Obvod usměrňovače se používá k převodu střídavého proudu (střídavý proud) na stejnosměrný proud (stejnosměrný proud). Usměrňovače se dělí hlavně na tři typy, jmenovitě půlvlnný, plnovlnný a můstkový usměrňovač. Hlavní funkce všech těchto usměrňovačů je stejná jako přeměna proudu, ale neefektivně převádějí proud z AC na DC. Plně vlnový usměrňovač se středním závitem i můstkový usměrňovač účinně převádějí. Obvod můstkového usměrňovače je běžnou součástí elektronických napájecích zdrojů. Mnoho elektronické obvody vyžadují opravený DC zdroj napájení pro napájení různých elektronické základní součásti z dostupného síťového napájení. Tento usměrňovač můžeme najít v široké škále elektronických Zařízení na střídavý proud, jako jsou domácí spotřebiče , řídicí jednotky motorů, modulační proces, svařovací aplikace atd. Tento článek pojednává o přehledu můstkového usměrňovače a jeho fungování.

Co je to usměrňovač mostu?

Můstkový usměrňovač je převodník střídavého proudu (AC) na stejnosměrný proud (DC), který usměrňuje síťový AC vstup na stejnosměrný výstup. Přemosťovací usměrňovače se široce používají v napájecích zdrojích, které zajišťují nezbytné stejnosměrné napětí pro elektronické součástky nebo zařízení. Mohou být konstruovány se čtyřmi nebo více diodami nebo jinými řízenými polovodičovými spínači.

Přemosťovací usměrňovač

V závislosti na požadavcích zatěžovacího proudu je vybrán vhodný můstkový usměrňovač. Při výběru napájecího zdroje usměrňovače pro příslušnou aplikaci elektronického obvodu jsou brány v úvahu jmenovité hodnoty a specifikace komponent, průrazné napětí, teplotní rozsahy, jmenovitý přechodový proud, jmenovitý proud, požadavky na montáž a další aspekty.

Konstrukce

Konstrukce můstkového usměrňovače je zobrazena níže. Tento obvod může být navržen se čtyřmi diodami, konkrétně D1, D2, D3 a D4, spolu se zatěžovacím odporem (RL). Zapojení těchto diod lze provést v uzavřené smyčce, aby se efektivně převedl střídavý proud (střídavý proud) na stejnosměrný proud (stejnosměrný proud). Hlavní výhodou tohoto designu je absence exkluzivního transformátoru se středovým závitem. Takže se sníží velikost i náklady.

Jakmile je vstupní signál přiveden na dva terminály, jako je A & B, pak lze dosáhnout o / p DC signálu přes RL. Zde je zátěžový odpor zapojen mezi dvě svorky jako C & D. Uspořádání dvou diod může být provedeno takovým způsobem, že elektřina bude vedena dvěma diodami během každé poloviny cyklu. Dvojice diod jako D1 a D3 budou vést elektrický proud po celou kladnou polovinu cyklu. Podobně diody D2 a D4 budou vést elektrický proud v celé záporné polovině cyklu.

Schéma zapojení usměrňovacího můstku

Hlavní výhodou můstkového usměrňovače je to, že produkuje téměř dvojnásobné výstupní napětí než v případě plného vlnového usměrňovače používajícího transformátor se středovým odbočením. Ale tento obvod nepotřebuje transformátor se středovým odbočením, takže se podobá levnému usměrňovači.

Schéma zapojení můstkového usměrňovače se skládá z různých stupňů zařízení, jako je transformátor, diodový most, filtrování a regulátory. Obecně se tato kombinace všech bloků nazývá a regulovaný stejnosměrný napájecí zdroj který napájí různé elektronické přístroje.

Prvním stupněm obvodu je transformátor, který je typu sestupného proudu, který mění amplitudu vstupního napětí. Většina elektronické projekty použijte transformátor 230 / 12V ke snížení napájecího napětí ze sítě 230V na 12V.

Schéma zapojení usměrňovacího můstku

Dalším stupněm je diodový můstkový usměrňovač, který používá čtyři nebo více diod v závislosti na typu můstkového usměrňovače. Výběr konkrétní diody nebo jiného spínacího zařízení pro odpovídající usměrňovač vyžaduje určité úvahy o zařízení, jako je Peak Inverse Voltage (PIV), propustný proud If, jmenovité napětí atd. Je odpovědný za výrobu jednosměrného nebo stejnosměrného proudu na zátěži vedením sada diod pro každý poloviční cyklus vstupního signálu.

Protože výstup po usměrňovačích diodových můstků je pulzující povahy a pro jeho výrobu jako čistého stejnosměrného proudu je nutná filtrace. Filtrování se obvykle provádí s jedním nebo více kondenzátory připojené napříč zatížení, jak můžete vidět na níže uvedeném obrázku, kde se provádí vyhlazení vlny. Toto hodnocení kondenzátoru také závisí na výstupním napětí.

Poslední fází tohoto regulovaného stejnosměrného napájení je regulátor napětí, který udržuje výstupní napětí na konstantní úrovni. Předpokládejme mikrokontrolér funguje při 5V DC, ale výstup za můstkovým usměrňovačem je kolem 16V, aby bylo toto napětí sníženo a aby byla udržována konstantní úroveň - bez ohledu na změny napětí na vstupní straně - je nutný regulátor napětí.

Provoz přemosťovacího usměrňovače

Jak jsme diskutovali výše, jednofázový můstkový usměrňovač se skládá ze čtyř diod a tato konfigurace je připojena přes zátěž. Pro pochopení pracovního principu můstkového usměrňovače musíme pro demonstrační účely zvážit níže uvedený obvod.

Během kladného polovičního cyklu vstupních diod střídavého signálu vstupního střídavého proudu jsou D1 a D2 předpjaté dopředu a D3 a D4 jsou předpnuty dopředu. Když napětí, více než prahová úroveň diod D1 a D2, začnou vodit - zatěžovací proud začne protékat, jak je znázorněno v dráze červené čáry v níže uvedeném schématu.

Obvodový provoz

“co znamená sim na sim kartě ”

Během záporného polovičního cyklu vstupního střídavého průběhu jsou diody D3 a D4 předpjaté dopředu a D1 a D2 jsou předpnuty dopředu. Zátěžový proud začne protékat diodami D3 a D4, když začnou vodit, jak je znázorněno na obrázku.

Můžeme pozorovat, že v obou případech je směr zátěžového proudu stejný, tj. Nahoru dolů, jak je znázorněno na obrázku - tak jednosměrný, což znamená stejnosměrný proud. Použitím můstkového usměrňovače se tedy vstupní střídavý proud převádí na stejnosměrný proud. Výstup na zátěži s tímto usměrňovačem můstkových vln pulzuje v přírodě, ale výroba čistého stejnosměrného proudu vyžaduje další filtr jako kondenzátor. Stejná operace je použitelná pro různé můstkové usměrňovače, ale v případě řízených usměrňovačů spouštění tyristorů je nutné řídit proud k načtení.

Typy usměrňovačů mostu

Nevěsta usměrňovače jsou rozděleny do několika typů na základě těchto faktorů: typ napájení, schopnost ovládání, konfigurace obvodů nevěsty atd. Můstkové usměrňovače jsou hlavně klasifikovány do jednofázových a třífázových usměrňovačů. Oba tyto typy se dále dělí na nekontrolované, napůl řízené a plně řízené usměrňovače. Některé z těchto typů usměrňovačů jsou popsány níže.

Jednofázové a třífázové usměrňovače

O těchto usměrňovačích rozhoduje povaha napájení, tj. Jednofázové nebo třífázové napájení. Jednofázový můstkový usměrňovač se skládá ze čtyř diod pro převod střídavého proudu na stejnosměrný, zatímco a třífázový usměrňovač používá šest diod , jak je znázorněno na obrázku. Mohou to být opět nekontrolované nebo řízené usměrňovače v závislosti na součástech obvodu, jako jsou diody, tyristory atd.

Jednofázové a třífázové usměrňovače

Nekontrolované usměrňovací můstky

Tento můstkový usměrňovač používá diody k usměrnění vstupu, jak je znázorněno na obrázku. Protože dioda je jednosměrné zařízení, které umožňuje tok proudu pouze v jednom směru. S touto konfigurací diod v usměrňovači to neumožňuje měnit výkon v závislosti na požadavku na zátěž. Tento typ usměrňovače se tedy používá v stálé nebo pevné napájecí zdroje .

Nekontrolované usměrňovací můstky

Řízený usměrňovací můstek

U tohoto typu usměrňovače Převodník AC / DC nebo usměrňovač - místo nekontrolovaných diod se ke změně výstupního výkonu při různých napětích používají řízená polovodičová zařízení jako SCR, MOSFET, IGBT atd. Spuštěním těchto zařízení v různých okamžicích se odpovídajícím způsobem změní výstupní výkon při zátěži.

Řízený usměrňovací můstek

Bridge usměrňovač IC

Konfigurace můstkového usměrňovače jako RB-156 IC pin je popsána níže.

Pin-1 (Fáze / Linka): Jedná se o vstupní kolík střídavého proudu, kde lze připojit fázový vodič ze zdroje střídavého proudu k tomuto fázovému kolíku.

Pin-2 (neutrál): Jedná se o pin vstupu AC, kde lze připojit neutrální vodič ze zdroje střídavého proudu k tomuto neutrálnímu kolíku.

Pin-3 (pozitivní): Jedná se o DC výstupní kolík, kde se z tohoto kladného kolíku získává kladné stejnosměrné napětí usměrňovače

Pin-4 (negativní / zem): Toto je výstupní kolík stejnosměrného proudu, kde se zemní napětí usměrňovače získává z tohoto záporného kolíku

Specifikace

Dílčí kategorie tohoto můstkového usměrňovače RB-15 se pohybují od RB15 do RB158. Z těchto usměrňovačů je RB156 nejčastěji používaným. Specifikace můstkového usměrňovače RB-156 zahrnují následující.

O / p stejnosměrný proud je 1,5A
Maximální špičkové reverzní napětí je 800V
Výstupní napětí: (√2 × VRMS) - 2 volty
Maximální vstupní napětí je 560V
Pokles napětí pro každý most je 1V @ 1A
Rázový proud je 50A

Tento RB-156 je nejčastěji používán kompaktní, levný a jednofázový můstkový usměrňovač. Tento IC má nejvyšší i / p střídavé napětí jako 560V, proto jej lze použít pro jednofázové síťové napájení ve všech zemích. Nejvyšší stejnosměrný proud tohoto usměrňovače je 1,5 A. Tento IC je nejlepší volbou v projektech pro převod AC-DC a poskytuje až 1,5A.

Vlastnosti usměrňovače mostu

Vlastnosti můstkového usměrňovače zahrnují následující

Ripple Factor
Špičkové inverzní napětí (PIV)
Účinnost

Ripple Factor

Měření plynulosti výstupního stejnosměrného signálu pomocí faktoru se nazývá faktor zvlnění. Zde lze hladký stejnosměrný signál považovat za o / p stejnosměrný signál včetně několika zvlnění, zatímco vysoký pulzující stejnosměrný signál lze považovat za o / p včetně vysokých zvlnění. Matematicky jej lze definovat jako podíl zvlnění napětí a čistého stejnosměrného napětí.

U můstkového usměrňovače lze faktor zvlnění uvést jako

Γ = √ (Vrms2 / VDC) -1

Hodnota faktoru zvlnění můstkového usměrňovače je 0,48

PIV (špičkové inverzní napětí)

Špičkové inverzní napětí nebo PIV lze definovat jako nejvyšší hodnotu napětí, která vychází z diody, když je připojena v záporném předpětí během celého záporného polovičního cyklu. Můstkový obvod obsahuje čtyři diody jako D1, D2, D3 a D4.

V kladném polovičním cyklu jsou dvě diody jako D1 a D3 ve vodivé poloze, zatímco obě diody D2 a D4 jsou v nevodivé poloze. Podobně v záporném polovičním cyklu jsou diody jako D2 a D4 ve vodivé poloze, zatímco diody jako D1 a D3 jsou v nevodivé poloze.

Účinnost

Účinnost usměrňovače rozhoduje hlavně o tom, jak účinně usměrňovač mění střídavý proud (střídavý proud) na stejnosměrný proud (stejnosměrný proud). Účinnost usměrňovače lze definovat jako poměr výkonu DC o / p a AC i / p. Maximální účinnost můstkového usměrňovače je 81,2%.

η = DC o / p výkon / AC i / p výkon

Tvar vlny můstkového usměrňovače

Z schématu zapojení můstkového usměrňovače můžeme usoudit, že tok proudu přes zatěžovací rezistor je stejný v celé kladné i záporné polovině cyklů. Polarita o / p DC signálu může být buď zcela pozitivní, jinak záporná. V tomto případě je to naprosto pozitivní. Při obrácení směru diody lze dosáhnout úplného záporného stejnosměrného napětí.

Proto tento usměrňovač umožňuje tok proudu v obou cyklech kladného i záporného i / p střídavého signálu. Níže jsou znázorněny výstupní průběhy můstkového usměrňovače.

Proč se jmenuje Bridge Rectifier?

Ve srovnání s jinými usměrňovači se jedná o nejúčinnější typ usměrňovacího obvodu. Jedná se o typ plného vlnového usměrňovače, jak název napovídá, že tento usměrňovač používá čtyři diody, které jsou připojeny ve formě můstku. Tento druh usměrňovače se tedy jmenuje můstkový usměrňovač.

Proč používáme 4 diody v Bridge Rectifier?

V můstkovém usměrňovači se pro návrh obvodu používají čtyři diody, které umožní celovlnnou usměrnění bez použití transformátoru se středovým odbočením. Tento usměrňovač se používá hlavně k zajištění celovlnné nápravy ve většině aplikací.

Uspořádání čtyř diod lze provést v uspořádání s uzavřenou smyčkou, aby bylo možné účinně měnit střídavé napětí na stejnosměrné. Hlavní výhodou tohoto uspořádání je neexistence transformátoru se středovým závitem, takže se sníží velikost a cena.

Výhody

Mezi výhody můstkového usměrňovače patří následující.

Účinnost usměrnění plného vlnového usměrňovače je dvojnásobná ve srovnání s půlvlnným usměrňovačem.
Vyšší výstupní napětí, vyšší výstupní výkon a vyšší faktor využití transformátoru v případě plného vlnového usměrňovače.
Zvlnění napětí je nízké a vyšší frekvence, v případě plného vlnového usměrňovače je tedy vyžadován jednoduchý filtrační obvod
V sekundárním transformátoru není vyžadován žádný středový kohoutek, takže v případě můstkového usměrňovače je požadovaný transformátor jednodušší. Pokud není nutné zvyšování nebo snižování napětí, lze transformátor eliminovat rovnoměrně.
Pro daný výstupní výkon lze v případě můstkového usměrňovače použít výkonový transformátor menší velikosti, protože proud v primárním i sekundárním vinutí napájecího transformátoru proudí po celý střídavý cyklus.
Účinnost usměrnění je ve srovnání s půlvlnným usměrňovačem dvojnásobná
Využívá jednoduché filtrační obvody pro vysokou frekvenci a nízké zvlnění napětí
TUF je vyšší ve srovnání s usměrňovačem se středovým závitem
Centrální odbočkový transformátor není nutný

Nevýhody

Nevýhody můstkového usměrňovače zahrnují následující.

Vyžaduje čtyři diody.
Použití dvou dalších diod způsobí další pokles napětí, čímž se sníží výstupní napětí.
Tento usměrňovač potřebuje čtyři diody, takže náklady usměrňovače budou vysoké.
Obvod není vhodný, jakmile je třeba napravit malé napětí, protože připojení dvou diod může být provedeno v sérii a poskytuje dvojitý pokles napětí kvůli jejich vnitřnímu odporu.
Tyto obvody jsou velmi složité
Ve srovnání s usměrňovačem se středovým závitem má můstkový usměrňovač větší ztrátu výkonu.

Aplikace - převod střídavého proudu na stejnosměrný pomocí přemosťovacího usměrňovače

Pro mnoho elektronických aplikací je často vyžadováno regulované stejnosměrné napájení. Jedním z nejspolehlivějších a nejpohodlnějších způsobů je přeměna dostupného síťového napájení na stejnosměrné. Tato přeměna střídavého signálu na stejnosměrný se provádí pomocí usměrňovače, což je systém diod. Může to být půlvlnný usměrňovač, který usměrňuje pouze jednu polovinu střídavého signálu, nebo plnovlnný usměrňovač, který usměrňuje oba cykly střídavého signálu. Celovlnovým usměrňovačem může být středový usměrňovač skládající se ze dvou diod nebo můstkový usměrňovač skládající se ze 4 diod.

Zde je předveden můstkový usměrňovač. Uspořádání sestává ze 4 diod uspořádaných tak, že anody dvou sousedních diod jsou spojeny, aby poskytovaly kladné napájení výstupu, a katody dalších dvou sousedních diod, které jsou připojeny, aby poskytovaly záporné napájení výstupu. Anoda a katoda dalších dvou sousedních diod jsou připojeny ke kladnému pólu střídavého napájení, zatímco anoda a katoda dalších dvou sousedních diod jsou připojeny ke zápornému pólu střídavého napájení. Tak jsou 4 diody uspořádány v můstkové konfiguraci tak, že v každém půl cyklu vedou dvě alternativní diody produkující stejnosměrné napětí s odpuzovači.

Daný obvod se skládá z uspořádání můstkového usměrňovače, jehož neregulovaný stejnosměrný výstup je dán kondenzátoru elektrolytu přes odpor omezující proud. Napětí na kondenzátoru je sledováno pomocí voltmetru a při nabíjení kondenzátoru se stále zvyšuje, dokud není dosaženo limitu napětí. Když je zátěž připojena přes kondenzátor, kondenzátor se vybije, aby zajistil potřebný vstupní proud do zátěže. V tomto případě je lampa připojena jako zátěž.

Regulovaný stejnosměrný napájecí zdroj

Regulovaný stejnosměrný napájecí zdroj se skládá z následujících komponent:

Transformátor sestupný pro převod vysokonapěťového střídavého proudu na nízkonapěťový střídavý proud.
Můstkový usměrňovač pro převod střídavého proudu na pulzující stejnosměrný proud.
Filtrační obvod skládající se z kondenzátoru k odstranění vlnění střídavého proudu.
Regulátor IC 7805 pro získání regulovaného stejnosměrného napětí 5 V.

Sestupný transformátor převádí síťové napájení ze sítě 230 V na 12V. Tento 12V střídavý proud je aplikován na uspořádání můstkového usměrňovače tak, že alternativní diody vedou pro každý poloviční cyklus a vytvářejí pulzující stejnosměrné napětí skládající se z vlnění střídavého proudu. Kondenzátor připojený přes výstup umožňuje průchod střídavého signálu a blokuje stejnosměrný signál, čímž působí jako filtr s vysokým průchodem. Výstup přes kondenzátor je tedy neregulovaný filtrovaný stejnosměrný signál. Tento výstup lze použít k řízení elektrické součásti jako relé, motory atd. K výstupu filtru je připojen regulátor IC 7805. Poskytuje konstantní regulovaný výstup 5 V, který lze použít pro vstup mnoha elektronických obvodů a zařízení, jako jsou tranzistory, mikrokontroléry atd. Zde se 5 V používá k předpětí LED prostřednictvím odporu.

To je všechno o teorie usměrňovacího můstku jeho typy, zapojení a pracovní principy. Doufáme, že tato zdravá záležitost týkající se tohoto tématu pomůže při budování projekty elektroniky nebo elektrotechniky studentů stejně jako při pozorování různých elektronických zařízení nebo zařízení. Vážíme si vaší horlivé pozornosti a soustředění na tento článek. A proto nám prosím napište, abychom vybrali požadované hodnoty komponent v tomto můstkovém usměrňovači pro vaši aplikaci a pro jakékoli další technické pokyny.

Nyní doufáme, že máte představu o konceptu můstkového usměrňovače a jeho aplikacích, pokud jakékoli další dotazy na toto téma nebo koncept elektrických a elektronických projektů zanechají komentáře v níže uvedené části.