Повний посібник із мостового випрямляча – конструкція, робота, переваги

Сьогодні більшість електричних пристроїв оснащено напівпровідниковим діодним мостом як трансформатором, який перетворює вхідний струм змінного струму від електричного джерела на вихідний вихід постійного струму, який живить його схеми та компоненти. Ці окремі електронні частини зазвичай називають випрямлячами, і їх можна знайти в усьому, починаючи від контролерів двигунів і побутової техніки до зварювальних програм.

Що таке мостовий випрямляч

А мостовий випрямляч перетворює змінний струм на постійний і може використовуватися в багатьох додатках, таких як імпульсні джерела живлення та лінійні джерела живлення. Крім того, мостові випрямлячі можна знайти в таких пристроях, як електрозварювальне обладнання або радіо.

Типова схема мостового випрямляча складається з вхідної напруги змінного струму, чотирьох діодів і резистора навантаження, підключеного до позитивної клеми вихідного сигналу постійного струму. Як показано на малюнку 1, це зменшує вихідну напругу шляхом зменшення струму, що протікає через кожен діод, як показано.

Максимальна ефективність мостового випрямляча визначається співвідношенням між вихідною потужністю постійного струму та вхідною потужністю змінного струму. Він може досягати 81,2%, хоча насправді цей показник має тенденцію бути набагато нижчим через перепади напруги через струм, що протікає через діоди.

Побудова мостового випрямляча

Повнохвильовий випрямляч — це ефективний перетворювач постійного струму, який використовує чотири діоди в мостовій схемі для перетворення змінного струму (AC) у постійний (DC). Основна перевага схеми цього типу полягає в тому, що для неї не потрібен дорогий трансформатор із центральним відводом, що значно зменшує її розмір і вартість.

Коли сигнал змінного струму подається на мостовий випрямляч, діоди D1 і D3 стають прямими, тоді як діоди D2 і D4 стають зворотними. Це змушує струм навантаження протікати через діоди D2 і D3, що призводить до опору RL на вихідному резисторі навантаження.

Під час негативного напівперіоду діоди D2 і D3 стають прямими, тоді як C і D4 стають зворотними. Це змушує струм протікати через діоди C і D до виходу RL.

Вихідна напруга мостового випрямляча є імпульсною, тому для отримання плавного живлення постійного струму ми повинні відфільтрувати його за допомогою конденсатора. Конденсатор заряджається, поки випрямлена напруга не досягне свого піку, а потім розряджається в ланцюг навантаження, коли він стає низьким, щоб згладити форму хвилі випрямлення.

Типи мостових випрямлячів

Мостові випрямлячі — це напівпровідникові модульні вироби, які перетворюють вхід змінного струму на вихід постійного струму, який можна використовувати для живлення пристроїв. Їх зазвичай можна знайти в побутових приладах і електричних пристроях.

1. Однофазні

Однофазний мостовий випрямляч — це широко використовувана схема випрямляча, яка використовується в таких додатках, як імпульсні джерела живлення та лінійні джерела живлення. Він використовує чотири діоди (D1, D2, D3 і D4) разом із резистором навантаження (RL) для ефективного перетворення змінного струму в постійний.

Процес випрямлення залежить від полярності вхідного сигналу змінного струму. Коли в цьому сигналі з’являється позитивний напівперіод, діоди D1 і D3 стають прямими зміщеними, тоді як діоди D2 і D4 стають зворотними. У результаті струм починає текти через короткозамкнений шлях D3 і D4.

2. Трифазний

Використовується для перетворення трифазної напруги змінного струму в постійний, цей пристрій складається з шести діодів і забезпечує економічно ефективне рішення для випрямлення джерела живлення змінного струму в постійний без необхідності центрального трансформатора. 

Трифазні випрямлячі забезпечують більшу ефективність випрямлення порівняно з однофазними випрямлячами, оскільки їхній вихідний струм нижчий і для виходу постійного струму потрібна менша складова змінного струму.

Трифазний мостовий випрямляч є популярним рішенням для перетворення змінного струму на постійний вихід постійного струму, але він вимагає дорогих радіаторів і активних рішень для охолодження, що збільшує його розмір і складність.

3. Змінно-фазовий

Мостові випрямлячі зі змінною фазою (VPBR) — це перетворювачі електроенергії, які перетворюють вхідну напругу змінного струму на вихідну напругу постійного струму. Вони зазвичай зустрічаються в системах, що працюють на високих частотах, наприклад у літаках.

Ці схеми мають багато застосувань, наприклад живлення двигунів, електроприводів, освітлення та іншої електроніки. Схема випрямлення в цих пристроях зазвичай побудована з використанням діодів.

Застосування мостового випрямляча

Мостовий випрямляч має багато застосувань в електронних пристроях живлення змінного струму, таких як побутова техніка, контролери двигунів, процеси модуляції та процеси зварювання.

Мостовий випрямляч — це ефективна конфігурація чотирьох діодів, призначена для ефективного перетворення змінного струму в постійний. Основна перевага використання мостового випрямляча полягає в тому, що немає потреби в трансформаторі з центральним відводом, що зменшує розмір і вартість пристрою.

Мостові випрямлячі працюють, пропускаючи через них напругу змінного струму як на позитивних, так і на негативних півперіодах. Це змушує струм протікати через навантажувальний резистор RL у однакових кількостях протягом цих двох циклів, виробляючи напругу постійного струму на клемах D і C.

Принципи роботи мостового випрямляча

Схема мостового випрямляча складається з чотирьох діодів, D1, D2, D3, і резистора навантаження RL, підключеного між клемами A і B. Ця конфігурація ефективно перетворює сигнали змінного струму (постійного струму) без потреби в ексклюзивному трансформаторі з центральним відведенням.

Коли вхідний сигнал змінного струму подається через мостовий випрямляч, клема A стає позитивною, а клема B стає негативною протягом півперіоду. Таким чином, діоди D1 і D3 стають прямими, тоді як діоди D2 і D4 стають зворотними.

І на позитивному, і на негативному напівперіодах через резистор навантаження RL протікає однаковий струм. Таким чином, незалежно від того, яким чином був поданий сигнал змінного струму, вихідний сигнал постійного струму завжди має однакову полярність.

Переваги та недоліки мостового випрямляча

Мостовий випрямляч - це схема, яка перетворює змінний струм на постійний. Він складається з чотирьох діодів і навантажувального резистора.

• Ефективність

Він забезпечує більш плавний і надійний вихід, ніж півхвильовий випрямляч, і може бути використаний для модуляції радіосигналів або електрозварювання для генерації поляризованої напруги постійного струму.

• Фактор пульсації

Коефіцієнт пульсацій або кількість компонентів змінного струму, присутніх у випрямленому вихідному сигналі від мостового випрямляча, має бути якомога меншим. Найефективнішим способом зменшення цього числа є використання фільтруючих конденсаторів, які відфільтровують несинусоїдальні сигнали.

• Пікова зворотна напруга

Мостові випрямлячі виробляють подвійну пікову зворотну напругу, ніж повнохвильовий випрямляч із центральним відведенням, усуваючи потребу в додатковому трансформаторі з центральним відведенням. Крім того, їх вихідний сигнал має вищі коефіцієнти використання трансформатора, ніж повнохвильові випрямлячі з центральним відведенням, що робить їх більш придатними для багатьох застосувань. Однак їхня пульсуюча природа може становити ризик для чутливого електронного обладнання.

• Вартість

Одна з переваг цього типу випрямляча полягає в тому, що він не потребує трансформатора з центральним відводом, що зменшує як вартість, так і розмір пристрою. Однак цей вид випрямляча має і деякі недоліки. Наприклад, втрати потужності з цим випрямлячем набагато вищі порівняно з півхвильовим випрямлячем або повнохвильовим випрямлячем із центральним відведенням.

Низьковольтні електричні вироби TOSUNlux — це різні пристрої, призначені для використання з джерелами живлення низької напруги. До них належать освітлювальні прилади, дверні дзвінки, механізми відкривання дверей гаража тощо – усе це розроблено, щоб допомогти вам заощадити гроші на рахунках за електроенергію, а також покращити естетичну привабливість вашого будинку.