Understanding Bridge Rectifiers: Principles, Classifications, and Practical Applications
2024-07-09 10429

Tilto lygintuvas paverčia kintamąją srovę (AC) į direktinę srovę (DC) per tilto struktūrą, sudarytą iš keturių diodų.Diodų vienkryptis laidumas naudojamas norint ištaisyti teigiamus ir neigiamus kintamosios srovės ciklus į DC ta pačia kryptimi.Tilto lygintuvo dizainas ne tik pagerina taisymo efektyvumą, bet ir suteikia stabilią nuolatinės srovės išėjimo įtampą.Šis straipsnis išsamiai aptars tilto lygintuvo darbo principą, klasifikaciją ir vaidmenį praktiniuose pritaikymuose.

Katalogas

Kas yra lygintuvas?

Lygintuvas yra elektroninis įtaisas, naudojamas kintamos srovės (kintamos srovės) konvertavimui į tiesioginę srovę (DC).Paprastai jis naudojamas maitinimo sistemose ir nustatant radijo signalus.Rectifiers facilitate the conversion from AC to DC by taking advantage of the unidirectional conductivity of diodes, allowing current to flow in only one direction.They can be made of a variety of materials, including vacuum tubes, ignition tubes, solid-state silicon semiconductor diodes, and mercury arcs.Devices that perform the opposite function (converting DC to AC) are called inverters.

In a standby UPS (uninterruptible power supply), only the battery needs to be charged, so the system includes a charger but does not supply power to the load.Priešingai, dvigubas konversijos padidėjimas ne tik įkrauna akumuliatorių, bet ir tiekia galią keitikliui, todėl jis vadinamas lygintuvu/įkrovikliu.

Pagrindinė lygintuvo funkcija yra konvertuoti kintamąjį į DC.It does this through two main processes, converting AC to DC, then filtering it to provide a stable DC output for the load or inverter, and providing a charging voltage for the battery, thus also acting as a charger.

Nekontroliuojamo lygintuvo veikimas apima pusę kintamos srovės ciklo per apkrovą, sukuriant pulsuojančią nuolatinės srovės išėjimą.In a controlled rectifier, the flow of current is managed by controlling the conduction of a transistor or other controllable device, resulting in a controlled DC output.

Lygintuvų klasifikacija

Lygintuvai klasifikuojami pagal skirtingus standartus.Šie yra įprasti klasifikavimo metodai:

Klasifikacija taisymo metodu

Pusės bangos lygintuvas veikia tik pusę kintamos srovės ciklo (teigiamo pusės ciklo arba neigiamo pusės ciklo).Kitame pusėje cikle jis išlieka neaktyvus.Todėl išėjimo įtampą sudaro tik pusė kintamosios srovės bangos formos.

A full-wave rectifier conducts in both the positive and negative half-cycles of the AC cycle. This means that the output voltage is positive in both half-cycles of the cycle.

Klasifikacija pagal lygmens

Diodų lygintuvai naudoja diodus kaip pagrindinį ištaisymo elementą.Paprastai jie naudojami mažos galios ir vidutinės galios taisymo grandinėse.Diodas leidžia srovei tekėti tik viena kryptimi, užtikrinant konvertavimą iš kintamos srovės į DC.

SCR yra puslaidininkių įtaisas, kurį galima tiksliai valdyti, kad būtų įjungtas ir išjungtas.Jis tinka didelės galios ištaisymo grandinėms, kurioms reikia tiksliai valdyti taisymo procesą.SCR yra pirmasis pasirinkimas programose, kurioms reikalingas didelis efektyvumas ir aukštas reguliavimas.

Šios klasifikacijos padeda mums suprasti specifines įvairių tipų lygintuvų funkcijas ir pritaikymą įvairiose elektroninėse sistemose.

1 paveikslas: tilto lygintuvas

Kaip veikia tilto lygintuvas?

Tilto lygintuvas dažniausiai naudojamas kintamos srovės (kintamos srovės) konvertavimui į tiesioginę srovę (DC) ir yra lygintuvo grandinė, kuri naudoja diodo vienkryptį.Jis naudoja keturis diodus, išdėstytus tilto konfigūracijoje, siekiant ištaisyti teigiamą ir neigiamą kintamosios srovės galios pusę ciklų į nuoseklų nuolatinės srovės išvestį.

Tilto lygintuvo komponentai

Tilto lygintuvo komponentai yra keturi diodai (D1, D2, D3, D4);kintamos srovės šaltinis (įvestis);apkrovos rezistorius (RL);ir filtro kondensatorius (neprivalomas, naudojamas išlyginti išėjimo įtampą).

Darbo principas

Tilto lygintuvo veikimas apima du pagrindinius procesus: teigiamą pusės ciklo taisymą ir neigiamą pusinio ciklo taisymą.

2 paveikslas: tilto lygintuvo bangos forma-teigiamas pusės ciklas ir neigiamas pusės ciklas

Teigiamas pusės ciklo taisymas

Įtampos poliškumas Teigiamo kintamos srovės įvesties pusės ciklo metu, viršutinis įvesties galas yra teigiamas, o apatinis galas yra neigiamas.Laidumo kelias yra tas, kad D1 ir D2 diodai yra šališki į priekį ir veda dabartinius.Srovė teka iš teigiamo kintamosios srovės šaltinio gnybto per D1 per apkrovos rezistorių RL ir atgal į neigiamą kintamosios srovės šaltinio gnybtą per D2.OFF būsena yra ta, kad D3 ir D4 diodai yra atvirkštiniai šališki ir lieka išjungti.Šio ciklo metu srovė per RL teka iš kairės į dešinę.

Neigiamas pusinio ciklo taisymas

Įtampos poliškumas yra tas, kad neigiamo pusinio ciklo metu kintamos srovės įvesties poliškumas yra atvirkštinis, todėl viršutinis galas neigiamas, o apatinis galas - teigiamas.Laidumo kelias yra tas, kad D3 ir D4 diodai yra šališki į priekį ir veikia.Srovė teka iš neigiamo kintamosios srovės šaltinio gnybto per D3 per apkrovos rezistorių RL ir atgal į teigiamą kintamosios srovės šaltinio gnybtą per D4.OFF būsena yra ta, kad D1 ir D2 diodai yra atvirkštiniai ir lieka išjungti.Nepaisant poliškumo pasikeitimo, srovė, tekanti per RL, vis tiek teka ta pačia kryptimi (iš kairės į dešinę).

Filtravimas

Po ištaisymo išėjimo įtampa vis dar pulsuoja DC.Norėdami išlyginti šią įtampą ir sumažinti virpėjimą, pridedamas filtro kondensatorius.Filtro kondensatorius yra prijungtas lygiagrečiai su apkrovos rezistoriumi (RL).Ši sąranka išlygina pulsuojančią nuolatinę srovę, sumažina įtampos virpėjimą ir suteikia stabilesnį išėjimą.

Tilto lygintuvo grandinė

Tilto lygintuvas pagerina diodų pusės bangos taisymą.Pagrindinė jo funkcija yra konvertuoti kintamąją srovę (AC) į tiesioginę srovę (DC).Tai tai daro naudojant keturis diodus konkrečioje išdėstyme, kad būtų ištaisytos teigiami ir neigiami kintamos srovės įvesties pusės ciklai į vienkryptį DC išėjimą.

3 paveikslas: tilto lygintuvo grandinė

Tilto lygintuvas konvertuoja AC į DC, naudodamas diodų vienkryptį.Nors kintamosios srovės įtampa ir srovės periodiškai pakaitinės kryptys, tilto lygintuvo nuolatinė išvestis visada teka viena kryptimi.Tilto lygintuvai yra efektyvesni nei vienfaziai pusiau bangos ir visos bangos lygintuvai, nes jie tuo pačiu metu naudoja abu kintamosios srovės ciklo pusinius ciklus.Tai leidžia sklandžiau, nepertraukiamą nuolatinės srovės išvestį.Stabilus nuolatinės srovės maitinimo šaltinis reikalingas tokiose programose kaip maitinimo šaltiniai, akumuliatorių įkrovikliai ir įvairūs elektroniniai įrenginiai.Tilto lygintuvas kartu su filtravimu gali suteikti stabilią nuolatinės srovės galią, reikalingą šioms programoms.

Tilto lygintuvo funkcijos

Kintama į nuolatinės srovės konversiją

Pagrindinė tilto lygintuvo funkcija yra konvertuoti kintamos srovės įvestį į nuolatinės srovės išėjimą.Kintamosios srovės įtampa ir srovės srautas pakaitomis, o nuolatinės srovės įtampa ir srovė teka pastovia kryptimi.Diodai tilto lygintuve leidžia srovei tekėti tik viena kryptimi, taip užtikrinant šią konversiją.

Pagerintas efektyvumas

Tilto lygintuvas naudoja ir teigiamus, ir neigiamus kintamosios srovės galios pusinius ciklus.Šis dvigubas panaudojimas pagerina efektyvumą, palyginti su vienfaziu lygintuvu.Tai lemia sklandesnę nuolatinės srovės išėjimą su mažiau pulsavimo.

Stabili nuolatinės srovės galia

Stabili nuolatinės srovės galia tinka elektroniniams prietaisams, maitinimo šaltiniams ir akumuliatoriaus įkrovikliams.Tilto lygintuvas kartu su filtravimo kondensatoriais gali suteikti šį stabilų maitinimo šaltinį.

Idealiu atveju tilto lygintuvo išėjimo įtampa (vidutinė vertė) gali būti išreikšta kaip

V_out = (2v_m)/π- (4v_f)/π

Kur V_MIS didžiausia įvesties kintamosios srovės galios įtampa, o V_F yra kiekvieno diodo priekinė įtampos kritimas.

Pavyzdys

Tarkime, kad turime kintamosios srovės maitinimo šaltinį, kurio įvesties įtampa yra 220 V (efektyvioji vertė, RMS), ir ištaisyti tilto lygintuvą.Diodo priekinės įtampos kritimas yra 0,7 V.

Įvesties sąlygos ：

Input voltage 220V AC (RMS)

Peak voltage V_m=220× √2 ≈311V

Diode forward voltage drop V_f=0.7V

Calculate output：

Average output voltage V_avg=(2 ×311)/π- (4 ×0.7)/π ≈198V

In this way, the bridge rectifier converts the AC voltage to a DC voltage close to 198V.Nors vis dar yra tam tikrų svyravimų, išvestį galima dar išlyginti naudojant tinkamus filtravimo įtaisus, kad būtų užtikrintas stabilus nuolatinės srovės maitinimo šaltinis.Prijungus filtro grandinę, vidutinė išėjimo įtampa yra maždaug 1,2 karto didesnė už įvesties kintamos srovės RMS vertę, o atviros grandinės apkrovos įtampa yra apie 1,414 karto didesnę už RMS vertę.This calculation helps determine the necessary components for achieving stable and smooth DC output from an AC input.

How Do Capacitors Work as Filters?

Filtering removes unwanted signal waves. In high-pass filtering, higher-frequency signals easily pass through the circuit to the output, while lower-frequency signals are blocked. AC circuits contain voltage or current signals of various frequencies, not all of which are necessary. Unwanted signals can cause interference that disrupts the operation of the circuit. To filter out these signals, various filtering circuits are used, in which capacitors play a key role. Although rectified signals are not AC signals, the concept is similar. A capacitor consists of two conductors separated by an insulator. In filtering circuits, capacitors store energy to reduce AC ripple and improve DC output.

Figure 4: High Pass Filter Circuit Diagram

Kaip kondensatoriai filtruoja signalus

Kondensatoriai gali laikyti ir išleisti mokesčius.Padidėjus įtampai, kondensatorius įkrauna;Sumažėjus įtampai, kondensatorius išleidžia.Ši savybė išlygina įtampos svyravimus.Lygintuvo grandinėje, tokioje kaip tilto lygintuvas, išvesties nuolatinės srovės įtampa nėra lygi, o pulsuojanti.Filtro kondensatoriaus prijungimas prie išvesties gali išlyginti šiuos pulsacijas.

5 paveikslas: Tilto lygintuvas - pilno bangos diodo modulis

• Teigiamas pusės ciklas: During the positive half cycle, the voltage increases, causing the capacitor to charge.Išsaugota elektros energija pasiekia maksimalią vertę esant įtampos smailei.

• Neigiamas pusės ciklas: Neigiamo pusės ciklo metu įtampa mažėja, o kondensatorius išleidžia per apkrovą.Ši iškrova suteikia apkrovai srovę, neleidžiant išėjimo įtampai smarkiai kristi ir išlyginti bangos formą.

Kondensatoriaus įkrovimo ir iškrovimo veiksmas išlygina ištaisytą išėjimo įtampą iki nuolatinio nuolatinio nuolatinio lygio, sumažindamas įtampos svyravimus ir virpėjimą.

Tinkamo kondensatoriaus pasirinkimas

Filtro kondensatoriaus dydis tiesiogiai veikia filtravimo efektą.Apskritai, kuo didesnė talpa, tuo geresnis filtravimo efektas, nes didelis kondensatorius gali laikyti didesnį įkrovą ir užtikrinti stabilesnę įtampą.Tačiau talpos vertė negali būti per didelė, kitaip tai lems ilgesnį grandinės paleidimo laiką, padidės kondensatoriaus apimtis ir padidės išlaidos.

The empirical formula for selecting filter capacitors

C= I/(f × ΔV)

Where C is the capacitance value (farad, F)

I is the load current (ampere, A)

f is the power frequency (hertz, Hz)

ΔV is the allowable output voltage ripple (volt, V)

The Role of Filter Capacitors

When the rectified voltage increases, the filter capacitor charges, causing the voltage to gradually rise.When the rectified voltage decreases, the filter capacitor discharges, providing a steady current and smoothing the output voltage.The charging and discharging action of the filter capacitor smoothes the rectified pulsating voltage, reducing voltage ripple and fluctuations.Kondensatoriai yra veiksmingi filtravimui, nes jie leidžia praeiti kintamosios srovės signalus blokuodami nuolatinės srovės signalus.Kintamosios srovės signalai, kurių dažnis yra aukštesnis, yra lengviau per kondensatorius, su mažesniu pasipriešinimu, todėl kondensatoriuje yra mažesnė įtampa.Ir atvirkščiai, kintamosios srovės signalai, kurių dažnis yra mažesnis, susiduria su didesniu atsparumu, todėl kondensatoriuje yra didesnė įtampa.DC kondensatorius veikia kaip atvira grandinė, srovė yra lygi nuliui, o įvesties įtampa yra lygi kondensatoriaus įtampai.

Skirtingų dažnių filtravimas lygintuvo grandinėse

Norėdami suprasti, kaip filtrų kondensatoriai tvarko skirtingus dažnius, trumpai aptarkime „Furjė“ serijos išplėtimą.Furjė serija suyra ne sinusoidiniai periodiniai signalai į skirtingų dažnių sinusoidinių signalų sumą.Pvz., Sudėtingą periodinę bangą galima suskaidyti į daugybę skirtingų dažnių sinusoidinių bangų.

6 paveikslas: pulsuojanti banga

Lygintuvo grandinėje išėjimas yra pulsuojanti banga, kurią galima suskaidyti į skirtingų dažnių sinusoidinius komponentus, naudojant Furjė seriją.Aukšto dažnio komponentai praeina tiesiai per kondensatorių, o žemo dažnio komponentai pasiekia išvestį.

7 paveikslas: kondensatorių filtrų grandinės schema

Kuo didesnis kondensatorius, tuo sklandesnė išėjimo bangos forma.Didesni kondensatoriai kaupia daugiau įkrovimo, užtikrinant stabilesnę įtampą.

8 paveikslas: kondensatorių filtravimo schema

Pulsuojančios įtampos bangoje, kai įtampa nukrenta žemiau kondensatoriaus įtampos, kondensatorius išleidžia į apkrovą, neleidžiant išėjimo įtampai nukristi iki nulio.Šis nuolatinis įkrovimas ir iškrovimas išlygina išėjimo įtampą.

Aukšto pralaidumo ir žemo dažnio filtrų grandinės

Aukšto dažnio filtre kondensatorius ir rezistorius yra sujungti nuosekliai.Aukšto dažnio signalų, einančių per kondensatorių, yra mažiausias įtampos kritimas, todėl visame rezistoriuje yra didesnė srovė ir didesnė išėjimo įtampa.Žemo dažnio signalai susiduria su didesniu įtampos kritimu per kondensatorių, todėl gaunama mažiausia išėjimo įtampa.Mažų dažnių filtre kondensatorius blokuoja aukšto dažnio signalus ir leidžia praeiti tik žemus dažnius.Aukšto dažnio signalai turi didelę varžą ir minimalią išėjimo įtampą, o žemo dažnio signalų-mažos varžos ir didesnės išėjimo įtampos.

9 paveikslas: Aukštos ir žemos praėjimo filtro grandinė

Tilto lygintuvų tipai

Tilto lygintuvai klasifikuojami atsižvelgiant į jų statybą ir pritaikymą.Čia yra keletas įprastų tipų:

Vienfazio tilto lygintuvas

Vienos fazės tilto lygintuvas yra paprasčiausia forma ir dažnai naudojama mažoje maitinimo įrangoje.Jis turi keturis diodus, kurie paverčia vienfazę kintamąją kintamumą į pulsuojančią DC.Teigiamo kintamosios srovės ciklo metu D1 ir D2 ciklas veikia, o D3 ir D4 yra išjungti.Per neigiamą pusės ciklo metu D3 ir D4 elgesys, D1 ir D2 yra išjungti.Tai leidžia ištaisyti ir teigiamus, ir neigiamus kintamosios srovės pusės ciklus į teigiamą nuolatinę srovę.

10 paveikslas: Vienos fazės visos bangos kontroliuojamos lygintuvo bangos formos diagrama

Trifazis tilto lygintuvas

Trijų fazių tilto lygintuvai naudojami aukštesnės galios, tokios kaip pramoninė įranga ir didelės energijos sistemos.Juose yra šeši diodai, kurie paverčia trifazę kintamąją kintamumą į lygesnę DC.Kiekvieno trifazio kintamos srovės ciklo metu įvairūs diodų deriniai veikia, ištaisydami teigiamus ir neigiamus pusės ciklus į DC.Šis metodas suteikia sklandesnę nuolatinės srovės išvestį, tinkančią didelėms galios reikalavimams.

11 paveikslas: trifazis tiltas visiškai kontroliuojamas lygintuvo grandinė

Kontroliuojamas tilto lygintuvas

The controlled bridge rectifier uses a silicon-controlled rectifier (SCR) instead of a conventional diode to regulate the output voltage. By controlling the SCR conduction angle, the average DC output can be changed. Adjusting the SCR firing angle controls its conduction time in each cycle, thereby modifying the average output DC voltage. This type is often used in adjustable power supplies and DC motor control systems.

Aukšto dažnio tilto lygintuvas

Aukšto dažnio tilto lygintuvai naudojami aukšto dažnio maitinimo sistemose ir paprastai naudoja greito atkūrimo diodus, kad patenkintų perjungimo maitinimo šaltinių (SMPS) poreikius.Greito atkūrimo diodai turi trumpą atbulinės eigos atkūrimo laiką ir gali greitai reaguoti į aukšto dažnio perjungimo operacijas, taip pagerindami ištaisymo efektyvumą ir sumažinant nuostolius bei triukšmą.

Monolitinis tilto lygintuvas

Monolitiniai tiltų lygintuvai integruoja keturis lygintuvo diodus į vieną lustą ar modulį, supaprastindami grandinės dizainą ir daugiausia naudojami mažuose elektroniniuose įrenginiuose ir maitinimo adapteriuose.Panašiai kaip standartinis tilto lygintuvas, monolitinė versija siūlo padidėjusį patikimumą ir lengviau diegti, nes ji yra integruota į vieną paketą.

Visiškai kontroliuojamas tilto lygintuvas

Visiškai kontroliuojamas tilto lygintuvas vietoj normalaus diodo naudoja tiristoriaus lygintuvą (SCR).Kiekvienas lygintuvo elementas yra kontroliuojamas, leidžiantis tiksliai reguliuoti išėjimo įtampą ir srovę.Keičiant SCR laidumo kampą, lygintuvo išėjimą galima tiksliai valdyti.Šis lygintuvas yra idealus pritaikymui, kuriam reikalingas smulkios įtampos valdymas, pavyzdžiui, nuolatinės srovės variklio pavaros ir reguliuojami maitinimo šaltiniai.Galimybė keisti SCR šaudymo kampą leidžia tiksliai valdyti išvestį.

Pusiau kontroliuojamas tilto lygintuvas

Pusiau kontroliuojamas tilto lygintuvas sujungia tiristorių (SCR) su normaliu diodu.Paprastai, naudojant vienfazius, du iš priešingų lygintuvo elementų yra SCR, o kiti du yra diodai.This setup provides partial regulation capability.Nors tik kai kurie elementai yra kontroliuojami, jie teikia ribotą reguliavimą už mažesnę kainą.Pusiau kontroliuojami lygintuvai yra tinkami sistemoms, kurioms reikalingas dalinis valdymas ir nėra sąnaudos, pavyzdžiui, mažos variklio pavaros ir išlaidų jautrių reguliuojamų maitinimo šaltinių.

Nekontroliuojamas tilto lygintuvas

Nekontroliuojamas tilto lygintuvas naudoja tik įprastus diodus, o visi taisymo elementai yra nekontroliuojami.Tai yra paprasčiausias ir dažniausiai naudojamas tilto lygintuvas.Šiam lygintuvui trūksta reguliavimo galimybių, negali pakoreguoti išėjimo įtampos ar srovės ir atlieka tik pagrindinę taisymą.Jis tinka įvairiems elektroniniams įrenginiams, kuriems reikalingas stabilus nuolatinės srovės maitinimo šaltinis, pavyzdžiui, maitinimo adapteriai ir akumuliatoriaus įkrovikliai.

Tilto lygintuvų taikymas

Tiekiant poliarizuotą ir stabilią nuolatinę įtampą suvirinant

Suvirinimo įrangoje tilto lygintuvai gali užtikrinti stabilią nuolatinės srovės įtampą.Šis stabilumas įgalina aukštos kokybės suvirinimą, nes maitinimo šaltinis tiesiogiai veikia suvirinimo procesą.Lygintuvas paverčia kintamosios srovės galią į nuolatinės srovės galią, sumažindamas srovės svyravimus ir užtikrindamas stabilų suvirinimo lanką, kuris pagerina suvirintos sąnario stiprumą ir kokybę.Šis stabilumas sumažina suvirinimo defektus ir pagerina bendrą tikslumą, ypač suvirinant lanką.

12 paveikslas: Tilto lygintuvai, naudojami suvirinimo mašinoje

Kita pagrindinė tilto lygintuvo funkcija yra suteikti poliarizuotą nuolatinės srovės įtampą.Tai ypač svarbu atliekant profesionalias suvirinimo operacijas, tokias kaip aliuminio ar nerūdijančio plieno suvirinimas, kai oksido sluoksnių susidarymas gali paveikti suvirinimo kokybę.Polarized voltage reduces oxidation, ensuring a cleaner weld surface and a stronger joint.By combining a bridge rectifier, welding equipment can provide a more stable, high-quality current, which enhances the entire welding process.

Norėdami dar labiau išlyginti nuolatinės srovės išėjimą ir sumažinti įtampos svyravimus, tilto lygintuvai dažnai naudojami kartu su filtrų kondensatoriais ir įtampos reguliatoriais.Filtro kondensatorius pašalina virpesius ir daro sklandesnę išėjimo įtampą, o įtampos reguliatorius užtikrina, kad išėjimo įtampa būtų pastovi, apsauganti suvirinimo kokybę nuo įtampos prieš ariat jonų.This combination improves the stability of the welding power supply and extends the life of the equipment.

Internal Power Supply

Šiuolaikiniams elektroniniams prietaisams, įskaitant buitinius prietaisus, pramoninės valdymo įrangą ir ryšių įrangą, reikia stabilios nuolatinės srovės maitinimo šaltinio, kad būtų tinkamai veikiami.Tilto lygintuvai paverčia kintamosios srovės galią iš tinklo į nuolatinės srovės galią, kurios reikalauja šie prietaisai, o dauguma elektroninių komponentų ir grandinių priklauso nuo nuolatinės srovės galios.

In a bridge rectifier, four diodes form a bridge circuit to convert AC power to pulsating DC power.Then, a filter capacitor smoothes the output, reducing voltage fluctuations and producing a more stable DC power supply.Įrenginiams, kuriems reikalinga tiksli galia, įtampos reguliatorius (pvz., Linijinis ar perjungimo reguliatorius) užtikrina pastovią ir tikslią išėjimo įtampą.This setup improves the reliability and life of the equipment by preventing damage caused by voltage fluctuations.

In household appliances, bridge rectifiers are used in the internal power modules of devices such as televisions, sound systems, and computers.Pavyzdžiui, naudojant televizorių, tilto lygintuvas paverčia kintamosios srovės galią į nuolatinę galią, kuri vėliau filtruojama ir stabilizuojama prieš paskirstant į televizoriaus grandinę.This ensures that the voltage remains stable despite fluctuations in the external power supply, thereby maintaining image and sound quality.

Industrial control equipment has higher requirements for power supply stability due to the complex operating environment.Šių prietaisų tilto lygintuvai suteikia stabilią nuolatinės srovės galią ir pagerina sistemos saugumą ir patikimumą per apsaugos grandines, tokias kaip viršįtampis ir perdėta apsauga.For example, in programmable logic controllers (PLCs), bridge rectifiers can operate stably under different conditions.

In communication equipment such as routers and switches, bridge rectifiers can provide high-stability, low-noise power.This ensures reliable signal transmission and smooth operation of equipment.Konvertuodami kintamąjį į DC ir pritaikydami efektyvų filtravimo bei įtampos reguliavimą, tilto lygintuvai palaiko patikimą ryšio įrangos veikimą sudėtingoje tinklo aplinkoje.

Inside a Battery Charger

A bridge rectifier converts AC power into the stable DC power required for battery charging in a battery charger. With the rise of portable devices and electric vehicles, reliable battery chargers have become essential. The rectifier ensures that the charger provides a constant current and voltage that meets the specific needs of various battery types. This stable power source enables efficient charging and extended battery life.

Tilto lygintuvą paprastai sudaro keturi diodai, sudarantys tilto grandinę.Tai konvertuoja teigiamus ir neigiamus kintamosios srovės galios ciklus į pulsuojančią nuolatinės srovės galią.Nors ši pulsuojanti nuolatinės srovės galia atitinka pagrindinius reikalavimus, ji vis tiek svyruoja.Todėl akumuliatoriaus įkrovikliams paprastai yra filtrų kondensatoriai, kad būtų išlyginta įtampa ir užtikrinta stabilesnė išvestis.

Skirtingoms baterijoms reikalinga specifinė įkrovimo įtampa ir srovės.Tilto lygintuvai derinami su kitais grandinės moduliais, kad būtų patenkinti šie poreikiai.Pvz., Ličio baterijoms reikalinga tiksli įtampa ir srovė, kad būtų išvengta per didelio įkrovimo ir per didelio įkrovimo.Lygintuvas integruoja pastovią srovę ir pastovią įtampos įkrovimo režimus ir bendradarbiauja su įkrovimo valdymo grandine, kad būtų tiksli įtampa ir srovė, kad būtų galima optimizuoti įkrovimo procesą.

Be galios konvertavimo, tilto lygintuvai taip pat gali apsaugoti akumuliatoriaus įkroviklius.Maitinimo maitinimo įtampa gali patirti trumpalaikį viršįtampį ar antplūdį, o tai gali sugadinti akumuliatorių ir įkroviklį.Lygintuvas sudaro veiksmingą apsaugos mechanizmą kartu su apsaugos komponentais, tokiais kaip varistoriai ir saugikliai.Kai įvesties įtampa viršija saugų lygį, apsaugos grandinė greitai nutraukia maitinimo šaltinį arba nukreipia perteklinę srovę, kad apsaugotų akumuliatorių ir įkroviklį.

Tilto lygintuvai naudojami ne tik įkrovikliams mažiems prietaisams, bet ir didelės galios elektromobilių įkrovimo sistemose.Šios sistemos gali valdyti didesnę galią ir srovę, o lygintuvai užtikrina saugų ir efektyvų įkrovimą savo patikimu našumu.Efektyvi taisymo ir įtampos reguliavimo technologija leidžia greitai įkrauti ir prailginti elektrinių transporto priemonių akumuliatoriaus veikimo laiką.

Vėjo turbinos viduje

Vėjo jėgainėje tilto lygintuvas paverčia vėjo sukuriamą kintamosios srovės galią į nuolatinės srovės galią.Ši nuolatinės srovės galia yra vėlesnio galios konvertavimo ir saugojimo pagrindas.Vėjo turbinos sukuria elektrą kintančiu vėjo greičiu, sukuriant nestabilią kintamosios srovės galią.Lygintuvas efektyviai paverčia šią svyruojančią kintamosios srovės galią į stabilesnę nuolatinės srovės galią, kurią lengva laikyti arba konvertuoti į kintamos srovės galią, suderinamą su tinkleliu.

13 paveikslas: Tilto lygintuvai, naudojami vėjo turbinos

Vėjo turbinų generatoriai paprastai sukuria trifazę kintamąją galią, kurią tilto lygintuvas paverčiamas į nuolatinės srovės galią.Ši konversija stabilizuoja galią ir sumažina įtampos svyravimų poveikį.Ištaisytą nuolatinės srovės galią gali būti naudojama tiesiogiai keitiklio akumuliatorių laikymo sistemoje arba konvertuota į kintamosios srovės galią, kad būtų galima optimizuoti vėjo energijos gamybos panaudojimą.

Vėjo turbinos viduje tilto lygintuvas, filtro grandinė ir apsaugos grandinė sudaro išsamią galios konversijos ir valdymo sistemą.Filtro grandinė išlygina ištaisytą nuolatinės srovės galią, sumažina įtampos svyravimus ir virpesius bei pasiekia stabilų išėjimą.Apsaugos grandinė apsaugo nuo viršįtampio ir viršįtampio pažeidimo, užtikrinant sistemos saugumą ir patikimumą.

Dėl atšiaurių aplinkos sąlygų, tokių kaip jūros ar kalnuotos teritorijos, vėjo energijos gamybos sistemos reikalauja didelio patikimumo ir ilgaamžiškumo.Tilto lygintuvai turi atlaikyti tokias sąlygas, kad užtikrintų ilgalaikį veikimą.Aukštos kokybės medžiagos ir pažengę gamybos procesai pagerina lygintuvo modulių patvarumą ir stabilumą, pagerina sistemos efektyvumą, sumažina priežiūros sąnaudas ir prailgina įrangos tarnavimo laiką.

Tiltų lygintuvų taikymas vėjo jėgainėse leidžia efektyviai konvertuoti ir valdyti energiją.Šie lygintuvai pagerina energijos konversijos efektyvumą ir energijos kokybę, skatina atsinaujinančios energijos kūrimą ir sumažina priklausomybę nuo iškastinio kuro.Kadangi švarios energijos šaltiniai, tokie kaip vėjo energija, tampa neatsiejama pasaulinės energijos mišinio dalimi, tilto lygintuvai vaidina pagrindinį vaidmenį šioje transformacijoje.

Aptikti modifikuoto signalo amplitudę

Elektroninių ryšių sistemose būtina nustatyti modifikuoto signalo amplitudę.Šis procesas yra ypač svarbus radijo dažnio (RF) ryšių ir garso signalo apdorojime.Tilto lygintuvai paverčia kintamosios srovės signalus į nuolatinės srovės signalus, todėl amplitudės aptikimas yra lengvesnis ir tikslesnis.Konvertuodami sudėtingus kintamosios srovės signalus į išmatuojamą nuolatinės srovės įtampą, lygintuvai leidžia tiksliai nustatyti amplitudę.

Susideda iš keturių diodų tilto grandinėje, tilto lygintuvas apdoroja ir teigiamus, ir neigiamus kintamosios srovės pusės ciklus, sukuriant lygesnę, stabilesnę nuolatinės srovės išėjimą.Ištaisyta nuolatinės srovės įtampa yra proporcinga pradinio signalo amplitudei, leidžianti tiksliai išmatuoti modifikuoto signalo amplitudę.

Tilto lygintuvai yra būtini amplitudės aptikimo grandinėse RF imtuvuose ir siųstuvuose.Šios grandinės stebi signalo stiprumą realiuoju laiku, leisdami reikiamus stabilios ir aukštos kokybės signalo perdavimo pakeitimus.They are also common in audio devices, such as amplifiers and volume control circuits, where detecting the amplitude of an audio signal allows for dynamic volume adjustments for an improved listening experience.

Norėdami pagerinti amplitudės aptikimo tikslumą, tilto lygintuvai dažnai suporuojami su filtravimo ir amplifikacijos grandinėmis.The filter circuit smoothes the rectified DC signal by removing ripples, while the amplifier circuit increases the signal amplitude, thereby improving detection sensitivity and accuracy.Šis derinys veikia su įvairiais moduliavimo signalais ir dažniais, teikdamas patikimą techninę paramą daugeliui programų.

In addition to communications and audio equipment, bridge rectifiers are also used in radar systems to detect the amplitude of the echo signal, helping to determine the distance and size of the target.Medicininėje įrangoje jie padeda nustatyti elektrokardiogramos (EKG) signalų amplitudę, teikdami vertingus duomenis diagnozuojant ligas.

Aukšto kintamosios srovės konvertavimas į mažą nuolatinės srovės įtampą

Bridge rectifiers are widely used in power electronics to convert high AC voltage to low DC voltage for applications such as power adapters, industrial equipment, and various electronic devices. Rectifiers ensure the reliable operation of devices that require low-voltage DC power by efficiently converting high-voltage AC from the main power supply.

The bridge rectifier works by using four diodes to form a bridge circuit to rectify the two half-cycles of the input AC power and convert it into pulsating DC power.Nors šioje pulsuojančioje nuolatinės srovės galioje yra tam tikros virpėjimo, vėlesnis filtravimo ir įtampos reguliavimas sukuria stabilią žemos įtampos nuolatinės srovės galią.Filter capacitors smooth out voltage fluctuations, while voltage regulators ensure that the output voltage is precise, guaranteeing consistent device performance.

Tilto lygintuvai ne tik veikia įtampos konversiją, bet ir apsaugo grandines.Pvz., Pramoninėje įrangoje aukštos įtampos kintamosios srovės kintamosios srovės kintamosios srovės viršįtampis gali susidurti su žemos įtampos nuolatinės srovės viršūne.Derinant lygintuvus su apsaugos nuo viršįtampių grandinėmis ir saugikliais, užtikrinama įrangos sauga.Jei įvesties įtampa viršija saugų lygį, apsaugos grandinė greitai nutraukia galią arba riboja srovę, kad būtų išvengta žalos.

Galios adapteriuose tilto lygintuvai yra būtini komponentai.For example, mobile phone chargers use bridge rectifiers to convert 220V AC to DC, which is then filtered and stepped down to output a stable 5V or 9V DC for charging.Šis procesas užtikrina saugų, efektyvų įkrovimą ir prailgina akumuliatoriaus veikimo laiką.

Pramoninei įrangai dažnai reikalingas žemos įtampos nuolatinės srovės maitinimo šaltinis, skirtas vidinėms grandinėms ir valdymo sistemoms.Bridge rectifiers convert high-voltage industrial AC to suitable low-voltage DC to ensure the normal operation of equipment such as CNC machine tools and motor control systems.Šilumos išsklaidymas ir efektyvumas yra iššūkiai, keičiant aukštos įtampos kintamąją kintamumą į žemos įtampos nuolatinę srovę.Because rectification generates heat, bridge rectifiers are often equipped with heat sinks or made of high-efficiency semiconductor materials to improve performance and durability.

Bridge Rectifier vs. Half-Wave Rectifier

Bridge rectifiers and half-wave rectifiers are common rectifier types, but they differ greatly in construction, performance, and applications. Understanding these differences can help you choose the most appropriate rectification solution for a variety of applications.

Bridge Rectifier

Tilto lygintuvas yra efektyvesnis, nes jis konvertuoja galią per visą kintamosios srovės ciklą.Jis naudoja keturis diodus, išdėstytus tilto konfigūracijoje, leidžiant jam valdyti tiek teigiamą, tiek neigiamą kintamos srovės įvesties pusę ciklų.Kadangi naudojama visa įvesties įtampa, išėjimo įtampa yra didesnė.Prijungę tilto lygintuvą, galite nedelsdami pastebėti jo efektyvumą.Išėjimo įtampa yra lygesnė ir didesnė nei pusės bangos lygintuvo.Dėl šios priežasties tilto lygintuvai naudojami didelio našumo maitinimo šaltiniuose, tokiuose kaip maitinimo adapteriai, suvirinimo įranga ir pramoninės valdymo sistemos.Dėl stabilios nuolatinės srovės išvestis jis idealiai tinka programoms, kurioms reikalinga stabili energija.

Pusiau bangos lygintuvas

Pusinės bangos lygintuvas yra paprastesnis ir reikalauja tik vieno diodo pagrindiniam taisymui.Jis vykdo tik teigiamo kintamos srovės įvesties pusės ciklo metu, leisdamas srovei praeiti tik šiuo laikotarpiu.Neigiamas pusės ciklas yra užblokuotas, todėl pulsuojantis nuolatinės srovės išėjimas, kuriame yra tik teigiama pusės ciklo srovė.Naudodamiesi pusiau bangos lygintuvu, pastebėsite jo paprastumą.Jį lengva nustatyti, tačiau išėjimas nėra toks efektyvus, su mažesne įtampa ir didesnis pulsavimas.Dėl to jis tinka mažos galios įrenginiams, kuriems nereikia didelės galios kokybės, pavyzdžiui, paprasti įkrovikliai ir mažos galios signalo apdorojimo grandinės.

Palyginimas ir taikymas

Efektyvumas ir stabilumas: tiltų lygintuvai siūlo didesnį efektyvumą ir stabilumą.Jie naudoja visą kintamosios srovės ciklą, todėl gaunamas lygesnis nuolatinės srovės išėjimas su minimaliu virpėjimu.Kai suporuota su filtravimo grandine, išėjimo įtampos virpėjimas dar labiau sumažėja, užtikrinant stabilią ir lygią nuolatinės srovės įtampą.Tai daro juos tinkamomis programoms, kurioms reikalinga aukšta energijos kokybė.

Sudėtingumas ir išlaidos: tiltų lygintuvai yra sudėtingesni statybose ir reikalauja keturių diodų.Tačiau elektronikos pažanga sumažino šių komponentų sąnaudas ir dydį, todėl tilto lygintuvai tapo lengviau prieinami.

Paprastumas ir ekonominis efektyvumas: Pusiau bangos lygintuvai yra paprasti statybos ir yra mažos, todėl jie yra naudingi pritaikymui, kai aukštos galios kokybė nėra svarbi.Jie idealiai tinka mažoms, mažos galios grandinėms, tokioms kaip nešiojamuose įrenginiuose ar pigių elektronikoje.Nors jie turi mažesnį efektyvumą ir didesnius įtampos svyravimus, jų paprastumas daro prieinamą pasirinkimą tam tikroms reikmėms.

Tinkamo lygintuvo pasirinkimas

Pasirinkimas tarp tilto lygintuvo ir pusės bangos lygintuvo priklauso nuo specifinių taikymo reikalavimų.Didelio efektyvumo ir stabilios išėjimui tilto lygintuvas yra geriausias pasirinkimas.Paprastumui ir mažoms sąnaudoms, ypač esant mažos galios programoms, gali būti tinkamesnis pusės bangos lygintuvas.

Tilto lygintuvų ir kintamos srovės jungiklių palyginimas

Tilto lygintuvai ir kintamosios srovės jungikliai vaidina skirtingą galios elektronikos vaidmenį.Tilto lygintuvai paverčia kintamąją srovę (kintamąją) į tiesioginę srovę (DC), o kintamosios srovės jungikliai kontroliuoja kintamosios srovės grandinės įjungimo būseną.Suprasti jų funkcijas ir programas padeda efektyviai suprojektuoti ir naudoti elektroninius įrenginius.

Tilto lygintuvas

Tilto lygintuvas konvertuoja teigiamus ir neigiamus kintamosios srovės ciklus į DC.Tai pasiekiama naudojant keturis diodus, kurie vyksta pakaitomis, užtikrinant, kad kintamosios srovės srovė teka viena kryptimi, todėl pulsuojanti nuolatinės srovės išėjimas.Naudodami tilto lygintuvus, pastebėsite, kaip efektyviai jie konvertuoja kintamąją DC per visą ciklą.Išėjimo įtampa yra didesnė ir lygesnė, ypač kai ji derinama su filtrų kondensatoriais ir įtampos reguliatoriais, o tai gali sumažinti svyravimus ir užtikrinti stabilų DC.Dėl šių savybių tilto lygintuvai idealiai tinka maitinimo adapteriams, suvirinimo įrangai ir pramoninės valdymo sistemoms, kur reikalingas stabilus ir patikimas maitinimo šaltinis.

Kintamos srovės jungikliai

Kintamosios srovės jungikliai naudoja elektroninius perjungimo elementus, tokius kaip tiristoriai, dvikrypčiai tiristoriai arba kietojo kūno relės, kad būtų galima valdyti kintamos grandinių laidumą ir atjungimą.Naudodamiesi kintamosios srovės jungikliais, pastebėsite, kad jie greitai reaguoja, ilgai tarnauja ir yra labai patikimi.Jie gali veikti aukštais dažniais, todėl jie yra tinkami programoms, kurioms reikia dažnai perjungti, pavyzdžiui, namų prietaisus, apšvietimo sistemas ir pramonės automatizavimo valdiklius.Jie veiksmingai valdo energijos paskirstymą, užtikrindami, kad sistemos veiktų saugiai ir efektyviai.

Kombinuotos programos

Kai kuriose sistemose tilto lygintuvai ir kintamos srovės jungikliai yra naudojami kartu, kad būtų galima valdyti sudėtingą energijos valdymą ir valdymą.Pavyzdžiui, nepertraukiamo maitinimo šaltinio (UPS) sistemoje tilto lygintuvas paverčia įvesties kintamosios srovės galią į nuolatinės srovės galią akumuliatoriaus laikymui ir keitiklių naudojimui.„AC Switch“ valdo maitinimo perjungimą, užtikrindamas nuolatinę galią pagrindinio elektros energijos tiekimo nutraukimo metu, greitai pereinant prie atsarginio maitinimo šaltinio.Šis derinys panaudoja abiejų komponentų stipriąsias puses, kad būtų stabilus ir patikimas galios sprendimas.

Dizaino aspektai

Tilto lygintuvo ir kintamos srovės jungiklio projektavimas ir pasirinkimas apima skirtingus veiksnius.Tilto lygintuvui apsvarstykite įvesties įtampą ir srovės specifikacijas, ištaisymo efektyvumą, šiluminį valdymą ir fizinį dydį.Kintamajam jungikliams atkreipkite dėmesį į įtampą ir srovės įvertinimus, perjungimo greitį, tvirtumą ir elektromagnetinį suderinamumą.Inžinieriai turi pasirinkti tinkamus komponentus, remdamiesi konkrečiais taikymo reikalavimais, kad pasiektų optimalų našumą ir patikimumą.

Išvada

Lygintuvai turi didelę reikšmę elektroninėse ir galios sistemose.Nesvarbu, ar tai pusės bangos lygintuvas, visos bangos lygintuvas, ar tilto lygintuvas, jie visi vaidina pagrindinį vaidmenį skirtinguose taikymo scenarijuose.Tilto lygintuvai yra plačiai naudojami didelio našumo maitinimo šaltiniuose, suvirinimo įrangoje ir pramoninės valdymo sistemose dėl jų didelio efektyvumo ir stabilumo.Pusinės bangos lygintuvai yra tinkami mažos galios elektroniniams prietaisams dėl jų paprastos struktūros ir mažos išlaidų.Projektuodami ir atrenkant lygintuvus, inžinieriai turi išsamiai apsvarstyti tokius veiksnius kaip įvesties įtampa, srovės specifikacijos, taisymo efektyvumas ir šiluminis valdymas pagal konkrečius taikymo reikalavimus, kad būtų užtikrintas optimalus našumas ir patikimumas.Lygintuvų kūrimas ir pritaikymas ne tik pagerina elektroninės įrangos efektyvumą ir stabilumą, bet ir skatina technologinę pažangą bei pramoninį modernizavimą.

Dažnai užduodami klausimai [DUK]

1. Kokie yra tilto lygintuvo pranašumai?

Didelis efektyvumas: tilto lygintuvai abi kintamosios srovės ciklo puses paverčia DC, todėl jie yra efektyvesni nei pusės bangos lygintuvai, kurie naudoja tik pusę kintamos srovės ciklo.Tai reiškia, kad iššvaistoma mažiau energijos, o į krovinį tiekiama daugiau energijos.

Didesnė išėjimo įtampa: Kadangi tilto lygintuvai naudoja visą kintamosios srovės bangos formą, gauta nuolatinės srovės išėjimo įtampa yra didesnė, palyginti su pusiau bangos lygintuvais.Tai lemia tvirtesnį maitinimo šaltinį.

Sumažintas pulsavimas: Viso bangos ištaisymo procesas sukuria sklandesnę nuolatinės srovės išėjimą su mažesniu virpėjimu (svyravimais), palyginti su pusinės bangos taisymu.Šis sklandžiau išėjimas yra labai svarbus jautriems elektroniniams prietaisams.

Patikimas ir patvarus: keturių diodų naudojimas tilto konfigūracijoje suteikia geresnį patikimumą ir ilgaamžiškumą.Net jei vienas diodas nepavyksta, grandinė vis tiek gali veikti, nors ir sumažinus efektyvumą.

Nereikia transformatoriaus su centru: skirtingai nuo visos bangos lygintuvai, kuriems reikalingas centre pritvirtintas transformatorius, tilto lygintuvams to nereikia, todėl dizainas tampa paprastesnis ir dažnai pigesnis.

2. Kodėl tiltų lygintuvuose naudojami keturi diodai?

Viso bangos ištaisymas: pagrindinė keturių diodų naudojimo priežastis yra visiškai bangos ištaisymas.Tai reiškia, kad naudojamos tiek teigiamos, tiek neigiamos kintamos srovės ciklo pusės, o tai padidina lygintuvo efektyvumą ir išėjimo įtampą.

Kryptis valdymas: diodai išdėstyti tilto konfigūracijoje, nukreipiančioje srovės srautą.Teigiamo kintamos srovės įvesties pusės ciklo metu du diodai veikia ir leidžia srovei praeiti per apkrovą viena kryptimi.Neigiamo pusinio ciklo metu kiti du diodai atlieka, tačiau jie vis tiek nukreipia srovę per apkrovą ta pačia kryptimi.Tai užtikrina nuoseklų nuolatinės srovės išvestį.

Įtampos panaudojimas: Naudojant keturis diodus, tilto lygintuvas gali panaudoti visą kintamosios srovės įtampą, maksimaliai padidindamas galios konversijos efektyvumą.Kiekviena diodų pora pakaitomis vykdo, užtikrinant, kad apkrova visada mato vienkryptį srovę.

3. Kokie yra tiltų lygintuvų trūkumai?

Įtampos kritimas: Kiekvienas tilto lygintuvo diodas įveda mažą įtampos kritimą (paprastai 0,7 V silicio diodams).Esant keturiems diodams, tai lemia maždaug 1,4 V įtampos kritimą, kuris šiek tiek sumažina išėjimo įtampą.

Sudėtingumas: tilto lygintuvo grandinė yra sudėtingesnė nei paprastas pusės bangos lygintuvas, nes jai reikia keturių diodų, o ne vieno.Tai gali padidinti grandinės dizaino ir surinkimo sudėtingumą.

Galios praradimas: įtampos kritimas per diodus taip pat reiškia galios praradimą, kuris gali būti reikšmingas didelės srovės naudojimo srityse.Tai sumažina bendrą maitinimo šaltinio efektyvumą.

Šilumos generavimas: Diodų galios praradimas sukelia šilumos susidarymą, todėl gali prireikti papildomų aušinimo priemonių, tokių kaip šilumos kriauklės, kad būtų išvengta perkaitimo, ypač naudojant didelės galios.

4. Kas nutiks, jei įdėsite DC į tilto lygintuvą?

Nėra ištaisymo: tilto lygintuvas yra skirtas konvertuoti kintamąjį DC, leisdamas srovei praeiti pro diodus viena kryptimi.Jei įėją pritaikysite DC, diodai nesikeis ar ištaisys srovės, nes DC jau yra vienkryptis.

Įtampos kritimas: DC praeis per du diodus vienu metu (po vieną kiekvienoje tilto kojoje), todėl įtampos kritimas yra maždaug 1,4 V (0,7 V viename diode).Tai reiškia, kad išėjimo nuolatinės srovės įtampa bus šiek tiek mažesnė nei įvesties nuolatinės srovės įtampa.

Šilumos generavimas: srovė, einanti per diodus, sukels šilumą dėl galios išsisklaidymo (p = i²r).Ši šiluma gali tapti reikšminga, jei įvesties srovė yra didelė, gali sugadinti diodus arba reikalauti šilumos išsklaidymo priemonių.

Galimas perkrovos: jei taikoma nuolatinės srovės įtampa yra žymiai didesnė nei diodo įvertinta įtampa, ji gali sukelti diodų skilimą, dėl kurio atsiranda grandinės gedimas.Norint išvengti žalos, reikia laikytis tinkamų įtampos įvertinimų.