Memahami penerus jambatan: prinsip, klasifikasi, dan aplikasi praktikal
2024-07-09 10390

Penyearah jambatan menukarkan arus berselang (AC) ke arus langsung (DC) melalui struktur jambatan yang terdiri daripada empat diod.Kekonduksian unidirectional diod digunakan untuk membetulkan kitaran separuh positif dan negatif AC ke DC ke arah yang sama.Reka bentuk penerus jambatan bukan sahaja meningkatkan kecekapan pembetulan tetapi juga menyediakan voltan output DC yang stabil.Artikel ini akan membincangkan secara terperinci prinsip kerja, klasifikasi, dan peranan penerus jambatan dalam aplikasi praktikal.

Katalog

Apa itu penerus?

Penyearah adalah peranti elektronik yang digunakan untuk menukar arus berselang (AC) untuk mengarahkan arus (DC).Ia biasanya digunakan dalam sistem kuasa dan mengesan isyarat radio.Pengarah memudahkan penukaran dari AC ke DC dengan mengambil kesempatan daripada kekonduksian unidirectional diod, yang membolehkan arus mengalir dalam satu arah sahaja.Mereka boleh dibuat daripada pelbagai bahan, termasuk tiub vakum, tiub pencucuhan, diod semikonduktor silikon pepejal, dan arka merkuri.Peranti yang melaksanakan fungsi yang bertentangan (menukar DC ke AC) dipanggil inverter.

Dalam UPS siap sedia (bekalan kuasa tidak terganggu), hanya bateri yang perlu dikenakan, jadi sistem termasuk pengecas tetapi tidak membekalkan kuasa kepada beban.Sebaliknya, UPS penukaran dua bukan sahaja mengenakan bateri, tetapi juga membekalkan kuasa kepada penyongsang, jadi ia dipanggil penerus/pengecas.

Fungsi utama penerus adalah untuk menukar AC ke DC.Ia melakukan ini melalui dua proses utama, menukar AC ke DC, kemudian menapisnya untuk menyediakan output DC yang stabil untuk beban atau penyongsang, dan menyediakan voltan pengecasan untuk bateri, dengan itu juga bertindak sebagai pengecas.

Operasi penerus yang tidak terkawal melibatkan lulus separuh kitaran AC melalui beban, menghasilkan output DC yang berdenyut.Dalam penerus terkawal, aliran arus diuruskan dengan mengawal pengaliran transistor atau peranti lain yang boleh dikawal, mengakibatkan output DC terkawal.

Klasifikasi penerus

Rectifiers diklasifikasikan mengikut piawaian yang berbeza.Berikut adalah kaedah klasifikasi biasa:

Klasifikasi dengan kaedah pembetulan

Penyearah gelombang separuh hanya berfungsi pada separuh kitaran AC (separuh kitaran positif atau kitaran separuh negatif).Ia tetap tidak aktif dalam kitaran separuh yang lain.Oleh itu, voltan output terdiri daripada separuh daripada bentuk gelombang AC.

Penyearah gelombang penuh menjalankan kedua-dua kitaran separuh positif dan negatif kitaran AC.Ini bermakna bahawa voltan output adalah positif dalam kedua-dua kitaran separuh kitaran.

Klasifikasi oleh penerus

Pengarah diod menggunakan diod sebagai elemen pembetulan utama.Ini biasanya digunakan dalam litar pembetulan kuasa rendah dan kuasa sederhana.Diod hanya membolehkan arus mengalir ke satu arah, memastikan penukaran dari AC ke DC.

SCR adalah peranti semikonduktor yang boleh dikawal dengan tepat untuk menghidupkan dan mematikan.Ia sesuai untuk litar pembetulan kuasa tinggi yang memerlukan kawalan yang tepat terhadap proses pembetulan.SCR adalah pilihan pertama dalam aplikasi yang memerlukan kecekapan tinggi dan peraturan yang tinggi.

Klasifikasi ini membantu kita memahami fungsi dan aplikasi tertentu dari pelbagai jenis penerus dalam pelbagai sistem elektronik.

Rajah 1: Penyambung jambatan

Bagaimanakah penerus jambatan berfungsi?

Penyearah jambatan biasanya digunakan untuk menukar arus berselang (AC) untuk mengarahkan arus (DC) dan merupakan litar penerus yang menggunakan kekonduksian unidirectional diod.Ia menggunakan empat diod yang diatur dalam konfigurasi jambatan untuk membetulkan separuh kitaran positif dan negatif kuasa AC ke dalam output DC yang konsisten.

Komponen penerus jambatan

Komponen penerus jambatan adalah empat diod (D1, D2, D3, D4);sumber kuasa AC (input);perintang beban (RL);dan kapasitor penapis (pilihan, digunakan untuk melicinkan voltan output).

Prinsip kerja

Operasi penerus jambatan melibatkan dua proses utama: pembetulan separuh kitaran positif dan pembetulan separuh kitaran negatif.

Rajah 2: Gelombang Gelombang Rectifier Jambatan-separuh kitaran positif dan separuh kitaran negatif

Pembetulan separuh kitaran positif

Polariti voltan Semasa kitaran separuh positif input AC, bahagian atas input adalah positif dan bahagian bawah adalah negatif.Laluan pengaliran ialah diod D1 dan D2 adalah berat sebelah ke hadapan dan melakukan arus.Aliran semasa dari terminal positif sumber AC, melalui D1, merentasi RL perintang beban, dan kembali ke terminal negatif sumber AC melalui D2.Negeri di luar adalah bahawa Diodes D3 dan D4 adalah terbalik berat sebelah dan kekal.Semasa kitaran ini, arus melalui RL mengalir dari kiri ke kanan.

Pembetulan separuh kitaran negatif

Polariti voltan adalah bahawa semasa kitaran separuh negatif, polariti input AC dibalikkan, menjadikan bahagian atas negatif dan positif akhir positif.Laluan pengaliran ialah diod D3 dan D4 adalah berat sebelah ke hadapan dan melakukan arus.Aliran semasa dari terminal negatif sumber AC, melalui D3, merentasi RL perintang beban, dan kembali ke terminal positif sumber AC melalui D4.Negeri di luar adalah bahawa Diodes D1 dan D2 adalah terbalik berat sebelah dan kekal.Walaupun pembalikan polariti, arus mengalir melalui RL masih mengalir ke arah yang sama (dari kiri ke kanan).

Penapisan

Selepas pembetulan, voltan output masih berdenyut DC.Untuk melicinkan voltan ini dan mengurangkan riak, kapasitor penapis ditambah.Kapasitor penapis disambungkan selari dengan perintang beban (RL).Persediaan ini melicinkan DC berdenyut, mengurangkan riak voltan, dan memberikan output yang lebih stabil.

Litar penerus jambatan

Penyearah jambatan bertambah baik pada pembetulan separuh gelombang diod.Fungsi utamanya adalah untuk menukar arus berselang (AC) kepada arus mengarahkan (DC).Ia melakukan ini dengan menggunakan empat diod dalam susunan khusus untuk membetulkan separuh kitaran positif dan negatif input AC ke dalam output DC unidirectional.

Rajah 3: Litar penerus jambatan

Penyearah jambatan menukarkan AC ke DC menggunakan kekonduksian unidirectional diod.Walaupun voltan AC dan arahan alternatif secara berkala, output DC penerus jambatan sentiasa mengalir dalam satu arah.Penyambung jambatan lebih cekap daripada penyedia gelombang separuh gelombang tunggal dan gelombang penuh kerana mereka menggunakan kedua-dua kitaran separuh kitaran AC secara serentak.Ini membolehkan output DC yang lebih lancar dan lebih berterusan.Bekalan kuasa DC yang stabil diperlukan dalam aplikasi seperti bekalan kuasa, pengecas bateri, dan pelbagai peranti elektronik.Penyearah jambatan yang digabungkan dengan penapisan dapat memberikan kuasa DC yang stabil yang diperlukan untuk aplikasi ini.

Fungsi penerus jambatan

AC ke penukaran DC

Fungsi utama penerus jambatan adalah untuk menukar input AC ke output DC.Voltan AC dan aliran semasa secara bergantian, manakala voltan DC dan aliran semasa dalam arah malar.Diod dalam penerus jambatan membolehkan arus mengalir dalam satu arah, dengan itu memastikan penukaran ini.

Kecekapan yang lebih baik

Penyearah jambatan menggunakan kedua-dua kitaran separuh positif dan negatif kuasa AC.Penggunaan dwi ini meningkatkan kecekapan berbanding dengan penerus fasa tunggal.Ia menghasilkan output DC yang lebih lancar dengan kurang riak.

Kuasa DC yang stabil

Kuasa DC yang stabil sesuai untuk peranti elektronik, bekalan kuasa, dan pengecas bateri.Penyearah jambatan yang digabungkan dengan kapasitor penapisan boleh menyediakan bekalan kuasa yang stabil ini.

Sebaik -baiknya, voltan output (nilai purata) penerus jambatan boleh dinyatakan sebagai

V_out = (2v_m)/π- (4v_f)/π

Di mana v_mis voltan puncak kuasa ac input, dan v_f adalah penurunan voltan ke hadapan setiap diod.

Contoh

Katakan kami mempunyai bekalan kuasa AC dengan voltan input 220V (nilai berkesan, RMS) dan gunakan penerus jambatan untuk pembetulan.Penurunan voltan ke hadapan diod ialah 0.7V.

Keadaan input:

Voltan Input 220V AC (RMS)

Voltan puncak v_m = 220 × √2 ≈311v

Diode Forward Voltage Drop v_f = 0.7V

Kirakan output:

Purata voltan output v_avg = (2 × 311)/π- (4 × 0.7)/π ≈198V

Dengan cara ini, penerus jambatan menukarkan voltan AC ke voltan DC hampir 198V.Walaupun masih terdapat beberapa turun naik, output boleh dilicinkan lagi dengan menggunakan peranti penapisan yang sesuai untuk menyediakan bekalan kuasa DC yang stabil.Selepas menyambungkan litar penapis, voltan keluaran purata adalah kira-kira 1.2 kali nilai rms input AC, manakala voltan beban litar terbuka adalah kira-kira 1.414 kali nilai RMS.Pengiraan ini membantu menentukan komponen yang diperlukan untuk mencapai output DC yang stabil dan licin dari input AC.

Bagaimana kapasitor berfungsi sebagai penapis?

Penapisan menghilangkan gelombang isyarat yang tidak diingini.Dalam penapisan lulus tinggi, isyarat frekuensi yang lebih tinggi dengan mudah melalui litar ke output, manakala isyarat frekuensi rendah disekat.Litar AC mengandungi voltan atau isyarat semasa pelbagai frekuensi, tidak semuanya diperlukan.Isyarat yang tidak diingini boleh menyebabkan gangguan yang mengganggu operasi litar.Untuk menapis isyarat ini, pelbagai litar penapisan digunakan, di mana kapasitor memainkan peranan utama.Walaupun isyarat yang diperbetulkan bukan isyarat AC, konsepnya sama.Kapasitor terdiri daripada dua konduktor yang dipisahkan oleh penebat.Dalam litar penapisan, kapasitor menyimpan tenaga untuk mengurangkan riak AC dan meningkatkan output DC.

Rajah 4: Rajah litar penapis lulus tinggi

Bagaimana kapasitor penapis isyarat

Kapasitor boleh menyimpan dan melepaskan caj.Apabila voltan meningkat, caj kapasitor;Apabila voltan berkurangan, kapasitor dilepaskan.Ciri -ciri ini melicinkan turun naik voltan.Dalam litar penerus, seperti penerus jambatan, voltan dc output tidak lancar, tetapi berdenyut.Menyambungkan kapasitor penapis ke output boleh melicinkan denyutan ini.

Rajah 5: Penyearah Jambatan - Modul Diod Gelombang Penuh

• Kitaran separuh positif: Semasa kitaran separuh positif, voltan meningkat, menyebabkan kapasitor dikenakan.Tenaga elektrik yang disimpan mencapai nilai maksimum pada puncak voltan.

• Kitaran separuh negatif: Semasa kitaran separuh negatif, voltan berkurangan dan kapasitor melepaskan melalui beban.Pelepasan ini memberikan arus kepada beban, menghalang voltan output daripada menjatuhkan dengan tajam dan melicinkan bentuk gelombang.

Tindakan pengecasan dan pelepasan kapasitor melicinkan voltan output yang diperbetulkan ke tahap DC yang lebih malar, mengurangkan turun naik voltan dan riak.

Memilih kapasitor yang betul

Saiz kapasitor penapis secara langsung mempengaruhi kesan penapisan.Secara umumnya, semakin besar nilai kapasitans, lebih baik kesan penapisan, kerana kapasitor besar dapat menyimpan lebih banyak caj dan memberikan voltan yang lebih stabil.Walau bagaimanapun, nilai kapasitans tidak boleh terlalu besar, jika tidak, ia akan membawa kepada masa permulaan litar yang lebih lama, peningkatan dalam jumlah kapasitor, dan peningkatan kos.

Formula empirikal untuk memilih kapasitor penapis

C = I/(F × ΔV)

Di mana c ialah nilai kapasitans (Farad, F)

Saya adalah arus beban (ampere, a)

f adalah kekerapan kuasa (hertz, hz)

ΔV ialah riak voltan output yang dibenarkan (volt, v)

Peranan kapasitor penapis

Apabila voltan yang diperbetulkan meningkat, caj kapasitor penapis, menyebabkan voltan meningkat secara beransur -ansur.Apabila voltan yang diperbetulkan berkurangan, kapasitor penapis pelepasan, memberikan arus yang mantap dan melicinkan voltan output.Tindakan pengecasan dan pelepasan kapasitor penapis melicinkan voltan berdenyut yang diperbetulkan, mengurangkan riak voltan dan turun naik.Kapasitor adalah berkesan untuk penapisan kerana ia membenarkan isyarat AC melewati semasa menyekat isyarat DC.Isyarat AC dengan frekuensi yang lebih tinggi melewati kapasitor lebih mudah, dengan rintangan yang kurang, mengakibatkan voltan yang lebih rendah merentasi kapasitor.Sebaliknya, isyarat AC dengan frekuensi yang lebih rendah menghadapi rintangan yang lebih tinggi, menghasilkan voltan yang lebih tinggi di seluruh kapasitor.Bagi DC, kapasitor bertindak sebagai litar terbuka, arus adalah sifar, dan voltan input adalah sama dengan voltan kapasitor.

Menapis frekuensi yang berbeza dalam litar penerus

Untuk memahami bagaimana kapasitor penapis mengendalikan frekuensi yang berbeza, mari kita membincangkan secara ringkas pengembangan siri Fourier.Siri Fourier menguraikan isyarat berkala bukan sinusoid ke dalam jumlah isyarat sinusoidal frekuensi yang berbeza.Sebagai contoh, gelombang berkala yang kompleks boleh diuraikan ke dalam pelbagai gelombang sinusoidal frekuensi yang berbeza.

Rajah 6: Gelombang berdenyut

Dalam litar penerus, output adalah gelombang berdenyut, yang boleh diuraikan ke dalam komponen sinusoidal frekuensi yang berbeza menggunakan siri Fourier.Komponen frekuensi tinggi lulus secara langsung melalui kapasitor, manakala komponen frekuensi rendah mencapai output.

Rajah 7: Rajah litar penapis kapasitor

Semakin besar kapasitor, bentuk gelombang output yang lebih lancar.Kapasitor yang lebih besar menyimpan lebih banyak caj, menyediakan voltan yang lebih stabil.

Rajah 8: Rajah penapisan kapasitor

Dalam gelombang voltan berdenyut, apabila voltan jatuh di bawah voltan kapasitor, kapasitor melepaskan ke beban, menghalang voltan output dari jatuh ke sifar.Pengisian dan pelepasan berterusan ini melicinkan voltan output.

Litar penapis lulus tinggi dan rendah

Dalam penapis lulus tinggi, kapasitor dan perintang disambungkan secara siri.Isyarat frekuensi tinggi mempunyai penurunan voltan minimum apabila melewati kapasitor, menghasilkan arus yang lebih besar dan voltan keluaran yang lebih tinggi di seluruh perintang.Isyarat frekuensi rendah menghadapi penurunan voltan yang lebih besar di seluruh kapasitor, mengakibatkan voltan output minimum.Dalam penapis rendah, kapasitor menghalang isyarat frekuensi tinggi dan hanya membolehkan frekuensi rendah lulus.Isyarat frekuensi tinggi mempunyai impedans yang tinggi dan voltan output minimum, manakala isyarat frekuensi rendah mempunyai impedans yang rendah dan voltan output yang lebih tinggi.

Rajah 9: Litar penapis lulus tinggi dan rendah

Jenis penerus jambatan

Pengarah jambatan diklasifikasikan berdasarkan pembinaan dan permohonan mereka.Berikut adalah beberapa jenis biasa:

Penyearah jambatan fasa tunggal

Penyearah jambatan fasa tunggal adalah bentuk yang paling mudah dan sering digunakan dalam peralatan bekalan kuasa kecil.Ia mempunyai empat diod yang menukar AC fasa tunggal ke DC berdenyut.Semasa kitaran separuh positif AC, diod D1 dan D2, manakala D3 dan D4 dimatikan.Semasa kitaran separuh negatif, kelakuan D3 dan D4, dan D1 dan D2 dimatikan.Ini membolehkan kedua -dua kitaran separuh positif dan negatif AC diperbetulkan ke dalam DC positif.

Rajah 10: Rajah Gambarajah Gelombang Gelombang Gelombang Tunggal Tunggal

Rectifier Jambatan Tiga Fasa

Penerimaan jambatan tiga fasa digunakan dalam aplikasi kuasa yang lebih tinggi, seperti peralatan perindustrian dan sistem kuasa besar.Mereka mengandungi enam diod yang menukar tiga fasa AC ke DC yang lebih lancar.Semasa setiap kitaran AC tiga fasa, pelbagai kombinasi kelakuan diod, membetulkan kitaran separuh positif dan negatif ke DC.Kaedah ini menyediakan output DC yang lebih lancar yang sesuai untuk keperluan kuasa tinggi.

Rajah 11: Jambatan tiga fasa litar penerus yang dikawal sepenuhnya

Rectifier Jambatan Kawalan

Penyearah jambatan terkawal menggunakan penerus kawalan silikon (SCR) dan bukannya diod konvensional untuk mengawal voltan output.Dengan mengawal sudut konduksi SCR, output DC purata boleh diubah.Melaraskan sudut penembakan SCR mengawal masa pengalirannya dalam setiap kitaran, dengan itu mengubah suai voltan DC output purata.Jenis ini sering digunakan dalam bekalan kuasa laras dan sistem kawalan motor DC.

Rectifier Jambatan Kekerapan Tinggi

Penyeimbangan jambatan frekuensi tinggi digunakan dalam sistem kuasa frekuensi tinggi dan biasanya menggunakan diod pemulihan cepat untuk memenuhi keperluan menukar bekalan kuasa (SMPs).Diod pemulihan yang cepat mempunyai masa pemulihan terbalik yang singkat dan dapat bertindak balas dengan cepat kepada operasi penukaran frekuensi tinggi, dengan itu meningkatkan kecekapan pembetulan dan mengurangkan kerugian dan bunyi bising.

Rectifier Jambatan Monolitik

Pengecualian jambatan monolitik mengintegrasikan empat diod penerus ke dalam cip tunggal atau modul, memudahkan reka bentuk litar, dan terutamanya digunakan dalam peranti elektronik kecil dan penyesuai kuasa.Sama seperti penerus jambatan standard, versi monolitik menawarkan peningkatan kebolehpercayaan dan pemasangan yang lebih mudah kerana ia diintegrasikan ke dalam satu pakej.

Penyambung jambatan yang dikawal sepenuhnya

Penyearah jambatan yang dikawal sepenuhnya menggunakan penerus thyristor (SCR) sebagai pengganti diod biasa.Setiap elemen penerus dikawal, membolehkan peraturan yang tepat dari voltan output dan arus.Dengan mengubah sudut konduksi SCR, output penerus boleh dikawal dengan tepat.Penyearah ini sesuai untuk aplikasi yang memerlukan kawalan voltan halus, seperti pemacu motor DC dan bekalan kuasa laras.Keupayaan untuk mengubah sudut tembakan SCR membolehkan pengurusan yang tepat dari output.

Penyambung jambatan setengah dikawal

Penyearah jambatan setengah dikawal menggabungkan thyristor (SCR) dengan diod biasa.Biasanya, dalam aplikasi fasa tunggal, dua elemen penerus yang menentang adalah SCR, manakala dua yang lain adalah diod.Persediaan ini menyediakan keupayaan peraturan separa.Walaupun hanya beberapa elemen yang dapat dikawal, mereka menyediakan peraturan terhad pada kos yang lebih rendah.Penyusunan setengah dikawal sesuai untuk sistem yang memerlukan kawalan separa dan tidak melaksanakan kos, seperti pemacu motor kecil dan bekalan kuasa laras sensitif kos.

Rectifier jambatan yang tidak terkawal

Penyearah jambatan yang tidak terkawal hanya menggunakan diod biasa, dan semua elemen pembetulan tidak terkawal.Ia adalah penerus jambatan yang paling mudah dan paling biasa digunakan.Penyearah ini tidak mempunyai keupayaan peraturan, tidak dapat menyesuaikan voltan output atau arus, dan hanya melakukan pembetulan asas.Ia sesuai untuk pelbagai peranti elektronik yang memerlukan bekalan kuasa DC yang stabil, seperti penyesuai kuasa dan pengecas bateri.

Aplikasi penerus jambatan

Menyediakan voltan DC terpolarisasi dan stabil dalam kimpalan

Dalam peralatan kimpalan, penerus jambatan dapat menyediakan voltan DC yang stabil.Kestabilan ini membolehkan kimpalan berkualiti tinggi kerana bekalan kuasa secara langsung mempengaruhi proses kimpalan.Penyearah menukarkan kuasa AC ke kuasa DC, mengurangkan turun naik semasa dan memastikan arka kimpalan yang stabil, yang meningkatkan kekuatan dan kualiti sendi yang dikimpal.Kestabilan ini meminimumkan kecacatan kimpalan dan meningkatkan ketepatan keseluruhan, terutamanya dalam kimpalan arka.

Rajah 12: Rectifiers jambatan yang digunakan dalam mesin kimpalan

Satu lagi fungsi utama penerus jambatan adalah untuk menyediakan voltan DC terpolarisasi.Ini amat penting dalam operasi kimpalan profesional, seperti aluminium atau kimpalan keluli tahan karat, di mana pembentukan lapisan oksida boleh menjejaskan kualiti kimpalan.Voltan polarisasi mengurangkan pengoksidaan, memastikan permukaan kimpalan bersih dan sendi yang lebih kuat.Dengan menggabungkan penerus jambatan, peralatan kimpalan dapat memberikan arus yang lebih stabil, berkualiti tinggi, yang meningkatkan keseluruhan proses kimpalan.

Untuk melicinkan output DC dan mengurangkan turun naik voltan, penerus jambatan sering digunakan bersamaan dengan kapasitor penapis dan pengawal selia voltan.Kapasitor penapis menghilangkan riak dan menjadikan voltan output lebih lancar, sementara pengawal selia voltan memastikan bahawa voltan output tetap, melindungi kualiti kimpalan dari voltan v ariat ion.Gabungan ini meningkatkan kestabilan bekalan kuasa kimpalan dan memanjangkan hayat peralatan.

Bekalan kuasa dalaman

Peranti elektronik moden, termasuk peralatan rumah tangga, peralatan kawalan perindustrian, dan peralatan komunikasi, memerlukan bekalan kuasa DC yang stabil untuk beroperasi dengan betul.Pengarah jambatan menukar kuasa AC dari grid ke kuasa DC yang diperlukan oleh peranti ini, dan kebanyakan komponen elektronik dan litar bergantung pada kuasa DC.

Dalam penerus jambatan, empat diod membentuk litar jambatan untuk menukar kuasa AC ke kuasa DC yang berdenyut.Kemudian, kapasitor penapis melicinkan output, mengurangkan turun naik voltan dan menghasilkan bekalan kuasa DC yang lebih stabil.Untuk peranti yang memerlukan kuasa yang tepat, pengatur voltan (seperti pengatur linear atau beralih) memastikan voltan output yang tetap dan tepat.Persediaan ini meningkatkan kebolehpercayaan dan kehidupan peralatan dengan mencegah kerosakan yang disebabkan oleh turun naik voltan.

Dalam peralatan rumah tangga, penerus jambatan digunakan dalam modul kuasa dalaman peranti seperti televisyen, sistem bunyi, dan komputer.Sebagai contoh, dalam bekalan kuasa TV, penerus jambatan menukar kuasa AC ke kuasa DC, yang kemudian ditapis dan stabil sebelum diedarkan ke litar TV.Ini memastikan bahawa voltan tetap stabil walaupun turun naik dalam bekalan kuasa luaran, dengan itu mengekalkan imej dan kualiti bunyi.

Peralatan kawalan industri mempunyai keperluan yang lebih tinggi untuk kestabilan bekalan kuasa disebabkan oleh persekitaran operasi yang kompleks.Pengarah jambatan dalam peranti ini memberikan kuasa DC yang stabil dan meningkatkan keselamatan dan kebolehpercayaan sistem melalui litar perlindungan seperti perlindungan overvoltage dan overcurrent.Sebagai contoh, dalam pengawal logik yang boleh diprogramkan (PLCs), penerus jambatan boleh beroperasi dengan stabil di bawah keadaan yang berbeza.

Dalam peralatan komunikasi seperti router dan suis, penerus jambatan dapat memberikan kekuatan tinggi, kuasa bunyi rendah.Ini memastikan penghantaran isyarat yang boleh dipercayai dan operasi peralatan yang lancar.Dengan menukar AC ke DC dan mengadopsi penapisan dan peraturan voltan yang cekap, penerus jambatan menyokong prestasi peralatan komunikasi yang boleh dipercayai dalam persekitaran rangkaian yang kompleks.

Di dalam pengecas bateri

Penyearah jambatan menukarkan kuasa AC ke dalam kuasa DC yang stabil yang diperlukan untuk mengecas bateri dalam pengecas bateri.Dengan peningkatan peranti mudah alih dan kenderaan elektrik, pengecas bateri yang boleh dipercayai telah menjadi penting.Penyearah memastikan bahawa pengecas menyediakan arus dan voltan yang tetap yang memenuhi keperluan khusus pelbagai jenis bateri.Sumber kuasa yang stabil ini membolehkan pengecasan yang cekap dan hayat bateri yang dilanjutkan.

Penyearah jambatan biasanya terdiri daripada empat diod yang membentuk litar jambatan.Ia menukarkan kitaran separuh positif dan negatif kuasa AC ke dalam kuasa DC berdenyut.Walaupun kuasa DC yang berdenyut ini memenuhi keperluan asas, ia masih berubah -ubah.Oleh itu, pengecas bateri biasanya mengandungi kapasitor penapis untuk melicinkan voltan dan memastikan output yang lebih stabil.

Bateri yang berbeza memerlukan voltan dan arus pengecasan tertentu.Penyambung jambatan digabungkan dengan modul litar lain untuk memenuhi keperluan ini.Sebagai contoh, bateri litium memerlukan voltan dan kawalan semasa yang tepat untuk mengelakkan penagihan berlebihan dan berlebihan.Penyearah mengintegrasikan mod pengisian voltan semasa dan berterusan dan bekerjasama dengan litar kawalan pengecasan untuk memberikan voltan dan arus yang tepat untuk mengoptimumkan proses pengecasan.

Sebagai tambahan kepada penukaran kuasa, penerus jambatan juga boleh melindungi pengecas bateri.Voltan bekalan kuasa mungkin mengalami overvoltage atau lonjakan seketika, yang boleh merosakkan bateri dan pengecas.Penyearah membentuk mekanisme perlindungan yang berkesan bersama -sama dengan komponen perlindungan seperti varistor dan fius.Apabila voltan input melebihi tahap yang selamat, litar perlindungan dengan cepat memotong bekalan kuasa atau mengalihkan arus berlebihan untuk melindungi bateri dan pengecas.

Penyambung jambatan digunakan bukan sahaja dalam pengecas untuk peranti kecil tetapi juga dalam sistem pengisian kenderaan elektrik tinggi.Sistem ini boleh mengendalikan kuasa dan arus yang lebih tinggi, dan penerus memastikan pengecasan yang selamat dan cekap dengan prestasi yang boleh dipercayai.Teknologi Peraturan Pembetulan dan Voltan yang cekap membolehkan pengecasan cepat dan melanjutkan hayat bateri kenderaan elektrik.

Di dalam turbin angin

Dalam turbin angin, penerus jambatan menukarkan kuasa AC yang dihasilkan oleh angin ke dalam kuasa DC.Kuasa DC ini adalah asas untuk penukaran dan penyimpanan kuasa berikutnya.Turbin angin menjana elektrik melalui kelajuan angin yang berbeza -beza, menghasilkan kuasa AC yang tidak stabil.Penerimaan berkesan menukarkan kuasa AC yang berfluktuasi ini ke dalam kuasa DC yang lebih stabil yang mudah disimpan atau ditukar menjadi kuasa AC yang serasi dengan grid.

Rajah 13: Rectifiers jambatan yang digunakan dalam turbin angin

Penjana turbin angin biasanya menjana kuasa AC tiga fasa, yang kemudiannya ditukar kepada kuasa DC oleh penerus jambatan.Penukaran ini menstabilkan kuasa dan mengurangkan kesan turun naik voltan.Kuasa DC yang diperbetulkan boleh digunakan secara langsung dalam sistem penyimpanan bateri atau ditukar kepada kuasa AC oleh penyongsang untuk mengoptimumkan penggunaan penjanaan kuasa angin.

Di dalam turbin angin, penerus jambatan, litar penapis, dan litar perlindungan membentuk sistem penukaran kuasa dan pengurusan yang komprehensif.Litar penapis melicinkan kuasa DC yang diperbetulkan, mengurangkan turun naik voltan dan riak, dan mencapai output yang stabil.Litar perlindungan menghalang kerosakan overvoltage dan overcurrent, memastikan keselamatan dan kebolehpercayaan sistem.

Oleh kerana keadaan persekitaran yang keras seperti kawasan luar pesisir atau pergunungan, sistem penjanaan kuasa angin memerlukan kebolehpercayaan dan ketahanan yang tinggi.Pengarah jambatan mesti menahan keadaan sedemikian untuk memastikan operasi jangka panjang.Bahan berkualiti tinggi dan proses pembuatan lanjutan meningkatkan ketahanan dan kestabilan modul penerus, meningkatkan kecekapan sistem, mengurangkan kos penyelenggaraan, dan memperluaskan hayat perkhidmatan peralatan.

Penggunaan penerus jambatan dalam turbin angin membolehkan penukaran dan pengurusan kuasa yang cekap.Pengarah ini meningkatkan kecekapan penukaran tenaga dan kualiti kuasa, menggalakkan pembangunan tenaga boleh diperbaharui, dan mengurangkan pergantungan pada bahan api fosil.Sebagai sumber tenaga bersih seperti kuasa angin menjadi sebahagian daripada campuran tenaga global, penerus jambatan memainkan peranan penting dalam transformasi ini.

Mengesan amplitud isyarat yang dimodulasi

Dalam sistem komunikasi elektronik, adalah perlu untuk mengesan amplitud isyarat yang dimodulasi.Proses ini amat penting dalam komunikasi frekuensi radio (RF) dan pemprosesan isyarat audio.Pengarah jambatan menukar isyarat AC kepada isyarat DC, menjadikan pengesanan amplitud lebih mudah dan lebih tepat.Dengan menukar isyarat AC kompleks ke dalam voltan DC yang boleh diukur, penerus membolehkan pengesanan amplitud yang tepat.

Terdiri daripada empat diod dalam litar jambatan, penerus jambatan memproses kedua -dua kitaran separuh positif dan negatif AC, menghasilkan output DC yang lebih lancar dan stabil.Voltan DC yang diperbetulkan adalah berkadar dengan amplitud isyarat asal, yang membolehkan pengukuran tepat amplitud isyarat modulasi.

Penyambung jambatan adalah penting dalam litar pengesanan amplitud dalam penerima RF dan pemancar.Litar ini memantau kekuatan isyarat dalam masa nyata, membolehkan pelarasan yang diperlukan untuk penghantaran isyarat yang stabil dan berkualiti tinggi.Mereka juga biasa dalam peranti audio, seperti penguat dan litar kawalan kelantangan, di mana mengesan amplitud isyarat audio membolehkan pelarasan isipadu dinamik untuk pengalaman mendengar yang lebih baik.

Untuk meningkatkan ketepatan pengesanan amplitud, penerus jambatan sering dipasangkan dengan penapisan dan litar penguatan.Litar penapis melicinkan isyarat DC yang diperbetulkan dengan mengeluarkan riak, manakala litar penguat meningkatkan amplitud isyarat, dengan itu meningkatkan kepekaan dan ketepatan pengesanan.Gabungan ini berfungsi dengan pelbagai isyarat modulasi dan frekuensi, memberikan sokongan teknikal yang boleh dipercayai untuk banyak aplikasi.

Sebagai tambahan kepada peralatan komunikasi dan audio, penerus jambatan juga digunakan dalam sistem radar untuk mengesan amplitud isyarat Echo, membantu menentukan jarak dan saiz sasaran.Dalam peralatan perubatan, mereka membantu mengesan amplitud isyarat elektrokardiogram (ECG), menyediakan data berharga untuk mendiagnosis penyakit.

Menukar AC tinggi ke voltan DC yang rendah

Pengarah jambatan digunakan secara meluas dalam elektronik kuasa untuk menukar voltan AC yang tinggi ke voltan DC yang rendah untuk aplikasi seperti penyesuai kuasa, peralatan perindustrian, dan pelbagai peranti elektronik.Pengecualian memastikan operasi peranti yang boleh dipercayai yang memerlukan kuasa DC voltan rendah dengan cekap menukar AC voltan tinggi dari bekalan kuasa utama.

Penyearah jambatan berfungsi dengan menggunakan empat diod untuk membentuk litar jambatan untuk membetulkan dua separuh kitaran kuasa AC input dan mengubahnya menjadi kuasa DC berdenyut.Walaupun kuasa DC yang berdenyut ini mengandungi beberapa riak, peraturan penapisan dan voltan berikutnya menghasilkan kuasa DC voltan rendah yang stabil.Kapasitor penapis melicinkan turun naik voltan, manakala pengawal selia voltan memastikan bahawa voltan output adalah tepat, menjamin prestasi peranti yang konsisten.

Pengarah jambatan bukan sahaja melakukan penukaran voltan tetapi juga melindungi litar.Sebagai contoh, dalam peralatan perindustrian, AC voltan tinggi mungkin menghadapi overvoltage apabila ditukar kepada DC voltan rendah.Menggabungkan penerus dengan litar perlindungan overvoltage dan fius memastikan keselamatan peralatan.Jika voltan input melebihi tahap yang selamat, litar perlindungan dengan cepat memotong kuasa atau menghadkan arus untuk mengelakkan kerosakan.

Dalam penyesuai kuasa, penerus jambatan adalah komponen penting.Sebagai contoh, pengecas telefon bimbit menggunakan penerus jambatan untuk menukar 220V AC ke DC, yang kemudiannya ditapis dan melangkah ke bawah untuk mengeluarkan 5V atau 9V DC yang stabil untuk mengecas.Proses ini memastikan pengecasan yang selamat dan cekap dan memanjangkan hayat bateri.

Peralatan perindustrian sering memerlukan bekalan kuasa DC voltan rendah untuk kuasa litar dalaman dan sistem kawalan.Pengarah jambatan menukar AC perindustrian voltan tinggi ke DC voltan rendah yang sesuai untuk memastikan operasi biasa peralatan seperti alat mesin CNC dan sistem kawalan motor.Pelepasan dan kecekapan haba adalah cabaran dalam menukar AC voltan tinggi ke DC voltan rendah.Kerana pembetulan menjana haba, penerus jambatan sering dilengkapi dengan tenggelam haba atau diperbuat daripada bahan semikonduktor kecekapan tinggi untuk meningkatkan prestasi dan ketahanan.

Rectifier Bridge vs Rectifier Half-Wave

Pengarah jambatan dan penerus gelombang separuh adalah jenis penerus biasa, tetapi mereka sangat berbeza dalam pembinaan, prestasi, dan aplikasi.Memahami perbezaan ini dapat membantu anda memilih penyelesaian pembetulan yang paling sesuai untuk pelbagai aplikasi.

Penyearah Jambatan

Penyearah jambatan lebih cekap kerana ia menukarkan kuasa ke atas keseluruhan kitaran AC.Ia menggunakan empat diod yang disusun dalam konfigurasi jambatan, yang membolehkannya mengendalikan kedua-dua separuh kitaran positif dan negatif input AC.Kerana keseluruhan voltan input digunakan, voltan output lebih tinggi.Apabila anda menyambungkan penerus jambatan, anda dapat melihat kecekapannya dengan segera.Voltan output lebih lancar dan lebih tinggi daripada penerus setengah gelombang.Kecekapan ini adalah mengapa penerus jambatan digunakan dalam bekalan kuasa berprestasi tinggi, seperti penyesuai kuasa, peralatan kimpalan, dan sistem kawalan perindustrian.Output DC yang stabil menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan kuasa yang stabil.

Penyambung separuh gelombang

Penyearah gelombang separuh lebih mudah dan hanya memerlukan satu diod untuk pembetulan asas.Ia hanya dijalankan semasa kitaran separuh positif input AC, yang membolehkan arus hanya lulus dalam tempoh ini.Kitaran separuh negatif disekat, mengakibatkan output DC berdenyut yang hanya mengandungi arus separuh kitaran positif.Apabila menggunakan penerus setengah gelombang, anda akan melihat kesederhanaannya.Ia mudah untuk ditubuhkan, tetapi output kurang cekap, dengan voltan yang lebih rendah dan riak yang lebih besar.Ini menjadikannya sesuai untuk peranti kuasa rendah yang tidak memerlukan kualiti kuasa tinggi, seperti pengecas mudah dan litar pemprosesan isyarat rendah.

Perbandingan dan aplikasi

Kecekapan dan Kestabilan: Penetas Jambatan menawarkan kecekapan dan kestabilan yang lebih tinggi.Mereka menggunakan kitaran AC penuh, menghasilkan output DC yang lebih lancar dengan riak minimum.Apabila dipasangkan dengan litar penapisan, riak dalam voltan output dikurangkan lagi, menyediakan voltan DC yang stabil dan licin.Ini menjadikan mereka sesuai untuk aplikasi yang memerlukan kualiti kuasa yang tinggi.

Kerumitan dan kos: Rectifiers jambatan lebih kompleks dalam pembinaan dan memerlukan empat diod.Walau bagaimanapun, kemajuan dalam elektronik telah mengurangkan kos dan saiz komponen ini, menjadikan penerus jambatan lebih mudah didapati.

Kesederhanaan dan keberkesanan kos: Pengarah gelombang separuh mudah dalam pembinaan dan kos yang rendah, menjadikannya berfaedah untuk aplikasi di mana kualiti kuasa tinggi tidak penting.Mereka sesuai untuk litar kecil, rendah, seperti yang ada dalam peranti mudah alih atau elektronik kos rendah.Walaupun mereka mempunyai kecekapan yang lebih rendah dan turun naik voltan yang lebih besar, kesederhanaan mereka menjadikan mereka pilihan yang berpatutan untuk beberapa kegunaan.

Memilih penerus yang betul

Memilih antara penerus jambatan dan penerus gelombang separuh bergantung kepada keperluan khusus aplikasi.Untuk kecekapan yang tinggi dan output yang stabil, penerus jambatan adalah pilihan terbaik.Untuk kesederhanaan dan kos rendah, terutamanya dalam aplikasi kuasa rendah, penerus gelombang separuh mungkin lebih sesuai.

Perbandingan penerus jambatan dan suis AC

Pengarah jambatan dan suis AC memainkan peranan yang berbeza dalam elektronik kuasa.Pengetua jambatan menukar arus berselang (AC) ke arah semasa (DC), manakala suis AC mengawal keadaan on-off litar AC.Memahami fungsi dan aplikasi mereka membantu merancang dan menggunakan peranti elektronik dengan berkesan.

Penyearah Jambatan

Penyearah jambatan menukarkan separuh kitaran positif dan negatif AC ke DC.Ini dicapai dengan menggunakan empat diod yang dijalankan secara bergantian, memastikan bahawa arus AC mengalir dalam satu arah, mengakibatkan output DC berdenyut.Apabila menggunakan penerus jambatan, anda akan melihat betapa cekapnya mereka menukar AC ke DC ke atas keseluruhan kitaran.Voltan output lebih tinggi dan lebih lancar, terutamanya apabila digabungkan dengan kapasitor penapis dan pengawal selia voltan, yang dapat mengurangkan turun naik dan menyediakan DC yang stabil.Ciri -ciri ini menjadikan penerus jambatan sesuai untuk penyesuai kuasa, peralatan kimpalan, dan sistem kawalan perindustrian, di mana bekalan kuasa yang stabil dan boleh dipercayai diperlukan.

Suis AC

Suis AC menggunakan elemen pensuisan elektronik seperti thyristors, thyristors bidirectional, atau geganti pepejal untuk mengawal konduksi dan pemotongan litar AC.Dengan suis AC, anda akan mendapati bahawa mereka bertindak balas dengan cepat, mempunyai hayat perkhidmatan yang panjang, dan sangat dipercayai.Mereka boleh beroperasi pada frekuensi tinggi, menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan penukaran yang kerap, seperti peralatan rumah, sistem pencahayaan, dan kawalan automasi perindustrian.Mereka berkesan menguruskan pengagihan kuasa, memastikan sistem beroperasi dengan selamat dan cekap.

Aplikasi gabungan

Dalam sesetengah sistem, penerus jambatan dan suis AC digunakan bersama -sama untuk pengurusan kuasa dan kawalan yang kompleks.Sebagai contoh, dalam sistem bekalan kuasa yang tidak terganggu (UPS), penerus jambatan menukarkan kuasa AC input ke kuasa DC untuk penyimpanan bateri dan penggunaan penyongsang.Suis AC mengawal penukaran kuasa, memastikan kuasa berterusan semasa kegagalan kuasa utama dengan cepat beralih ke sumber kuasa sandaran.Gabungan ini memanfaatkan kekuatan kedua -dua komponen untuk menyediakan penyelesaian kuasa yang stabil dan boleh dipercayai.

Pertimbangan reka bentuk

Merancang dan memilih penerus jambatan dan suis AC melibatkan faktor yang berbeza.Untuk penerus jambatan, pertimbangkan voltan input dan spesifikasi semasa, kecekapan pembetulan, pengurusan terma, dan saiz fizikal.Untuk suis AC, perhatikan penarafan voltan dan semasa, kelajuan menukar, kekerasan, dan keserasian elektromagnet.Jurutera mesti memilih komponen yang betul berdasarkan keperluan aplikasi tertentu untuk mencapai prestasi dan kebolehpercayaan yang optimum.

Kesimpulan

Pengarah sangat penting dalam sistem elektronik dan kuasa.Sama ada penyearah gelombang separuh, penerus gelombang penuh, atau penerus jambatan, mereka semua memainkan peranan penting dalam senario aplikasi yang berbeza.Pengarah jambatan digunakan secara meluas dalam bekalan kuasa berprestasi tinggi, peralatan kimpalan, dan sistem kawalan perindustrian kerana kecekapan dan kestabilan yang tinggi.Penyambung separuh gelombang sesuai untuk peranti elektronik kuasa rendah kerana struktur mudah dan kos rendah mereka.Apabila mereka bentuk dan memilih penerus, jurutera perlu mempertimbangkan secara komprehensif faktor seperti voltan input, spesifikasi semasa, kecekapan pembetulan, dan pengurusan terma mengikut keperluan aplikasi tertentu untuk memastikan prestasi dan kebolehpercayaan yang optimum.Pembangunan dan penerapan penerus bukan sahaja meningkatkan kecekapan dan kestabilan peralatan elektronik tetapi juga menggalakkan kemajuan teknologi dan peningkatan industri.

Soalan Lazim [Soalan Lazim]

1. Apakah kelebihan penerus jambatan?

Kecekapan Tinggi: Penetas Jambatan Menukar kedua-dua bahagian kitaran AC ke DC, menjadikannya lebih cekap daripada penerus gelombang separuh, yang hanya menggunakan separuh daripada kitaran AC.Ini bermakna kurang tenaga sia -sia, dan lebih banyak kuasa dihantar ke beban.

Voltan output yang lebih tinggi: Oleh kerana penerus jambatan menggunakan bentuk gelombang AC penuh, voltan output DC yang dihasilkan lebih tinggi berbanding dengan penerus gelombang separuh.Ini membawa kepada bekalan kuasa yang lebih mantap.

Ripple yang dikurangkan: Proses pembetulan gelombang penuh menghasilkan output DC yang lebih lancar dengan kurang riak (turun naik) berbanding pembetulan separuh gelombang.Output yang lebih lancar ini penting untuk peranti elektronik sensitif.

Dipercayai dan tahan lama: Penggunaan empat diod dalam konfigurasi jambatan memberikan kebolehpercayaan dan ketahanan yang lebih baik.Walaupun satu diod gagal, litar masih boleh berfungsi, walaupun dengan kecekapan yang dikurangkan.

Tidak perlu pengubah pusat yang ditoreh: tidak seperti penerus gelombang penuh yang memerlukan pengubah pusat yang ditoreh, penerus jambatan tidak memerlukan ini, menjadikan reka bentuk lebih mudah dan sering lebih murah.

2. Mengapa empat diod digunakan dalam penerus jambatan?

Pembetulan gelombang penuh: Alasan utama untuk menggunakan empat diod adalah untuk mencapai pembetulan gelombang penuh.Ini bermakna kedua -dua bahagian positif dan negatif kitaran AC digunakan, yang meningkatkan kecekapan dan voltan output penerus.

Kawalan Arah: Diod disusun dalam konfigurasi jambatan yang mengarahkan aliran arus.Semasa kitaran separuh positif input AC, dua diod kelakuan dan membolehkan arus melewati beban dalam satu arah.Semasa kitaran separuh negatif, dua lagi diod, tetapi mereka masih mengarahkan arus melalui beban ke arah yang sama.Ini memastikan output DC yang konsisten.

Penggunaan voltan: Dengan menggunakan empat diod, penerus jambatan boleh menggunakan keseluruhan voltan AC, memaksimumkan kecekapan penukaran kuasa.Setiap pasangan diod secara bergantian menjalankan, memastikan beban sentiasa melihat arus unidirectional.

3. Apakah kelemahan penerus jambatan?

Penurunan voltan: Setiap diod dalam penerus jambatan memperkenalkan penurunan voltan kecil (biasanya 0.7V untuk diod silikon).Dengan empat diod, ini mengakibatkan penurunan voltan keseluruhan kira -kira 1.4V, mengurangkan voltan output sedikit.

Kerumitan: Litar penerus jambatan lebih kompleks daripada penerus setengah gelombang yang mudah kerana ia memerlukan empat diod dan bukannya satu.Ini dapat meningkatkan kerumitan reka bentuk litar dan pemasangan.

Kehilangan kuasa: Penurunan voltan merentasi diod juga diterjemahkan ke dalam kehilangan kuasa, yang boleh menjadi signifikan dalam aplikasi semasa semasa.Ini mengurangkan kecekapan keseluruhan bekalan kuasa.

Penjanaan haba: Kehilangan kuasa di diod mengakibatkan penjanaan haba, yang mungkin memerlukan langkah-langkah penyejukan tambahan seperti tenggelam haba untuk mengelakkan terlalu panas, terutama dalam aplikasi kuasa tinggi.

4. Apa yang berlaku jika anda meletakkan DC ke dalam penerus jambatan?

Tiada pembetulan: Penyearah jambatan direka untuk menukar AC ke DC dengan membenarkan arus melewati diod dalam satu arah.Jika anda memohon DC pada input, diod tidak akan menukar atau membetulkan arus sejak DC sudah satu arah.

Penurunan voltan: DC akan melalui dua diod pada satu masa (satu di setiap kaki jambatan), menyebabkan penurunan voltan kira -kira 1.4V (0.7V per diod).Ini bermakna voltan dc output akan sedikit lebih rendah daripada voltan dc input.

Penjanaan haba: semasa melalui diod akan menjana haba kerana pelesapan kuasa (p = i²r).Haba ini boleh menjadi penting jika arus input tinggi, berpotensi merosakkan diod atau memerlukan langkah -langkah pelesapan haba.

Kemungkinan besar: Jika voltan DC yang digunakan jauh lebih tinggi daripada voltan diod, ia boleh menyebabkan kerosakan diod, yang membawa kepada kegagalan litar.Penarafan voltan yang betul mesti dipatuhi untuk mengelakkan kerosakan.