- Az egyenirányítók különböző típusai – működés és alkalmazások
- Mi az egyenirányító?
- Mi az egyenirányítás?
- Az egyenirányítók típusai
- Vezéreletlen egyenirányító:
- Félhullámú egyenirányító:
- Teljes hullámú egyenirányító:
- Híd egyenirányító
- Középcsapos egyenirányító
- Vezérelt egyenirányító:
- Félhullám vezérelt egyenirányító
- Teljes hullámvezérlésű egyenirányító
- Vezérelt híd egyenirányító
- vezérelt Center-Tap egyenirányító:
- Egyfázisú és háromfázisú egyenirányítók
- Az egyenirányítók összehasonlítása
- Az egyenirányítók alkalmazása
Az egyenirányítók különböző típusai – működés és alkalmazások
Az elektronikában az egyenirányító áramkör a leggyakrabban használt áramkör, mivel szinte minden elektronikus készülék egyenárammal (egyenáram) működik, de az egyenáramú források elérhetősége korlátozott, például az otthonunkban lévő konnektorok váltakozó áramot (AC) biztosítanak. Az egyenirányító tökéletes jelölt erre a munkára az iparban & Otthon az AC egyenáramúvá alakítására. Még a mobiltelefon-töltőink is egyenirányítókat használnak az otthoni konnektorainkból származó AC egyenáramúvá alakításához. Különböző típusú egyenirányítókat használnak bizonyos alkalmazásokhoz.
Főként kétféle feszültségtípus van jelen, amelyeket manapság széles körben használnak. Ezek váltakozó és egyenfeszültségű típusok. Ezek a feszültségtípusok egyik típusból a másikba alakíthatók át az adott átalakításhoz tervezett speciális áramkörökkel. Ezek az átalakítások mindenhol megtörténnek.
A fő ellátásunk, amelyet az elektromos hálózatokból kapunk, váltakozó természetű, és az otthonunkban használt készülékek általában kis egyenfeszültséget igényelnek. A váltakozó áram egyenárammá alakításának ezt a folyamatát egyenirányításnak nevezik. A váltakozó áram egyenárammá alakítását további folyamatok előzik meg, amelyek magukban foglalhatják a szűrést, a DC-DC átalakítást és így tovább. Az elektronikus tápegység egyik leggyakoribb része a hídegyenirányító.
Néhány elektronikus áramkör egyenirányított egyenáramú tápegységet igényel a különböző elektronikus alapkomponensek táplálásához a rendelkezésre álló váltakozó áramú hálózati tápegységből. Az egyszerű híd egyenirányítót számos elektronikus AC-alapú tápegységben használják.
Az egyenirányító áramkör másik módja az, hogy az egyenirányító áramkörről azt mondhatjuk, hogy feszültségek helyett áramot alakít át. Ennek intuitívabb értelme van, mivel jobban megszoktuk, hogy az áramot használjuk egy alkatrész természetének meghatározására. Röviden, az egyenirányító olyan áramot vesz, amely negatív és pozitív komponensekkel rendelkezik, és egyenirányítja azt úgy, hogy csak az áram pozitív komponense marad.
A híd egyenirányítók széles körben használatosak a tápegységekben, amelyek az elektronikus alkatrész vagy eszközök számára szükséges egyenfeszültséget biztosítják. A leghatékonyabb kapcsolóeszközök, amelyek jellemzői teljes mértékben ismertek, a diódák. Elméletileg a diódák helyett bármilyen szabályozható vagy nem szabályozható szilárdtest-kapcsoló használható.
- Kapcsolódó hozzászólás:
- Kapcsolódó hozzászólás:
Az egyenirányítók típusait általában a kimenetük alapján osztályozzák. Ebben a cikkben az egyenirányítók számos típusát tárgyaljuk, mint például:
- Egyfázisú egyenirányítók
- Háromfázisú egyenirányítók
- Vezérelt egyenirányítók
- Vezéreletlen egyenirányítók
- Félhullámú egyenirányítók
- Teljes hullámú egyenirányítók
- Bridge egyenirányítók
- Center-Csapágyazott egyenirányítók
Tartalomjegyzék
Mi az egyenirányító?
Az egyenirányító egy vagy több diódából álló elektromos eszköz, amely a váltakozó áramot (AC) egyenárammá (DC) alakítja. Egyenirányításra használják, ahol az alábbi folyamat azt mutatja, hogy hogyan alakítja át az AC-t DC-vé..
Mi az egyenirányítás?
A rektifikálás a váltakozó áram (amely periodikusan változtatja irányát) egyenárammá (egy irányban áramlik) való átalakításának folyamata.
- Kapcsolódó bejegyzés: & Alkalmazások
Az egyenirányítók típusai
Az egyenirányítóknak főként két típusa van:
- Vezéreletlen egyenirányító
- Vezérelt egyenirányító
A hidas egyenirányítóknak sokféle típusa van, és a besorolás alapja sokféle lehet, hogy csak néhányat említsek, a tápellátás típusa, a hídáramkör felépítése, a vezérlési képesség stb. A híd egyenirányítók nagyjából egy- és háromfázisú egyenirányítókba sorolhatók a bemenet típusa alapján, amelyen dolgoznak. Mindkét típus magában foglalja ezeket a további osztályozásokat, amelyek mind az egy-, mind a háromfázisú egyenirányítókba sorolhatók.
A további osztályozás az egyenirányító által használt kapcsolóeszközökön alapul, és a típusok a nem vezérelt, félig vezérelt és teljesen vezérelt egyenirányítók. Az egyenirányítók néhány típusát az alábbiakban tárgyaljuk.
Az egyenirányító áramkör típusa alapján az egyenirányítók két kategóriába sorolhatók.
- Félhullámú egyenirányító
- Teljes hullámú egyenirányító
A félhullámú egyenirányító csak a váltóáramú hullám felét alakítja át egyenáramú jellé, míg a teljes hullámú egyenirányító a teljes váltóáramú jelet egyenáramúvá alakítja.
A híd egyenirányító a leggyakrabban használt egyenirányító az elektronikában, és ez a jelentés az egyik működésével és készítésével foglalkozik. Az egyszerű híd egyenirányító áramkör a legnépszerűbb módszer a teljes hullámegyenirányításhoz.
A következőkben mind a vezérelt, mind a nem vezérelt (félhullámú és teljes hullámú híd) egyenirányítókat részletesen tárgyaljuk áramköri rajzokkal és működéssel.
- Kapcsolódó bejegyzés: A transzformátorok típusai és alkalmazásuk
Vezéreletlen egyenirányító:
Az egyenirányítótípust, amelynek kimeneti feszültségét nem lehet szabályozni, vezéreletlen egyenirányítónak nevezzük.
Az egyenirányító kapcsolókkal működik. A kapcsolók különböző típusúak lehetnek, nagyjából szabályozható kapcsolók és nem szabályozható kapcsolók. A dióda egyirányú eszköz, amely csak egy irányban engedi az áramáramlást. A dióda működése nem vezérelt, mivel addig vezet, amíg előrefelé előfeszített.
A diódák konfigurációjával bármely adott egyenirányítóban az egyenirányító nem teljesen az üzemeltető ellenőrzése alatt áll, ezért az ilyen típusú egyenirányítókat nem vezérelt egyenirányítóknak nevezik. Nem teszi lehetővé, hogy a teljesítmény a terhelési igénytől függően változzon. Ezért ezt az egyenirányítótípust általában állandó vagy rögzített tápegységekben használják.
- Kapcsolódó bejegyzés:
A nem vezérelt egyenirányító csak diódákat használ, és csak a váltakozó áramú bemenettől függően fix kimeneti feszültséget adnak.
A nem vezérelt egyenirányító típusai:
A nem vezérelt egyenirányítók további két típusra oszthatók:
- Félhullámú egyenirányító
- Teljes hullámú egyenirányító
Félhullámú egyenirányító:
Félhullámú egyenirányítónak nevezzük azt az egyenirányítótípust, amely a váltakozó áramnak (AC) csak a félciklusát alakítja át egyenárammá (DC).
- Pozitív félhullámú egyenirányító:
A félhullámú egyenirányító, amely csak a pozitív félciklust alakítja át és a negatív félciklust blokkolja.
- Negatív félhullámú egyenirányító:
A negatív félhullámú egyenirányító csak a váltakozó áram negatív félciklusát alakítja egyenárammá.
Az összes egyenirányítótípus közül a félhullámú egyenirányító a legegyszerűbb, mivel csak egyetlen diódából áll.
A dióda csak egy irányban engedi az áramáramlást, amelyet előfeszítésnek nevezünk. A diódával sorba van kötve egy RL terhelési ellenállás.
- Kapcsolódó bejegyzés: A pozitív félciklus alatt a dióda terminál anódja pozitív lesz, a katód pedig negatív lesz, amit forward biasnak nevezünk. És átengedi a pozitív ciklust.
Negatív félciklus:
A negatív félciklus alatt az anód negatívvá válik, a katód pedig pozitívvá, amit fordított előfeszítésnek nevezünk. Tehát a dióda blokkolja a negatív ciklust.
Így amikor egy AC-forrás csatlakozik a félhullámú egyenirányítóhoz, csak félciklus fog átfolyni rajta, amint az az alábbi ábrán látható.
Ennek az egyenirányítónak a kimenetét az RL terhelő ellenálláson keresztül vesszük. ha megnézzük a bemenet-kimenet grafikonját, akkor a bemenet pulzáló pozitív félciklusát mutatja.
A félhullámú egyenirányító kimenete túl sok hullámzást mutat & nem túl praktikus ezt a kimenetet egyenáramú forrásként használni. Ennek a pulzáló kimenetnek a kisimításához egy kondenzátort vezetünk be az ellenálláson keresztül. A kondenzátor a pozitív ciklus alatt feltöltődik, és a negatív ciklus alatt kisül, hogy sima kimeneti jelet adjon ki.
Az ilyen típusú egyenirányítók elpazarolják a váltakozó áramú bemenet félciklusának teljesítményét.
- Related Post: A kapcsolók típusai. Felépítése, működése & Alkalmazások
Teljes hullámú egyenirányító:
A teljes hullámú egyenirányító a váltakozó áram (AC) pozitív és negatív félciklusát is egyenárammá (DC) alakítja. A félhullámú egyenirányítóhoz képest kétszeres kimeneti feszültséget biztosít
A teljes hullámú egyenirányító egynél több diódából áll.
A teljes hullámú egyenirányítónak két típusa van.
- Híd egyenirányító
- Középcsapos egyenirányító
Híd egyenirányító
A híd egyenirányító négy diódát használ a bemeneti váltakozó áram mindkét félciklusának egyenáramú kimenetté alakításához.
Egy ilyen típusú egyenirányítóban a diódák az alábbiakban megadott meghatározott formában vannak összekötve.
Pozitív félciklus:
A bemeneti pozitív félciklus során a D1 & D2 dióda előfeszítésűvé válik, míg D3 & D4 fordított előfeszítésűvé válik. A D1 & D2 dióda zárt hurkot alkot, amely pozitív kimeneti feszültséget biztosít az RL terhelőellenálláson.
Negatív félciklus:
A negatív félciklus alatt a D3 & D4 dióda előreirányítottá válik, míg a D1 & D2 fordított előfeszítésűvé. De a polaritás az RL terhelő ellenálláson keresztül ugyanaz marad, és pozitív kimenetet biztosít a terhelésen keresztül.
A teljes hullámú egyenirányító kimenete alacsony hullámzással rendelkezik a félhullámú egyenirányítóhoz képest, de még mindig nem sima és egyenletes.
Azért, hogy a kimeneti feszültség sima & egyenletes legyen, egy kondenzátort helyezünk a kimenetre, ahogy az alábbi ábrán látható.
A kondenzátor töltése & kisül, ami sima átmenetet biztosít a félciklusok között.
- Kapcsolódó bejegyzés: & Alkalmazások
Híd-egyenirányító áramkör működése
A kapcsolási rajzból látható, hogy a diódák egy bizonyos módon vannak összekötve. Ez az egyedi elrendezés adja az átalakító nevét. A híd egyenirányítóban a bemenetként adott feszültség bármilyen forrásból származhat. Lehet egy transzformátorból, amelyet a feszültség fel- vagy lefokozására használnak, vagy lehet a hazai áramellátásunk hálózatából. Ebben a cikkben egy 6-0-6 középső csapolt transzformátort használunk a váltakozó feszültség biztosításához.
Az egyenirányító működésének első fázisában, a pozitív félciklus alatt a D3-D2 diódák előrefeszítettek és vezetnek. A D1-D4 diódák fordított előfeszítést kapnak, és ebben a félciklusban nem vezetnek, nyitott kapcsolóként működnek. Így a kimeneten pozitív félciklust kapunk. Ezzel szemben a negatív félciklusban a D1-D4 diódák előrefelé előfeszítettek, és elkezdenek vezetni, míg a D3-D2 diódák fordított előfeszítést kapnak, és ebben a félciklusban nem vezetnek.
- Kapcsolódó bejegyzés:
Ismét pozitív félciklust kapunk a kimeneten. Az egyenirányítási folyamat végén a váltakozó áram negatív része pozitív ciklusúvá alakul. Az egyenirányító kimenete két félpozitív impulzus, amelyek frekvenciája és nagysága megegyezik a bemenetével.
A félhullámú egyenirányító működésével ellentétben a teljes híd egyenirányítónak van egy másik ága, amely lehetővé teszi, hogy a feszültség hullámforma negatív felére vezessen, amire a félhíd egyenirányítónak nem volt lehetősége. Így a teljes híd egyenirányító kimenetén az átlagos feszültség kétszerese, mint a félhíd egyenirányítóé.
Noha négy egyedi teljesítménydiódát használunk a teljes hullámhíd egyenirányító elkészítéséhez, az előre elkészített híd egyenirányító alkatrészek “a polcról” különböző feszültség- és áramméretekben állnak rendelkezésre, amelyek közvetlenül felhasználhatók egy működő áramkör elkészítéséhez.
A kimeneti feszültség hullámformája az egyenirányítás után nem megfelelő egyenáram, ezért megpróbálhatjuk inkább egyenáramú hullámformává tenni egy kondenzátor segítségével szűrési céllal. A teljes hullámhíd egyenirányító áramkör kimenetén a terheléssel párhuzamosan csatlakoztatott simító vagy tároló kondenzátorok növelik az átlagos egyenáramú kimeneti szintet a kimeneten szükséges átlagos egyenfeszültségre, mivel a kondenzátor nemcsak szűrő komponensként működik, hanem rendszeresen töltődik és kisül, hatékonyan növelve a kimeneti feszültséget.
A kondenzátor töltése, amíg a hullámforma a csúcsra nem megy, és egyenletesen kisül a terhelő áramkörbe, amikor a hullámforma kezd alacsonyan menni. Tehát amikor a kimenet alacsonyra megy, a kondenzátor fenntartja a megfelelő feszültségellátást a terhelési áramkörbe, ezáltal létrehozva az egyenáramot.
- Kapcsolódó bejegyzés: A híd-egyenirányító előnyei:
- Alacsony hullámzás a kimeneti egyenáramú jelben
- Nagy egyenirányító hatékonyság
- Alacsony teljesítményveszteség
A híd-egyenirányító hátrányai:
- A híd egyenirányító bonyolultabb, mint a félhullámú egyenirányító
- Nagyobb teljesítményveszteség a középre csapolt teljes hullámú egyenirányítóhoz képest.
Középcsapos egyenirányító
Ez a típusú teljes hullámú egyenirányító középcsapos transzformátort használ & két diódát.
A középcsapos transzformátor egy kétfeszültségű transzformátor, amelynek két bemenete (I1 & I2) és három kimeneti kapcsa (T1, T2, T3) van. A T2 kapocs a kimeneti tekercs közepéhez van csatlakoztatva, amely referenciaföldként működik (o voltos referencia). A T1 terminál pozitív feszültséget, a T3 terminál pedig negatív feszültséget termel a T2-hez képest.
- Kapcsolódó üzenet: A digitális logikai kapuk típusai – Boolean logikai igazságtáblák & Alkalmazások
A középcsapos egyenirányító kialakítása az alábbiakban látható:
Pozitív félciklus:
A bemeneti pozitív félciklus alatt a T1 pozitív és a T2 negatív feszültséget termel. A D1 dióda előfeszítésűvé válik & a D2 dióda fordított előfeszítésűvé válik. Ez szoros utat hoz létre a T1-től a T2-ig az RL terhelési ellenálláson keresztül az alábbiakban látható módon.
Negatív félciklus:
Most a bemeneti negatív félciklus alatt a T1 negatív ciklust generál & T2 pozitív ciklust generál. Ez a D1 diódát fordított előfeszítésbe helyezi & a D2 diódát előfeszítésbe helyezi. De az RL terhelő ellenálláson keresztüli polaritás még mindig ugyanaz, mivel az áram a T3-tól a T1-ig tartó utat veszi az alábbi ábrán látható módon.
A középcsapos egyenirányító egyenáramú kimenete is hullámzik, és nem sima & egyenletes egyenáram. Egy kondenzátor a kimeneten eltávolítja a hullámzást, és egyenletes egyenáramú kimenetet hoz létre.
- Related Post: Ellenállások típusai | Fix, változó, lineáris & Nem lineáris
Vezérelt egyenirányító:
Az egyenirányító olyan típusát, amelynek kimeneti feszültsége változtatható vagy változtatható, vezérelt egyenirányítónak nevezzük.
A vezérelt egyenirányító szükségessége nyilvánvaló, ha megvizsgáljuk a nem vezérelt híd egyenirányító hiányosságait. Ahhoz, hogy a nem vezérelt egyenirányítót vezérelt egyenirányítóvá alakítsuk, áramvezérelt szilárdtest-eszközöket, például SCR-eket, MOSFET-eket és IGBT-ket használunk. Teljes irányítással rendelkezünk, amikor az SCR-eket az általunk alkalmazott kapuimpulzusok alapján bekapcsoljuk vagy kikapcsoljuk. Ezek általában előnyösebbek, mint a nem vezérelt társaik.
Egy vagy több SCR-ből (szilíciumvezérelt egyenirányító) áll.
Az SCR, más néven tirisztor egy háromterminális dióda. Ezek a terminálok az anód, a katód & egy vezérlő bemenet, amelyet Gate néven ismerünk.
Mint egy egyszerű dióda, az SCR előreirányú előfeszítésben vezet, és fordított előfeszítésben blokkolja az áramot, de csak akkor kezd előrefelé vezetni, ha a gate bemenetén impulzus van. Így a kimeneti feszültség a kapu bemenetével szabályozható.
- Kapcsolódó bejegyzés: Az IC-k típusai. Az integrált áramkörök osztályozása és korlátaik
A vezérelt egyenirányítók típusai
A vezérelt egyenirányítóknak két típusa van.
Félhullám vezérelt egyenirányító
A félhullám vezérelt egyenirányító egyetlen SCR-ből (szilícium vezérelt egyenirányító) áll.
A félhullámú vezérelt egyenirányítónak ugyanaz a kialakítása, mint a félhullámú nem vezérelt egyenirányítónak, kivéve, hogy a diódát egy SCR-rel helyettesítjük, amint az a lenti ábrán látható.
Egy SCR nem vezet fordított előfeszítésben, így blokkolja a negatív félciklust.
A pozitív félciklus alatt az SCR áramot vezet egy feltétellel, amikor egy impulzus kerül a kapu bemenetére. A kapu bemenet természetesen egy periodikus impulzusjel, amelyet úgy terveztek, hogy minden pozitív félciklusnál aktiválja az SCR-t.
Az egyenirányító kimeneti feszültségét így tudjuk szabályozni.
- Kapcsolódó bejegyzés:
Az SCR kimenete szintén egy pulzáló egyenfeszültség/áram. Ezeket az impulzusokat az RL terhelési ellenállással párhuzamos kondenzátorral távolítjuk el.
Teljes hullámvezérlésű egyenirányító
Az egyenirányító olyan típusát, amely a váltakozó áram pozitív és negatív félciklusát is egyenárammá alakítja, valamint a kimeneti amplitúdót szabályozza, teljes hullámvezérlésű egyenirányítónak nevezik.
A vezéreletlen egyenirányítóhoz hasonlóan a vezérelt teljes hullámú egyenirányítónak is két típusa van.
- Kapcsolódó bejegyzés:
- Kapcsolódó bejegyzés: & Nem poláris
Vezérelt híd egyenirányító
Ebben az egyenirányítóban a diódahidat egy SCR (tirisztor) híd váltja fel az alábbi ábrán látható konfigurációval.
Pozitív félciklus:
A pozitív ciklus alatt az SCR (tirisztor) T1 & T2 vezet, amikor a kapuimpulzust alkalmazzák. A T3 & T4 fordított előfeszítésű lesz, így blokkolja az áramot. A kimeneti feszültség az RL terhelési ellenálláson keresztül jön létre az alábbiakban látható módon.
Negatív félciklus:
A negatív félciklus alatt a tirisztor T3 & T4 a kapu bemeneti impulzus & figyelembe véve a T1 & T2 fordított előfeszítésűvé válik. A kimeneti feszültség az RL terhelő ellenálláson keresztül jelenik meg.
A kimenet végén egy kondenzátort használnak a hullámzások eltávolítására, és a kimenetet egyenletesen & simává teszi.
vezérelt Center-Tap egyenirányító:
Az irányítatlan középcsapos egyenirányítóhoz hasonlóan ez a kialakítás két SCR-t használ a két dióda helyett.
Mindkét SCR kapcsolása a bemeneti váltakozó áram frekvenciájának megfelelően más-más időzítéssel történik.
A működése megegyezik az irányítatlan egyenirányítóéval & a kapcsolási rajzát az alábbiakban adjuk meg.
- Kapcsolódó bejegyzés:
- A vezérelt egyenirányítóhoz kapcsolódóan:
& a vezérelt egyenirányítóhoz hasonlóan: D reteszek
Egyfázisú és háromfázisú egyenirányítók
Ez az osztályozás azon alapul, hogy az egyenirányító milyen típusú bemeneten működik. Az elnevezés meglehetősen egyszerű. Ha a bemenet egyfázisú, az egyenirányítót egyfázisú egyenirányítónak, ha pedig háromfázisú, akkor háromfázisú egyenirányítónak nevezik.
Az egyfázisú hídegyenirányító négy diódából áll, míg a háromfázisú egyenirányító hat diódát használ, amelyek meghatározott módon vannak elrendezve a kívánt kimenet elérése érdekében. Ezek lehetnek vezérelt vagy nem vezérelt egyenirányítók az egyes egyenirányítókban használt kapcsolóelemektől, például diódáktól, tirisztoroktól stb. függően.
Az egyenirányítók összehasonlítása
A következő táblázat a különböző típusú egyenirányítók, például a félhullámú egyenirányító, a teljes hullámú egyenirányító és a középre csapolt egyenirányító közötti összehasonlítást mutatja.
- Kapcsolódó bejegyzés:
Az egyenirányítók alkalmazása
Alapvetően szinte minden elektronikus áramkör egyenfeszültséggel működik. Az egyenirányító használatának fő célja az egyenirányítás, ami a váltakozó feszültségek egyenfeszültséggé történő átalakítását jelenti. Ez azt jelenti, hogy az egyenirányítókat szinte minden teljesítményegyenirányító és elektronikai készülékben használják.
Az alábbiakban a különböző egyenirányítók gyakori alkalmazásainak és felhasználásainak listája található.
- Az egyenirányítás, azaz az egyenfeszültségek váltakozó feszültséggé történő átalakítása.
- Az egyenirányítókat az elektromos hegesztésben használják a polarizált feszültség biztosítására.
- A vontatásban, a gördülőállományban és a vonatok közlekedéséhez használt háromfázisú vontatómotorokban is használják.
- A félhullámú egyenirányítókat a szúnyogriasztókban és a forrasztóvasakban használják.
- A félhullámú egyenirányítót az AM rádióban is használják detektorként és jelcsúcsdetektorként.
- A modulációban, demodulációban és feszültségszaporítókban is használt egyenirányítók.
- Az aktív nagyfrekvenciás szűrők típusai
- A passzív nagyfrekvenciás szűrők típusai
- Az aktív aluláteresztő szűrők típusai
- A passzív aluláteresztő szűrők típusai
- A DEMUX típusai. – Demultiplexer alkalmazások
- MUX típusai – Digitális multiplexer alkalmazások
- Bináris összeadók típusai & Szubtraktor
- Bináris kódoló típusai
- Bináris dekódoló típusai
- A vezérelt egyenirányítóhoz kapcsolódóan:
- Kapcsolódó bejegyzés: A híd-egyenirányító előnyei: