De gelijkrichterschakeling wordt gebruikt om de AC (wisselstroom) om te zetten in DC (gelijkstroom). Gelijkrichters worden hoofdzakelijk ingedeeld in drie typen, namelijk halfgolf, dubbelfasige en bruggelijkrichter. De belangrijkste functie van al deze gelijkrichters is hetzelfde als de omzetting van stroom, maar ze zetten de stroom niet efficiënt om van AC naar DC. De middengetapte dubbelfasige gelijkrichter en de bruggelijkrichter zetten efficiënt om. Een bruggelijkrichterschakeling is een veelvoorkomend onderdeel van de elektronische voedingen. Veel elektronische schakelingen vereisen een gecorrigeerde gelijkstroom stroomvoorziening voor het voeden van de verschillende elektronische basiscomponenten van beschikbare AC-netvoeding. We kunnen deze gelijkrichter in een breed scala aan elektronica vinden Wisselstroomapparaten zoals huishoudelijke apparaten , motorcontrollers, modulatieproces, lastoepassingen, etc. Dit artikel bespreekt een overzicht van een bruggelijkrichter en zijn werking.

Wat is een bruggelijkrichter?

Een bruggelijkrichter is een wisselstroom (AC) naar gelijkstroom (DC) -omvormer die de AC-ingang naar de DC-uitgang gelijkricht. Bruggelijkrichters worden veel gebruikt in voedingen die de nodige gelijkspanning leveren voor de elektronische componenten of apparaten. Ze kunnen worden geconstrueerd met vier of meer diodes of andere gecontroleerde halfgeleiderschakelaars.

Bruggelijkrichter

Afhankelijk van de belastingsstroomvereisten wordt een geschikte bruggelijkrichter geselecteerd. Er wordt rekening gehouden met de nominale waarden en specificaties van de componenten, doorslagspanning, temperatuurbereiken, tijdelijke stroomsterkte, voorwaartse stroomsterkte, montagevereisten en andere overwegingen bij het selecteren van een gelijkrichtervoeding voor de toepassing van een geschikt elektronisch circuit.

Bouw

De constructie van de bruggelijkrichter wordt hieronder weergegeven. Dit circuit kan worden ontworpen met vier diodes, namelijk D1, D2, D3 en D4, samen met een belastingsweerstand (RL). De verbinding van deze diodes kan worden gedaan in een gesloten luspatroon om de AC (wisselstroom) efficiënt om te zetten in DC (gelijkstroom). Het belangrijkste voordeel van dit ontwerp is het ontbreken van een exclusieve transformator met centrale aftakking. Dus de grootte en de kosten zullen worden verminderd.

Zodra het ingangssignaal over de twee aansluitingen zoals A & B is aangelegd, kan het o / p DC-signaal worden verkregen over de RL. Hier is de belastingsweerstand aangesloten tussen twee klemmen zoals C & D. De opstelling van twee diodes kan zo worden gemaakt dat de elektriciteit gedurende elke halve cyclus door twee diodes wordt geleid. De paren diodes zoals D1 en D3 geleiden elektrische stroom gedurende de positieve halve cyclus. Evenzo geleiden de diodes D2 en D4 elektrische stroom gedurende een negatieve halve cyclus.

Bruggelijkrichter schakelschema

Het belangrijkste voordeel van de bruggelijkrichter is dat deze bijna het dubbele van de uitgangsspanning produceert als bij een dubbelfasige gelijkrichter met behulp van een transformator met middenaftakking. Maar dit circuit heeft geen transformator met centrale aftakking nodig, dus het lijkt op een goedkope gelijkrichter.

Het schakelschema van de bruggelijkrichter bestaat uit verschillende stadia van apparaten zoals een transformator, diodebrug, filtering en regelaars. Over het algemeen wordt al deze blokkencombinatie een gereguleerde DC-voeding die verschillende elektronische apparaten aandrijft.

De eerste trap van het circuit is een transformator, een step-down-type dat de amplitude van de ingangsspanning verandert. Meeste van de elektronische projecten gebruik een 230 / 12V-transformator om de wisselstroomvoeding van 230V naar 12V wisselstroom te verlagen.

Bruggelijkrichter schakelschema

De volgende fase is een diode-bruggelijkrichter die vier of meer diodes gebruikt, afhankelijk van het type bruggelijkrichter. Bij het kiezen van een bepaalde diode of een ander schakelapparaat voor een overeenkomstige gelijkrichter zijn enkele overwegingen van het apparaat nodig, zoals Peak Inverse Voltage (PIV), voorwaartse stroom If, spanningswaarden, enz. Het is verantwoordelijk voor het produceren van unidirectionele of gelijkstroom bij de belasting door geleiding een set diodes voor elke halve cyclus van het ingangssignaal.

Omdat de uitgang na de diodebruggelijkrichters pulserend van aard is en om deze als zuivere DC te produceren, is filtering noodzakelijk. Het filteren wordt normaal gesproken uitgevoerd met een of meer condensatoren bevestigd over de belasting, zoals u kunt zien in de onderstaande afbeelding waarin het afvlakken van de golf wordt uitgevoerd. Deze capaciteit van de condensator is ook afhankelijk van de uitgangsspanning.

De laatste fase van deze gereguleerde DC-voeding is een spanningsregelaar die de uitgangsspanning op een constant niveau houdt. Stel dat het microcontroller werkt op 5V DC, maar de output na de bruggelijkrichter is ongeveer 16V, dus om deze spanning te verlagen en een constant niveau te behouden - ongeacht spanningsveranderingen aan de inputzijde - is een spanningsregelaar nodig.

Werking bruggelijkrichter

Zoals we hierboven hebben besproken, bestaat een enkelfasige bruggelijkrichter uit vier diodes en deze configuratie is over de belasting verbonden. Om het werkingsprincipe van de bruggelijkrichter te begrijpen, moeten we voor demonstratiedoeleinden rekening houden met het onderstaande circuit.

Tijdens de positieve halve cyclus van de ingangswisselstroomgolfvormdiodes zijn D1 en D2 voorwaarts voorgespannen en D3 en D4 zijn tegengesteld voorgespannen. Wanneer de spanning, meer dan de drempelwaarde van de diodes D1 en D2 beginnen te geleiden - de belastingsstroom begint er doorheen te stromen, zoals weergegeven in het pad van de rode lijn in het onderstaande diagram.

Circuitwerking

Tijdens de negatieve halve cyclus van de AC-ingangsgolfvorm zijn de diodes D3 en D4 voorwaarts voorgespannen en zijn D1 en D2 tegengesteld voorgespannen. De laadstroom begint door de D3- en D4-diodes te stromen wanneer deze diodes beginnen te geleiden zoals weergegeven in de afbeelding.

We kunnen zien dat in beide gevallen de stroomrichting van de belasting hetzelfde is, d.w.z. van boven naar beneden zoals weergegeven in de afbeelding - dus unidirectioneel, wat gelijkstroom betekent. Dus door het gebruik van een bruggelijkrichter, wordt de ingangswisselstroom omgezet in een gelijkstroom. De output bij de belasting met deze bruggolfgelijkrichter is pulserend van aard, maar voor het produceren van een zuivere DC is een extra filter zoals een condensator vereist. Dezelfde werking is van toepassing op verschillende bruggelijkrichters, maar in het geval van gestuurde gelijkrichters thyristors triggeren is nodig om de stroom te laden.

Soorten bruggelijkrichters

Bruidgelijkrichters worden ingedeeld in verschillende typen op basis van deze factoren: type voeding, regelmogelijkheden, bruidcircuitconfiguraties, enz. Bruggelijkrichters worden hoofdzakelijk geclassificeerd in een- en driefasige gelijkrichters. Beide typen worden verder ingedeeld in ongecontroleerde, halfgestuurde en volledig gestuurde gelijkrichters. Enkele van deze soorten gelijkrichters worden hieronder beschreven.

Eenfasige en driefasige gelijkrichters

De aard van de voeding, d.w.z. een enkelfasige of driefasige voeding, bepaalt deze gelijkrichters. De enkelfasige bruggelijkrichter bestaat uit vier diodes voor het omzetten van wisselstroom in gelijkstroom, terwijl een driefasige gelijkrichter gebruikt zes diodes , zoals weergegeven in de afbeelding. Dit kunnen weer ongecontroleerde of gestuurde gelijkrichters zijn, afhankelijk van de circuitcomponenten zoals diodes, thyristors, enzovoort.

Eenfasige en driefasige gelijkrichters

Ongecontroleerde bruggelijkrichters

Deze bruggelijkrichter gebruikt diodes voor het gelijkrichten van de ingang zoals weergegeven in de afbeelding. Omdat de diode een unidirectioneel apparaat is dat de stroom slechts in één richting laat stromen. Met deze configuratie van diodes in de gelijkrichter, kan het vermogen niet variëren afhankelijk van de belastingvereiste. Dus dit type gelijkrichter wordt gebruikt in constante of vaste voedingen

Ongecontroleerde bruggelijkrichters

Gecontroleerde bruggelijkrichter

In dit type gelijkrichter, AC / DC-omzetter of gelijkrichter - in plaats van ongecontroleerde diodes, worden gecontroleerde solid-state apparaten zoals SCR's, MOSFET's, IGBT's, enz. Gebruikt om het uitgangsvermogen bij verschillende voltages te variëren. Door deze apparaten op verschillende momenten te activeren, wordt het uitgangsvermogen bij de belasting op de juiste manier gewijzigd.

Gecontroleerde bruggelijkrichter

Bruggelijkrichter IC

De bruggelijkrichter zoals de RB-156 IC-pinconfiguratie wordt hieronder besproken.

Pin-1 (fase / lijn): Dit is een AC-ingangspen, waar de aansluiting van de fasedraad kan worden gedaan vanaf de AC-voeding naar deze fasepen.

Pin-2 (neutraal): Dit is de AC-ingangspen waar de verbinding van de neutrale draad kan worden gedaan van de AC-voeding naar deze neutrale pin.

Pin-3 (positief): Dit is de DC-uitgangspen waar de positieve gelijkspanning van de gelijkrichter wordt verkregen uit deze positieve pen

Pin-4 (negatief / massa): Dit is de DC-uitgangspen waar de aardspanning van de gelijkrichter wordt verkregen uit deze negatieve pen

Specificaties

De subcategorieën van deze RB-15 Bruggelijkrichter variëren van RB15 tot RB158. Van deze gelijkrichters is de RB156 de meest gebruikte. De specificaties van de RB-156 bruggelijkrichter omvatten het volgende.

O / p DC-stroom is 1.5A
De maximale sperspanning is 800V
Uitgangsspanning: (√2 × VRMS) - 2 Volt
De maximale ingangsspanning is 560V
De spanningsval voor elke brug is 1V @ 1A
De stootstroom is 50A

Deze RB-156 is de meest gebruikte compacte, goedkope en enkelfasige bruggelijkrichter. Dit IC heeft de hoogste i / p wisselspanning zoals 560V en kan daarom in alle landen worden gebruikt voor 1-fase netvoeding. De hoogste gelijkstroom van deze gelijkrichter is 1,5 A. Dit IC is de beste keuze in de projecten voor het omzetten van AC-DC en levert tot 1.5A.

Kenmerken bruggelijkrichter

De kenmerken van bruggelijkrichter omvatten de volgende

Rimpel Factor
Piek inverse spanning (PIV)
Efficiëntie

Rimpel Factor

De meting van de gladheid van het gelijkstroom-uitgangssignaal met behulp van een factor wordt de rimpelfactor genoemd. Hier kan een glad DC-signaal worden beschouwd als het o / p DC-signaal met enkele rimpelingen, terwijl een hoog pulserend DC-signaal kan worden beschouwd als het o / p-signaal met hoge rimpelingen. Wiskundig kan het worden gedefinieerd als de fractie van de rimpelspanning en de zuivere gelijkspanning.

Voor een bruggelijkrichter kan de rimpelfactor worden gegeven als

Γ = √ (Vrms2 / VDC) −1

De rimpelfactorwaarde van de bruggelijkrichter is 0,48

PIV (piek inverse spanning)

De piekinversiespanning of PIV kan worden gedefinieerd als de hoogste spanningswaarde die van de diode komt wanneer deze gedurende de negatieve halve cyclus in omgekeerde bias-toestand is aangesloten. Het brugcircuit bevat vier diodes zoals D1, D2, D3 en D4.

In de positieve halve cyclus bevinden de twee diodes zoals D1 en D3 zich in de geleidende positie terwijl zowel de D2 als D4 diodes zich in de niet-geleidende positie bevinden. Evenzo zijn in de negatieve halve cyclus de diodes zoals D2 en D4 in de geleidende positie, terwijl de diodes zoals D1 en D3 zich in de niet-geleidende positie bevinden.

Efficiëntie

De efficiëntie van de gelijkrichter bepaalt voornamelijk hoe capabel de gelijkrichter wisselstroom (wisselstroom) omzet in gelijkstroom (gelijkstroom). De efficiëntie van de gelijkrichter kan worden gedefinieerd als de verhouding tussen het DC o / p-vermogen en AC i / p-vermogen. Het maximale rendement van de bruggelijkrichter is 81,2%.

η = DC o / p vermogen / AC i / p vermogen

Bruggelijkrichter golfvorm

Uit het schakelschema van de bruggelijkrichter kunnen we concluderen dat de stroom van stroom over de belastingsweerstand gelijk is gedurende de positieve en de negatieve halve cycli. De polariteit van het o / p DC-signaal kan ofwel volledig positief zijn, anders negatief. In dit geval is het helemaal positief. Als de richting van de diode wordt omgekeerd, kan een volledig negatieve gelijkspanning worden bereikt.

Daarom laat deze gelijkrichter de stroom door zowel de positieve als negatieve cycli van het i / p AC-signaal stromen. De uitgangsgolfvormen van de bruggelijkrichter worden hieronder geïllustreerd.

Waarom wordt het Bridge Rectifier genoemd?

In vergelijking met andere gelijkrichters is dit het meest efficiënte type gelijkrichterschakeling. Dit is een type dubbelfasige gelijkrichter, zoals de naam al doet vermoeden gebruikt deze gelijkrichter vier diodes die in brugvorm zijn geschakeld. Dus dit soort gelijkrichter wordt een bruggelijkrichter genoemd.

Waarom gebruiken we 4 diodes in Bridge Rectifier?

In de bruggelijkrichter worden vier diodes gebruikt om de schakeling te ontwerpen die dubbelfasige gelijkrichting mogelijk maakt zonder een transformator met middenaftakking te gebruiken. Deze gelijkrichter wordt voornamelijk gebruikt voor het leveren van dubbelzijdige gelijkrichting in de meeste toepassingen.

De opstelling van vier diodes kan worden gedaan binnen een gesloten-lusopstelling om AC efficiënt naar DC te veranderen. Het belangrijkste voordeel van deze opstelling is dat de transformator met centrale aftakking niet bestaat, zodat de omvang en de kosten zullen worden verminderd.

Voordelen

De voordelen van bruggelijkrichter zijn onder meer de volgende.

Het gelijkrichtrendement van een dubbelfasige gelijkrichter is het dubbele van dat van een halfgolf gelijkrichter.
De hogere uitgangsspanning, het hogere uitgangsvermogen en de hogere Transformator Utilization Factor in het geval van een dubbelfasige gelijkrichter.
De rimpelspanning is laag en heeft een hogere frequentie, in het geval van een dubbelfasige gelijkrichter is dus een eenvoudig filtercircuit vereist
Er is geen middenaftakking nodig in de secundaire transformator, dus in het geval van een bruggelijkrichter is de vereiste transformator eenvoudiger. Als het verhogen of verlagen van de spanning niet nodig is, kan de transformator zelfs worden geëlimineerd.
Voor een bepaald uitgangsvermogen kan een vermogenstransformator van een kleinere afmeting worden gebruikt in het geval van de bruggelijkrichter, omdat de stroom in zowel de primaire als de secundaire wikkelingen van de voedingstransformator gedurende de gehele wisselstroomcyclus loopt.
De efficiëntie van de rectificatie is dubbel vergeleken met een halfgolfgelijkrichter
Het maakt gebruik van eenvoudige filtercircuits voor hoge frequentie en lage rimpelspanning
TUF is hoger in vergelijking met een gelijkrichter met middenaftakking
Middenkraantransformator is niet nodig

Nadelen

De nadelen van de bruggelijkrichter zijn onder meer de volgende.

Het vereist vier diodes.
Het gebruik van twee extra diodes zorgt voor een extra spanningsval waardoor de uitgangsspanning afneemt.
Deze gelijkrichter heeft vier diodes nodig, dus de kosten van de gelijkrichter zullen hoog zijn.
Het circuit is niet geschikt als een kleine spanning eenmaal nodig is om te worden gelijkgericht, omdat de twee diodes-verbinding in serie kan worden gedaan en een dubbele spanningsval biedt vanwege hun interne weerstand.
Deze circuits zijn erg complex
In vergelijking met de gelijkrichter met middenaftakking, heeft de bruggelijkrichter meer vermogensverlies.

Een toepassing - Wisselstroom omzetten in gelijkstroom met behulp van een bruggelijkrichter

Voor veel elektronische toepassingen is vaak een gereguleerde gelijkstroomvoeding vereist. Een van de meest betrouwbare en gemakkelijke manieren is om de beschikbare wisselstroomvoeding om te zetten in gelijkstroom. Deze omzetting van het AC-signaal naar het DC-signaal gebeurt met behulp van een gelijkrichter, een systeem van diodes. Het kan een halfgolfgelijkrichter zijn die slechts de helft van het wisselspanningssignaal gelijkricht of een dubbelzijdige gelijkrichter die beide cycli van het wisselspanningssignaal gelijkricht. De dubbelfasige gelijkrichter kan een middengetakte gelijkrichter zijn bestaande uit twee diodes of een bruggelijkrichter bestaande uit 4 diodes.

Hier wordt de bruggelijkrichter gedemonstreerd. De opstelling bestaat uit 4 diodes die zo zijn opgesteld dat de anodes van twee aangrenzende diodes zijn verbonden om de positieve voeding naar de uitgang te geven en de kathodes van de andere twee aangrenzende diodes zijn verbonden om de negatieve voeding naar de uitgang te geven. De anode en kathode van de andere twee aangrenzende diodes zijn verbonden met de positieve van de AC-voeding, terwijl de anode en kathode van nog twee aangrenzende diodes zijn verbonden met de negatieve van de AC-voeding. Aldus zijn 4 diodes opgesteld in een brugconfiguratie, zodat in elke halve cyclus twee afwisselende diodes geleiden en een gelijkspanning produceren met afstoten.

De gegeven schakeling bestaat uit een bruggelijkrichter waarvan de ongeregelde gelijkstroom wordt afgegeven aan een elektrolytcondensator via een stroombegrenzende weerstand. De spanning over de condensator wordt bewaakt met een voltmeter en blijft toenemen terwijl de condensator wordt opgeladen totdat de spanningslimiet is bereikt. Wanneer een belasting over de condensator is aangesloten, ontlaadt de condensator om de benodigde ingangsstroom aan de belasting te leveren. In dit geval wordt een lamp als belasting aangesloten.

Een gereguleerde gelijkstroomvoeding

Een gereguleerde gelijkstroomvoeding bestaat uit de volgende componenten:

“stroom- en spanningsdelerregel: ”

Een step-down transformator om hoogspanning wisselstroom om te zetten in laagspanning wisselstroom.
Een bruggelijkrichter om de wisselstroom om te zetten in pulserende gelijkstroom.
Een filtercircuit bestaande uit een condensator om de AC-rimpelingen te verwijderen.
Een regulator IC 7805 om een gereguleerde DC-spanning van 5 V te krijgen.

De step-down transformator zet de AC netspanning van 230V om naar 12V AC. Deze 12 V AC wordt op de bruggelijkrichtinrichting toegepast zodat de afwisselende diodes gedurende elke halve cyclus geleiden en een pulserende gelijkspanning produceren die bestaat uit AC-rimpelingen. Een condensator die over de uitgang is aangesloten, laat het AC-signaal erdoor en blokkeert het DC-signaal, waardoor het werkt als een hoogdoorlaatfilter. De output over de condensator is dus een ongereguleerd gefilterd DC-signaal. Deze uitgang kan worden gebruikt om te rijden elektrische componenten zoals relais, motoren, etc. Een regelaar IC 7805 is aangesloten op de filteruitgang. Het geeft een constant gereguleerde output van 5V die kan worden gebruikt om input te geven aan vele elektronische circuits en apparaten zoals transistors, microcontrollers, enz. Hier wordt de 5V gebruikt om een LED via een weerstand voor te spannen.

Dit gaat allemaal over de bruggelijkrichter theorie zijn typen, schakelingen en werkingsprincipes. We hopen dat deze gezonde kwestie over dit onderwerp nuttig zal zijn bij het bouwen elektronica of elektrische projecten van studenten evenals bij het observeren van verschillende elektronische apparaten of apparaten. We stellen uw grote aandacht en focus op dit artikel op prijs. En schrijf ons daarom alstublieft voor het kiezen van de vereiste componentclassificaties in deze bruggelijkrichter voor uw toepassing en voor andere technische richtlijnen.

Nu hopen we dat u een idee heeft gekregen over het concept van de bruggelijkrichter en zijn toepassingen. Mocht u nog vragen hebben over dit onderwerp of over het concept van de elektrische en elektronische projecten, laat dan de opmerkingen achter in het onderstaande gedeelte.

Fotocredits: