Înțelegerea redresorilor de pod: principii, clasificări și aplicații practice
2024-07-09 10460

Rectificatorul de punte transformă curentul alternativ (AC) în curent direct (DC) printr -o structură de punte compusă din patru diode.Conductivitatea unidirecțională a diodelor este utilizată pentru a rectifica ciclurile jumătate pozitive și negative ale AC în DC în aceeași direcție.Proiectarea redresorului de pod nu numai că îmbunătățește eficiența rectificării, dar oferă și o tensiune de ieșire stabilă DC.Acest articol va discuta în detaliu principiul de lucru, clasificarea și rolul redresorului podului în aplicații practice.

Catalog

Ce este un redresor?

Un redresor este un dispozitiv electronic utilizat pentru a converti curentul alternativ (AC) în curent direct (DC).Este utilizat în mod obișnuit în sistemele de alimentare și detectarea semnalelor radio.Rectificatorii facilitează conversia de la AC în DC profitând de conductivitatea unidirecțională a diodelor, permițând curentul să curgă într -o singură direcție.Pot fi confecționate dintr-o varietate de materiale, inclusiv tuburi de vid, tuburi de aprindere, diode cu semiconductor de siliciu în stare solidă și arcuri de mercur.Dispozitivele care îndeplinesc funcția opusă (convertirea DC în AC) se numesc invertoare.

Într -un standby UPS (sursă de alimentare neîntreruptă), doar bateria trebuie încărcată, astfel încât sistemul include un încărcător, dar nu furnizează energie la sarcină.În schimb, o dublă conversie UPS nu numai că percepe bateria, dar furnizează și energie invertorului, deci se numește redresor/încărcător.

Funcția principală a unui redresor este de a converti AC în DC.Face acest lucru prin două procese principale, transformarea AC în DC, apoi filtrarea acestuia pentru a oferi o ieșire DC stabilă pentru încărcare sau invertor și oferind o tensiune de încărcare pentru baterie, acționând astfel și ca încărcător.

Funcționarea unui redresor necontrolat implică trecerea jumătate din ciclul AC prin sarcină, producând o ieșire pulsantă DC.Într -un redresor controlat, fluxul de curent este gestionat prin controlul conducerii unui tranzistor sau a unui alt dispozitiv controlabil, rezultând o ieșire CC controlată.

Clasificarea redresorilor

Rectificatorii sunt clasificați în conformitate cu diferite standarde.Următoarele sunt metode comune de clasificare:

Clasificarea prin metoda de rectificare

Un redresor cu jumătate de undă funcționează doar în jumătate din ciclul AC (jumătate ciclu pozitiv sau jumătate ciclu negativ).Rămâne inactiv în cealaltă jumătate de ciclu.Prin urmare, tensiunea de ieșire constă din doar jumătate din forma de undă AC.

Un redresor cu undă completă se desfășoară atât în ​​jumătatea ciclurilor pozitive, cât și negative ale ciclului de curent alternativ.Aceasta înseamnă că tensiunea de ieșire este pozitivă în ambele jumătăți de cicluri ale ciclului.

Clasificarea după redresare

Rectificatorii diodei folosesc diode ca element principal de rectificare.Acestea sunt de obicei utilizate în circuite de rectificare a puterii mici și medii.Dioda permite ca curentul să curgă într -o direcție, asigurând conversia de la AC în DC.

SCR este un dispozitiv semiconductor care poate fi controlat cu precizie pentru a se porni și opri.Este potrivit pentru circuite de rectificare de mare putere care necesită un control precis al procesului de rectificare.SCR este prima alegere în aplicațiile care necesită o eficiență ridicată și o reglementare ridicată.

Aceste clasificări ne ajută să înțelegem funcțiile și aplicațiile specifice ale diferitelor tipuri de redresor în diferite sisteme electronice.

Figura 1: redresor de pod

Cum funcționează un redresor de pod?

Un redresor de punte este utilizat în mod obișnuit pentru a converti curentul alternativ (AC) în curent direct (DC) și este un circuit redresor care utilizează conductivitatea unidirecțională a unei diode.Utilizează patru diode aranjate într-o configurație a podului pentru a remedia jumătatea ciclurilor pozitive și negative ale puterii de curent alternativ într-o ieșire constantă de curent continuu.

Componente ale unui redresor de pod

Componentele unui redresor de pod sunt patru diode (D1, D2, D3, D4);o sursă de curent alternativ (intrare);un rezistor de încărcare (RL);și un condensator de filtru (opțional, folosit pentru a netezi tensiunea de ieșire).

Principiul de funcționare

Funcționarea unui redresor de punte implică două procese principale: rectificarea pozitivă pe jumătate ciclu și rectificarea negativă pe jumătate ciclică.

Figura 2: Forma de undă a redresorului de pod-jumătate ciclu pozitiv și jumătate de ciclu negativ

Rectificare pozitivă cu jumătate de ciclu

Polaritatea de tensiune În timpul jumătății pozitive a intrării de curent alternativ, capătul superior al intrării este pozitiv, iar capătul inferior este negativ.Calea de conducere este că diodele D1 și D2 sunt părtinitoare înainte și de conduită curent.Curentul curge de la terminalul pozitiv al sursei de curent alternativ, prin D1, de -a lungul rezistenței de încărcare RL și înapoi la terminalul negativ al sursei de curent alternativ prin D2.Starea off este că diodele D3 și D4 sunt părtinitoare invers și rămân oprite.În timpul acestui ciclu, curentul prin RL curge de la stânga la dreapta.

Rectificare negativă cu jumătate de ciclu

Polaritatea tensiunii este că, în timpul jumătății negative, polaritatea intrării de curent alternativ este inversată, ceea ce face ca capătul superior să fie negativ și capătul inferior pozitiv.Calea de conducere este că diodele D3 și D4 sunt părtinitoare înainte și de conduită curent.Curentul curge de la terminalul negativ al sursei de curent alternativ, prin D3, de -a lungul rezistenței de încărcare RL și înapoi la terminalul pozitiv al sursei de curent alternativ prin D4.Starea off este că diodele D1 și D2 sunt părtinitoare invers și rămân oprite.În ciuda inversării polarității, curentul care curge prin RL încă curge în aceeași direcție (de la stânga la dreapta).

Filtrare

După rectificare, tensiunea de ieșire este încă pulsantă DC.Pentru a netezi această tensiune și a reduce ondularea, se adaugă un condensator de filtru.Condensatorul filtrului este conectat în paralel cu rezistența de încărcare (RL).Această configurație netezește DC pulsant, reduce ondularea tensiunii și oferă o ieșire mai stabilă.

Circuitul de redresare a podului

Rectificatorul podului se îmbunătățește pe rectificarea diodei pe jumătate de undă.Funcția sa principală este de a converti curentul alternativ (AC) în curent direct (DC).Face acest lucru folosind patru diode într-un aranjament specific pentru a rectifica jumătatea ciclurilor pozitive și negative ale intrării de curent alternativ într-o ieșire de curent continuu unidirecțional.

Figura 3: Circuitul de redresare a podului

Rectificatorul podului transformă AC în DC folosind conductivitatea unidirecțională a diodelor.În timp ce tensiunea de curent alternativ și curentul alternează periodic, ieșirea DC a redresorului podului curge întotdeauna într -o direcție.Rectificatorii de punte sunt mai eficiente decât redresele cu undă monofazată cu undă și cu undă completă, deoarece folosesc ambele jumătăți de cicluri ale ciclului AC simultan.Acest lucru permite o ieșire DC mai ușoară, mai continuă.O sursă de alimentare DC stabilă este necesară în aplicații precum surse de alimentare, încărcătoare de baterii și diverse dispozitive electronice.Un redresor de punte combinat cu filtrarea poate asigura puterea DC stabilă necesară pentru aceste aplicații.

Funcțiile unui redresor de pod

Conversie de ac la curent continuu

Principala funcție a unui redresor de punte este de a converti intrarea de curent alternativ în ieșirea DC.Tensiunea de curent alternativ și curgerea curentului alternativ, în timp ce tensiunea continuă și curgerea curentului într -o direcție constantă.Diodele din redresorul podului permit curentul să curgă într -o singură direcție, asigurând astfel această conversie.

Eficiență îmbunătățită

Un redresor de punte utilizează atât ciclurile pozitive, cât și cele negative ale puterii de curent alternativ.Această utilizare dublă îmbunătățește eficiența în comparație cu un redresor monofazat.Rezultă o ieșire DC mai ușoară, cu mai puțină ondulare.

Putere DC stabilă

Puterea DC stabilă este potrivită pentru dispozitive electronice, surse de alimentare și încărcătoare de baterii.Un redresor de pod combinat cu condensatoare de filtrare poate furniza această sursă de alimentare stabilă.

În mod ideal, tensiunea de ieșire (valoarea medie) a unui redresor de pod poate fi exprimată ca

V_out = (2v_m)/π- (4v_f)/π

În cazul în care v_MIS Tensiunea maximă a puterii de intrare AC și V_F este picăturile de tensiune înainte a fiecărei diode.

Exemplu

Să presupunem că avem o sursă de alimentare cu curent alternativ cu o tensiune de intrare de 220V (valoare efectivă, RMS) și folosim un redresor de punte pentru rectificare.Căderea de tensiune înainte a diodei este de 0,7V.

Condiții de intrare ：

Tensiune de intrare 220V AC (RMS)

Tensiune maximă v_m = 220 × √2 ≈311v

Diodă tensiune înainte picătură v_f = 0,7V

Calculați ieșirea ：

Tensiune medie de ieșire v_avg = (2 × 311)/π- (4 × 0,7)/π ≈198v

În acest fel, redresorul podului transformă tensiunea de curent alternativ într -o tensiune de curent continuu aproape de 198V.Deși există încă unele fluctuații, ieșirea poate fi netezită în continuare folosind dispozitive de filtrare adecvate pentru a oferi o sursă de alimentare DC stabilă.După conectarea circuitului filtrului, tensiunea medie de ieșire este de aproximativ 1,2 ori mai mare decât valoarea RMS a AC-ului de intrare, în timp ce tensiunea de încărcare a circuitului deschis este de aproximativ 1,414 ori mai mare decât valoarea RMS.Acest calcul ajută la determinarea componentelor necesare pentru realizarea unei ieșiri de curent continuu și lină dintr -o intrare de curent alternativ.

Cum funcționează condensatorii ca filtre?

Filtrarea elimină undele de semnal nedorite.În filtrarea cu trecere mare, semnalele cu frecvență mai mare trec cu ușurință prin circuit la ieșire, în timp ce semnalele cu frecvență mai mică sunt blocate.Circuitele AC conțin tensiune sau semnale de curent de diferite frecvențe, nu toate necesare.Semnalele nedorite pot provoca interferențe care perturbă funcționarea circuitului.Pentru a filtra aceste semnale, se folosesc diverse circuite de filtrare, în care condensatoarele joacă un rol cheie.Deși semnalele rectificate nu sunt semnale de curent alternativ, conceptul este similar.Un condensator este format din doi conductori separați de un izolator.În circuitele de filtrare, condensatorii stochează energie pentru a reduce ondularea AC și pentru a îmbunătăți producția de curent continuu.

Figura 4: Diagrama circuitului filtrului de trecere mare

Cum se semnale de filtrare a condensatorilor

Condensatoarele pot stoca și elibera taxa.Când tensiunea crește, condensatorul se încarcă;Când tensiunea scade, condensatorul se descarcă.Această caracteristică netezește fluctuațiile de tensiune.Într -un circuit de redresare, cum ar fi un redresor de punte, tensiunea de curent continuu nu este netedă, ci pulsantă.Conectarea unui condensator de filtru la ieșire poate netezi aceste pulsiuni.

Figura 5: Rectificator de punte - modul de diodă cu undă completă

• Ciclul jumătății pozitive: În timpul jumătății pozitive, tensiunea crește, determinând încărcarea condensatorului.Energia electrică stocată atinge valoarea maximă la vârful de tensiune.

• Ciclul jumătății negative: În timpul jumătății negative, tensiunea scade și condensatorul se descarcă prin sarcină.Această descărcare oferă curent încărcăturii, împiedicând ca tensiunea de ieșire să scadă brusc și să netezească forma de undă.

Acțiunea de încărcare și descărcare a condensatorului netezește tensiunea de ieșire rectificată la un nivel de curent continuu mai constant, reducând fluctuațiile de tensiune și ondularea.

Alegerea condensatorului potrivit

Mărimea condensatorului de filtru afectează în mod direct efectul de filtrare.În general, cu cât valoarea capacității este mai mare, cu atât este mai bun efectul de filtrare, deoarece un condensator mare poate stoca mai multă încărcare și poate oferi o tensiune mai stabilă.Cu toate acestea, valoarea capacității nu poate fi prea mare, în caz contrar, va duce la un timp mai lung de pornire a circuitului, la o creștere a volumului condensatorului și la o creștere a costurilor.

Formula empirică pentru selectarea condensatoarelor de filtrare

C = I/(F × ΔV)

Unde C este valoarea capacității (Farad, f)

I este curentul de încărcare (ampere, a)

F este frecvența puterii (Hertz, Hz)

ΔV este tensiunea de ieșire admisă ondularea tensiunii de ieșire (volt, V)

Rolul condensatoarelor de filtrare

Când tensiunea rectificată crește, condensatorul de filtru se încarcă, determinând creșterea treptată a tensiunii.Când tensiunea rectificată scade, condensatorul de filtru se descarcă, oferind un curent constant și netezind tensiunea de ieșire.Acțiunea de încărcare și descărcare a condensatorului de filtru netezește tensiunea pulsantă rectificată, reducând ondularea tensiunii și fluctuațiile.Condensatoarele sunt eficiente pentru filtrare, deoarece permit trecerea semnalelor de curent alternativ în timp ce blochează semnalele DC.Semnalele de curent alternativ cu frecvențe mai mari trec mai ușor prin condensatoare, cu o rezistență mai mică, rezultând o tensiune mai mică pe condensator.În schimb, semnalele de curent alternativ cu frecvențe mai mici se confruntă cu o rezistență mai mare, ceea ce duce la o tensiune mai mare pe condensator.Pentru DC, condensatorul acționează ca un circuit deschis, curentul este zero, iar tensiunea de intrare este egală cu tensiunea condensatorului.

Filtrarea diferitelor frecvențe în circuitele redresante

Pentru a înțelege modul în care condensatorii de filtrare gestionează diferite frecvențe, să discutăm pe scurt expansiunea seriei Fourier.Seria Fourier se descompune semnale periodice non-sinusoidale în suma semnalelor sinusoidale ale diferitelor frecvențe.De exemplu, o undă periodică complexă poate fi descompusă în mai multe unde sinusoidale de diferite frecvențe.

Figura 6: undă pulsantă

Într -un circuit de redresare, ieșirea este o undă pulsantă, care poate fi descompusă în componente sinusoidale ale diferitelor frecvențe folosind seria Fourier.Componentele de înaltă frecvență trec direct prin condensator, în timp ce componentele cu frecvență joasă ajung la ieșire.

Figura 7: Diagrama circuitului filtrului condensator

Cu cât condensatorul este mai mare, cu atât este mai ușoară forma de undă de ieșire.Condensatorii mai mari stochează mai multe încărcări, oferind o tensiune mai stabilă.

Figura 8: Diagrama de filtrare a condensatorului

Într -o undă de tensiune pulsantă, când tensiunea scade sub tensiunea condensatorului, condensatorul se descarcă în sarcină, împiedicând scăderea tensiunii de ieșire la zero.Această încărcare continuă și descărcarea netezește tensiunea de ieșire.

Circuite de filtrare cu trecere mare și cu trecere mică

Într-un filtru de trecere mare, condensatorul și rezistența sunt conectate în serie.Semnalele de înaltă frecvență au o scădere de tensiune minimă la trecerea prin condensator, ceea ce duce la un curent mai mare și o tensiune de ieșire mai mare pe rezistență.Semnalele de frecvență joasă se confruntă cu o cădere de tensiune mai mare pe condensator, rezultând o tensiune de ieșire minimă.Într-un filtru cu trecere mică, condensatorul blochează semnale de înaltă frecvență și permite doar trecerea frecvențelor joase.Semnalele de înaltă frecvență au o impedanță ridicată și o tensiune de ieșire minimă, în timp ce semnalele de frecvență joasă au o impedanță scăzută și o tensiune de ieșire mai mare.

Figura 9: Circuit de filtru de trecere înaltă și joasă

Tipuri de redresor de pod

Rectificatorii podului sunt clasificați pe baza construcției și aplicării lor.Iată câteva tipuri comune:

Rectificator de pod monofazat

Rectificatorul de punte monofazat este cea mai simplă formă și este adesea utilizat în echipamentele mici de alimentare.Are patru diode care transformă AC monofazat în DC pulsant.În timpul jumătății pozitive a ciclului de curent alternativ, diodele D1 și D2, în timp ce D3 și D4 sunt oprite.În timpul jumătății negative, conduita D3 și D4 și D1 și D2 sunt oprite.Acest lucru permite rectificarea atât a ciclurilor pozitive, cât și negative ale AC în DC pozitivă.

Figura 10: Schema de formă de undă controlată cu undă completă cu undă completă

Rectificator de pod trifazat

Rectificatorii de poduri trifazate sunt utilizate în aplicații de energie mai mare, cum ar fi echipamente industriale și sisteme mari de energie.Conțin șase diode care transformă AC-ul trifazat în DC mai neted.În timpul fiecărui ciclu al acului trifazic, se desfășoară diverse combinații de diode, rectificând jumătățile pozitive și negative în DC.Această metodă oferă o ieșire DC mai ușoară adecvată pentru cerințele de mare putere.

Figura 11: Circuit redresor complet controlat de pod complet controlat

Rectificator de pod controlat

Rectificatorul de pod controlat folosește un redresor controlat de siliciu (SCR) în loc de o diodă convențională pentru a regla tensiunea de ieșire.Prin controlul unghiului de conducere SCR, puterea medie de curent continuu poate fi modificată.Reglarea unghiului de ardere SCR controlează timpul de conducere în fiecare ciclu, modificând astfel tensiunea medie de curent continuu.Acest tip este adesea utilizat în surse de alimentare reglabile și sisteme de control al motorului DC.

Rectificator de pod de înaltă frecvență

Rectificatorii de poduri de înaltă frecvență sunt utilizate în sisteme de putere de înaltă frecvență și folosesc de obicei diode de recuperare rapidă pentru a răspunde nevoilor surselor de alimentare de comutare (SMPS).Diodele de recuperare rapidă au un timp scurt de recuperare invers și pot răspunde rapid la operațiunile de comutare de înaltă frecvență, îmbunătățind astfel eficiența rectificării și reducând pierderile și zgomotul.

Registitorul podului monolitic

Rectificatorii podului monolitic integrează patru diode redresante într -un singur cip sau un modul, simplificând proiectarea circuitului și sunt utilizate în principal în dispozitive electronice mici și adaptoare de energie.Similar cu un redresor standard de punte, versiunea monolitică oferă o fiabilitate sporită și o instalare mai ușoară, deoarece este integrată într -un singur pachet.

Redresor complet controlat de pod

Un redresor de pod complet controlat folosește un redresor de tiristor (SCR) în locul unei diode normale.Fiecare element redresor este controlabil, permițând o reglare precisă a tensiunii de ieșire și a curentului.Prin variația unghiului de conducere a SCR, ieșirea redresorului poate fi controlată cu precizie.Acest redresor este ideal pentru aplicații care necesită un control al tensiunii fine, cum ar fi unitățile de motor DC și sursele de alimentare reglabile.Capacitatea de a varia unghiul de tragere al SCR permite gestionarea precisă a producției.

Rectificator de pod cu jumătate de control

Un redresor de punte cu jumătate controlat combină un tiristor (SCR) cu o diodă normală.De obicei, în aplicații monofazate, două dintre elementele de redresare opuse sunt SCRS, în timp ce celelalte două sunt diode.Această configurație oferă o capacitate parțială de reglare.În timp ce doar unele dintre elemente sunt controlabile, acestea oferă o reglementare limitată la un cost mai mic.Rectificatorii cu jumătate de control sunt potrivite pentru sistemele care necesită un control parțial și nu sunt prohibitive din punct de vedere al costurilor, cum ar fi unități de motor mici și surse de alimentare reglabile sensibile la costuri.

Rectificator de pod necontrolat

Un redresor de pod necontrolat folosește doar diode obișnuite, iar toate elementele de rectificare sunt incontrolabile.Este cel mai simplu și mai utilizat redresor de pod.Acest redresor nu are capacitate de reglare, nu poate ajusta tensiunea de ieșire sau curentul și efectuează doar o rectificare de bază.Este potrivit pentru diverse dispozitive electronice care necesită o sursă de alimentare cu curent continuu stabil, cum ar fi adaptoarele de energie și încărcătoarele de baterii.

Aplicații ale redresorilor podului

Furnizarea de tensiune de curent continuu polarizat și stabil în sudare

În echipamentele de sudare, redresorul podului sunt capabili să ofere o tensiune DC stabilă.Această stabilitate permite sudarea de înaltă calitate, deoarece sursa de alimentare afectează în mod direct procesul de sudare.Registitorul transformă puterea de curent alternativ la curent continuu, reducând fluctuațiile curentului și asigurând un arc de sudare stabil, care îmbunătățește rezistența și calitatea articulației sudate.Această stabilitate minimizează defectele de sudare și îmbunătățește precizia generală, în special în sudarea cu arc.

Figura 12: Rectificatorii de pod utilizate în mașina de sudare

O altă funcție cheie a redresorului podului este de a oferi tensiune continuu polarizată.Acest lucru este deosebit de important în operațiunile profesionale de sudură, cum ar fi sudare din aluminiu sau oțel inoxidabil, unde formarea straturilor de oxid poate afecta calitatea sudurii.Tensiunea polarizată reduce oxidarea, asigurând o suprafață de sudură mai curată și o îmbinare mai puternică.Prin combinarea unui redresor de pod, echipamentele de sudare pot oferi un curent mai stabil, de înaltă calitate, care îmbunătățește întregul proces de sudare.

Pentru a netezi în continuare ieșirea DC și pentru a reduce fluctuațiile de tensiune, redresorul de punte sunt adesea utilizați împreună cu condensatoarele de filtrare și regulatoarele de tensiune.Condensatorul de filtru elimină ondulările și face ca tensiunea de ieșire să fie mai lină, în timp ce regulatorul de tensiune asigură că tensiunea de ieșire este constantă, protejând calitatea de sudare de ionii de tensiune V ariat.Această combinație îmbunătățește stabilitatea sursei de energie de sudare și prelungește durata de viață a echipamentului.

Sursa de alimentare internă

Dispozitivele electronice moderne, inclusiv aparatele de uz casnic, echipamentele de control industrial și echipamentele de comunicare, necesită o sursă de alimentare cu curent continuu stabil pentru a funcționa corect.Rectificatorii podului transformă puterea de curent alternativ din rețea la puterea DC cerută de aceste dispozitive, iar majoritatea componentelor și circuitelor electronice se bazează pe puterea DC.

Într -un redresor de punte, patru diode formează un circuit de punte pentru a converti puterea de curent alternativ în puterea DC pulsantă.Apoi, un condensator de filtru netezește ieșirea, reducând fluctuațiile de tensiune și producând o sursă de alimentare DC mai stabilă.Pentru dispozitivele care necesită o putere precisă, un regulator de tensiune (cum ar fi un regulator liniar sau de comutare) asigură o tensiune de ieșire constantă și precisă.Această configurație îmbunătățește fiabilitatea și durata de viață a echipamentului prin prevenirea deteriorării cauzate de fluctuațiile de tensiune.

În aparatele de uz casnic, redresările de pod sunt utilizate în modulele de putere internă ale dispozitivelor precum televizoare, sisteme de sunet și computere.De exemplu, în sursa de alimentare a unui televizor, un redresor de pod transformă puterea de curent alternativ în curent continuu, care este apoi filtrat și stabilizat înainte de a fi distribuit în circuitul TV.Acest lucru asigură că tensiunea rămâne stabilă, în ciuda fluctuațiilor sursei de alimentare externă, menținând astfel calitatea imaginii și a sunetului.

Echipamentele de control industrial au cerințe mai mari pentru stabilitatea alimentării cu energie electrică datorită mediului de operare complex.Rectificatorii de pod din aceste dispozitive asigură o putere DC stabilă și îmbunătățesc siguranța și fiabilitatea sistemului prin circuite de protecție, cum ar fi supratensiunea și protecția supracurentului.De exemplu, în controlerele logice programabile (PLC), redresorul de punte pot funcționa stabil în condiții diferite.

În echipamente de comunicare, cum ar fi routere și întrerupătoare, redresorul podului pot oferi o putere de înaltă stabilitate, cu zgomot redus.Acest lucru asigură transmiterea fiabilă a semnalului și funcționarea lină a echipamentelor.Prin transformarea AC în DC și adoptând o filtrare eficientă și o reglare a tensiunii, redresorul podului susțin performanța fiabilă a echipamentelor de comunicare în medii de rețea complexe.

În interiorul unui încărcător de baterii

Un redresor de punte transformă puterea de curent alternativ în curent continuu necesar pentru încărcarea bateriei într -un încărcător de baterii.Odată cu creșterea dispozitivelor portabile și a vehiculelor electrice, încărcătoarele de baterii fiabile au devenit esențiale.Registrul asigură că încărcătorul oferă un curent și o tensiune constantă care să răspundă nevoilor specifice ale diferitelor tipuri de baterii.Această sursă de alimentare stabilă permite încărcarea eficientă și o durată de viață extinsă a bateriei.

Un redresor de pod constă de obicei din patru diode care formează un circuit de pod.Transformă jumătățile pozitive și negative ale puterii de curent alternativ în puterea DC pulsantă.Deși această putere DC pulsantă îndeplinește cerințele de bază, aceasta fluctuează în continuare.Prin urmare, încărcătoarele de baterii conțin, de obicei, condensatoare de filtrare pentru a netezi tensiunea și a asigura o ieșire mai stabilă.

Diferite baterii necesită tensiuni și curenți de încărcare specifice.Rectificatorii de pod sunt combinate cu alte module de circuit pentru a răspunde acestor nevoi.De exemplu, bateriile de litiu necesită o tensiune precisă și un control curent pentru a preveni supraîncărcarea și supra-dezamăgirea.Rectificatorul integrează moduri constante de încărcare a curentului și a tensiunii constante și cooperează cu circuitul de control de încărcare pentru a asigura o tensiune și curent precis pentru a optimiza procesul de încărcare.

În plus față de conversia puterii, redresorul podului pot proteja și încărcătoarele de baterii.Tensiunea de alimentare cu energie electrică poate experimenta supratensiunea sau creșterea momentană, ceea ce poate deteriora bateria și încărcătorul.Rectificatorul formează un mecanism de protecție eficient împreună cu componente de protecție, cum ar fi variatoarele și siguranțele.Când tensiunea de intrare depășește nivelul sigur, circuitul de protecție taie rapid sursa de alimentare sau deviază curentul în exces pentru a proteja bateria și încărcătorul.

Rectificatorii podului sunt utilizate nu numai în încărcătoarele pentru dispozitive mici, ci și în sistemele de încărcare a vehiculelor electrice de mare putere.Aceste sisteme pot gestiona o putere și curent mai mare, iar redresorul asigură o încărcare sigură și eficientă cu performanțele lor fiabile.Tehnologia eficientă de rectificare și reglare a tensiunii permite încărcarea rapidă și prelungirea duratei de viață a bateriei vehiculelor electrice.

În interiorul unei turbine eoliene

Într -o turbină eoliană, un redresor de pod transformă puterea de curent alternativ generat de vânt în curent continuu.Această putere DC este baza pentru conversia și stocarea ulterioară a puterii.Turbinele eoliene generează energie electrică prin diferite viteze ale vântului, producând o energie de curent alternativ instabilă.Redresorul transformă în mod eficient această putere de curent alternativă într -o putere DC mai stabilă, ușor de stocat sau de transformat în curent alternativ compatibil cu grila.

Figura 13: Rectificatorii podului utilizate în turbinele eoliene

Generatoarele de turbine eoliene generează de obicei o putere de curent alternativ trifazat, care este apoi transformată în alimentare cu curent continuu de către un redresor de punte.Această conversie stabilizează puterea și reduce impactul fluctuațiilor de tensiune.Puterea DC rectificată poate fi utilizată direct într -un sistem de stocare a bateriei sau convertită la curent alternativ de către un invertor pentru a optimiza utilizarea generarii energiei eoliene.

În interiorul turbinei eoliene, redresorul podului, circuitul de filtrare și circuitul de protecție formează un sistem cuprinzător de conversie și gestionare a puterii.Circuitul de filtru netezește puterea DC rectificată, reduce fluctuațiile și ondulările de tensiune și obține o ieșire stabilă.Circuitul de protecție previne deteriorarea supratensiunii și supracurentului, asigurând siguranța și fiabilitatea sistemului.

Datorită condițiilor dure de mediu, cum ar fi zonele offshore sau muntoase, sistemele de generare a energiei eoliene necesită o fiabilitate și durabilitate ridicată.Rectificatorii podului trebuie să reziste la astfel de condiții pentru a asigura funcționarea pe termen lung.Materiale de înaltă calitate și procese avansate de fabricație îmbunătățesc durabilitatea și stabilitatea modulelor de redresare, îmbunătățesc eficiența sistemului, reduc costurile de întreținere și prelungesc durata de viață a echipamentelor.

Aplicarea redresorilor de pod în turbinele eoliene permite o conversie și gestionare eficientă a puterii.Aceste redresoare îmbunătățesc eficiența conversiei energetice și calitatea puterii, promovează dezvoltarea energiei regenerabile și reduc dependența de combustibilii fosili.Pe măsură ce sursele de energie curată, cum ar fi energia eoliană, devin o parte integrantă a mixului global de energie, redresorul de punte joacă un rol cheie în această transformare.

Detectarea amplitudinii unui semnal modulat

În sistemele de comunicații electronice, este necesar să se detecteze amplitudinea unui semnal modulat.Acest proces este deosebit de important în comunicațiile de frecvență radio (RF) și în procesarea semnalului audio.Rectificatorii podului convertesc semnale de curent alternativ în semnale DC, făcând detectarea amplitudinii mai ușoară și mai exactă.Prin transformarea semnalelor de AC complexe în tensiuni de curent continuu măsurabile, redresoarele permit o detectare precisă a amplitudinii.

Compus din patru diode într -un circuit de punte, un redresor de punte procesează atât ciclurile pozitive, cât și cele negative ale AC, producând o ieșire DC mai netedă și mai stabilă.Tensiunea DC rectificată este proporțională cu amplitudinea semnalului inițial, permițând măsurarea exactă a amplitudinii semnalului modulat.

Rectificatorii de punte sunt esențiale în circuitele de detectare a amplitudinii în cadrul receptorilor și emițătorilor RF.Aceste circuite monitorizează rezistența semnalului în timp real, permițând ajustările necesare pentru transmisia semnalului stabil și de înaltă calitate.De asemenea, sunt frecvente în dispozitivele audio, cum ar fi amplificatoarele și circuitele de control al volumului, unde detectarea amplitudinii unui semnal audio permite ajustări dinamice ale volumului pentru o experiență de ascultare îmbunătățită.

Pentru a îmbunătăți precizia detectării amplitudinii, redresoarele de punte sunt adesea asociate cu circuite de filtrare și amplificare.Circuitul de filtru netezește semnalul DC rectificat prin eliminarea ondulării, în timp ce circuitul amplificatorului crește amplitudinea semnalului, îmbunătățind astfel sensibilitatea și precizia detectării.Această combinație funcționează cu o varietate de semnale și frecvențe de modulare, oferind un suport tehnic fiabil pentru multe aplicații.

În plus față de comunicații și echipamente audio, redresările de pod sunt de asemenea utilizate în sistemele radar pentru a detecta amplitudinea semnalului ecou, ​​contribuind la determinarea distanței și dimensiunii țintei.În echipamentele medicale, acestea ajută la detectarea amplitudinii semnalelor de electrocardiogramă (ECG), oferind date valoroase pentru diagnosticarea bolilor.

Convertirea AC ridicată la tensiune cu curent continuu

Rectificatorii de punte sunt utilizate pe scară largă în electronica de putere pentru a transforma tensiunea de curent alternativ în tensiune cu curent continuu pentru aplicații precum adaptoare de energie, echipamente industriale și diverse dispozitive electronice.Rectificatorii asigură funcționarea fiabilă a dispozitivelor care necesită energie DC de joasă tensiune prin transformarea eficientă a curentului de înaltă tensiune din sursa principală de alimentare.

Rectificatorul de punte funcționează folosind patru diode pentru a forma un circuit de punte pentru a rectifica cele două jumătăți de cicluri ale puterii de intrare a curentului de intrare și a-l converti în putere DC pulsantă.Deși această putere DC pulsantă conține o oarecare ondulare, filtrarea ulterioară și reglarea tensiunii produce o putere DC de joasă tensiune.Condensatoarele de filtrare fluctuații de tensiune netede, în timp ce regulatoarele de tensiune asigură că tensiunea de ieșire este precisă, garantând performanța constantă a dispozitivului.

Rectificatorii de pod nu numai că efectuează conversia tensiunii, dar protejează și circuitele.De exemplu, în echipamentele industriale, AC de înaltă tensiune poate întâmpina supratensiuni atunci când este transformat în DC de joasă tensiune.Combinarea redresorilor cu circuite de protecție de supratensiune și siguranțe asigură siguranța echipamentelor.Dacă tensiunea de intrare depășește un nivel sigur, circuitul de protecție taie rapid puterea sau limitează curentul pentru a preveni deteriorarea.

În adaptoarele de putere, redresorul podului sunt componente esențiale.De exemplu, încărcătoarele de telefonie mobilă folosesc redresoare de punte pentru a converti 220V AC în DC, care este apoi filtrată și coborâtă pentru a ieși un DC de 5V sau 9V stabil pentru încărcare.Acest proces asigură încărcarea sigură și eficientă și prelungește durata de viață a bateriei.

Echipamentele industriale necesită adesea o sursă de alimentare cu curent continuu de joasă tensiune pentru a alimenta circuitele interne și sistemele de control.Rectificatorii podului convertesc AC industrial de înaltă tensiune în DC de joasă tensiune adecvată pentru a asigura funcționarea normală a echipamentelor, cum ar fi mașinile-unelte CNC și sistemele de control al motorului.Disiparea căldurii și eficiența sunt provocări în transformarea AC de înaltă tensiune în DC de joasă tensiune.Deoarece rectificarea generează căldură, redresorul de punte sunt adesea echipați cu chiuvete de căldură sau din materiale semiconductoare de înaltă eficiență pentru a îmbunătăți performanța și durabilitatea.

Redresor de pod vs. redresor cu jumătate de undă

Rectificatorii de pod și redresorul cu jumătate de undă sunt tipuri de redresor obișnuite, dar diferă foarte mult în construcții, performanțe și aplicații.Înțelegerea acestor diferențe vă poate ajuta să alegeți cea mai potrivită soluție de rectificare pentru o varietate de aplicații.

Rectificator de pod

Un redresor de punte este mai eficient, deoarece transformă puterea pe întregul ciclu de curent alternativ.Utilizează patru diode aranjate într-o configurație a podului, permițându-i să se ocupe atât de jumătatea ciclurilor pozitive, cât și de cele negative ale intrării de curent alternativ.Deoarece se folosește întreaga tensiune de intrare, tensiunea de ieșire este mai mare.Când conectați un redresor de punte, puteți observa imediat eficiența acestuia.Tensiunea de ieșire este mai netedă și mai mare decât cea a unui redresor cu jumătate de undă.Această eficiență este motivul pentru care redresorul podului sunt utilizate în surse de alimentare de înaltă performanță, cum ar fi adaptoare de energie, echipamente de sudare și sisteme de control industrial.Ieșirea DC stabilă îl face ideal pentru aplicații care necesită o putere stabilă.

Rectificator cu jumătate de undă

Un redresor cu jumătate de undă este mai simplu și necesită o singură diodă pentru rectificarea de bază.Se desfășoară doar în timpul jumătății pozitive a intrării de curent alternativ, permițând trecerea curentului doar în această perioadă.Jumătatea negativă este blocată, rezultând o ieșire pulsantă de curent continuu care conține doar curentul pozitiv cu jumătate de ciclu.Când utilizați un redresor cu jumătate de undă, veți observa simplitatea acestuia.Este ușor de configurat, dar ieșirea este mai puțin eficientă, cu o tensiune mai mică și o ondulare mai mare.Acest lucru îl face potrivit pentru dispozitive cu putere redusă care nu necesită o calitate ridicată a puterii, cum ar fi încărcătoarele simple și circuitele de procesare a semnalului cu putere redusă.

Comparație și aplicație

Eficiență și stabilitate: redresorul podului oferă o eficiență și stabilitate mai mare.Ei utilizează ciclul de curent alternativ complet, rezultând o ieșire DC mai ușoară, cu o ondulare minimă.Când este asociat cu un circuit de filtrare, ondularea tensiunii de ieșire este redusă în continuare, oferind o tensiune DC stabilă și netedă.Acest lucru le face potrivite pentru aplicații care necesită o calitate ridicată a puterii.

Complexitate și cost: redresorul podului sunt mai complexe în construcții și necesită patru diode.Cu toate acestea, progresele electronice au redus costurile și dimensiunea acestor componente, ceea ce face ca redresorul de pod mai ușor să fie mai ușor disponibile.

Simplitatea și rentabilitatea costurilor: redresoarele cu jumătate de undă sunt simple în construcții și costuri scăzute, ceea ce le face avantajoase pentru aplicațiile în care calitatea ridicată a puterii nu este importantă.Sunt ideale pentru circuite mici, cu putere redusă, cum ar fi cele din dispozitive portabile sau electronice cu costuri reduse.Deși au eficiență mai mică și fluctuații de tensiune mai mari, simplitatea lor le face o alegere accesibilă pentru unele utilizări.

Alegerea redresorului potrivit

Alegerea între un redresor de pod și un redresor cu jumătate de undă depinde de cerințele specifice ale aplicației.Pentru o eficiență ridicată și o ieșire stabilă, un redresor de pod este cea mai bună alegere.Pentru simplitate și costuri reduse, în special în aplicațiile cu putere redusă, un redresor cu jumătate de undă poate fi mai potrivit.

Compararea redresoarelor de pod și a întrerupătorilor de curent alternativ

Rectificatorii de pod și întrerupătoarele de curent alternativ joacă roluri diferite în electronice de putere.Rectificatorii de punte convertesc curentul alternativ (AC) în curent direct (DC), în timp ce comutatoarele AC controlează starea de oprire a unui circuit de curent alternativ.Înțelegerea funcțiilor și aplicațiilor lor ajută la proiectarea și utilizarea eficientă a dispozitivelor electronice.

Rectificator de pod

Un redresor de punte transformă jumătatea pozitivă și negativă a acului AC în DC.Acest lucru se realizează folosind patru diode care se desfășoară alternativ, asigurându -se că curentul de curent alternativ curge într -o singură direcție, rezultând o ieșire pulsantă de curent continuu.Când utilizați redresor de punte, veți observa cât de eficient convertesc AC în DC pe întregul ciclu.Tensiunea de ieșire este mai mare și mai netedă, în special atunci când este combinată cu condensatoare de filtrare și regulatoare de tensiune, care pot reduce fluctuațiile și pot oferi DC stabil.Aceste caracteristici fac ca redresorul de pod ideal pentru adaptoarele de energie, echipamentele de sudare și sistemele de control industrial, unde este necesară o sursă de alimentare stabilă și fiabilă.

Comutatoare de curent alternativ

Comutatoarele de curent alternativ folosesc elemente de comutare electronică, cum ar fi tiristori, tiristori bidirecționali sau relee în stare solidă pentru a controla conducerea și deconectarea circuitelor de curent alternativ.Cu întrerupătoarele de curent alternativ, veți constata că răspund rapid, au o viață lungă de serviciu și sunt extrem de fiabile.Acestea pot funcționa la frecvențe înalte, ceea ce le face adecvate pentru aplicații care necesită comutarea frecventă, cum ar fi aparatele de acasă, sistemele de iluminat și controalele de automatizare industrială.Aceștia gestionează eficient distribuția de energie, asigurându -se că sistemele funcționează în siguranță și eficient.

Aplicații combinate

În unele sisteme, redresorul de punte și întrerupătoarele de curent alternativ sunt utilizate împreună pentru gestionarea complexă a puterii.De exemplu, într -un sistem de sursă de alimentare neîntreruptă (UPS), un redresor de punte transformă puterea de intrare a curentului curent continuu pentru stocarea bateriei și utilizarea invertorului.Comutatorul de curent alternativ controlează comutarea de alimentare, asigurând puterea continuă în timpul unei eșecuri principale de alimentare prin trecerea rapidă la o sursă de alimentare de rezervă.Această combinație folosește punctele forte ale ambelor componente pentru a oferi o soluție de putere stabilă și fiabilă.

Considerații de proiectare

Proiectarea și selectarea unui redresor de punte și a unui comutator de curent alternativ implică diferiți factori.Pentru un redresor de punte, luați în considerare tensiunea de intrare și specificațiile de curent, eficiența rectificării, managementul termic și dimensiunea fizică.Pentru întrerupătoarele de curent alternativ, acordați atenție tensiunii și evaluărilor curente, viteza de comutare, robunerea și compatibilitatea electromagnetică.Inginerii trebuie să selecteze componentele potrivite pe baza cerințelor specifice ale aplicației pentru a obține performanțe și fiabilitate optime.

Concluzie

Rectificatorii au o importanță deosebită în sistemele electronice și de energie electrică.Fie că este un redresor cu jumătate de undă, un redresor cu undă completă sau un redresor de pod, toate joacă un rol cheie în diferite scenarii de aplicare.Rectificatorii podului sunt utilizate pe scară largă în surse de alimentare de înaltă performanță, echipamente de sudare și sisteme de control industrial datorită eficienței și stabilității lor ridicate.Rectificatorii cu jumătate de undă sunt potrivite pentru dispozitive electronice cu putere redusă datorită structurii lor simple și a costurilor reduse.Atunci când proiectați și selectați redresor, inginerii trebuie să ia în considerare în mod cuprinzător factori precum tensiunea de intrare, specificațiile de curent, eficiența rectificării și gestionarea termică în funcție de cerințele specifice ale aplicației pentru a asigura performanță și fiabilitate optime.Dezvoltarea și aplicarea redresoarelor nu numai că îmbunătățesc eficiența și stabilitatea echipamentelor electronice, ci și promovează progresul tehnologic și modernizarea industrială.

Întrebări frecvente [FAQ]

1. Care sunt avantajele unui redresor de pod?

Eficiență ridicată: redresorul de punte transformă ambele jumătăți ale ciclului AC în DC, ceea ce le face mai eficiente decât redresorul cu jumătate de undă, care folosesc doar o jumătate din ciclul AC.Aceasta înseamnă că este irosită mai puțină energie și se livrează mai multă putere la sarcină.

Tensiune de ieșire mai mare: Deoarece redresorul de punte folosesc forma de undă completă, tensiunea de ieșire a curentului curent continuu este mai mare în comparație cu redresorul cu jumătate de undă.Acest lucru duce la o sursă de alimentare mai robustă.

Ridple redus: Procesul de rectificare a undelor complete produce o ieșire DC mai ușoară cu o ondulare mai mică (fluctuații) în comparație cu rectificarea cu jumătate de undă.Această ieșire mai ușoară este crucială pentru dispozitivele electronice sensibile.

Fiabil și durabil: utilizarea a patru diode într -o configurație a podului oferă o fiabilitate și durabilitate mai bună.Chiar dacă o diodă nu reușește, circuitul poate funcționa în continuare, deși cu o eficiență redusă.

Nu este nevoie de un transformator atins în centru: spre deosebire de redresoarele cu undă completă care necesită un transformator atins în centru, redresorul de pod nu au nevoie de acest lucru, ceea ce face ca designul să fie mai simplu și adesea mai ieftin.

2. De ce sunt utilizate patru diode în redresorul podului?

Rectificarea cu undă completă: motivul principal pentru utilizarea a patru diode este realizarea rectificării cu undă completă.Aceasta înseamnă că se utilizează atât jumătățile pozitive, cât și cele negative ale ciclului AC, ceea ce crește eficiența și tensiunea de ieșire a redresorului.

Controlul direcției: diodele sunt aranjate într -o configurație de punte care direcționează fluxul curentului.În timpul jumătății pozitive a intrării de curent alternativ, două dintre diode conduc și permit curentul să treacă prin sarcină într-o direcție.În timpul jumătății negative, celelalte două diode conduc, dar încă direcționează curentul prin sarcină în aceeași direcție.Acest lucru asigură o ieșire constantă DC.

Utilizarea tensiunii: prin utilizarea a patru diode, redresorul de punte poate utiliza întreaga tensiune de curent alternativ, maximizând eficiența conversiei puterii.Fiecare pereche de diode conduce alternativ, asigurându -se că sarcina vede întotdeauna un curent unidirecțional.

3. Care sunt dezavantajele redresoarelor podului?

Căderea de tensiune: Fiecare diodă din redresorul podului introduce o picătură de tensiune mică (de obicei 0,7V pentru diode de siliciu).Cu patru diode, aceasta duce la o scădere totală de tensiune de aproximativ 1,4V, reducând ușor tensiunea de ieșire.

Complexitate: Circuitul redresor al podului este mai complex decât un redresor simplu cu jumătate de undă, deoarece necesită patru diode în loc de unul.Acest lucru poate crește complexitatea proiectării și asamblării circuitului.

Pierderea puterii: căderea de tensiune pe diode se traduce, de asemenea, în pierderea de energie, ceea ce poate fi semnificativ în aplicațiile cu curent ridicat.Aceasta reduce eficiența generală a sursei de alimentare.

Generarea de căldură: pierderea de energie a diodelor are ca rezultat generarea de căldură, care poate necesita măsuri suplimentare de răcire, cum ar fi chiuvete de căldură, pentru a preveni supraîncălzirea, în special în aplicațiile de mare putere.

4. Ce se întâmplă dacă introduceți DC într -un redresor de pod?

Fără rectificare: un redresor de punte este proiectat pentru a converti AC în DC, permițând curentului să treacă prin diode într -o direcție.Dacă aplicați DC la intrare, diodele nu vor comuta sau rectifica curentul, deoarece DC este deja unidirecțional.

Căderea tensiunii: DC va trece prin două diode simultan (unul în fiecare picior al podului), provocând o picătură de tensiune de aproximativ 1,4V (0,7V pe diodă).Aceasta înseamnă că tensiunea DC de ieșire va fi puțin mai mică decât tensiunea DC de intrare.

Generarea căldurii: curentul care trece prin diode va genera căldură datorită disipației puterii (p = i²r).Această căldură poate deveni semnificativă dacă curentul de intrare este ridicat, care poate deteriora diodele sau necesită măsuri de disipare a căldurii.

Posibilă suprasarcină: Dacă tensiunea DC aplicată este semnificativ mai mare decât tensiunea nominală a diodei, poate provoca descompunerea diodei, ceea ce duce la defecțiunea circuitului.Evaluările corecte ale tensiunii trebuie respectate pentru a evita deteriorarea.