Obwód prostownika służy do konwersji prądu przemiennego (prądu przemiennego) na prąd stały (prąd stały). Prostowniki są głównie podzielone na trzy typy, a mianowicie prostownik półfalowy, pełnookresowy i prostownik mostkowy. Główna funkcja wszystkich tych prostowników jest taka sama jak konwersja prądu, ale nie przekształcają one skutecznie prądu z AC na DC. Centralny, pełnookresowy prostownik oraz mostek prostowniczy konwertują wydajnie. Obwód prostownika mostkowego jest wspólną częścią zasilaczy elektronicznych. Wiele elektroniczne obwody wymagają wyprostowanego prądu stałego zasilacz do zasilania różnych podstawowe komponenty elektroniczne z dostępnego źródła zasilania AC. Możemy znaleźć ten prostownik w szerokiej gamie elektroniki Urządzenia zasilające prądem zmiennym, takie jak urządzenia domowe , sterowniki silników, proces modulacji, aplikacje spawalnicze itp. W artykule omówiono przegląd prostownika mostkowego i jego działania.

Co to jest prostownik mostkowy?

Prostownik mostkowy to konwerter prądu przemiennego (AC) na prąd stały (DC), który prostuje wejście AC na wyjście DC. Mostki prostownicze są szeroko stosowane w zasilaczach, które zapewniają niezbędne napięcie stałe dla elementów lub urządzeń elektronicznych. Mogą być zbudowane z czterema lub więcej diodami lub dowolnymi innymi kontrolowanymi przełącznikami półprzewodnikowymi.

Mostek prostowniczy

W zależności od wymagań prądowych obciążenia dobiera się odpowiedni mostek prostowniczy. Wartości znamionowe i specyfikacje komponentów, napięcie przebicia, zakresy temperatur, znamionowy prąd przejściowy, prąd przewodzenia, wymagania montażowe i inne czynniki są brane pod uwagę przy wyborze zasilacza prostownika do odpowiedniego zastosowania obwodu elektronicznego.

Budowa

Konstrukcję mostka prostowniczego pokazano poniżej. Ten obwód może być zaprojektowany z czterema diodami, a mianowicie D1, D2, D3 i D4 wraz z rezystorem obciążenia (RL). Połączenie tych diod można wykonać w układzie zamkniętej pętli, aby wydajnie przekształcić prąd zmienny (prąd przemienny) w prąd stały (prąd stały). Główną zaletą tego projektu jest brak ekskluzywnego transformatora z centralnym zaczepem. Tak więc rozmiar, a także koszt zostaną zmniejszone.

Gdy sygnał wejściowy zostanie przyłożony do dwóch zacisków, takich jak A i B, wówczas sygnał o / p DC może być osiągnięty przez RL. Tutaj rezystor obciążenia jest podłączony między dwoma zaciskami, takimi jak C i D. Rozmieszczenie dwóch diod może być wykonane w taki sposób, że prąd będzie przewodzony przez dwie diody w każdym półcyklu. Pary diod, takie jak D1 i D3, będą przewodzić prąd elektryczny przez cały dodatni półcykl. Podobnie diody D2 i D4 będą przewodzić prąd elektryczny przez ujemny pół cyklu.

Schemat obwodu prostownika mostkowego

Główną zaletą prostownika mostkowego jest to, że wytwarza prawie dwukrotnie większe napięcie wyjściowe niż w przypadku prostownika pełnookresowego z transformatorem z odczepem centralnym. Ale ten obwód nie potrzebuje transformatora z odczepem centralnym, więc przypomina tani prostownik.

Schemat obwodu prostownika mostkowego składa się z różnych etapów urządzeń, takich jak transformator, mostek diodowy, filtrowanie i regulatory. Ogólnie rzecz biorąc, wszystkie te kombinacje bloków nazywa się a regulowany zasilacz DC który zasila różne urządzenia elektroniczne.

Pierwszym stopniem obwodu jest transformator typu step-down, który zmienia amplitudę napięcia wejściowego. Większość projekty elektroniczne użyj transformatora 230 / 12V do obniżenia napięcia z sieci AC 230V do 12V AC.

Schemat obwodu prostownika mostkowego

Kolejnym etapem jest prostownik z mostkiem diodowym, który wykorzystuje cztery lub więcej diod w zależności od typu mostka prostowniczego. Wybór konkretnej diody lub dowolnego innego urządzenia przełączającego dla odpowiedniego prostownika wymaga pewnych rozważań dotyczących urządzenia, takich jak szczytowe napięcie odwrotne (PIV), prąd przewodzenia If, napięcie znamionowe itp. Jest odpowiedzialny za wytwarzanie prądu jednokierunkowego lub prądu stałego przy obciążeniu poprzez przewodzenie komplet diod na każde pół cyklu sygnału wejściowego.

Ponieważ sygnał wyjściowy za mostkami diodowymi ma charakter pulsacyjny, a do produkcji go w postaci czystego prądu stałego konieczne jest filtrowanie. Filtrowanie jest zwykle wykonywane z jednym lub kilkoma kondensatory podłączone w poprzek obciążenie, jak widać na poniższym rysunku, przy którym następuje wygładzanie fali. Ta wartość znamionowa kondensatora zależy również od napięcia wyjściowego.

Ostatnim stopniem tego regulowanego zasilania DC jest regulator napięcia, który utrzymuje napięcie wyjściowe na stałym poziomie. Załóżmy, że działa mikrokontroler przy 5 V DC, ale na wyjściu za mostkiem prostowniczym jest około 16 V, więc aby zmniejszyć to napięcie i utrzymać stały poziom - niezależnie od zmian napięcia po stronie wejściowej - konieczny jest regulator napięcia.

Działanie prostownika mostkowego

Jak omówiliśmy powyżej, jednofazowy prostownik mostkowy składa się z czterech diod i ta konfiguracja jest połączona z obciążeniem. Aby zrozumieć zasadę działania prostownika mostkowego, musimy wziąć pod uwagę poniższy obwód w celach demonstracyjnych.

Podczas dodatniego półcyklu diod wejściowych prądu przemiennego, diody D1 i D2 są spolaryzowane do przodu, a D3 i D4 są spolaryzowane do tyłu. Gdy napięcie, więcej niż poziom progowy diod D1 i D2 zaczynają przewodzić - zaczyna płynąć przez niego prąd obciążenia, jak pokazano na ścieżce czerwonej linii na poniższym schemacie.

Działanie obwodu

Podczas ujemnego półcyklu wejściowego przebiegu prądu przemiennego, diody D3 i D4 są spolaryzowane do przodu, a D1 i D2 są spolaryzowane do tyłu. Prąd obciążenia zaczyna płynąć przez diody D3 i D4, gdy diody te zaczynają przewodzić, jak pokazano na rysunku.

Możemy zauważyć, że w obu przypadkach kierunek prądu obciążenia jest taki sam, tj. Z góry do dołu, jak pokazano na rysunku - czyli jednokierunkowy, czyli prąd stały. W ten sposób, przy użyciu prostownika mostkowego, wejściowy prąd przemienny jest przekształcany w prąd stały. Wyjście przy obciążeniu z tym prostownikiem mostkowym ma charakter pulsacyjny, ale wytwarzanie czystego prądu stałego wymaga dodatkowego filtra, takiego jak kondensator. Ta sama operacja ma zastosowanie dla różnych prostowników mostkowych, ale w przypadku prostowników sterowanych wyzwalanie tyrystorów jest konieczne do napędzania prądu do obciążenia.

Rodzaje prostowników mostkowych

Prostowniki Bride są podzielone na kilka typów w oparciu o następujące czynniki: rodzaj zasilania, możliwości sterowania, konfiguracje obwodów panny młodej itp. Prostowniki mostkowe są głównie klasyfikowane jako prostowniki jedno- i trójfazowe. Oba te typy są dalej klasyfikowane jako prostowniki niekontrolowane, w połowie sterowane i w pełni sterowane. Poniżej opisano niektóre z tych typów prostowników.

“zasada działania zgrzewarki punktowej, ”

Prostowniki jednofazowe i trójfazowe

Charakter zasilania, tj. Zasilanie jednofazowe lub trójfazowe, decyduje o tych prostownikach. Mostek prostowniczy jednofazowy składa się z czterech diod do konwersji prądu przemiennego na prąd stały, natomiast a prostownik trójfazowy wykorzystuje sześć diod , jak pokazano na rysunku. Mogą to być również prostowniki niekontrolowane lub sterowane w zależności od elementów obwodu, takich jak diody, tyrystory i tak dalej.

Prostowniki jednofazowe i trójfazowe

Niekontrolowane prostowniki mostkowe

Ten prostownik mostkowy wykorzystuje diody do prostowania wejścia, jak pokazano na rysunku. Ponieważ dioda jest urządzeniem jednokierunkowym, które umożliwia przepływ prądu tylko w jednym kierunku. Przy takiej konfiguracji diod w prostowniku nie pozwala ona na zmianę mocy w zależności od wymaganego obciążenia. Więc ten typ prostownika jest używany w stałe lub stałe źródła zasilania .

Niekontrolowane prostowniki mostkowe

Sterowany prostownik mostkowy

W tego typu prostowniku Przetwornica AC / DC lub prostownik - zamiast niekontrolowanych diod, do zmiany mocy wyjściowej przy różnych napięciach używane są kontrolowane urządzenia półprzewodnikowe, takie jak SCR, MOSFET, IGBT itp. Wyzwalanie tych urządzeń w różnych momentach powoduje odpowiednią zmianę mocy wyjściowej przy obciążeniu.

Sterowany prostownik mostkowy

Mostek prostowniczy IC

Mostek prostowniczy, taki jak konfiguracja pinów IC RB-156, omówiono poniżej.

“jak działa paralizator działa elektronika ”

Pin-1 (faza / linia): Jest to styk wejściowy prądu przemiennego, do którego można podłączyć przewód fazowy od źródła zasilania prądem przemiennym do tego styku fazy.

Pin-2 (neutralny): Jest to pin wejściowy AC, do którego można podłączyć przewód neutralny z zasilania AC do tego styku neutralnego.

Pin-3 (dodatni): Jest to pin wyjściowy DC, na którym dodatnie napięcie DC prostownika jest uzyskiwane z tego dodatniego pinu

Pin-4 (minus / masa): Jest to styk wyjściowy prądu stałego, w którym napięcie masy prostownika jest uzyskiwane z tego styku ujemnego

Specyfikacje

Podkategorie tego prostownika mostkowego RB-15 obejmują zakres od RB15 do RB158. Spośród tych prostowników najczęściej stosowanym jest RB156. Specyfikacje prostownika mostkowego RB-156 obejmują następujące elementy.

Prąd O / p DC wynosi 1,5A
Maksymalne szczytowe napięcie wsteczne wynosi 800 V.
Napięcie wyjściowe: (√2 × VRMS) - 2 Volt
Maksymalne napięcie wejściowe wynosi 560 V.
Spadek napięcia na każdym mostku wynosi 1 V przy 1 A.
Prąd udarowy wynosi 50A

Ten RB-156 jest najczęściej używanym kompaktowym, tanim i jednofazowym prostownikiem mostkowym. Ten układ scalony ma najwyższe napięcie prądu przemiennego i / p, takie jak 560 V, dlatego może być używany do zasilania 1-fazowego we wszystkich krajach. Najwyższy prąd stały tego prostownika wynosi 1,5A. Ten układ scalony jest najlepszym wyborem w projektach do konwersji AC-DC i zapewnia do 1,5A.

Charakterystyka prostownika mostkowego

Charakterystyka prostownika mostkowego jest następująca

Ripple Factor
Szczytowe napięcie odwrotne (PIV)
Wydajność

Ripple Factor

Pomiar gładkości wyjściowego sygnału DC za pomocą współczynnika nazywa się współczynnikiem tętnienia. Tutaj gładki sygnał DC można uznać za sygnał o / p DC zawierający kilka tętnień, podczas gdy wysoki pulsujący sygnał DC można uznać za o / p obejmujący duże tętnienia. Matematycznie można go zdefiniować jako ułamek napięcia tętnienia i czystego napięcia stałego.

W przypadku prostownika mostkowego współczynnik tętnienia można podać jako

Γ = √ (Vrms2 / VDC) −1

Wartość współczynnika tętnienia prostownika mostkowego wynosi 0,48

PIV (szczytowe napięcie odwrotne)

Szczytowe napięcie odwrotne lub PIV można zdefiniować jako najwyższą wartość napięcia, które pochodzi z diody, gdy jest ona podłączona w stanie odwrotnego polaryzacji przez cały ujemny półcykl. Obwód mostka zawiera cztery diody, takie jak D1, D2, D3 i D4.

W dodatnim półcyklu dwie diody, takie jak D1 i D3, są w położeniu przewodzenia, podczas gdy obie diody D2 i D4 są w położeniu nieprzewodzenia. Podobnie w ujemnym półcyklu diody, takie jak D2 i D4, są w położeniu przewodzenia, podczas gdy diody, takie jak D1 i D3, są w położeniu nieprzewodzenia.

Wydajność

Wydajność prostownika decyduje głównie o tym, jak skutecznie prostownik zmienia prąd zmienny (prąd przemienny) na prąd stały (prąd stały). Sprawność prostownika można zdefiniować jako stosunek mocy DC o / p do mocy AC i / p. Maksymalna sprawność prostownika mostkowego wynosi 81,2%.

η = DC o / p Power / AC i / p Power

Przebieg prostownika mostkowego

Ze schematu obwodu prostownika mostkowego możemy wywnioskować, że przepływ prądu przez rezystor obciążający jest równy podczas dodatnich i ujemnych półcyklów. Biegunowość sygnału o / p DC może być albo całkowicie dodatnia, w przeciwnym razie ujemna. W tym przypadku jest to całkowicie pozytywne. Gdy kierunek diody zostanie odwrócony, można uzyskać całkowicie ujemne napięcie stałe.

Dlatego prostownik ten umożliwia przepływ prądu zarówno w cyklach dodatniego, jak i ujemnego sygnału i / p AC. Przebiegi wyjściowe prostownika mostkowego przedstawiono poniżej.

Dlaczego nazywa się to prostownikiem mostkowym?

W porównaniu z innymi prostownikami jest to najbardziej wydajny typ obwodu prostownika. Jest to typ prostownika pełnookresowego, jak nazwa sugeruje, prostownik ten wykorzystuje cztery diody, które są połączone w mostek. Tak więc ten rodzaj prostownika nazywa się prostownikiem mostkowym.

Dlaczego używamy 4 diod w prostowniku mostkowym?

W prostowniku mostkowym wykorzystano cztery diody do zaprojektowania obwodu, który pozwoli na prostowanie pełnookresowe bez użycia transformatora z odczepem centralnym. Ten prostownik jest używany głównie do prostowania pełnookresowego w większości zastosowań.

Układ czterech diod można wykonać w układzie zamkniętej pętli, aby efektywnie zmienić prąd zmienny na stały. Główną zaletą tego rozwiązania jest brak transformatora z centralnym zaczepem, co powoduje zmniejszenie rozmiaru i kosztów.

Zalety

Zalety prostownika mostkowego są następujące.

“jaki jest związek między długością fali a częstotliwością światła? ”

Skuteczność prostowania prostownika pełnookresowego jest dwukrotnie większa niż prostownika półfalowego.
Wyższe napięcie wyjściowe, wyższa moc wyjściowa i wyższy współczynnik wykorzystania transformatora w przypadku prostownika pełnookresowego.
Napięcie tętnienia jest niskie i ma wyższą częstotliwość, w przypadku prostownika pełnookresowego, więc wymagany jest prosty obwód filtrujący
W obwodzie wtórnym transformatora nie jest wymagany zaczep środkowy, więc w przypadku prostownika mostkowego wymagany transformator jest prostszy. Jeśli podwyższanie lub obniżanie napięcia nie jest wymagane, transformator można nawet wyeliminować.
Dla danej mocy wyjściowej można zastosować transformator mocy o mniejszych wymiarach w przypadku prostownika mostkowego, ponieważ prąd w uzwojeniu pierwotnym i wtórnym transformatora zasilającego płynie przez cały cykl AC.
Skuteczność prostowania jest dwukrotnie większa niż w prostowniku półfalowym
Wykorzystuje proste obwody filtrów dla wysokiej częstotliwości i niskiego napięcia tętnienia
TUF jest wyższy w porównaniu z prostownikiem z centralnym zaczepem
Środkowy transformator zaczepu nie jest konieczny

Niedogodności

Wady prostownika mostkowego są następujące.

Wymaga czterech diod.
Zastosowanie dwóch dodatkowych diod powoduje dodatkowy spadek napięcia, zmniejszając tym samym napięcie wyjściowe.
Ten prostownik potrzebuje czterech diod, więc koszt prostownika będzie wysoki.
Obwód nie jest odpowiedni, gdy konieczne jest wyprostowanie niskiego napięcia, ponieważ połączenie dwóch diod można wykonać szeregowo i zapewnia podwójny spadek napięcia ze względu na ich wewnętrzną rezystancję.
Te obwody są bardzo złożone
W porównaniu z prostownikiem z gwintem centralnym, prostownik mostkowy ma większe straty mocy.

Zastosowanie - konwersja prądu przemiennego na prąd stały za pomocą prostownika mostkowego

W wielu zastosowaniach elektronicznych często wymagany jest regulowany zasilacz prądu stałego. Jednym z najbardziej niezawodnych i wygodnych sposobów jest zamiana dostępnego zasilania sieciowego AC na zasilanie DC. Ta konwersja sygnału AC na sygnał DC odbywa się za pomocą prostownika, który jest układem diod. Może to być prostownik półfalowy, który prostuje tylko połowę sygnału AC lub prostownik pełnookresowy, który prostuje oba cykle sygnału AC. Prostownik pełnookresowy może być prostownikiem z odczepem centralnym składającym się z dwóch diod lub prostownikiem mostkowym składającym się z 4 diod.

Tutaj pokazano prostownik mostkowy. Układ składa się z 4 diod rozmieszczonych tak, że anody dwóch sąsiednich diod są połączone, aby zapewnić dodatnie zasilanie na wyjściu, a katody pozostałych dwóch sąsiednich diod są połączone, aby zapewnić ujemne zasilanie na wyjściu. Anoda i katoda pozostałych dwóch sąsiednich diod są podłączone do plusa zasilania AC, podczas gdy anoda i katoda dwóch innych sąsiednich diod są podłączone do ujemnego źródła zasilania AC. Zatem 4 diody są rozmieszczone w konfiguracji mostka, tak że w każdym półcyklu dwie naprzemienne diody przewodzą, wytwarzając napięcie stałe z odpychaniem.

Podany obwód składa się z układu prostownika mostkowego, którego nieregulowane wyjście DC jest podawane do kondensatora elektrolitu przez rezystor ograniczający prąd. Napięcie na kondensatorze jest monitorowane za pomocą woltomierza i rośnie w miarę ładowania kondensatora, aż do osiągnięcia limitu napięcia. Kiedy obciążenie jest podłączone do kondensatora, kondensator rozładowuje się, aby zapewnić niezbędny prąd wejściowy do obciążenia. W takim przypadku lampa jest podłączona jako obciążenie.

Regulowany zasilacz prądu stałego

Regulowany zasilacz prądu stałego składa się z następujących elementów:

Transformator obniżający napięcie do konwersji wysokiego napięcia AC na niskie napięcie AC.
Mostek prostowniczy do konwersji prądu przemiennego w pulsujący prąd stały.
Obwód filtrujący składający się z kondensatora do usuwania tętnień prądu przemiennego.
Regulator IC 7805 do uzyskania regulowanego napięcia stałego 5 V.

Transformator obniżający zamienia napięcie sieciowe 230 V na napięcie 12 V AC. To 12 V AC jest doprowadzane do układu prostownika mostkowego tak, że naprzemienne diody przewodzą w każdym półcyklu, wytwarzając pulsujące napięcie stałe składające się z tętnień prądu przemiennego. Kondensator podłączony do wyjścia umożliwia przejście przez niego sygnału AC i blokuje sygnał DC, działając w ten sposób jako filtr górnoprzepustowy. Wyjście na kondensatorze jest więc nieregulowanym, przefiltrowanym sygnałem DC. To wyjście może służyć do kierowania komponenty elektryczne jak przekaźniki, silniki itp. Regulator IC 7805 jest podłączony do wyjścia filtra. Daje stałe, regulowane wyjście 5V, które może być użyte do podania sygnału wejściowego do wielu obwodów elektronicznych i urządzeń, takich jak tranzystory, mikrokontrolery, itp. Tutaj 5V jest używane do polaryzacji diody LED przez rezystor.

Chodzi o teoria prostownika mostkowego jego rodzaje, obwód i zasady działania. Mamy nadzieję, że ta zdrowa kwestia na ten temat będzie pomocna w budowaniu projekty elektroniczne lub elektryczne uczniów a także w obserwacji różnych urządzeń lub urządzeń elektronicznych. Dziękujemy za uwagę i skupienie się na tym artykule. Dlatego napisz do nas w sprawie doboru wymaganych parametrów znamionowych podzespołów w tym prostowniku mostkowym do Twojego zastosowania oraz w celu uzyskania innych wskazówek technicznych.

Teraz mamy nadzieję, że masz pojęcie o koncepcji prostownika mostkowego i jego zastosowaniach, jeśli jakiekolwiek dalsze pytania na ten temat lub koncepcja projektów elektrycznych i elektronicznych zostawią komentarze w sekcji poniżej.

Kredyty fotograficzne: