettere er dette den mest effektive type ensretterkredsløb. Dette er en type fuldbølge-ensretter, som navnet antyder, bruger denne ensretter fire dioder, der er forbundet i broform. Så denne type ensretter hedder en bro ensretter.

Hvorfor bruger vi 4 dioder i Bridge-ensretter?

I broensretteren bruges fire dioder til at designe kredsløbet, der tillader fuldbølge-udligning uden brug af en center-tappet transformer. Denne ensretter bruges hovedsageligt til at tilvejebringe fuldbølge-afhjælpning i de fleste applikationer.

Arrangementet af fire dioder kan udføres inden for et lukket kredsløb for at ændre AC til DC effektivt. Den største fordel ved dette arrangement er ikke-eksisterende af den center-tappede transformer, så størrelsen og omkostningerne reduceres.

Fordele

Fordelene ved bro-ensretter inkluderer følgende.

  • Rektifikationseffektiviteten for en fuldbølge-ensretter er dobbelt så stor som for en halvbølge-ensretter.
  • Den højere udgangsspænding, højere udgangseffekt og højere transformatorudnyttelsesfaktor i tilfælde af en fuldbølge-ensretter.
  • Rippelspændingen er lav og af højere frekvens, i tilfælde af fuldbølgeretter, så der kræves et simpelt filtreringskredsløb
  • Der kræves ingen centerhane i transformator sekundær, så i tilfælde af en bro ensretter er den krævede transformer enklere. Hvis det ikke er nødvendigt at øge eller trække ned på spændingen, kan transformeren fjernes, selv.
  • For en given effekt kan en transformer af mindre størrelse bruges i tilfælde af broensretter, fordi strømmen i både primær og sekundær vikling af forsyningstransformatoren strømmer i hele vekselstrømscyklussen.
  • Rektifikationseffektiviteten er dobbelt sammenlignet med en halvbølget ensretter
  • Det bruger enkle filterkredsløb til højfrekvent og lav krusningsspænding
  • TUF er højere sammenlignet med en center-tappet ensretter
  • Centerhane-transformer er ikke nødvendig

Ulemper

Ulemperne ved broensretteren inkluderer følgende.

  • Det kræver fire dioder.
  • Brug af to ekstra dioder forårsager et yderligere spændingsfald, hvorved udgangsspændingen reduceres.
  • Denne ensretter har brug for fire dioder, og ensretterens omkostninger vil være høje.
  • Kredsløbet er ikke passende, når en lille spænding er nødvendig for at blive rettet, fordi de to dioder-forbindelser kan ske i serie og giver et dobbelt spændingsfald på grund af deres indre modstand.
  • Disse kredsløb er meget komplekse
  • Sammenlignet med den ensartede type ensretter har broens ensretter mere strømtab.

En applikation - Konvertering af vekselstrøm til jævnstrøm ved hjælp af en Bridge-ensretter

Reguleret jævnstrømsforsyning kræves ofte til mange elektroniske applikationer. En af de mest pålidelige og bekvemme måder er at konvertere den tilgængelige vekselstrømforsyning til jævnstrømsforsyning. Denne konvertering af AC-signalet til DC-signalet sker ved hjælp af en ensretter, som er et system af dioder. Det kan være en halvbølge-ensretter, der kun afhjælper den ene halvdel af AC-signalet eller en fuldbølge-ensretter, der korrigerer begge cykler af AC-signalet. Full-wave ensretter kan være en center-tappet ensretter bestående af to dioder eller en bro ensretter bestående af 4 dioder.

Her demonstreres broensretteren. Arrangementet består af 4 dioder arrangeret således, at anoderne i to tilstødende dioder er forbundet for at give den positive forsyning til udgangen, og katoderne i de to andre tilstødende dioder er forbundet for at give den negative forsyning til udgangen. Anoden og katoden til de to andre tilstødende dioder er forbundet med den positive af vekselstrømforsyningen, mens anoden og katoden af ​​en anden to tilstødende dioder er forbundet med den negative af vekselstrømforsyningen. Således er 4 dioder arrangeret i en brokonfiguration således, at i hver halvcyklus leder to alternative dioder, der producerer en jævnstrømsspænding med afstødning.

Det givne kredsløb består af et bro-ensretterarrangement, hvis uregulerede jævnstrømsudgang gives til en elektrolytkondensator gennem en strømbegrænsende modstand. Spændingen over kondensatoren overvåges ved hjælp af et voltmeter og fortsætter med at stige, når kondensatoren oplades, indtil spændingsgrænsen er nået. Når en belastning er forbundet over kondensatoren, aflades kondensatoren for at give den nødvendige indgangsstrøm til belastningen. I dette tilfælde er en lampe forbundet som en belastning.

En reguleret jævnstrømforsyning

En reguleret jævnstrømsforsyning består af følgende komponenter:

  • En nedtrapningstransformator til konvertering af højspændings AC til lav spænding AC.
  • En bro ensretter til at konvertere AC til pulserende DC.
  • Et filterkredsløb bestående af en kondensator til fjernelse af vekselstrømsbølger.
  • En regulator IC 7805 for at få reguleret DC spænding på 5 V.

Den nedadrettede transformer konverterer AC-strømforsyningen på 230V til 12V AC. Denne 12V AC påføres broensretterarrangementet, således at de alternative dioder udfører for hver halve cyklus og producerer en pulserende DC-spænding bestående af AC-krusninger. En kondensator tilsluttet på tværs af udgangen gør det muligt for AC-signalet at passere gennem det og blokerer DC-signalet og fungerer således som et højpasfilter. Outputtet over kondensatoren er således et ureguleret filtreret DC-signal. Denne udgang kan bruges til at køre elektriske komponenter som relæer, motorer osv. En regulator IC 7805 er forbundet til filterudgangen. Det giver en konstant reguleret output på 5V, som kan bruges til at give input til mange elektroniske kredsløb og enheder som transistorer, mikrokontroller osv. Her bruges 5V til at forspænde en LED gennem en modstand.

Dette handler om teorien om broensretter dens typer, kredsløb og arbejdsprincipper. Vi håber, at dette sunde spørgsmål om dette emne vil være nyttigt at opbygge studerendes elektronik eller elektriske projekter såvel som at observere forskellige elektroniske enheder eller apparater. Vi sætter pris på din opmærksomhed og fokus på denne artikel. Skriv derfor til os for at vælge de krævede komponentvurderinger i denne bridge-ensretter til din applikation og til enhver anden teknisk vejledning.

Nu håber vi, at du har fået en idé om konceptet med broensretter og dets applikationer, hvis yderligere spørgsmål om dette emne eller begrebet elektriske og elektroniske projekter efterlader kommentarerne i afsnittet nedenfor.

Fotokreditter: