Köprü Doğrultucuya İlişkin Tam Kılavuz – Yapı, Çalışma, Avantajlar

Günümüzde çoğu elektrikli cihaz, bir elektrik kaynağından gelen AC girişini devresini ve bileşenlerini çalıştıran bir DC çıkışına dönüştüren transformatör olarak bir yarı iletken diyot köprüsüne sahiptir. Bu ayrı elektronik parçalara genellikle doğrultucular denir ve motor kontrol cihazlarından ev aletlerine ve kaynak uygulamalarına kadar her şeyde bulunabilir.

Köprü Doğrultucu Nedir?

A köprü doğrultucu alternatif akımı doğru akıma dönüştürür ve anahtarlama modlu güç kaynakları ve doğrusal güç kaynakları gibi birçok uygulamada kullanılabilir. Ayrıca, köprü doğrultucular elektrikli kaynak ekipmanları veya radyolar gibi cihazlarda bulunabilir.

Tipik bir köprü doğrultucu devresi bir giriş AC voltajı, dört diyot ve çıkış DC sinyalinin pozitif terminaline bağlı bir yük direncinden oluşur. Şekil 1'de gösterildiği gibi, bu, gösterildiği gibi her diyottan geçen akımı azaltarak çıkış voltajını azaltır.

Bir köprü doğrultucunun maksimum verimliliği, DC çıkış gücü ile AC giriş gücü arasındaki oran tarafından belirlenir. 81.2%'ye kadar ulaşabilir, ancak gerçekte bu rakam, diyotlardan geçen akım nedeniyle voltaj düşüşleri nedeniyle çok daha düşük olma eğilimindedir.

Bir Köprü Doğrultucunun İnşası

Tam dalga doğrultucu, alternatif akımı (AC) doğru akıma (DC) dönüştürmek için bir köprü devresinde dört diyot kullanan verimli bir DC dönüştürücüdür. Bu tür devrenin birincil faydası, pahalı bir merkez-tapalı transformatöre ihtiyaç duymaması ve böylece hem boyutunu hem de maliyetini önemli ölçüde azaltmasıdır.

Bir AC sinyali bir köprü doğrultucuya uygulandığında, D1 ve D3 diyotları ileri önyargılı hale gelirken, D2 ve D4 diyotları ters önyargılı hale gelir. Bu, yük akımının D2 ve D3 diyotlarından akmasına neden olur ve çıkış yük direncinde RL direncine yol açar.

Negatif yarım çevrimde, diyotlar D2 ve D3 ileri önyargılı hale gelirken C ve D4 ters önyargılı hale gelir. Bu, akımın diyotlar C ve D'den çıkış RL'ye akmasına neden olur.

Köprü doğrultucu çıkış voltajları darbe benzeridir, bu nedenle düzgün bir DC beslemesi elde etmek için bunu bir kapasitörle filtrelememiz gerekir. Kondansatör, doğrultulan voltaj tepe noktasına ulaşana kadar şarj olur, sonra doğrultmanın dalga formunu düzeltmek için düşük olduğunda yük devresine boşalır.

Köprü Doğrultucuların Türleri

Köprü Doğrultucular, AC girişini DC çıkışına dönüştüren ve cihazları çalıştırmak için kullanılabilen yarı iletken modül ürünleridir. Genellikle iş yeri aletlerinde ve elektrikli eşyalarda bulunurlar.

1. Tek Fazlı

Tek Fazlı Köprü Doğrultucu, anahtarlama modlu güç kaynakları ve doğrusal güç kaynakları gibi uygulamalarda yaygın olarak kullanılan bir doğrultucu devresidir. AC'yi DC'ye verimli bir şekilde dönüştürmek için bir yük direnci (RL) ile birlikte dört diyot (D1, D2, D3 ve D4) kullanır.

Düzeltme işlemi bir giriş AC dalga formunun polaritesine bağlıdır. Bu sinyalde pozitif yarım döngü göründüğünde, diyotlar D1 ve D3 ileri önyargılı hale gelirken diyotlar D2 ve D4 ters önyargılı hale gelir. Sonuç olarak, akım D3'ün ve D4'ün kısa devre yapmış yolundan akmaya başlar.

2. Üç Fazlı

Üç fazlı AC gerilimi DC'ye dönüştürmek için kullanılan bu cihaz, altı diyottan oluşuyor ve merkez musluk trafosuna ihtiyaç duymadan AC güç kaynağını DC'ye doğrultmak için uygun maliyetli bir çözüm sunuyor. 

Üç fazlı doğrultucular, çıkış akımlarının daha düşük olması ve DC çıkışı için daha az AC bileşenine ihtiyaç duyulması nedeniyle, tek fazlı doğrultuculara kıyasla daha yüksek doğrultma verimliliği sunar.

Üç fazlı Köprü doğrultucu, AC gücünü sabit DC çıkışına dönüştürmek için popüler bir çözümdür, ancak boyutunu ve karmaşıklığını artıran maliyetli ısı emiciler ve aktif soğutma çözümleri gerektirir.

3. Değişken Fazlı

Değişken Faz Köprü Doğrultucular (VPBR'ler), AC giriş voltajını DC çıkış voltajına dönüştüren elektrik güç dönüştürücüleridir. Genellikle uçak gibi yüksek frekanslarda çalışan sistemlerde bulunurlar.

Bu devrelerin motorlara, elektrikli sürücülere, aydınlatmaya ve diğer elektronik cihazlara güç sağlamak gibi birçok uygulaması vardır. Bu cihazlardaki düzeltme devresi genellikle diyotlar kullanılarak oluşturulur.

Köprü Doğrultucunun Uygulamaları

Köprü doğrultucunun ev aletleri, motor kontrolörleri, modülasyon süreçleri ve kaynak süreçleri gibi elektronik AC güç cihazlarında birçok uygulaması vardır.

Köprü doğrultucu, AC'yi DC'ye verimli bir şekilde dönüştürmek için tasarlanmış dört diyotun verimli bir yapılandırmasıdır. Köprü doğrultucu kullanmanın birincil faydası, merkezden bağlanan bir transformatöre ihtiyaç olmaması ve böylece cihaz boyutunu ve maliyetini azaltmasıdır.

Köprü doğrultucular, hem pozitif hem de negatif yarım döngülerde AC voltajı geçirerek çalışır. Bu, bu iki döngü sırasında benzer miktarlarda bir yük direnci RL boyunca akımın akmasına neden olur ve D ve C terminallerinde DC voltajı üretir.

Köprü Doğrultucunun Çalışma Prensipleri

Bir köprü doğrultucu devresi, A ve B terminalleri arasına bağlanmış dört diyot (D1, D2, D3) ve bir yük direnci (RL)'den oluşur. Bu yapılandırma, özel bir ortalanmış musluklu transformatöre ihtiyaç duymadan AC (Doğru Akım) sinyallerini etkili bir şekilde dönüştürür.

Bir köprü doğrultucuya bir giriş AC sinyali uygulandığında, terminal A pozitif olur ve terminal B yarım döngü boyunca negatif olur. Bu nedenle, diyotlar D1 ve D3 ileri önyargılı hale gelirken, diyotlar D2 ve D4 ters önyargılı hale gelir.

Hem pozitif hem de negatif yarım çevrimlerde, yük direnci RL'den aynı miktarda akım geçer. Bu nedenle, AC sinyalinin hangi şekilde uygulandığına bakılmaksızın, çıkış DC sinyali her zaman aynı polariteye sahiptir.

Köprü Doğrultucunun Avantajları ve Dezavantajları

Köprü doğrultucu, AC'yi DC'ye dönüştüren bir devredir. Dört diyot ve bir yük direncinden oluşur.

• Yeterlik

Yarım dalga doğrultucuya göre daha düzgün ve güvenilir bir çıkış sağlar ve radyo sinyallerinin modülasyonunda veya elektrik kaynak işlemlerinde polarize DC voltaj üretmek için kullanılabilir.

• Dalgalanma Faktörü

Dalgalanma faktörü veya bir Köprü Doğrultucudan gelen doğrultulmuş bir çıkışta bulunan AC bileşenlerinin miktarı mümkün olduğunca düşük tutulmalıdır. Bu sayıyı azaltmanın en etkili yolu, sinüzoidal olmayan dalga formlarını filtreleyen filtre kapasitörlerinin kullanılmasıdır.

• Tepe Ters Voltaj

Köprü doğrultucular, merkez musluklu tam dalga doğrultucunun iki katı tepe ters voltajı üretir ve ek bir merkez musluklu transformatöre olan ihtiyacı ortadan kaldırır. Dahası, çıkışları merkez musluklu tam dalga doğrultuculardan daha yüksek transformatör kullanım faktörlerine sahiptir ve bu da onları birçok uygulama için daha uygun hale getirir. Ancak, titreşimli yapıları hassas elektronik ekipmanlar için risk oluşturabilir.

• Maliyet

Bu tip doğrultucunun avantajlarından biri, merkez-tapalı bir trafoya ihtiyaç duymaması, böylece hem cihazın maliyetini hem de boyutunu düşürmesidir. Ancak, bu tip doğrultucunun bazı dezavantajları da vardır. Örneğin, bu doğrultucudaki güç kaybı, yarım dalga doğrultucuya veya merkez-tapalı tam dalga doğrultucuya kıyasla çok daha yüksektir.

TOSUNlux düşük voltajlı elektrik ürünleri, düşük voltajlı güç kaynaklarıyla kullanılmak üzere tasarlanmış çeşitli cihazlardır. Bunlara ışıklar, kapı zilleri, garaj kapısı açıcıları ve daha fazlası dahildir - hepsi enerji faturalarından tasarruf etmenize yardımcı olmak ve aynı zamanda evinizin estetik görünümünü iyileştirmek için tasarlanmıştır.