Ο Πλήρης Οδηγός για τον Ανορθωτή Γέφυρας – Κατασκευή, Εργασία, Πλεονεκτήματα

Σήμερα, οι περισσότερες ηλεκτρικές συσκευές διαθέτουν μια γέφυρα διόδου ημιαγωγών ως μετασχηματιστή που μετατρέπει την είσοδο AC από μια ηλεκτρική πηγή σε μια έξοδο DC που τροφοδοτεί τα κυκλώματα και τα εξαρτήματά της. Αυτά τα διακριτά ηλεκτρονικά μέρη αναφέρονται συνήθως ως ανορθωτές και μπορούν να βρεθούν σε οτιδήποτε, από ελεγκτές κινητήρα και οικιακές συσκευές έως εφαρμογές συγκόλλησης.

Τι είναι ο ανορθωτής γέφυρας

ΕΝΑ ανορθωτής γέφυρας μετατρέπει το εναλλασσόμενο ρεύμα σε συνεχές ρεύμα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε πολλές εφαρμογές, όπως τροφοδοτικά λειτουργίας διακόπτη και γραμμικά τροφοδοτικά. Επιπλέον, ανορθωτές γεφυρών μπορούν να βρεθούν σε συσκευές όπως ηλεκτρικός εξοπλισμός συγκόλλησης ή ραδιόφωνα.

Ένα τυπικό κύκλωμα ανορθωτή γέφυρας αποτελείται από μια τάση εναλλασσόμενου ρεύματος εισόδου, τέσσερις διόδους και μια αντίσταση φορτίου συνδεδεμένη στον θετικό ακροδέκτη του σήματος DC εξόδου. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 1, αυτό μειώνει την τάση εξόδου μειώνοντας το ρεύμα που διαρρέει κάθε δίοδο όπως φαίνεται.

Η μέγιστη απόδοση ενός ανορθωτή γέφυρας καθορίζεται από την αναλογία μεταξύ ισχύος εξόδου DC και ισχύος εισόδου AC. Μπορεί να φτάσει έως και 81,2%, αν και, στην πραγματικότητα, αυτό το ποσοστό τείνει να είναι πολύ χαμηλότερο λόγω της πτώσης τάσης λόγω του ρεύματος που ρέει μέσω των διόδων.

Κατασκευή Ανορθωτή Γέφυρας

Ένας ανορθωτής πλήρους κύματος είναι ένας αποτελεσματικός μετατροπέας συνεχούς ρεύματος που χρησιμοποιεί τέσσερις διόδους σε ένα κύκλωμα γέφυρας για να μετατρέψει το εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) σε συνεχές ρεύμα (DC). Το πρωταρχικό πλεονέκτημα αυτού του τύπου κυκλώματος είναι ότι δεν χρειάζεται έναν ακριβό μετασχηματιστή με κεντρικό κύκλωμα, μειώνοντας έτσι το μέγεθος και το κόστος του σημαντικά.

Όταν ένα σήμα εναλλασσόμενου ρεύματος εφαρμόζεται σε έναν ανορθωτή γέφυρας, οι δίοδοι D1 και D3 πολώνονται προς τα εμπρός, ενώ οι δίοδοι D2 και D4 γίνονται αντίστροφη πόλωση. Αυτό προκαλεί το ρεύμα φορτίου να ρέει μέσω των διόδων D2 και D3, οδηγώντας σε αντίσταση RL στην αντίσταση φορτίου εξόδου.

Σε έναν αρνητικό μισό κύκλο, οι δίοδοι D2 και D3 πολώνονται προς τα εμπρός ενώ οι C και D4 γίνονται αντίστροφες πόλωση. Αυτό προκαλεί τη ροή ρεύματος μέσω των διόδων C και D στην έξοδο RL.

Οι τάσεις εξόδου του ανορθωτή γέφυρας είναι παλμοειδείς, επομένως για να έχουμε ομαλή παροχή συνεχούς ρεύματος, πρέπει να το φιλτράρουμε με πυκνωτή. Ο πυκνωτής φορτίζει έως ότου η ανορθωμένη τάση φτάσει στο αποκορύφωμά της, στη συνέχεια εκφορτώνεται στο κύκλωμα φορτίου όταν πέσει χαμηλά για να εξομαλύνει την κυματομορφή της ανόρθωσης.

Τύποι ανορθωτών γεφυρών

Οι ανορθωτές γέφυρας είναι προϊόντα μονάδων ημιαγωγών που μετατρέπουν την είσοδο AC σε έξοδο DC, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία συσκευών. Βρίσκονται συνήθως σε συσκευές εργασίας και ηλεκτρικά είδη.

1. Μονοφασικό

Ένας ανορθωτής γέφυρας μίας φάσης είναι ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο κύκλωμα ανορθωτή που χρησιμοποιείται σε εφαρμογές όπως τροφοδοτικά λειτουργίας διακόπτη και γραμμικά τροφοδοτικά. Χρησιμοποιεί τέσσερις διόδους (D1, D2, D3 και D4) μαζί με μια αντίσταση φορτίου (RL) για την αποτελεσματική μετατροπή AC σε DC.

Η διαδικασία διόρθωσης εξαρτάται από την πολικότητα μιας κυματομορφής AC εισόδου. Όταν ο θετικός μισός κύκλος εμφανίζεται σε αυτό το σήμα, οι δίοδοι D1 και D3 πολώνονται προς τα εμπρός ενώ οι δίοδοι D2 και D4 γίνονται αντίστροφη πόλωση. Ως αποτέλεσμα, το ρεύμα αρχίζει να ρέει μέσω της βραχυκυκλωμένης διαδρομής των D3 και D4.

2. Τριφασικό

Χρησιμοποιείται για τη μετατροπή της τριφασικής τάσης εναλλασσόμενου ρεύματος σε συνεχές ρεύμα, αυτή η συσκευή αποτελείται από έξι διόδους και παρέχει μια οικονομική λύση για τη διόρθωση της τροφοδοσίας εναλλασσόμενου ρεύματος σε συνεχές ρεύμα χωρίς να χρειάζεται κεντρικός μετασχηματιστής βρύσης. 

Οι τριφασικοί ανορθωτές προσφέρουν μεγαλύτερη απόδοση ανόρθωσης σε σύγκριση με τους μονοφασικούς ανορθωτές, καθώς το ρεύμα εξόδου τους είναι χαμηλότερο και απαιτείται λιγότερη συνιστώσα AC για την έξοδο συνεχούς ρεύματος.

Ο τριφασικός ανορθωτής Bridge είναι μια δημοφιλής λύση για τη μετατροπή της ισχύος εναλλασσόμενου ρεύματος σε σταθερή έξοδο συνεχούς ρεύματος, αλλά απαιτεί δαπανηρές απαγωγές θερμότητας και λύσεις ενεργού ψύξης, οι οποίες αυξάνουν το μέγεθος και την πολυπλοκότητά του.

3. Μεταβλητή-Φάση

Οι ανορθωτές γέφυρας μεταβλητής φάσης (VPBRs) είναι μετατροπείς ηλεκτρικής ενέργειας που μετατρέπουν την τάση εισόδου AC σε τάση εξόδου DC. Βρίσκονται συνήθως σε συστήματα που λειτουργούν σε υψηλές συχνότητες, όπως τα αεροσκάφη.

Αυτά τα κυκλώματα έχουν πολλές εφαρμογές, όπως τροφοδοσία κινητήρων, ηλεκτροκινητήρες, φωτισμό και άλλα ηλεκτρονικά. Το κύκλωμα ανόρθωσης σε αυτές τις συσκευές κατασκευάζεται συνήθως με χρήση διόδων.

Εφαρμογές Ανορθωτή Γέφυρας

Ένας ανορθωτής γέφυρας έχει πολλές εφαρμογές σε ηλεκτρονικές συσκευές εναλλασσόμενου ρεύματος όπως οικιακές συσκευές, ελεγκτές κινητήρα, διαδικασίες διαμόρφωσης και διαδικασίες συγκόλλησης.

Ένας ανορθωτής γέφυρας είναι μια αποτελεσματική διαμόρφωση τεσσάρων διόδων που έχουν σχεδιαστεί για να μετατρέπουν αποτελεσματικά το AC σε DC. Το πρωταρχικό πλεονέκτημα της χρήσης ανορθωτή γέφυρας είναι ότι δεν υπάρχει ανάγκη για μετασχηματιστή με κεντρικό πάτημα, μειώνοντας έτσι το μέγεθος και το κόστος της συσκευής.

Οι ανορθωτές γεφυρών λειτουργούν περνώντας εναλλασσόμενη τάση μέσω αυτών τόσο σε θετικό όσο και σε αρνητικό μισό κύκλο. Αυτό προκαλεί τη ροή ρεύματος κατά μήκος μιας αντίστασης φορτίου RL σε παρόμοιες ποσότητες κατά τη διάρκεια αυτών των δύο κύκλων, παράγοντας τάση συνεχούς ρεύματος στους ακροδέκτες D και C.

Αρχές λειτουργίας ενός ανορθωτή γέφυρας

Ένα κύκλωμα ανορθωτή γέφυρας αποτελείται από τέσσερις διόδους, D1, D2, D3, και μια αντίσταση φορτίου RL συνδεδεμένη μεταξύ των ακροδεκτών Α και Β. Αυτή η διαμόρφωση μετατρέπει αποτελεσματικά σήματα AC (άμεσου ρεύματος) χωρίς να χρειάζεται αποκλειστικό μετασχηματιστή κεντραρισμένου ρεύματος.

Όταν εφαρμόζεται ένα σήμα AC εισόδου σε έναν ανορθωτή γέφυρας, ο ακροδέκτης Α γίνεται θετικός και ο ακροδέκτης Β γίνεται αρνητικός κατά τη διάρκεια ενός μισού κύκλου. Ως εκ τούτου, οι δίοδοι D1 και D3 πολώνονται προς τα εμπρός, ενώ οι δίοδοι D2 και D4 γίνονται αντίστροφες πόλωση.

Και στους δύο θετικούς και αρνητικούς μισούς κύκλους, η ίδια ποσότητα ρεύματος ρέει μέσω της αντίστασης φορτίου RL. Επομένως, ανεξάρτητα από τον τρόπο με τον οποίο εφαρμόστηκε το σήμα AC, το σήμα εξόδου DC έχει πάντα την ίδια πολικότητα.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα ενός ανορθωτή γέφυρας

Ένας ανορθωτής γέφυρας είναι ένα κύκλωμα που μετατρέπει το AC σε DC. Αποτελείται από τέσσερις διόδους και μια αντίσταση φορτίου.

• Αποδοτικότητα

Παρέχει πιο ομαλή και πιο αξιόπιστη έξοδο από τον ανορθωτή μισού κύματος και μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη διαμόρφωση ραδιοφωνικών σημάτων ή ηλεκτρική συγκόλληση για τη δημιουργία πολωμένης τάσης συνεχούς ρεύματος.

• Ripple Factor

Ο συντελεστής κυματισμού ή η ποσότητα των εξαρτημάτων AC που υπάρχουν σε μια διορθωμένη έξοδο από έναν ανορθωτή γέφυρας, θα πρέπει να διατηρείται όσο το δυνατόν χαμηλότερα. Ο πιο αποτελεσματικός τρόπος μείωσης αυτού του αριθμού είναι μέσω της χρήσης πυκνωτών φίλτρου που φιλτράρουν τις μη ημιτονοειδή κυματομορφές.

• Αντίστροφη τάση κορυφής

Οι ανορθωτές γεφυρών παράγουν διπλάσια αντίστροφη τάση αιχμής από έναν ανορθωτή πλήρους κύματος κεντρικού κύματος, εξαλείφοντας την ανάγκη για έναν πρόσθετο μετασχηματιστή κεντρικής βρύσης. Επιπλέον, η έξοδός τους έχει υψηλότερους συντελεστές χρησιμοποίησης μετασχηματιστή από τους ανορθωτές πλήρους κύματος με κεντρικό κύμα, καθιστώντας τους πιο κατάλληλους για πολλές εφαρμογές. Ωστόσο, η παλλόμενη φύση τους μπορεί να εγκυμονεί κινδύνους για ευαίσθητο ηλεκτρονικό εξοπλισμό.

• Κόστος

Ένα από τα πλεονεκτήματα αυτού του τύπου ανορθωτή είναι ότι δεν χρειάζεται μετασχηματιστή με κεντρικό χτύπημα, μειώνοντας έτσι τόσο το κόστος όσο και το μέγεθος της συσκευής. Ωστόσο, αυτός ο τύπος ανορθωτή έχει επίσης ορισμένα μειονεκτήματα. Για παράδειγμα, η απώλεια ισχύος με αυτόν τον ανορθωτή είναι πολύ μεγαλύτερη σε σύγκριση με έναν ανορθωτή μισού κύματος ή έναν ανορθωτή πλήρους κύματος με κεντρικό κύμα.

Τα ηλεκτρικά προϊόντα χαμηλής τάσης TOSUNlux είναι μια ποικιλία συσκευών που έχουν σχεδιαστεί για χρήση με πηγές ισχύος χαμηλότερης τάσης. Αυτά περιλαμβάνουν φώτα, κουδούνια πόρτας, ανοιχτήρια γκαραζόπορτας και πολλά άλλα – όλα σχεδιασμένα για να σας βοηθήσουν να εξοικονομήσετε χρήματα στους λογαριασμούς ενέργειας ενώ παράλληλα βελτιώνουν την αισθητική του σπιτιού σας.