Usmerniško vezje se uporablja za pretvorbo izmeničnega (izmeničnega toka) v enosmerni tok (enosmerni tok). Usmerniki so v glavnem razvrščeni v tri vrste, in sicer polvalne, polnovalne in mostne usmernike. Glavna funkcija vseh teh usmernikov je enaka pretvorbi toka, vendar ne učinkovito pretvarjajo toka iz izmeničnega v enosmerni tok. Polnovalovni usmernik s središčnim kot tudi mostični usmernik se učinkovito pretvori. Mostno usmerniško vezje je pogost del elektronskih napajalnikov. Veliko elektronska vezja potrebujejo popravljeni enosmerni tok napajanje za napajanje različnih elektronske osnovne komponente iz razpoložljive omrežne napetosti. Ta usmernik najdemo v najrazličnejših elektronskih napravah Naprave za izmenični tok, kot so gospodinjski aparati , krmilniki motorjev, postopek modulacije, aplikacije za varjenje itd. Ta članek obravnava pregled mostovnega usmernika in njegovo delovanje.

Kaj je mostni usmernik?

Mostni usmernik je pretvornik izmeničnega (izmeničnega) toka v enosmerni tok (enosmerni tok), ki usmerja omrežni vhodni tok na izhod enosmernega toka. Bridge usmerniki se pogosto uporabljajo v napajalnikih, ki zagotavljajo potrebno enosmerno napetost za elektronske komponente ali naprave. Lahko so izdelani s štirimi ali več diodami ali katerim koli drugim krmiljenim polprevodniškim stikalom.

Mostni usmernik

Glede na zahteve toka obremenitve je izbran ustrezen mostični usmernik. Ocene in specifikacije komponent, napetost okvare, temperaturna območja, prehodni nazivni tok, nazivni tok, zahteve glede vgradnje in drugi premisleki se upoštevajo pri izbiri napajalnega usmernika za ustrezno uporabo elektronskega vezja.

Gradnja

Konstrukcija mostovnega usmernika je prikazana spodaj. To vezje je lahko zasnovano s štirimi diodami, in sicer D1, D2, D3 in D4, skupaj z obremenitvenim uporom (RL). Povezava teh diod se lahko izvede v zaprti zanki za učinkovito pretvorbo izmeničnega (izmeničnega toka) v enosmerni tok (enosmerni tok). Glavna prednost te zasnove je pomanjkanje ekskluzivnega transformatorja s središčem. Torej, velikost in stroški se bodo zmanjšali.

Ko je vhodni signal uporabljen prek obeh terminalov, kot sta A in B, lahko signal o / p DC dosežemo prek RL. Tu je obremenitveni upor povezan med dvema priključkoma, kot sta C in D. Razporeditev dveh diod je mogoče narediti tako, da bosta električni tok skozi dve polkrogi vodili dve diodi. Par diod, kot sta D1 in D3, bosta vodila električni tok skozi pozitivni polkrog. Podobno bosta diodi D2 in D4 vodili električni tok skozi negativni polovični cikel.

Shema mostnega usmernika

Glavna prednost mostnega usmernika je v tem, da proizvaja skoraj dvojno izhodno napetost kot pri polnovalnem usmerniku s središčnim transformatorjem. Toda to vezje ne potrebuje središčnega transformatorja, zato spominja na poceni usmernik.

Shema mostnega usmernika je sestavljena iz različnih stopenj naprav, kot so transformator, diodni most, filtriranje in regulatorji. Na splošno se ta kombinacija blokov imenuje a regulirano enosmerno napajanje ki poganja različne elektronske naprave.

Prva stopnja vezja je transformator, ki je padajoči tip, ki spreminja amplitudo vhodne napetosti. Večino od elektronski projekti uporabite 230 / 12V transformator, da zmanjšate omrežno napetost 230V do 12V AC.

Shema mostnega usmernika

Naslednja stopnja je diodno-mostni usmernik, ki uporablja štiri ali več diod, odvisno od vrste mostnega usmernika. Izbira določene diode ali katere koli druge preklopne naprave za ustrezen usmernik zahteva nekaj premislekov glede naprave, kot so vršna inverzna napetost (PIV), prednji tok If, napetost itd. Odgovorna je za ustvarjanje enosmernega ali enosmernega toka pri obremenitvi z komplet diod za vsak pol cikla vhodnega signala.

Ker je izhod po diodnih mostičnih usmernikih pulzirajoč in je za čist enosmerni tok potreben filtriranje. Filtriranje se običajno izvaja z enim ali več kondenzatorji, pritrjeni čez obremenitve, kot lahko vidite na spodnji sliki, kjer se izvaja glajenje vala. Ta ocena kondenzatorja je odvisna tudi od izhodne napetosti.

Zadnja stopnja tega reguliranega napajanja z enosmernim tokom je regulator napetosti, ki ohranja izhodno napetost na konstantni ravni. Recimo, da mikrokrmilnik deluje pri 5V enosmernega toka, vendar je izhod po mostičnem usmerniku približno 16V, zato je za zmanjšanje te napetosti in vzdrževanje konstantne ravni - ne glede na spremembe napetosti na vhodni strani - potreben regulator napetosti.

Delovanje mostovnega usmernika

Kot smo že razpravljali, je enofazni mostični usmernik sestavljen iz štirih diod in je ta konfiguracija povezana preko bremena. Za razumevanje načela delovanja mostnega usmernika moramo za predstavitev upoštevati spodnje vezje.

Med pozitivnim polovičnim ciklom vhodnih diod AC valovne oblike sta D1 in D2 pristranski, D3 in D4 pa obratno. Ko je napetost večja od mejna vrednost diod D1 in D2, začne prevoditi - tok tovora začne teči skozi to, kot je prikazano na poti rdeče črte na spodnjem diagramu.

Delovanje vezja

“vakuumska črpalka je vajena ”

Med negativnim polovičnim ciklom vhodne valovne oblike AC sta diodi D3 in D4 pristranski, D1 in D2 pa obrnjeni. Tok obremenitve začne teči skozi diodi D3 in D4, ko začneta diodi prevoditi, kot je prikazano na sliki.

Opazimo lahko, da je v obeh primerih smer toka obremenitve enaka, torej od zgoraj navzdol, kot je prikazano na sliki - torej enosmerna, kar pomeni enosmerni tok. Tako se z uporabo mostovnega usmernika vhodni izmenični tok pretvori v enosmerni tok. Izhod pri obremenitvi s tem mostičnim usmernikom je pulzirajoče narave, toda za izdelavo čistega enosmernega toka je potreben dodaten filter, kot je kondenzator. Ista operacija velja za različne mostične usmernike, vendar v primeru nadzorovanih usmernikov tiristorji, ki se sprožijo je potrebno za pogon toka.

Vrste mostnih usmernikov

Nevestini usmerniki so razvrščeni v več vrst glede na te dejavnike: vrsta napajanja, zmožnost krmiljenja, konfiguracije nevestnega kroga itd. Mostni usmerniki so v glavnem razvrščeni v eno- in trifazne usmernike. Obe vrsti sta nadalje razvrščeni v nenadzorovane, polkontrolirane in popolnoma nadzorovane usmernike. Nekatere od teh vrst usmernikov so opisane spodaj.

Enofazni in trifazni usmerniki

Za te usmernike odloča narava dobave, tj. Enofazna ali trifazna oskrba. Enofazni mostični usmernik je sestavljen iz štirih diod za pretvorbo izmeničnega toka v enosmerni tok, medtem ko a trifazni usmernik uporablja šest diod , kot je prikazano na sliki. To so lahko spet nenadzorovani ali nadzorovani usmerniki, odvisno od komponent vezja, kot so diode, tiristorji itd.

Enofazni in trifazni usmerniki

Nekontrolirani mostični usmerniki

Ta mostični usmernik uporablja diode za popravljanje vhoda, kot je prikazano na sliki. Ker je dioda enosmerna naprava, ki omogoča pretok toka samo v eno smer. S to konfiguracijo diod v usmerniku ne dopušča spreminjanja moči glede na potrebe po obremenitvi. Torej se ta vrsta usmernika uporablja v stalni ali fiksni napajalniki .

Nekontrolirani mostični usmerniki

Nadzorovani mostični usmernik

Pri tej vrsti usmernika AC / DC pretvornik ali usmernik - namesto nenadzorovanih diod se za spreminjanje izhodne moči pri različnih napetostih uporabljajo krmiljene polprevodniške naprave, kot so SCR, MOSFET, IGBT itd. Z sprožitvijo teh naprav v različnih trenutkih se ustrezno spremeni izhodna moč obremenitve.

Nadzorovani mostični usmernik

Bridge usmernik IC

Konfiguracija pin-a RB-156 IC usmernika je obravnavana spodaj.

Pin-1 (faza / črta): To je vhodni zatič za izmenični tok, kjer lahko fazno žico priključite od napajalnika do tega faznega zatiča.

Pin-2 (nevtralno): To je vhodni zatič za izmenični tok, kjer je nevtralno žico mogoče povezati z napajalnim napajalnikom na ta nevtralni zatič.

Pin-3 (pozitiven): To je izhodni enosmerni zatič, kjer dobimo pozitivno enosmerno napetost usmernika iz tega pozitivnega zatiča

Pin-4 (negativno / ozemljeno): To je izhodni enosmerni zatič, kjer se iz tega negativnega zatiča pridobi zemeljska napetost usmernika

Specifikacije

Podkategorije tega usmerniškega usmernika RB-15 segajo od RB15 do RB158. Od teh usmernikov je RB156 najpogosteje uporabljen. Specifikacije mostnega usmernika RB-156 vključujejo naslednje.

O / p enosmerni tok je 1,5A
Največja največja povratna napetost je 800V
Izhodna napetost: (√2 × VRMS) - 2 volta
Največja vhodna napetost je 560V
Padec napetosti za vsak most je 1V @ 1A
Prenapetostni tok je 50A

Ta RB-156 je najpogosteje uporabljen kompaktni, poceni in enofazni mostični usmernik. Ta IC ima najvišjo izmenično napetost i / p, kot je 560V, zato se lahko uporablja za enofazno omrežje v vseh državah. Najvišji enosmerni tok tega usmernika je 1,5A. Ta IC je najboljša izbira pri projektih za pretvorbo AC-DC in zagotavlja do 1,5A.

Značilnosti mostnega usmernika

Značilnosti mostovnega usmernika vključujejo naslednje

Faktor valovanja
Najvišja inverzna napetost (PIV)
Učinkovitost

Faktor valovanja

Merjenje gladkosti izhodnega enosmernega signala z uporabo faktorja se imenuje faktor valovanja. Tu lahko gladek enosmerni signal obravnavamo kot enosmerni signal o / p, vključno z nekaj valovanji, medtem ko lahko visoko pulzirajoči enosmerni signal obravnavamo kot o / p, vključno z visokim valovanjem. Matematično ga lahko definiramo kot delež valovite napetosti in čisto enosmerno napetost.

Za mostni usmernik je faktor valovanja podan kot

Γ = √ (Vrms2 / VDC) -1

Vrednost faktorja valovanja mostnega usmernika je 0,48

PIV (največja inverzna napetost)

Najvišjo inverzno napetost ali PIV lahko definiramo kot najvišjo vrednost napetosti, ki prihaja iz diode, ko je v negativnem polciklu priklopljena v obratnem položaju. Mostno vezje vključuje štiri diode, kot so D1, D2, D3 in D4.

V pozitivnem polovičnem ciklu sta dve diodi, kot sta D1 in D3, v prevodnem položaju, medtem ko sta diodi D2 in D4 v neprevodnem položaju. Prav tako so v negativnem polovičnem ciklu diode, kot sta D2 in D4, v prevodnem položaju, medtem ko so diode, kot sta D1 in D3, v neprevodnem položaju.

Učinkovitost

Učinkovitost usmernika v glavnem določa, kako učinkovito usmernik spremeni izmenični tok (izmenični tok) v enosmerni tok (enosmerni tok). Učinkovitost usmernika lahko definiramo kot razmerje med enosmerno o / p močjo in AC i / p močjo. Največja učinkovitost mostnega usmernika je 81,2%.

η = DC o / p Moč / AC i / p Moč

Mostni usmernik valovne oblike

Iz sheme vezja mostovnega usmernika lahko ugotovimo, da je tok toka skozi obremenitveni upor enak v pozitivnih in negativnih polciklih. Polarnost o / p enosmernega signala je lahko bodisi popolnoma pozitivna, sicer negativna. V tem primeru je popolnoma pozitivno. Ko je smer diode obrnjena, lahko dosežemo popolno negativno enosmerno napetost.

Zato ta usmernik omogoča pretok toka skozi oba cikla pozitivnega in negativnega signala izmeničnega toka i / p. Izhodne valovne oblike mostnega usmernika so prikazane spodaj.

Zakaj se imenuje Bridge Rectifier?

V primerjavi z drugimi usmerniki je to najučinkovitejši tip usmerniškega vezja. To je vrsta polnovalnega usmernika, saj že ime pove, da ta usmernik uporablja štiri diode, ki so povezane v obliki mostu. Torej se ta vrsta usmernika imenuje mostni usmernik.

Zakaj v mostnem usmerniku uporabljamo 4 diode?

V mostnem usmerniku se za oblikovanje vezja uporabljajo štiri diode, ki omogočajo polnovalno usmeritev brez uporabe transformatorja s središčem. Ta usmernik se uporablja v glavnem za zagotavljanje polnovalne usmeritve v večini aplikacij.

Razporeditev štirih diod se lahko izvede v zaprti zanki, da se učinkovito spremeni AC v DC. Glavna prednost te ureditve je neobstoj transformatorja s središčem, tako da se zmanjšata njegova velikost in stroški.

Prednosti

Prednosti mostovnega usmernika vključujejo naslednje.

Učinkovitost usmerjanja polnovalnega usmernika je dvakrat večja kot pri polvalovnem usmerniku.
Višja izhodna napetost, večja izhodna moč in večji faktor izkoristka transformatorja v primeru polnovalnega usmernika.
Napetost valovanja je nizka in višje frekvence, v primeru polnovalnega usmernika pa je potrebno preprosto filtrirno vezje
V sekundarnem transformatorju ni potrebna sredinska pipa, zato je v primeru mostovnega usmernika zahtevan transformator enostavnejši. Če povišanje ali znižanje napetosti ni potrebno, je mogoče transformator celo odpraviti.
Za dano izhodno moč lahko uporabimo močnostni transformator manjše velikosti v primeru mostnega usmernika, ker tok v primarnem in sekundarnem navitju napajalnega transformatorja teče skozi celoten izmenični cikel.
Učinkovitost rektifikacije je v primerjavi s polvalnim usmernikom dvojna
Uporablja enostavna filtrirna vezja za visokofrekvenčno in nizko valovno napetost
TUF je višji v primerjavi s sredinsko usmerjenim usmernikom
Centralni transformator pipe ni potreben

Slabosti

Pomanjkljivosti mostnega usmernika vključujejo naslednje.

Potrebujejo štiri diode.
Uporaba dveh dodatnih diod povzroči dodaten padec napetosti in s tem zmanjša izhodno napetost.
Ta usmernik potrebuje štiri diode, zato bodo stroški usmernika visoki.
Vezje ni primerno, ko je za odpravo majhne napetosti potrebno, ker se lahko dve diodi priključita zaporedno in zagotovita dvojni padec napetosti zaradi notranjega upora.
Ta vezja so zelo zapletena
V primerjavi s sredinsko usmerjenim usmernikom ima mostovni usmernik več izgube moči.

Aplikacija - Pretvorba izmeničnega napajanja v enosmerni tok z mostnim usmernikom

Za številne elektronske aplikacije je pogosto potrebno regulirano enosmerno napajanje. Eden najzanesljivejših in najprimernejših načinov je pretvorba razpoložljivega omrežnega napajanja v enosmerno napajanje. Ta pretvorba izmeničnega signala v enosmerni signal se izvede z usmernikom, ki je sistem diod. Lahko je polvalni usmernik, ki odpravi le polovico AC signala, ali polnovalni usmernik, ki odpravi oba cikla AC signala. Polnovalni usmernik je lahko sredinsko usmerjen usmernik, sestavljen iz dveh diod, ali mostni usmernik, sestavljen iz 4 diod.

Tu je prikazan mostični usmernik. Razporeditev je sestavljena iz 4 diod, razporejenih tako, da so anode dveh sosednjih diod povezane tako, da dajejo pozitiven dovod na izhod, katode ostalih dveh sosednjih diod pa so povezane tako, da dajejo negativni dovod na izhod. Anoda in katoda drugih dveh sosednjih diod sta povezani s pozitivnim napajanjem izmeničnega toka, medtem ko sta anoda in katoda drugih dveh sosednjih diod povezana z negativnim napajalnikom. Tako so 4 diode razporejene v mostovni konfiguraciji, tako da v vsakem polovičnem ciklu vodita dve nadomestni diodi, ki proizvajata enosmerno napetost z odboji.

Dano vezje je sestavljeno iz razporeditve mostovnega usmernika, katerega neurejeni enosmerni izhod se daje elektrolitskemu kondenzatorju skozi upor za omejevanje toka. Napetost na kondenzatorju spremljamo z voltmetrom in se še naprej povečuje, ko se kondenzator polni, dokler ni dosežena napetostna meja. Ko je na kondenzator priključena obremenitev, se kondenzator izprazni, da zagotovi potreben vhodni tok obremenitve. V tem primeru je svetilka priključena kot obremenitev.

Regulirano napajanje z enosmernim tokom

Regulirano napajanje z enosmernim tokom je sestavljeno iz naslednjih komponent:

Stopničast transformator za pretvorbo visokonapetostnega AC v nizkonapetostni AC.
Mostni usmernik za pretvorbo izmeničnega toka v pulzirajoči enosmerni tok.
Filtrsko vezje, sestavljeno iz kondenzatorja za odstranjevanje valov AC.
Regulator IC 7805 za regulacijo enosmerne napetosti 5 V.

Zniževalni transformator pretvori izmenično napajanje 230V v 12V AC. Ta 12V AC se nanaša na mostični usmernik, tako da nadomestne diode vodijo za vsak polovični cikel in tvorijo utripajočo enosmerno napetost, sestavljeno iz izmeničnih valov. Kondenzator, priključen na izhod, omogoča, da AC signal prehaja skozi njega in blokira enosmerni signal, s čimer deluje kot visokofrekvenčni filter. Izhod preko kondenzatorja je tako neurejen filtriran enosmerni signal. Ta izhod se lahko uporablja za pogon električne komponente kot so releji, motorji itd. Na izhod filtra je priključen regulator IC 7805. Daje konstantno reguliran izhod 5V, ki se lahko uporablja za vhod v številna elektronska vezja in naprave, kot so tranzistorji, mikrokrmilniki itd. Tu se 5V uporablja za usmerjanje LED skozi upor.

To je vse o teorija mostovnega usmernika njegove vrste, vezje in načela dela. Upamo, da bo ta koristna zadeva o tej temi v pomoč pri gradnji študentske elektronike ali električne projekte pa tudi pri opazovanju različnih elektronskih naprav ali naprav. Zahvaljujemo se vam za veliko pozornost in osredotočenost na ta članek. Zato nam pišite, da izberete zahtevane nazivne vrednosti komponent v tem mostnem usmerniku za vašo aplikacijo in kakršna koli druga tehnična navodila.

Zdaj upamo, da ste dobili idejo o konceptu mostnega usmernika in njegovih aplikacijah, če bodo nadaljnja vprašanja o tej temi ali koncept električnih in elektronskih projektov pustila komentarje v spodnjem oddelku.