راهنمای کامل یکسو کننده پل - ساخت و ساز، کار، مزایا

امروزه اکثر دستگاه های الکتریکی دارای یک پل دیود نیمه هادی به عنوان ترانسفورماتور هستند که ورودی AC را از یک منبع الکتریکی به خروجی DC تبدیل می کند که مدار و اجزای آن را تغذیه می کند. این قطعات الکترونیکی گسسته معمولاً به عنوان یکسو کننده نامیده می شوند و در همه چیز از کنترل کننده های موتور و لوازم خانگی گرفته تا کاربردهای جوشکاری یافت می شوند.

یکسو کننده پل چیست؟

الف یکسو کننده پل جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل می کند و می تواند در بسیاری از کاربردها مانند منابع تغذیه حالت سوئیچ و منابع تغذیه خطی مورد استفاده قرار گیرد. علاوه بر این، یکسو کننده های پل ممکن است در دستگاه هایی مانند تجهیزات جوشکاری الکتریکی یا رادیوها یافت شوند.

یک مدار یکسو کننده پل معمولی شامل یک ولتاژ AC ورودی، چهار دیود و یک مقاومت بار متصل به ترمینال مثبت سیگنال DC خروجی است. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، با کاهش جریان عبوری از هر دیود همانطور که نشان داده شده است، ولتاژ خروجی کاهش می یابد.

حداکثر راندمان یکسوساز پل با نسبت بین توان خروجی DC و توان ورودی AC تعیین می شود. می تواند به 81.2% برسد، اگرچه، در واقعیت، این رقم به دلیل افت ولتاژ به دلیل جریان عبوری از دیودها بسیار کمتر است.

ساخت یکسو کننده پل

یکسو کننده موج کامل یک مبدل DC کارآمد است که از چهار دیود در مدار پل برای تبدیل جریان متناوب (AC) به جریان مستقیم (DC) استفاده می کند. مزیت اصلی این نوع مدار این است که نیازی به ترانسفورماتور گران قیمت مرکزی ندارد، بنابراین اندازه و هزینه آن به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.

هنگامی که یک سیگنال AC به یکسو کننده پل اعمال می شود، دیودهای D1 و D3 بایاس رو به جلو می شوند، در حالی که دیودهای D2 و D4 بایاس معکوس می شوند. این باعث می شود که جریان بار از طریق دیودهای D2 و D3 عبور کند و منجر به مقاومت RL در مقاومت بار خروجی شود.

در نیم سیکل منفی، دیودهای D2 و D3 بایاس رو به جلو می شوند در حالی که C و D4 بایاس معکوس می شوند. این باعث می شود که جریان از طریق دیودهای C و D به خروجی RL برسد.

ولتاژهای خروجی یکسو کننده پل مانند پالس است، بنابراین برای به دست آوردن یک منبع DC صاف، باید آن را با یک خازن فیلتر کنیم. خازن شارژ می شود تا زمانی که ولتاژ یکسو شده به اوج خود برسد، سپس با پایین آمدن آن به مدار بار تخلیه می شود تا شکل موج یکسوسازی را صاف کند.

انواع رکتیفایر پل

یکسو کننده های پل محصولات ماژول نیمه هادی هستند که ورودی AC را به خروجی DC تبدیل می کنند که می تواند برای تغذیه دستگاه ها استفاده شود. آنها معمولاً در لوازم محل کار و وسایل الکتریکی یافت می شوند.

1. تک فاز

یکسو کننده پل تک فاز یک مدار یکسو کننده پرکاربرد است که در کاربردهایی مانند منابع تغذیه حالت سوئیچ و منابع تغذیه خطی استفاده می شود. این دستگاه از چهار دیود (D1، D2، D3 و D4) همراه با یک مقاومت بار (RL) برای تبدیل موثر AC به DC استفاده می کند.

فرآیند یکسوسازی به قطبیت شکل موج AC ورودی بستگی دارد. هنگامی که نیم سیکل مثبت در این سیگنال ظاهر می شود، دیودهای D1 و D3 بایاس رو به جلو می شوند در حالی که دیودهای D2 و D4 بایاس معکوس می شوند. در نتیجه جریان از مسیر اتصال کوتاه D3 و D4 شروع می شود..

2. سه فاز

این دستگاه که برای تبدیل ولتاژ AC سه فاز به DC استفاده می شود از شش دیود تشکیل شده است و راه حلی مقرون به صرفه برای اصلاح منبع تغذیه AC به DC بدون نیاز به ترانسفورماتور شیر مرکزی ارائه می دهد. 

یکسو کننده های سه فاز راندمان یکسوسازی بیشتری را در مقایسه با یکسو کننده های تک فاز ارائه می دهند، زیرا جریان خروجی آنها کمتر است و مولفه AC کمتری برای خروجی dc مورد نیاز است.

یکسو کننده پل سه فاز یک راه حل محبوب برای تبدیل برق AC به خروجی DC ثابت است، اما نیاز به هیت سینک های پرهزینه و راه حل های خنک کننده فعال دارد که به اندازه و پیچیدگی آن می افزاید.

3. متغیر فاز

یکسو کننده های پل فاز متغیر (VPBRs) مبدل های توان الکتریکی هستند که ولتاژ ورودی AC را به ولتاژ خروجی DC تبدیل می کنند. آنها معمولاً در سیستم هایی که در فرکانس های بالا کار می کنند، مانند هواپیما، یافت می شوند.

این مدارها کاربردهای زیادی دارند، مانند برق رسانی به موتورها، درایوهای الکتریکی، روشنایی و سایر لوازم الکترونیکی. مدار یکسوسازی در این دستگاه ها معمولاً با استفاده از دیود ساخته می شود.

کاربردهای یکسو کننده پل

یکسو کننده پل کاربردهای زیادی در دستگاه های برق متناوب AC مانند لوازم خانگی، کنترل کننده های موتور، فرآیندهای مدولاسیون و فرآیندهای جوشکاری دارد.

یکسو کننده پل پیکربندی کارآمدی از چهار دیود است که برای تبدیل موثر AC به DC طراحی شده است. مزیت اصلی استفاده از یکسو کننده پل این است که نیازی به ترانسفورماتور با ضربه مرکزی نیست، بنابراین اندازه و هزینه دستگاه کاهش می یابد.

یکسو کننده های پل با عبور ولتاژ AC از آنها در هر دو نیم سیکل مثبت و منفی کار می کنند. این باعث می شود که جریان در طول این دو سیکل به مقدار مشابهی از مقاومت بار RL عبور کند و ولتاژ DC در پایانه های D و C تولید کند.

اصول کار یکسو کننده پل

یک مدار یکسو کننده پل شامل چهار دیود D1، D2، D3 و یک مقاومت بار RL است که بین پایانه‌های A و B متصل است. این پیکربندی به طور موثر سیگنال‌های AC (جریان مستقیم) را بدون نیاز به ترانسفورماتور انحصاری با ضربه مرکزی تبدیل می‌کند.

هنگامی که یک سیگنال AC ورودی در یکسو کننده پل اعمال می شود، ترمینال A مثبت می شود و ترمینال B در طول یک دوم چرخه منفی می شود. به این ترتیب، دیودهای D1 و D3 بایاس رو به جلو می شوند، در حالی که دیودهای D2 و D4 بایاس معکوس می شوند.

در هر دو نیم سیکل مثبت و منفی، جریان یکسانی از مقاومت بار RL عبور می کند. بنابراین، صرف نظر از اینکه سیگنال AC از چه راهی اعمال شده است، سیگنال DC خروجی همیشه قطبیت یکسانی دارد.

مزایا و معایب یکسو کننده پل

یکسو کننده پل مداری است که AC را به DC تبدیل می کند. از چهار دیود و یک مقاومت بار تشکیل شده است.

• کارایی

این خروجی نرم‌تر و مطمئن‌تری نسبت به یکسو کننده‌های نیمه موج ارائه می‌کند و می‌تواند در مدولاسیون سیگنال‌های رادیویی یا جوشکاری الکتریکی برای تولید ولتاژ DC قطبی شده استفاده شود.

• فاکتور ریپل

ضریب ریپل، یا مقدار اجزای AC موجود در خروجی اصلاح شده از یکسو کننده پل، باید تا حد امکان پایین نگه داشته شود. کارآمدترین راه برای کاهش این عدد از طریق استفاده از خازن های فیلتر است که شکل موج های غیر سینوسی را فیلتر می کند.

• اوج ولتاژ معکوس

یکسو کننده های پل دو برابر پیک ولتاژ معکوس یکسوساز تمام موج با شیر مرکزی تولید می کنند و نیاز به ترانسفورماتور شیر مرکزی اضافی را از بین می برند. علاوه بر این، خروجی آنها دارای فاکتورهای استفاده از ترانسفورماتور بالاتری نسبت به یکسو کننده های تمام موج با ضربه مرکزی است که آنها را برای بسیاری از کاربردها مناسب تر می کند. با این حال، طبیعت تپنده آنها ممکن است خطراتی را برای تجهیزات الکترونیکی حساس ایجاد کند.

• هزینه

یکی از مزایای این نوع رکتیفایر این است که نیازی به ترانسفورماتور با شیر مرکزی ندارد و در نتیجه هم هزینه و هم اندازه دستگاه کاهش می یابد. با این حال، این نوع رکتیفایر دارای معایبی نیز می باشد. به عنوان مثال، تلفات برق با این یکسو کننده در مقایسه با یکسو کننده نیمه موج یا یکسو کننده تمام موج با ضربه مرکزی بسیار بیشتر است.

محصولات الکتریکی ولتاژ پایین TOSUNlux دستگاه های مختلفی هستند که برای استفاده با منابع برق با ولتاژ پایین طراحی شده اند. اینها شامل چراغ‌ها، زنگ‌های در، بازکن‌های درب گاراژ و موارد دیگر می‌شود - که همگی برای کمک به صرفه‌جویی در هزینه‌های شما در قبوض انرژی طراحی شده‌اند و در عین حال جذابیت زیبایی منزل شما را نیز بهبود می‌بخشند.