Vad är likriktare? Typer av likriktare och deras funktion

Olika typer av likriktare – funktion och tillämpningar

Inom elektronik är likriktarkretsen den mest använda kretsen eftersom nästan alla elektroniska apparater arbetar med likström (DC), men tillgången på likströmskällor är begränsad, t.ex. eluttag i våra hem ger växelström (AC). Likriktaren är den perfekta kandidaten för detta jobb i industrier & Hem för att omvandla växelström till likström. Till och med våra mobiltelefonladdare använder likriktare för att omvandla växelströmmen från våra uttag i hemmet till likström. Olika typer av likriktare används för specifika tillämpningar.

Vi har huvudsakligen två typer av spänningstyper närvarande som används i stor utsträckning nuförtiden. De är växelspänningstyper och likspänningstyper. Dessa spänningstyper kan omvandlas från en typ till en annan med hjälp av särskilda kretsar som är utformade för just den omvandlingen. Dessa omvandlingar sker överallt.

Vår huvudförsörjning som vi får från elnäten är växelspänning och de apparater vi använder i våra hem kräver i allmänhet en liten likspänning. Denna process att omvandla växelström till likström kallas likriktning. Omvandlingen av växelström till likström föregås av ytterligare processer som kan innefatta filtrering, DC-DC-konvertering och så vidare. En av de vanligaste delarna i ett elektroniskt nätaggregat är en brygglikriktare.

Många elektroniska kretsar kräver likriktad likströmsförsörjning för att driva olika elektroniska baskomponenter från tillgänglig växelströmsförsörjning. Den enkla brygglikriktaren används i en mängd olika elektroniska växelströmsbaserade strömförsörjningsenheter.

Ett annat sätt att se på likriktarkretsen är att den kan sägas omvandla strömmar i stället för spänningar. Detta är mer intuitivt, eftersom vi är mer vana vid att använda ström för att definiera en komponents beskaffenhet. Kortfattat kan man säga att en likriktare tar en ström som har både negativa och positiva komponenter och likriktar den så att endast den positiva komponenten av strömmen återstår.

Brygglikriktare används i stor utsträckning i strömförsörjningar som tillhandahåller nödvändig likspänning för den elektroniska komponenten eller enheterna. De mest effektiva kopplingsanordningarna vars egenskaper är helt kända är dioder. I teorin kan vilken halvledaromkopplare som helst som kan styras eller inte styras användas i stället för dioderna.

• Relaterat inlägg:

I vanliga fall klassificeras typerna av likriktare baserat på deras effekt. I den här artikeln kommer vi att diskutera många typer av likriktare som t.ex:

• Enfaslikriktare
• Trefaslikriktare
• Kontrollerade likriktare
• Ostyrda likriktare
• Halvvågslikriktare
• Fullvågslikriktare
• Brygga likriktare
• Center-Tappade likriktare

Vad är likriktare?

En likriktare är en elektrisk anordning som består av en eller flera dioder som omvandlar växelström (AC) till likström (DC). Den används för likriktning där processen nedan visar hur den omvandlar växelström till likström..

Vad är likriktning?

Rektifiering är processen för omvandling av växelström (som regelbundet ändrar riktning) till likström (flödar i en enda riktning).

• Relaterat inlägg: Olika typer av reläer, deras konstruktion, funktion & Tillämpningar

Typer av likriktare

Det finns huvudsakligen två typer av likriktare:

1. Okontrollerad likriktare
2. Kontrollerad likriktare

Brygglikriktare finns av många typer och grunden för klassificeringen kan vara många, för att nämna några, typ av matning, bryggkretsens konfigurationer, reglerförmåga etc. Brygglikriktare kan grovt klassificeras i en- och trefaslikriktare baserat på vilken typ av ingång de arbetar med. Båda dessa typer innefattar dessa ytterligare klassificeringar som kan göras i både en- och trefaslikriktare.

Den ytterligare klassificeringen baseras på de kopplingsanordningar som likriktaren använder och typerna är okontrollerade, halvkontrollerade och fullt kontrollerade likriktare. Några av typerna av likriktare diskuteras nedan.

Baserat på den typ av likriktningskrets gör, klassificeras likriktarna i två kategorier.

• Halvvågslikriktare
• Fullvågslikriktare

Halvvågslikriktare omvandlar endast halva växelvågsvågen till en likströmsignal, medan en fullvågslikriktare omvandlar hela växelvågssignalen till likström.

Brygglikriktare är den vanligaste likriktaren inom elektronik, och den här rapporten kommer att handla om hur en sådan fungerar och hur man gör. En enkel brygglikriktarkrets är den mest populära metoden för fullvågslikriktning.

Vi kommer att diskutera både kontrollerade och okontrollerade (halvvågs- och fullvågsbryggor) likriktare i detalj med kretsscheman och funktion enligt följande.

• Relaterat inlägg: Okontrollerad likriktare: Okontrollerad likriktare: Okontrollerad likriktare:

  Den typ av likriktare vars utgångsspänning inte kan kontrolleras kallas okontrollerad likriktare.

  En likriktare använder sig av brytare för att fungera. Brytarna kan vara av olika typer, i stort sett kontrollerbara brytare och okontrollerbara brytare. En diod är en enkelriktad anordning som tillåter att strömmen flyter i endast en riktning. Arbetet med en diod är inte kontrollerat eftersom den leder så länge den är framåtriktad.

  Med en konfiguration av dioder i en given likriktare är likriktaren inte helt och hållet under operatörens kontroll, så dessa typer av likriktare kallas okontrollerade likriktare. Den tillåter inte att effekten varierar beroende på belastningsbehovet. Så denna typ av likriktare används vanligen i konstanta eller fasta strömförsörjningar.

  • Relaterat inlägg:

  Ostyrd likriktare använder endast dioder och de ger en fast utgångsspänning som endast beror på växelströmsingången.

  Typer av okontrollerade likriktare:

  Okontrollerade likriktare delas vidare in i två typer:

  1. Half Wave Rectifier
  2. Full Wave Rectifier

  Halvvågslikriktare:

  En typ av likriktare som omvandlar endast den halva cykeln av växelströmmen (AC) till likström (DC) kallas halvvågslikriktare.

  • Positiv halvvågslikriktare:

  En halvvågslikriktare som omvandlar endast den positiva halva cykeln och blockerar den negativa halva cykeln.

  

  • Negativ halvvågslikriktare:

  En negativ halvvågslikriktare omvandlar endast den negativa halvcykeln av växelströmmen till likström.

  I alla typer av likriktare är en halvvågslikriktare den enklaste av dem alla eftersom den endast består av en enda diod.

  

  En diod tillåter att strömmen flyter i endast en riktning, så kallad forward bias. Ett belastningsmotstånd RL är kopplat i serie med dioden.

  • Relaterat inlägg:

    Under den positiva halvcykeln blir diodterminalens anod positiv och katodens katod negativ, vilket kallas forward bias. Och den kommer att låta den positiva cykeln flöda igenom.

    

    Negativ halvcykel:

    Under den negativa halvcykeln kommer anoden att bli negativ och katoden blir positiv, vilket kallas omvänd förspänning. Så dioden blockerar den negativa cykeln.

    

    Så när en växelströmskälla ansluts till halvvågslikriktaren flödar endast en halvcykel genom den, vilket visas i figuren nedan.

    

    Utgången från denna likriktare tas över belastningsmotståndet RL. Om vi tittar på grafen från ingång till utgång visar den en pulserande positiv halvcykel av ingången.

    Utgången från halvvågslikriktaren har för många krusningar & det är inte särskilt praktiskt att använda denna utgång som likströmskälla. För att jämna ut denna pulserande utgång införs en kondensator över motståndet. Kondensatorn laddas under den positiva cykeln och urladdas under den negativa cykeln för att ge en jämn utgångssignal.

    

    Sådana typer av likriktare slösar bort kraften från växelströmsingångens halvcykel.

    • Relaterat inlägg: Typ av strömbrytare. Dess konstruktion, arbetssätt & Tillämpningar

    Fullvågslikriktare:

    En fullvågslikriktare omvandlar både positiva och negativa halvcykler av växelström (AC) till likström (DC). Den ger dubbel utgångsspänning jämfört med halvvågslikriktare

    En helvågslikriktare består av mer än en diod.

    Det finns två typer av helvågslikriktare.

    1. Brygglikriktare
    2. Center-Tap likriktare

    Brygglikriktare

    En brygglikriktare använder fyra dioder för att omvandla båda halvcyklerna av den ingående växelströmmen till likströmsutgång.

    I denna typ av likriktare är dioderna kopplade i en särskild form enligt nedan.

    

    Positiv halvcykel:

    Under ingångens positiva halvcykel blir dioden D1 & D2 framåtriktad medan D3 & D4 blir bakåtriktad. Dioden D1 & D2 bildar en sluten slinga som ger en positiv utgångsspänning över belastningsmotståndet RL.

    

    Negativ halvcykel:

    Under den negativa halvcykeln blir dioden D3 & D4 framåtriktad medan D1 & D2 blir bakåtriktad. Men polariteten över belastningsmotståndet RL förblir densamma och ger en positiv utgång över belastningen.

    

    Utgången från en fullvågslikriktare har låga krusningar jämfört med en halvvågslikriktare, men den är fortfarande inte jämn och stadig.

    

    För att göra utgångsspänningen jämn & stadig är en kondensator placerad vid utgången enligt figuren nedan.

    

    Kondensatorns laddning & urladdning som gör att övergångarna mellan halvcyklerna blir jämna.

    • Relaterat inlägg: Det är uppenbart att dioderna är anslutna på ett visst sätt. Detta unika arrangemang ger omvandlaren sitt namn. I brygglikriktare kan spänningen som ges som ingång vara från vilken källa som helst. Den kan komma från en transformator som används för att höja eller sänka spänningen eller den kan komma från nätet i vår inhemska strömförsörjning. I den här artikeln använder vi en 6-0-6 transformator med centrumuttag för att tillhandahålla växelspänning.

      I den första fasen av likriktarens arbete, under den positiva halvcykeln, blir dioderna D3-D2 framåtfördelade och leder. Dioderna D1-D4 blir omvänt förspända och leder inte under denna halvcykel och fungerar som öppna brytare. På så sätt får vi en positiv halvcykel vid utgången. Omvänt, i den negativa halvcykeln blir dioderna D1-D4 framåtriktade och börjar leda, medan dioderna D3-D2 blir omvända och inte leder i denna halvcykel.

      • Relaterade inlägg: Det är en positiv halvcykel i utgången. I slutet av likriktningsprocessen omvandlas den negativa delen av växelströmmen till en positiv cykel. Utgången från likriktaren är två halvpositiva pulser med samma frekvens och magnitud som ingången.

        I motsats till hur en halvvågslikriktare fungerar har den fulla brygglikriktaren ytterligare en gren som gör det möjligt för den att leda för den negativa halvan av spänningsvågformen, vilket den halva brygglikriktaren inte hade någon möjlighet att göra. Så den genomsnittliga spänningen vid utgången av den fulla brygglikriktaren är dubbelt så hög som för halvbrygglikriktaren.

        Och även om vi använder fyra enskilda effektdioder för att göra en fullvågig brygglikriktaren, finns det färdiga brygglikriktarkomponenter tillgängliga ”utanför hyllan” i en rad olika spännings- och strömstorlekar som kan användas direkt för att göra en fungerande krets.

        Utgångsspänningens vågform efter likriktningen är inte en riktig likström, så vi kan försöka göra den mer till en likströmsvågform med hjälp av en kondensator för filtrering. Utjämningskondensatorer eller reservoarkondensatorer som är anslutna parallellt med lasten över utgången av fullvågsbrygglikriktarkretsen ökar den genomsnittliga likströmsutgångsnivån till den erforderliga genomsnittliga likspänningen vid utgången, eftersom kondensatorn inte bara fungerar som en filtreringskomponent, utan också periodiskt laddar och laddar ur effektivt och ökar utgångsspänningen.

        Kondensatorns laddning tills vågformen når sin topp och urladdning sker likformigt i belastningskretsen när vågformen börjar bli låg. Så när utgången blir låg upprätthåller kondensatorn den korrekta spänningsförsörjningen i belastningskretsen och skapar därmed likström.

        • Relaterat inlägg: Fördelar med en brygglikriktare:
          1. Låga krusningar i den utgående likströmsignalen
          2. Hög likriktarverkningsgrad
          3. Låg effektförlust

          Nackdelar med brygglikriktare:

          1. Brygglikriktare är mer komplex än en halvvågslikriktare
          2. Mer effektförlust jämfört med en centrumavlyssnad helvågslikriktare.

          Center-tap-likriktare

          Denna typ av fullvågslikriktare använder en center-tap-transformator & två dioder.

          

          En center-tap-transformator är en transformator med dubbla spänningar som har två ingångar (I1 & I2) och tre utgångsterminaler (T1, T2, T3). T2-terminalen är ansluten till mitten av utgångsspolen som fungerar som referensjord (o volt-referens). T1-terminalen producerar positiv spänning och T3-terminalen producerar negativ spänning i förhållande till T2.

          • Relaterat inlägg:

            Typer av digitala logiska grindar – Boolska logiska sanningstabeller & Tillämpningar

          Designen centrala likriktaren har följande utformning:

          

          Positiv halvcykel:

          Under den positiva halvcykeln i ingången kommer T1 att producera en positiv spänning och T2 kommer att producera en negativ spänning. Diod D1 kommer att bli framåtriktad & diod D2 kommer att bli bakåtriktad. Detta gör en nära väg från T1 till T2 genom belastningsmotståndet RL som visas nedan.

          

          Negativ halvcykel:

          Under den negativa halvcykeln i ingången kommer T1 att generera en negativ cykel & T2 kommer att generera en positiv cykel. Detta kommer att sätta diod D1 i omvänd förspänning & diod D2 i framåtriktad förspänning. Men polariteten över belastningsmotståndet RL är fortfarande densamma eftersom strömmen tar vägen från T3 till T1 enligt figuren nedan.

          

          Den likströmsutgång som en center-tap-likriktare ger upphov till har också krusningar och den är inte jämn & stadig likström. En kondensator vid utgången tar bort krusningen och ger en jämn likströmsutgång.

          

          • Relaterat inlägg: Typer av motstånd | Fasta, variabla, linjära & Icke linjära

          Styrd likriktare:

          En typ av likriktare vars utgångsspänning kan varieras eller ändras kallas kontrollerad likriktare.

          Behovet av en kontrollerad likriktare är uppenbart när vi tittar på bristerna hos en okontrollerad brygglikriktare. För att göra en okontrollerad likriktare till en kontrollerad likriktare använder vi strömstyrda fasta enheter som SCR:er, MOSFET:er och IGBT:er. Vi har full kontroll när SCR:er slås på eller av baserat på de grindpulser som vi applicerar på dem. Dessa är i allmänhet att föredra framför sina okontrollerade motsvarigheter.

          Den består av en eller flera än en SCR (Silicon Controlled Rectifier).

          En SCR, även känd som thyristor, är en trepolig diod. Dessa terminaler är anod, katod & och en kontrollingång som kallas gate.

          Samma som en enkel diod leder en SCR i framåtriktad riktning och blockerar strömmen i bakåtriktad riktning, men den börjar endast att leda framåtriktad riktning när det finns en puls vid ingången till grinden. Så utgångsspänningen kan styras med hjälp av grindingången.

          • Relaterat inlägg: Typer av integrerade kretsar. Klassificering av integrerade kretsar och deras begränsning

          Typer av kontrollerade likriktare

          Det finns två typer av kontrollerade likriktare.

          Halvvågsstyrd likriktare

          Den halvvågsstyrda likriktaren består av en enda SCR (Silicon Controlled Rectifier).

          Den halvvågsstyrda likriktaren har samma konstruktion som den halvvågs okontrollerade likriktaren förutom att vi ersätter dioden med en SCR enligt figuren nedan.

          

          En SCR leder inte i omvänt förspänningsläge, så den blockerar den negativa halva cykeln.

          Under den positiva halva cykeln kommer SCR:n att leda strömmen i ett tillstånd när en puls appliceras på gateingången. Gateingången är naturligtvis en periodisk pulssignal som är utformad för att aktivera SCR:n vid varje positiv halvcykel.

          På detta sätt kan vi styra utgångsspänningen för denna likriktare.

          • Relaterat inlägg:

            Som utgång från SCR:n är också en pulserande likspänning/ström. Dessa pulser tas bort med hjälp av en kondensator parallellt med belastningsmotståndet RL.

            

            Fullvågsstyrd likriktare

            En typ av likriktare som omvandlar både positiv och negativ halvcykel av växelströmmen till likström samt kontrollerar utgångsamplituden är känd som en fullvågsstyrd likriktare.

            Samma som okontrollerad likriktare har kontrollerad fullvågslikriktare två typer.

            • Relaterat inlägg: I denna likriktare ersätts diodbryggan av en SCR-brygga (tyristor) med samma konfiguration som visas i figuren nedan.

              

              Positiv halvcykel:

              Under den positiva cykeln leder SCR (thyristor) T1 & T2 när grindpulsen tillförs. T3 & T4 kommer att ha omvänd förspänning, så de blockerar strömmen. Utgångsspänningen kommer att etableras över belastningsmotståndet RL enligt nedan.

              

              Negativ halvcykel:

              Under den negativa halvcykeln kommer tyristorn T3 & T4 att bli framåtriktad med tanke på grindingångspulsen & kommer T1 & T2 att bli bakåtriktad. Utgångsspänningen kommer att visas över belastningsmotståndet RL.

              

              I slutet av utgången används en kondensator för att ta bort krusningarna och gör utgången stadig & jämn.

              

              Styrd Center-Tap Rectifier:

              Samma som den okontrollerade likriktaren för center-tap använder den här konstruktionen två SCR som ersätter de två dioderna.

              Båda dessa SCR-omkopplingar kommer att tidsbestämmas olika beroende på växelströmsfrekvensen.

              Dess funktionssätt är detsamma som för den okontrollerade likriktaren & dess schematiska utformning visas nedan.

              

              • Relaterade inlägg:

                

                • Denna klassificering är baserad på den typ av ingång som likriktaren arbetar med. Namngivningen är ganska okomplicerad. När ingången är enfasig kallas likriktaren för en enfasig likriktaren och när ingången är trefasig kallas den för en trefasig likriktaren.

                  Den enfasiga brygglikriktaren består av fyra dioder, medan en trefasig likriktaren använder sig av sex dioder som är anordnade på ett visst sätt för att få önskad utgång. Dessa kan vara kontrollerade eller okontrollerade likriktare beroende på de kopplingskomponenter som används i varje likriktare såsom dioder, tyristorer och så vidare.

                  Jämförelse av likriktare

                  Nedanstående tabell visar kompassen mellan olika typer av likriktare såsom halvvågslikriktare, fullvågslikriktare och centertappad likriktare.

                  • Relaterat inlägg: Autotransformator – dess typer, funktion, fördelar och tillämpningar

                  Tillämpningar av likriktare

                  I grund och botten drivs nästan alla elektroniska kretsar med likspänning. Huvudsyftet med att använda likriktare är för likriktning, vilket innebär att växelspänningar omvandlas till likspänningar. Det innebär att likriktare används i nästan alla strömriktare och elektroniska apparater.

                  Nedan följer en lista över vanliga tillämpningar och användningsområden för olika likriktare.

                  • Rektifiering, dvs. omvandling av likströmsspänningar till växelströmsspänningar.
                  • Rektifierare används vid elsvetsning för att ge polariserad spänning.
                  • Det används också i traktion, rullande materiel och trefasiga traktionsmotorer som används för att köra tåg.
                  • Halvvågslikriktare används i myggmedel och lödkolvar.
                  • Halvvågslikriktare används också i AM-radio som detektor och signalspetsdetektor.
                  • Rektifierare används också i modulering, demodulering och spänningsmultiplikatorer.
                  • Typer av aktiva högpassfilter
                  • Typer av passiva högpassfilter
                  • Typer av aktiva lågpassfilter
                  • Typer av passiva lågpassfilter
                  • Typer av DEMUX – Demultiplexertillämpningar
                  • Typer av MUX – Digitala multiplexertillämpningar
                  • Typer av binära adderare & Subtraktor
                  • Typer av binära kodare
                  • Typer av binära avkodare