De complete gids voor bruggelijkrichters – constructie, werking, voordelen

Tegenwoordig hebben de meeste elektrische apparaten een halfgeleiderdiodebrug als transformator die AC-invoer van een elektrische bron omzet in een DC-uitvoer die de schakelingen en componenten van stroom voorziet. Deze discrete elektronische onderdelen worden gewoonlijk gelijkrichters genoemd en zijn te vinden in alles van motorcontrollers en huishoudelijke apparaten tot lastoepassingen.

Wat is een bruggelijkrichter?

A bruggelijkrichter zet wisselstroom om in gelijkstroom en kan in veel toepassingen worden gebruikt, zoals schakelende voedingen en lineaire voedingen. Bovendien kunnen bruggelijkrichters worden aangetroffen in apparaten zoals elektrische lasapparatuur of radio's.

Een typisch bruggelijkrichtercircuit bestaat uit een ingangswisselspanning, vier diodes en een belastingsweerstand die is aangesloten op de positieve aansluiting van het uitgangsgelijkspanningssignaal. Zoals weergegeven in Afbeelding 1, verlaagt dit de uitgangsspanning door de stroom die door elke diode stroomt te verlagen, zoals weergegeven.

De maximale efficiëntie van een bruggelijkrichter wordt bepaald door de verhouding tussen DC-uitgangsvermogen en AC-ingangsvermogen. Deze kan oplopen tot 81.2%, hoewel dit cijfer in werkelijkheid veel lager ligt vanwege spanningsdalingen als gevolg van stroom die door diodes stroomt.

Het construeren van een bruggelijkrichter

Een full wave rectifier is een efficiënte DC converter die vier diodes in een brugcircuit gebruikt om wisselstroom (AC) om te zetten in gelijkstroom (DC). Het belangrijkste voordeel van dit type circuit is dat het geen dure center-tapped transformator nodig heeft, waardoor zowel de grootte als de kosten aanzienlijk worden verminderd.

Wanneer een AC-signaal wordt toegepast op een bruggelijkrichter, worden diodes D1 en D3 voorwaarts gepolariseerd, terwijl diodes D2 en D4 omgekeerd gepolariseerd worden. Dit zorgt ervoor dat de belastingstroom door diodes D2 en D3 stroomt, wat leidt tot weerstand RL bij de uitgangsbelastingweerstand.

Bij een negatieve halve cyclus worden diodes D2 en D3 voorwaarts gebiased, terwijl C en D4 omgekeerd gebiased worden. Dit zorgt ervoor dat er stroom door diodes C en D naar de uitgang RL stroomt.

Bruggelijkrichter-uitgangsspanningen zijn pulsachtig, dus om een vloeiende DC-voeding te verkrijgen, moeten we deze filteren met een condensator. De condensator laadt op totdat de gelijkgerichte spanning zijn piek bereikt en ontlaadt vervolgens in het belastingscircuit wanneer deze laag wordt om de golfvorm van de gelijkrichting glad te strijken.

Soorten bruggelijkrichters

Bridge Rectifiers zijn halfgeleidermoduleproducten die AC-invoer omzetten in DC-uitvoer, die gebruikt kunnen worden voor het voeden van apparaten. Ze worden vaak aangetroffen in apparaten op de werkplek en elektrische artikelen.

1. Enkelfasig

Een Single Phase Bridge Rectifier is een veelgebruikt gelijkrichtercircuit dat wordt gebruikt in toepassingen zoals schakelende voedingen en lineaire voedingen. Het maakt gebruik van vier diodes (D1, D2, D3 en D4) samen met een belastingsweerstand (RL) om AC efficiënt om te zetten in DC.

Het rectificatieproces is afhankelijk van de polariteit van een AC-invoergolfvorm. Wanneer de positieve halve cyclus in dit signaal verschijnt, worden diodes D1 en D3 voorwaarts voorgespannen, terwijl diodes D2 en D4 omgekeerd voorgespannen worden. Als gevolg hiervan begint er stroom te stromen door het kortgesloten pad van D3 en D4.

2. Drie-fase

Dit apparaat, dat wordt gebruikt om driefasenwisselspanning om te zetten in gelijkspanning, bestaat uit zes diodes en biedt een kosteneffectieve oplossing voor het gelijkrichten van de wisselspanning naar gelijkspanning, zonder dat een middenaftakkingtransformator nodig is. 

Driefasengelijkrichters bieden een hogere gelijkrichtingsefficiëntie vergeleken met eenfasegelijkrichters, omdat de uitgangsstroom lager is en er minder wisselstroomcomponenten nodig zijn voor gelijkstroomuitvoer.

De driefasenbruggelijkrichter is een populaire oplossing voor het omzetten van wisselstroom in een stabiele gelijkstroom. Hiervoor zijn echter dure koellichamen en actieve koeloplossingen nodig, waardoor de omvang en complexiteit toenemen.

3. Variabele fase

Variable Phase Bridge Rectifiers (VPBR's) zijn elektrische vermogensomvormers die AC-ingangsspanning omzetten in DC-uitgangsspanning. Ze worden vaak aangetroffen in systemen die werken op hoge frequenties, zoals vliegtuigen.

Deze circuits hebben veel toepassingen, zoals het aandrijven van motoren, elektrische aandrijvingen, verlichting en andere elektronica. Het gelijkrichtcircuit in deze apparaten wordt meestal opgebouwd met behulp van diodes.

Toepassingen van een bruggelijkrichter

Een bruggelijkrichter kent vele toepassingen in elektronische wisselstroomapparaten, zoals huishoudelijke apparaten, motorcontrollers, modulatieprocessen en lasprocessen.

Een bruggelijkrichter is een efficiënte configuratie van vier diodes die zijn ontworpen om AC efficiënt om te zetten in DC. Het belangrijkste voordeel van het gebruik van een bruggelijkrichter is dat er geen behoefte is aan een middenafgetapte transformator, waardoor de grootte en kosten van het apparaat worden verminderd.

Bruggelijkrichters werken door wisselspanning erdoorheen te laten lopen op zowel positieve als negatieve halve cycli. Hierdoor stroomt er stroom door een belastingsweerstand RL in vergelijkbare hoeveelheden tijdens deze twee cycli, waardoor er gelijkspanning ontstaat op de aansluitingen D en C.

Werkingsprincipes van een bruggelijkrichter

Een bruggelijkrichtercircuit bestaat uit vier diodes, D1, D2, D3, en een belastingsweerstand RL die is aangesloten tussen de aansluitingen A en B. Deze configuratie zet AC (gelijkstroom) signalen effectief om zonder dat er een exclusieve gecentreerde transformator nodig is.

Wanneer een ingangs-AC-signaal wordt toegepast op een bruggelijkrichter, wordt terminal A positief en terminal B negatief gedurende een halve cyclus. Diodes D1 en D3 worden dus voorwaarts gepolariseerd, terwijl diodes D2 en D4 omgekeerd gepolariseerd worden.

Bij zowel positieve als negatieve halve cycli stroomt dezelfde hoeveelheid stroom door de belastingsweerstand RL. Daarom heeft het DC-uitgangssignaal altijd dezelfde polariteit, ongeacht op welke manier het AC-signaal is toegepast.

Voordelen en nadelen van een bruggelijkrichter

Een bruggelijkrichter is een circuit dat wisselstroom omzet in gelijkstroom. Het bestaat uit vier diodes en een belastingsweerstand.

• Efficiëntie

Het levert een vloeiendere en betrouwbaardere uitvoer dan de halfgolfgelijkrichter en kan worden gebruikt bij de modulatie van radiosignalen of bij elektrisch lassen om gepolariseerde gelijkspanning te genereren.

• Rimpelfactor

De rimpelfactor, of de hoeveelheid AC-componenten die aanwezig zijn in een gelijkgerichte uitvoer van een bruggelijkrichter, moet zo laag mogelijk worden gehouden. De meest efficiënte manier om dit aantal te verminderen is door het gebruik van filtercondensatoren die niet-sinusvormige golfvormen filteren.

• Piek-inverse spanning

Bruggelijkrichters produceren twee keer zoveel piekinverse spanning als een center-tapped full-wave gelijkrichter, waardoor er geen extra center-tap transformator nodig is. Bovendien heeft hun output hogere transformatorbenuttingsfactoren dan center-tapped full-wave gelijkrichters, waardoor ze geschikter zijn voor veel toepassingen. Hun pulserende aard kan echter risico's opleveren voor gevoelige elektronische apparatuur.

• Kosten

Een van de voordelen van dit type gelijkrichter is dat er geen middenafgetapt transformator nodig is, waardoor zowel de kosten als de grootte van het apparaat worden verlaagd. Dit type gelijkrichter heeft echter ook enkele nadelen. Zo is het vermogensverlies met deze gelijkrichter veel hoger vergeleken met een halfgolfgelijkrichter of een middenafgetapte volgolfgelijkrichter.

TOSUNlux laagspannings elektrische producten zijn een verscheidenheid aan apparaten die zijn ontworpen voor gebruik met laagspanningsbronnen. Deze omvatten lampen, deurbellen, garagedeuropeners en meer – allemaal ontworpen om u te helpen geld te besparen op energierekeningen en tegelijkertijd de esthetische aantrekkingskracht van uw huis te verbeteren.