Was ist ein Brückengleichrichter? Schaltplan und seine Funktionsweise

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Die Gleichrichterschaltung wird verwendet, um den Wechselstrom in Wechselstrom umzuwandeln. Gleichrichter werden hauptsächlich in drei Typen eingeteilt, nämlich Halbwellen-, Vollwellen- und Brückengleichrichter. Die Hauptfunktion all dieser Gleichrichter ist dieselbe wie die Umwandlung von Strom, aber sie wandeln den Strom nicht effizient von Wechselstrom in Gleichstrom um. Der Vollweggleichrichter mit Mittenabgriff sowie der Brückengleichrichter wandeln effizient um. Eine Brückengleichrichterschaltung ist ein üblicher Bestandteil der elektronischen Stromversorgungen. Viele elektronische Schaltkreise benötigen einen gleichgerichteten Gleichstrom Netzteil für die Stromversorgung der verschiedenen elektronische Grundkomponenten aus der verfügbaren Wechselstromversorgung. Wir können diesen Gleichrichter in einer Vielzahl von elektronischen finden Wechselstromgeräte wie Haushaltsgeräte , Motorsteuerungen, Modulationsprozess, Schweißanwendungen usw. Dieser Artikel beschreibt einen Überblick über einen Brückengleichrichter und seine Funktionsweise.

Was ist ein Brückengleichrichter?

Ein Brückengleichrichter ist ein Wechselstrom- / Gleichstromwandler, der den Wechselstromeingang zum Gleichstromausgang gleichrichtet. Brückengleichrichter werden häufig in Netzteilen verwendet, die die erforderliche Gleichspannung für die elektronischen Komponenten oder Geräte liefern. Sie können mit vier oder mehr Dioden oder anderen gesteuerten Halbleiterschaltern aufgebaut sein.




Brückengleichrichter

Brückengleichrichter

Abhängig von den Laststromanforderungen wird ein geeigneter Brückengleichrichter ausgewählt. Die Nennwerte und Spezifikationen der Komponenten, die Durchbruchspannung, die Temperaturbereiche, die Nennstromstärke, die Durchlassstromstärke, die Montageanforderungen und andere Überlegungen werden bei der Auswahl eines Gleichrichternetzteils für die Anwendung einer geeigneten elektronischen Schaltung berücksichtigt.



Konstruktion

Die Konstruktion des Brückengleichrichters ist unten gezeigt. Diese Schaltung kann mit vier Dioden, nämlich D1, D2, D3 und D4, zusammen mit einem Lastwiderstand (RL) konstruiert werden. Der Anschluss dieser Dioden kann in einem geschlossenen Regelkreis erfolgen, um den Wechselstrom (Wechselstrom) effizient in Gleichstrom (Gleichstrom) umzuwandeln. Der Hauptvorteil dieser Konstruktion ist das Fehlen eines exklusiven Transformators mit Mittelabgriff. So werden sowohl die Größe als auch die Kosten reduziert.

Sobald das Eingangssignal wie A & B an die beiden Anschlüsse angelegt wird, kann das O / P-DC-Signal über die RL erreicht werden. Hier ist ein Lastwiderstand zwischen zwei Anschlüssen wie C & D angeschlossen. Die Anordnung von zwei Dioden kann so erfolgen, dass die Elektrizität während jedes halben Zyklus von zwei Dioden geleitet wird. Die Diodenpaare wie D1 und D3 leiten während des positiven Halbzyklus elektrischen Strom. In ähnlicher Weise leiten D2- und D4-Dioden während eines negativen Halbzyklus elektrischen Strom.

Schaltplan des Brückengleichrichters

Der Hauptvorteil des Brückengleichrichters besteht darin, dass er fast die doppelte Ausgangsspannung erzeugt wie bei einem Vollweggleichrichter, der einen Transformator mit Mittenabgriff verwendet. Diese Schaltung benötigt jedoch keinen Transformator mit Mittenabgriff und ähnelt daher einem kostengünstigen Gleichrichter.


Das Schaltbild des Brückengleichrichters besteht aus verschiedenen Stufen von Geräten wie Transformator, Diodenbrücke, Filterung und Reglern. Im Allgemeinen wird die Kombination all dieser Blöcke als a bezeichnet geregelte Gleichstromversorgung das treibt verschiedene elektronische Geräte an.

Die erste Stufe der Schaltung ist ein Abwärtstransformator, der die Amplitude der Eingangsspannung ändert. Die meisten von den elektronische Projekte Verwenden Sie einen 230 / 12V-Transformator, um die Wechselstromversorgung von 230V auf 12V herunterzufahren.

Schaltplan des Brückengleichrichters

Schaltplan des Brückengleichrichters

Die nächste Stufe ist ein Diodenbrückengleichrichter, der je nach Art des Brückengleichrichters vier oder mehr Dioden verwendet. Die Auswahl einer bestimmten Diode oder eines anderen Schaltgeräts für einen entsprechenden Gleichrichter erfordert einige Überlegungen des Geräts wie Spitzeninverspannung (PIV), Durchlassstrom If, Nennspannungen usw. Es ist für die Erzeugung von unidirektionalem oder Gleichstrom an der Last durch Leiten verantwortlich ein Satz von Dioden für jede Halbwelle des Eingangssignals.

Da der Ausgang nach den Diodenbrückengleichrichtern pulsierender Natur ist und zur Erzeugung als reiner Gleichstrom erforderlich ist, ist eine Filterung erforderlich. Das Filtern wird normalerweise mit einem oder mehreren durchgeführt Kondensatoren über angebracht die Last, wie Sie in der folgenden Abbildung sehen können, in der die Glättung der Welle durchgeführt wird. Diese Kondensatorleistung hängt auch von der Ausgangsspannung ab.

Die letzte Stufe dieser geregelten Gleichstromversorgung ist ein Spannungsregler, der die Ausgangsspannung auf einem konstanten Niveau hält. Angenommen, die Mikrocontroller funktioniert bei 5 V DC, aber der Ausgang nach dem Brückengleichrichter beträgt ungefähr 16 V, um diese Spannung zu reduzieren und einen konstanten Pegel aufrechtzuerhalten - unabhängig von Spannungsänderungen auf der Eingangsseite - ist ein Spannungsregler erforderlich.

Brückengleichrichterbetrieb

Wie oben erläutert, besteht ein einphasiger Brückengleichrichter aus vier Dioden, und diese Konfiguration ist über die Last angeschlossen. Um das Funktionsprinzip des Brückengleichrichters zu verstehen, müssen wir die folgende Schaltung zu Demonstrationszwecken betrachten.

Während der positiven Halbwelle der Eingangs-Wechselstromwellenformdioden sind D1 und D2 in Vorwärtsrichtung und D3 und D4 in Rückwärtsrichtung vorgespannt. Wenn die Spannung mehr als die Schwellenwert der Dioden D1 und D2 beginnen zu leiten - der Laststrom beginnt durch sie zu fließen, wie im Pfad der roten Linie in der folgenden Abbildung gezeigt.

Schaltungsbetrieb

Schaltungsbetrieb

Während der negativen Halbwelle der Eingangswechselstromwellenform sind die Dioden D3 und D4 in Vorwärtsrichtung vorgespannt, und D1 und D2 sind in Rückwärtsrichtung vorgespannt. Der Laststrom beginnt durch die Dioden D3 und D4 zu fließen, wenn diese Dioden wie in der Abbildung gezeigt zu leiten beginnen.

Wir können beobachten, dass in beiden Fällen die Laststromrichtung dieselbe ist, d. H. Von oben nach unten, wie in der Figur gezeigt - also unidirektional, was Gleichstrom bedeutet. Somit wird durch die Verwendung eines Brückengleichrichters der Eingangswechselstrom in einen Gleichstrom umgewandelt. Der Ausgang an der Last mit diesem Brückenwellengleichrichter ist von Natur aus pulsierend, aber die Erzeugung eines reinen Gleichstroms erfordert ein zusätzliches Filter wie einen Kondensator. Der gleiche Vorgang gilt für verschiedene Brückengleichrichter, jedoch für geregelte Gleichrichter Thyristoren auslösen ist notwendig, um den zu ladenden Strom anzutreiben.

Arten von Brückengleichrichtern

Brautgleichrichter werden basierend auf diesen Faktoren in verschiedene Typen eingeteilt: Art der Versorgung, Steuerbarkeit, Brautschaltungskonfigurationen usw. Brückengleichrichter werden hauptsächlich in einphasige und dreiphasige Gleichrichter eingeteilt. Beide Typen werden weiter in unkontrollierte, halbgesteuerte und vollgesteuerte Gleichrichter eingeteilt. Einige dieser Gleichrichtertypen werden nachstehend beschrieben.

Einphasen- und Dreiphasengleichrichter

Die Art der Versorgung, d. H. Eine einphasige oder dreiphasige Versorgung, entscheidet über diese Gleichrichter. Der einphasige Brückengleichrichter besteht aus vier Dioden zur Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom, während a Dreiphasengleichrichter verwendet sechs Dioden , wie in der Abbildung gezeigt. Dies können wiederum unkontrollierte oder gesteuerte Gleichrichter sein, abhängig von den Schaltungskomponenten wie Dioden, Thyristoren und so weiter.

Einphasen- und Dreiphasengleichrichter

Einphasen- und Dreiphasengleichrichter

Unkontrollierte Brückengleichrichter

Dieser Brückengleichrichter verwendet Dioden zum Gleichrichten des Eingangs, wie in der Abbildung gezeigt. Da die Diode eine unidirektionale Vorrichtung ist, die den Stromfluss nur in eine Richtung zulässt. Bei dieser Konfiguration von Dioden im Gleichrichter kann die Leistung je nach Lastanforderung nicht variieren. Also wird dieser Gleichrichtertyp in verwendet Konstante oder feste Stromversorgungen .

Unkontrollierte Brückengleichrichter

Unkontrollierte Brückengleichrichter

Kontrollierter Brückengleichrichter

Bei dieser Art von Gleichrichter AC / DC-Wandler oder Gleichrichter - Anstelle von unkontrollierten Dioden werden gesteuerte Festkörpergeräte wie SCRs, MOSFETs, IGBTs usw. verwendet, um die Ausgangsleistung bei verschiedenen Spannungen zu variieren. Durch Auslösen dieser Geräte zu verschiedenen Zeitpunkten wird die Ausgangsleistung an der Last entsprechend geändert.

Kontrollierter Brückengleichrichter

Kontrollierter Brückengleichrichter

Brückengleichrichter-IC

Die Brückengleichrichter-ähnliche IC-Pin-Konfiguration RB-156 wird unten diskutiert.

Pin-1 (Phase / Leitung): Dies ist ein Wechselstromeingangspin, an dem der Anschluss des Phasendrahtes von der Wechselstromversorgung zu diesem Phasenstift erfolgen kann.

Pin-2 (Neutral): Dies ist der AC-Eingangsstift, an dem der Anschluss des Neutralleiters von der Wechselstromversorgung zu diesem Neutralstift erfolgen kann.

Pin-3 (positiv): Dies ist der DC-Ausgangspin, an dem die positive DC-Spannung des Gleichrichters von diesem positiven Pin erhalten wird

Pin-4 (negativ / Masse): Dies ist der DC-Ausgangspin, an dem die Massespannung des Gleichrichters von diesem negativen Pin erhalten wird

Spezifikationen

Die Unterkategorien dieses RB-15-Brückengleichrichters reichen von RB15 bis RB158. Von diesen Gleichrichtern ist der RB156 der am häufigsten verwendete. Die Spezifikationen des Brückengleichrichters RB-156 umfassen Folgendes.

  • Der O / p-Gleichstrom beträgt 1,5A
  • Die maximale Spitzenumkehrspannung beträgt 800V
  • Ausgangsspannung: (√2 × VRMS) - 2 Volt
  • Die maximale Eingangsspannung beträgt 560V
  • Der Spannungsabfall für jede Brücke beträgt 1 V bei 1 A.
  • Der Stoßstrom beträgt 50A

Dieser RB-156 wird am häufigsten als kompakter, kostengünstiger und einphasiger Brückengleichrichter verwendet. Dieser IC hat die höchste I / P-Wechselspannung wie 560 V und kann daher in allen Ländern für die 1-Phasen-Netzversorgung verwendet werden. Der höchste Gleichstrom dieses Gleichrichters beträgt 1,5A. Dieser IC ist die beste Wahl in Projekten zur Umwandlung von AC-DC und liefert bis zu 1,5 A.

Eigenschaften des Brückengleichrichters

Die Eigenschaften des Brückengleichrichters umfassen Folgendes

  • Welligkeitsfaktor
  • Inverse Spitzenspannung (PIV)
  • Effizienz

Welligkeitsfaktor

Die Messung der Glätte des Ausgangs-Gleichstromsignals unter Verwendung eines Faktors wird als Welligkeitsfaktor bezeichnet. Hier kann ein glattes Gleichstromsignal als das O / P-Gleichstromsignal mit wenigen Welligkeiten betrachtet werden, während ein hoch pulsierendes Gleichstromsignal als das O / P-Signal mit hohen Welligkeiten betrachtet werden kann. Mathematisch kann es als Bruchteil der Welligkeitsspannung und der reinen Gleichspannung definiert werden.

Für einen Brückengleichrichter kann der Welligkeitsfaktor als angegeben werden

Γ = √ (Vrms2 / VDC) −1

Der Welligkeitsfaktorwert des Brückengleichrichters beträgt 0,48

PIV (Peak Inverse Voltage)

Die inverse Spitzenspannung oder PIV kann als der höchste Spannungswert definiert werden, der von der Diode kommt, wenn sie während der negativen Halbwelle im Sperrvorspannungszustand angeschlossen ist. Die Brückenschaltung enthält vier Dioden wie D1, D2, D3 und D4.

In der positiven Halbwelle befinden sich die beiden Dioden wie D1 und D3 in der leitenden Position, während sich beide D2- und D4-Dioden in der nicht leitenden Position befinden. Ebenso befinden sich im negativen Halbzyklus die Dioden wie D2 und D4 in der leitenden Position, während sich die Dioden wie D1 und D3 in der nicht leitenden Position befinden.

Effizienz

Der Wirkungsgrad des Gleichrichters entscheidet hauptsächlich darüber, wie fähig der Gleichrichter Wechselstrom in Wechselstrom umwandelt. Der Wirkungsgrad des Gleichrichters kann definiert werden als das Verhältnis von DC-O / P-Leistung und AC-I / P-Leistung. Der maximale Wirkungsgrad des Brückengleichrichters beträgt 81,2%.

η = DC o / p Leistung / AC i / p Leistung

Wellenform des Brückengleichrichters

Aus dem Schaltplan des Brückengleichrichters können wir schließen, dass der Stromfluss über den Lastwiderstand während der positiven und der negativen Halbwelle gleich ist. Die Polarität des O / P-Gleichstromsignals kann entweder vollständig positiv oder negativ sein. In diesem Fall ist es total positiv. Wenn die Richtung der Diode umgekehrt wird, kann eine vollständige negative Gleichspannung erreicht werden.

Daher ermöglicht dieser Gleichrichter den Stromfluss sowohl über die positiven als auch über die negativen Zyklen des I / P-Wechselstromsignals. Die Ausgangswellenformen des Brückengleichrichters sind unten dargestellt.

Warum heißt es Brückengleichrichter?

Im Vergleich zu anderen Gleichrichtern ist dies die effizienteste Art von Gleichrichterschaltung. Dies ist eine Art Vollweggleichrichter, da der Name darauf hindeutet, dass dieser Gleichrichter vier Dioden verwendet, die in Brückenform angeschlossen sind. Diese Art von Gleichrichter wird also als Brückengleichrichter bezeichnet.

Warum verwenden wir 4 Dioden im Brückengleichrichter?

Im Brückengleichrichter werden vier Dioden verwendet, um die Schaltung zu entwerfen, die die Vollweggleichrichtung ohne Verwendung eines Transformators mit Mittenabgriff ermöglicht. Dieser Gleichrichter wird hauptsächlich zur Bereitstellung einer Vollweggleichrichtung in den meisten Anwendungen verwendet.

Die Anordnung von vier Dioden kann innerhalb einer Regelung erfolgen, um Wechselstrom effizient in Gleichstrom umzuwandeln. Der Hauptvorteil dieser Anordnung ist das Nichtvorhandensein des Transformators mit Mittenabgriff, so dass die Größe und die Kosten verringert werden.

Vorteile

Die Vorteile des Brückengleichrichters umfassen Folgendes.

  • Die Gleichrichtereffizienz eines Vollweggleichrichters ist doppelt so hoch wie die eines Halbwellengleichrichters.
  • Die höhere Ausgangsspannung, die höhere Ausgangsleistung und der höhere Transformatorauslastungsfaktor bei einem Vollweggleichrichter.
  • Die Welligkeitsspannung ist niedrig und von höherer Frequenz, im Fall eines Vollweggleichrichters, so dass eine einfache Filterschaltung erforderlich ist
  • In der Sekundärwicklung des Transformators ist kein Mittelabgriff erforderlich, sodass im Fall eines Brückengleichrichters der erforderliche Transformator einfacher ist. Wenn ein Erhöhen oder Verringern der Spannung nicht erforderlich ist, kann der Transformator sogar eliminiert werden.
  • Für eine gegebene Ausgangsleistung kann im Fall des Brückengleichrichters ein Leistungstransformator kleinerer Größe verwendet werden, da der Strom sowohl in der Primär- als auch in der Sekundärwicklung des Versorgungstransformators für den gesamten Wechselstromzyklus fließt.
  • Die Gleichrichtereffizienz ist im Vergleich zu einem Halbwellengleichrichter doppelt so hoch
  • Es werden einfache Filterschaltungen für hohe Frequenzen und niedrige Welligkeitsspannungen verwendet
  • Die TUF ist im Vergleich zu einem Gleichrichter mit Mittenabgriff höher
  • Mittenabgriffstransformator ist nicht erforderlich

Nachteile

Die Nachteile des Brückengleichrichters umfassen die folgenden.

  • Es werden vier Dioden benötigt.
  • Die Verwendung von zwei zusätzlichen Dioden verursacht einen zusätzlichen Spannungsabfall, wodurch die Ausgangsspannung verringert wird.
  • Dieser Gleichrichter benötigt vier Dioden, daher sind die Kosten des Gleichrichters hoch.
  • Die Schaltung ist nicht geeignet, wenn eine kleine Spannung zum Gleichrichten erforderlich ist, da die Verbindung der beiden Dioden in Reihe erfolgen kann und aufgrund ihres Innenwiderstands einen doppelten Spannungsabfall liefert.
  • Diese Schaltungen sind sehr komplex
  • Im Vergleich zum Gleichrichter mit Mittenabgriff weist der Brückengleichrichter einen höheren Leistungsverlust auf.

Eine Anwendung - Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom mithilfe eines Brückengleichrichters

Für viele elektronische Anwendungen ist häufig eine geregelte Gleichstromversorgung erforderlich. Eine der zuverlässigsten und bequemsten Möglichkeiten besteht darin, das verfügbare Wechselstromnetz in ein Gleichstromnetz umzuwandeln. Diese Umwandlung des Wechselstromsignals in ein Gleichstromsignal erfolgt unter Verwendung eines Gleichrichters, bei dem es sich um ein Diodensystem handelt. Es kann ein Halbwellengleichrichter sein, der nur eine Hälfte des Wechselstromsignals gleichrichtet, oder ein Vollweggleichrichter, der beide Zyklen des Wechselstromsignals gleichrichtet. Der Vollweggleichrichter kann ein Gleichrichter mit Mittenabgriff sein, der aus zwei Dioden besteht, oder ein Brückengleichrichter, der aus 4 Dioden besteht.

Hier wird der Brückengleichrichter demonstriert. Die Anordnung besteht aus 4 Dioden, die so angeordnet sind, dass die Anoden zweier benachbarter Dioden verbunden sind, um die positive Versorgung des Ausgangs zu gewährleisten, und die Kathoden der anderen beiden benachbarten Dioden verbunden sind, um die negative Versorgung des Ausgangs zu gewährleisten. Die Anode und Kathode der beiden anderen benachbarten Dioden sind mit dem Plus der Wechselstromversorgung verbunden, während die Anode und die Kathode der beiden anderen benachbarten Dioden mit dem Minus der Wechselstromversorgung verbunden sind. Somit sind 4 Dioden in einer Brückenkonfiguration angeordnet, so dass in jeder Halbwelle zwei alternative Dioden leiten und eine Gleichspannung mit Abstoßung erzeugen.

Die gegebene Schaltung besteht aus einer Brückengleichrichteranordnung, deren ungeregelter Gleichstromausgang über einen Strombegrenzungswiderstand an einen Elektrolytkondensator gegeben wird. Die Spannung am Kondensator wird mit einem Voltmeter überwacht und steigt weiter an, wenn sich der Kondensator auflädt, bis die Spannungsgrenze erreicht ist. Wenn eine Last über den Kondensator geschaltet wird, entlädt sich der Kondensator, um der Last den erforderlichen Eingangsstrom zuzuführen. In diesem Fall wird eine Lampe als Last angeschlossen.

Eine geregelte Gleichstromversorgung

Eine geregelte Gleichstromversorgung besteht aus folgenden Komponenten:

  • Ein Abwärtstransformator zur Umwandlung von Hochspannungswechselstrom in Niederspannungswechselstrom.
  • Ein Brückengleichrichter zur Umwandlung des Wechselstroms in pulsierenden Gleichstrom.
  • Eine Filterschaltung bestehend aus einem Kondensator zum Entfernen der Wechselstromwelligkeiten.
  • Ein Regler-IC 7805, um eine geregelte Gleichspannung von 5 V zu erhalten.

Der Abwärtstransformator wandelt die Wechselstromversorgung von 230 V in 12 V Wechselstrom um. Dieser 12-V-Wechselstrom wird an die Brückengleichrichteranordnung angelegt, so dass die alternativen Dioden für jede Halbwelle leiten und eine pulsierende Gleichspannung erzeugen, die aus Wechselstromwelligkeiten besteht. Ein über den Ausgang angeschlossener Kondensator lässt das Wechselstromsignal durch und blockiert das Gleichstromsignal, wodurch er als Hochpassfilter fungiert. Der Ausgang über dem Kondensator ist somit ein ungeregeltes gefiltertes Gleichstromsignal. Dieser Ausgang kann zum Fahren verwendet werden elektrische Bauteile wie Relais, Motoren usw. Ein Regler-IC 7805 ist an den Filterausgang angeschlossen. Es gibt einen konstant geregelten Ausgang von 5 V, der verwendet werden kann, um viele elektronische Schaltungen und Geräte wie Transistoren, Mikrocontroller usw. einzugeben. Hier wird der 5 V verwendet, um eine LED durch einen Widerstand vorzuspannen.

Hier dreht sich alles um die Theorie des Brückengleichrichters seine Typen, Schaltung und Arbeitsprinzipien. Wir hoffen, dass diese heikle Angelegenheit zu diesem Thema beim Aufbau hilfreich sein wird Elektronik- oder Elektroprojekte der Studenten sowie bei der Beobachtung verschiedener elektronischer Geräte. Wir bedanken uns für Ihre Aufmerksamkeit und konzentrieren uns auf diesen Artikel. Schreiben Sie uns daher bitte, um die erforderlichen Komponentenwerte für diesen Brückengleichrichter für Ihre Anwendung und andere technische Anleitungen auszuwählen.

Wir hoffen, dass Sie eine Vorstellung vom Konzept des Brückengleichrichters und seinen Anwendungen haben, wenn Sie weitere Fragen zu diesem Thema oder zum Konzept der elektrischen und elektronischen Projekte haben und die Kommentare im folgenden Abschnitt hinterlassen.

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