Memahami Penyearah Jembatan: Prinsip, Klasifikasi, dan Aplikasi Praktis
2024-07-09 10448

Penyearah jembatan mengubah arus bolak -balik (AC) menjadi arus searah (DC) melalui struktur jembatan yang terdiri dari empat dioda.Konduktivitas dioda searah digunakan untuk memperbaiki setengah siklus setengah positif dan negatif AC ke dalam DC dalam arah yang sama.Desain penyearah jembatan tidak hanya meningkatkan efisiensi perbaikan tetapi juga memberikan tegangan output DC yang stabil.Artikel ini akan membahas secara rinci prinsip kerja, klasifikasi, dan peran penyearah jembatan dalam aplikasi praktis.

Katalog

Apa itu penyearah?

Penyearah adalah perangkat elektronik yang digunakan untuk mengonversi arus bolak -balik (AC) menjadi arus searah (DC).Ini biasanya digunakan dalam sistem daya dan mendeteksi sinyal radio.Penyearah memfasilitasi konversi dari AC ke DC dengan mengambil keuntungan dari konduktivitas dioda searah, memungkinkan arus mengalir hanya dalam satu arah.Mereka dapat dibuat dari berbagai bahan, termasuk tabung vakum, tabung pengapian, dioda semikonduktor silikon solid-state, dan busur merkuri.Perangkat yang melakukan fungsi yang berlawanan (mengonversi DC ke AC) disebut inverter.

Dalam UPS siaga (catu daya yang tidak terputus), hanya baterai yang perlu diisi, sehingga sistem menyertakan pengisi daya tetapi tidak memasok daya ke beban.Sebaliknya, konversi ganda UPS tidak hanya mengisi daya baterai, tetapi juga memasok daya ke inverter, jadi itu disebut penyearah/pengisi daya.

Fungsi utama penyearah adalah mengonversi AC ke DC.Ini melakukan ini melalui dua proses utama, mengonversi AC ke DC, kemudian menyaringnya untuk memberikan output DC yang stabil untuk beban atau inverter, dan memberikan tegangan pengisian untuk baterai, sehingga juga bertindak sebagai pengisi daya.

Pengoperasian penyearah yang tidak terkendali melibatkan melewati setengah dari siklus AC melalui beban, menghasilkan output DC yang berdenyut.Pada penyearah terkontrol, aliran arus dikelola dengan mengendalikan konduksi transistor atau perangkat lain yang dapat dikendalikan, menghasilkan output DC yang terkontrol.

Klasifikasi Penyearah

Penyearah diklasifikasikan sesuai dengan standar yang berbeda.Berikut ini adalah metode klasifikasi umum:

Klasifikasi dengan metode perbaikan

Penyearah setengah gelombang hanya bekerja dalam setengah dari siklus AC (setengah siklus positif atau setengah siklus negatif).Itu tetap tidak aktif di setengah siklus lainnya.Oleh karena itu, tegangan output hanya terdiri dari setengah dari bentuk gelombang AC.

Penyearah gelombang penuh melakukan half-siklus positif dan negatif dari siklus AC.Ini berarti bahwa tegangan output positif di kedua siklus setengah siklus.

Klasifikasi oleh Penyearah

Penyearah dioda menggunakan dioda sebagai elemen perbaikan utama.Ini biasanya digunakan dalam sirkuit perbaikan berdaya rendah dan menengah.Dioda hanya memungkinkan arus mengalir dalam satu arah, memastikan konversi dari AC ke DC.

SCR adalah perangkat semikonduktor yang dapat dikontrol secara tepat untuk dinyalakan dan dimatikan.Ini cocok untuk sirkuit perbaikan daya tinggi yang membutuhkan kontrol yang tepat dari proses perbaikan.SCR adalah pilihan pertama dalam aplikasi yang membutuhkan efisiensi tinggi dan regulasi tinggi.

Klasifikasi ini membantu kami memahami fungsi dan aplikasi spesifik dari berbagai jenis penyearah di berbagai sistem elektronik.

Gambar 1: Penyearah jembatan

Bagaimana cara kerja penyearah jembatan?

Penyearah jembatan umumnya digunakan untuk mengonversi arus bolak -balik (AC) menjadi arus searah (DC) dan merupakan sirkuit penyearah yang memanfaatkan konduktivitas searah dari dioda.Ini menggunakan empat dioda yang diatur dalam konfigurasi jembatan untuk memperbaiki setengah siklus positif dan negatif dari daya AC ke dalam output DC yang konsisten.

Komponen penyearah jembatan

Komponen penyearah jembatan adalah empat dioda (D1, D2, D3, D4);sumber daya AC (input);resistor beban (RL);dan kapasitor filter (opsional, digunakan untuk menghaluskan tegangan output).

Prinsip bekerja

Pengoperasian penyearah jembatan melibatkan dua proses utama: perbaikan setengah siklus positif dan perbaikan setengah siklus negatif.

Gambar 2: Bentuk gelombang penyearah jembatan-setengah siklus positif dan setengah siklus negatif

Perbaikan setengah siklus positif

Tegangan polaritas selama setengah siklus positif dari input AC, ujung atas input positif dan ujung bawah negatif.Jalur konduksi adalah dioda D1 dan D2 adalah bias ke depan dan melakukan arus.Arus mengalir dari terminal positif sumber AC, melalui D1, melintasi resistor beban RL, dan kembali ke terminal negatif dari sumber AC melalui D2.Keadaan off adalah bahwa dioda D3 dan D4 bias terbalik dan tetap mati.Selama siklus ini, arus melalui RL mengalir dari kiri ke kanan.

Perbaikan setengah siklus negatif

Polaritas tegangan adalah bahwa selama setengah siklus negatif, polaritas input AC terbalik, membuat ujung atas negatif dan ujung bawah positif.Jalur konduksi adalah dioda D3 dan D4 adalah bias ke depan dan melakukan arus.Arus mengalir dari terminal negatif dari sumber AC, melalui D3, melintasi resistor beban RL, dan kembali ke terminal positif dari sumber AC melalui D4.Keadaan off adalah bahwa dioda D1 dan D2 bias terbalik dan tetap mati.Meskipun pembalikan polaritas, arus yang mengalir melalui RL masih mengalir ke arah yang sama (dari kiri ke kanan).

Penyaringan

Setelah perbaikan, tegangan output masih berdenyut DC.Untuk menghaluskan tegangan ini dan mengurangi riak, kapasitor filter ditambahkan.Kapasitor filter terhubung secara paralel dengan resistor beban (RL).Pengaturan ini menghaluskan DC yang berdenyut, mengurangi riak tegangan, dan memberikan output yang lebih stabil.

Sirkuit Penyearah Jembatan

Penyearah jembatan meningkat pada perbaikan setengah gelombang dioda.Fungsi utamanya adalah mengonversi arus bolak -balik (AC) menjadi arus searah (DC).Ini melakukan ini dengan menggunakan empat dioda dalam pengaturan spesifik untuk memperbaiki setengah siklus positif dan negatif dari input AC ke dalam output DC searah.

Gambar 3: Sirkuit penyearah jembatan

Penyearah jembatan mengubah AC ke DC menggunakan konduktivitas searah dioda.Sementara tegangan AC dan arus secara berkala arah alternatif, output DC dari penyearah jembatan selalu mengalir dalam satu arah.Penyearah jembatan lebih efisien daripada penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh karena mereka menggunakan kedua siklus setengah siklus AC secara bersamaan.Ini memungkinkan output DC yang lebih halus dan lebih kontinu.Catu daya DC yang stabil diperlukan dalam aplikasi seperti catu daya, pengisi daya baterai, dan berbagai perangkat elektronik.Penyearah jembatan yang dikombinasikan dengan penyaringan dapat memberikan daya DC stabil yang diperlukan untuk aplikasi ini.

Fungsi penyearah jembatan

Konversi AC ke DC

Fungsi utama penyearah jembatan adalah mengonversi input AC ke output DC.Tegangan AC dan aliran arus secara bergantian, sedangkan tegangan DC dan aliran arus dalam arah konstan.Dioda di penyearah jembatan memungkinkan arus mengalir hanya dalam satu arah, sehingga memastikan konversi ini.

Peningkatan efisiensi

Penyearah jembatan menggunakan siklus setengah positif dan negatif dari kekuatan AC.Pemanfaatan ganda ini meningkatkan efisiensi dibandingkan dengan penyearah fase tunggal.Ini menghasilkan output DC yang lebih halus dengan sedikit riak.

Kekuatan DC yang stabil

Daya DC yang stabil cocok untuk perangkat elektronik, catu daya, dan pengisi daya baterai.Penyearah jembatan yang dikombinasikan dengan kapasitor penyaringan dapat menyediakan catu daya yang stabil ini.

Idealnya, tegangan output (nilai rata -rata) dari penyearah jembatan dapat dinyatakan sebagai

V_out = (2v_m)/π- (4v_f)/π

Di mana v_mis tegangan puncak dari daya AC input, dan V_F adalah penurunan tegangan maju dari masing -masing dioda.

Contoh

Misalkan kita memiliki catu daya AC dengan tegangan input 220V (nilai efektif, RMS) dan menggunakan penyearah jembatan untuk perbaikan.Penurunan tegangan dioda ke depan adalah 0,7V.

Kondisi input ：

Tegangan Input 220V AC (RMS)

Tegangan puncak V_M = 220 × √2 ≈311v

Dioda Forward Voltage Drop V_F = 0.7V

Hitung output ：

Tegangan output rata-rata V_AVG = (2 × 311)/π- (4 × 0,7)/π ≈198V

Dengan cara ini, penyearah jembatan mengubah tegangan AC menjadi tegangan DC mendekati 198v.Meskipun masih ada beberapa fluktuasi, output dapat dipermalukan lebih lanjut dengan menggunakan perangkat penyaringan yang sesuai untuk menyediakan catu daya DC yang stabil.Setelah menghubungkan sirkuit filter, tegangan output rata-rata adalah sekitar 1,2 kali nilai rms dari input AC, sedangkan tegangan beban sirkuit terbuka adalah sekitar 1,414 kali nilai rms.Perhitungan ini membantu menentukan komponen yang diperlukan untuk mencapai output DC yang stabil dan halus dari input AC.

Bagaimana kapasitor bekerja sebagai filter?

Penyaringan menghapus gelombang sinyal yang tidak diinginkan.Dalam penyaringan high-pass, sinyal frekuensi yang lebih tinggi dengan mudah melewati sirkuit ke output, sementara sinyal frekuensi lebih rendah diblokir.Sirkuit AC mengandung tegangan atau sinyal arus dari berbagai frekuensi, tidak semuanya diperlukan.Sinyal yang tidak diinginkan dapat menyebabkan gangguan yang mengganggu pengoperasian sirkuit.Untuk menyaring sinyal -sinyal ini, berbagai sirkuit penyaringan digunakan, di mana kapasitor memainkan peran kunci.Meskipun sinyal yang diperbaiki bukan sinyal AC, konsepnya serupa.Kapasitor terdiri dari dua konduktor yang dipisahkan oleh isolator.Dalam sirkuit penyaringan, kapasitor menyimpan energi untuk mengurangi riak AC dan meningkatkan output DC.

Gambar 4: Diagram Sirkuit Filter High Pass

Bagaimana Sinyal Filter Kapasitor

Kapasitor dapat menyimpan dan melepaskan biaya.Ketika tegangan meningkat, kapasitor menagih;Ketika tegangan berkurang, kapasitor melepaskan.Karakteristik ini menghaluskan fluktuasi tegangan.Dalam sirkuit penyearah, seperti penyearah jembatan, tegangan DC output tidak halus, tetapi berdenyut.Menghubungkan kapasitor filter ke output dapat menghaluskan denyut nadi ini.

Gambar 5: Jembatan Penyearah - Modul Dioda Gelombang Penuh

• setengah siklus positif: Selama setengah siklus positif, tegangan meningkat, menyebabkan kapasitor mengisi.Energi listrik yang disimpan mencapai nilai maksimumnya pada puncak tegangan.

• setengah siklus negatif: Selama setengah siklus negatif, tegangan berkurang dan kapasitor melepaskan melalui beban.Pelepasan ini memberikan arus ke beban, mencegah tegangan output turun tajam dan menghaluskan bentuk gelombang.

Aksi pengisian dan pelepasan kapasitor menghaluskan tegangan output yang diperbaiki ke tingkat DC yang lebih konstan, mengurangi fluktuasi tegangan dan riak.

Memilih kapasitor yang tepat

Ukuran kapasitor filter secara langsung mempengaruhi efek penyaringan.Secara umum, semakin besar nilai kapasitansi, semakin baik efek penyaringan, karena kapasitor besar dapat menyimpan lebih banyak muatan dan memberikan tegangan yang lebih stabil.Namun, nilai kapasitansi tidak bisa terlalu besar, jika tidak, itu akan menyebabkan waktu startup sirkuit yang lebih lama, peningkatan volume kapasitor, dan peningkatan biaya.

Formula empiris untuk memilih kapasitor filter

C = I/(F × ΔV)

Dimana c adalah nilai kapasitansi (farad, f)

Saya adalah arus beban (ampere, a)

F adalah frekuensi daya (Hertz, Hz)

ΔV adalah riak tegangan output yang diijinkan (volt, v)

Peran kapasitor filter

Ketika tegangan yang diperbaiki meningkat, kapasitor filter mengisi daya, menyebabkan tegangan meningkat secara bertahap.Ketika tegangan yang diperbaiki berkurang, kapasitor filter melepaskan, memberikan arus yang stabil dan menghaluskan tegangan output.Aksi pengisian dan pelepasan kapasitor filter menghaluskan tegangan berdenyut yang diperbaiki, mengurangi riak tegangan dan fluktuasi.Kapasitor efektif untuk penyaringan karena memungkinkan sinyal AC melewati saat memblokir sinyal DC.Sinyal AC dengan frekuensi yang lebih tinggi melewati kapasitor lebih mudah, dengan resistansi lebih sedikit, menghasilkan tegangan yang lebih rendah di seluruh kapasitor.Sebaliknya, sinyal AC dengan frekuensi yang lebih rendah menghadapi resistensi yang lebih tinggi, menghasilkan tegangan yang lebih tinggi di seluruh kapasitor.Untuk DC, kapasitor bertindak sebagai sirkuit terbuka, arus adalah nol, dan tegangan input sama dengan tegangan kapasitor.

Menyaring frekuensi yang berbeda di sirkuit penyearah

Untuk memahami bagaimana kapasitor filter menangani frekuensi yang berbeda, mari kita bahas ekspansi seri Fourier secara singkat.Seri Fourier menguraikan sinyal periodik non-sinusoidal ke dalam jumlah sinyal sinusoidal dari frekuensi yang berbeda.Sebagai contoh, gelombang periodik yang kompleks dapat didekomposisi menjadi gelombang sinusoidal berganda dari frekuensi yang berbeda.

Gambar 6: Gelombang berdenyut

Dalam sirkuit penyearah, output adalah gelombang berdenyut, yang dapat didekomposisi menjadi komponen sinusoidal dari frekuensi yang berbeda menggunakan seri Fourier.Komponen frekuensi tinggi melewati langsung melalui kapasitor, sementara komponen frekuensi rendah mencapai output.

Gambar 7: Diagram sirkuit filter kapasitor

Semakin besar kapasitor, semakin halus bentuk gelombang output.Kapasitor yang lebih besar menyimpan lebih banyak muatan, memberikan tegangan yang lebih stabil.

Gambar 8: Diagram penyaringan kapasitor

Dalam gelombang tegangan yang berdenyut, ketika tegangan turun di bawah tegangan kapasitor, kapasitor melepaskan ke beban, mencegah tegangan output turun ke nol.Pengisian daya dan pelepasan kontinu ini menghaluskan tegangan output.

Sirkuit filter high-pass dan low-pass

Dalam filter high-pass, kapasitor dan resistor terhubung secara seri.Sinyal frekuensi tinggi memiliki penurunan tegangan minimum saat melewati kapasitor, menghasilkan arus yang lebih besar dan tegangan output yang lebih tinggi di seluruh resistor.Sinyal frekuensi rendah menghadapi penurunan tegangan yang lebih besar melintasi kapasitor, menghasilkan tegangan output minimum.Dalam filter low-pass, kapasitor memblokir sinyal frekuensi tinggi dan hanya memungkinkan frekuensi rendah untuk dilewati.Sinyal frekuensi tinggi memiliki impedansi tinggi dan tegangan output minimum, sedangkan sinyal frekuensi rendah memiliki impedansi rendah dan tegangan output yang lebih tinggi.

Gambar 9: Sirkuit Filter Pass Tinggi dan Rendah

Jenis penyearah jembatan

Penyearah jembatan diklasifikasikan berdasarkan konstruksi dan aplikasi mereka.Berikut beberapa tipe umum:

Penyearah jembatan fase tunggal

Penyearah jembatan fase tunggal adalah bentuk paling sederhana dan sering digunakan dalam peralatan catu daya kecil.Ini memiliki empat dioda yang mengubah AC fase tunggal menjadi DC berdenyut.Selama setengah siklus positif AC, dioda perilaku D1 dan D2, sedangkan D3 dan D4 tidak aktif.Selama setengah siklus negatif, perilaku D3 dan D4, dan D1 dan D2 dimatikan.Ini memungkinkan kedua siklus setengah positif dan negatif dari AC untuk diperbaiki menjadi DC positif.

Gambar 10: Diagram bentuk gelombang penyearah gelombang penuh fase penuh

Penyearah jembatan tiga fase

Penyearah jembatan tiga fase digunakan dalam aplikasi daya yang lebih tinggi, seperti peralatan industri dan sistem daya besar.Mereka mengandung enam dioda yang mengubah AC tiga fase menjadi DC yang lebih halus.Selama setiap siklus AC tiga fase, berbagai kombinasi perilaku dioda, memperbaiki setengah siklus positif dan negatif ke dalam DC.Metode ini memberikan output DC yang lebih halus yang cocok untuk kebutuhan daya tinggi.

Gambar 11: Sirkuit Penyearah Penyearah Terkontrol Terbaik Tiga Fase

Penyearah jembatan terkontrol

Penyearah jembatan terkontrol menggunakan penyearah yang dikendalikan silikon (SCR) alih-alih dioda konvensional untuk mengatur tegangan output.Dengan mengendalikan sudut konduksi SCR, output DC rata -rata dapat diubah.Menyesuaikan sudut penembakan SCR mengontrol waktu konduksi dalam setiap siklus, sehingga memodifikasi tegangan DC output rata -rata.Jenis ini sering digunakan dalam catu daya yang dapat disesuaikan dan sistem kontrol motor DC.

Penyearah jembatan frekuensi tinggi

Penyearah jembatan frekuensi tinggi digunakan dalam sistem daya frekuensi tinggi dan biasanya menggunakan dioda pemulihan cepat untuk memenuhi kebutuhan switching power catu (SMP).Dioda pemulihan cepat memiliki waktu pemulihan balik yang pendek dan dapat merespons dengan cepat terhadap operasi switching frekuensi tinggi, sehingga meningkatkan efisiensi perbaikan dan mengurangi kerugian dan kebisingan.

Penyearah jembatan monolitik

Penyearah jembatan monolitik mengintegrasikan empat dioda penyearah ke dalam chip atau modul tunggal, menyederhanakan desain sirkuit, dan terutama digunakan dalam perangkat elektronik kecil dan adaptor daya.Mirip dengan penyearah jembatan standar, versi monolitik menawarkan peningkatan keandalan dan instalasi yang lebih mudah karena diintegrasikan ke dalam satu paket.

Penyearah jembatan yang dikendalikan sepenuhnya

Penyearah jembatan yang sepenuhnya terkontrol menggunakan penyearah thyristor (SCR) sebagai pengganti dioda normal.Setiap elemen penyearah dapat dikendalikan, memungkinkan regulasi yang tepat dari tegangan dan arus output.Dengan memvariasikan sudut konduksi SCR, output penyearah dapat dikontrol secara tepat.Penyearah ini sangat ideal untuk aplikasi yang membutuhkan kontrol tegangan halus, seperti drive motor DC dan catu daya yang dapat disesuaikan.Kemampuan untuk memvariasikan sudut penembakan SCR memungkinkan manajemen output yang tepat.

Penyearah jembatan setengah terkontrol

Penyearah jembatan setengah terkontrol menggabungkan thyristor (SCR) dengan dioda normal.Biasanya, dalam aplikasi fase tunggal, dua elemen penyearah yang berlawanan adalah SCR, sedangkan dua lainnya adalah dioda.Pengaturan ini memberikan kemampuan regulasi parsial.Sementara hanya beberapa elemen yang dapat dikendalikan, mereka memberikan regulasi terbatas dengan biaya lebih rendah.Penyearah yang setengah terkontrol cocok untuk sistem yang memerlukan kontrol parsial dan tidak mahal, seperti drive motor kecil dan catu daya yang dapat disesuaikan dengan biaya.

Penyearah jembatan yang tidak terkendali

Penyearah jembatan yang tidak terkendali hanya menggunakan dioda biasa, dan semua elemen perbaikan tidak terkendali.Ini adalah penyearah jembatan paling sederhana dan paling umum digunakan.Penyearah ini tidak memiliki kemampuan regulasi, tidak dapat menyesuaikan tegangan atau arus output, dan hanya melakukan perbaikan dasar.Ini cocok untuk berbagai perangkat elektronik yang membutuhkan catu daya DC yang stabil, seperti adaptor daya dan pengisi daya baterai.

Aplikasi penyearah jembatan

Memberikan tegangan DC terpolarisasi dan stabil dalam pengelasan

Pada peralatan pengelasan, penyearah jembatan dapat memberikan tegangan DC yang stabil.Stabilitas ini memungkinkan pengelasan berkualitas tinggi karena catu daya secara langsung mempengaruhi proses pengelasan.Penyearah mengubah daya AC ke daya DC, mengurangi fluktuasi arus dan memastikan busur pengelasan yang stabil, yang meningkatkan kekuatan dan kualitas sambungan yang dilas.Stabilitas ini meminimalkan cacat pengelasan dan meningkatkan akurasi keseluruhan, terutama dalam pengelasan busur.

Gambar 12: Penyearah jembatan yang digunakan dalam mesin pengelasan

Fungsi kunci lain dari penyearah jembatan adalah memberikan tegangan DC terpolarisasi.Ini sangat penting dalam operasi pengelasan profesional, seperti pengelasan aluminium atau stainless steel, di mana pembentukan lapisan oksida dapat mempengaruhi kualitas las.Tegangan terpolarisasi mengurangi oksidasi, memastikan permukaan las yang lebih bersih dan sambungan yang lebih kuat.Dengan menggabungkan penyearah jembatan, peralatan pengelasan dapat memberikan arus berkualitas tinggi yang lebih stabil, yang meningkatkan seluruh proses pengelasan.

Untuk lebih memperlancar output DC dan mengurangi fluktuasi tegangan, penyearah jembatan sering digunakan bersama dengan kapasitor filter dan regulator tegangan.Kapasitor filter menghilangkan riak dan membuat tegangan output lebih halus, sedangkan regulator tegangan memastikan bahwa tegangan output konstan, melindungi kualitas pengelasan dari ion tegangan V ariat.Kombinasi ini meningkatkan stabilitas catu daya pengelasan dan memperpanjang umur peralatan.

Catu daya internal

Perangkat elektronik modern, termasuk peralatan rumah tangga, peralatan kontrol industri, dan peralatan komunikasi, membutuhkan catu daya DC yang stabil untuk beroperasi dengan baik.Penyearah jembatan mengonversi daya AC dari jaringan ke daya DC yang diperlukan oleh perangkat ini, dan sebagian besar komponen dan sirkuit elektronik bergantung pada daya DC.

Di penyearah jembatan, empat dioda membentuk sirkuit jembatan untuk mengonversi daya AC menjadi daya DC yang berdenyut.Kemudian, kapasitor filter menghaluskan output, mengurangi fluktuasi tegangan dan menghasilkan catu daya DC yang lebih stabil.Untuk perangkat yang membutuhkan daya yang tepat, regulator tegangan (seperti regulator linier atau switching) memastikan tegangan output yang konstan dan akurat.Pengaturan ini meningkatkan keandalan dan umur peralatan dengan mencegah kerusakan yang disebabkan oleh fluktuasi tegangan.

Dalam peralatan rumah tangga, penyearah jembatan digunakan dalam modul daya internal perangkat seperti televisi, sistem suara, dan komputer.Misalnya, dalam catu daya TV, penyearah jembatan mengubah daya AC menjadi daya DC, yang kemudian disaring dan distabilkan sebelum didistribusikan ke sirkuit TV.Ini memastikan bahwa tegangan tetap stabil meskipun fluktuasi catu daya eksternal, sehingga mempertahankan kualitas gambar dan suara.

Peralatan kontrol industri memiliki persyaratan yang lebih tinggi untuk stabilitas catu daya karena lingkungan operasi yang kompleks.Penyearah jembatan di perangkat ini memberikan daya DC yang stabil dan meningkatkan keamanan dan keandalan sistem melalui sirkuit perlindungan seperti tegangan berlebih dan perlindungan arus berlebih.Misalnya, dalam pengontrol logika yang dapat diprogram (PLC), penyearah jembatan dapat beroperasi secara stabil dalam kondisi yang berbeda.

Dalam peralatan komunikasi seperti router dan sakelar, penyearah jembatan dapat memberikan daya tinggi, daya noise rendah.Ini memastikan transmisi sinyal yang andal dan kelancaran pengoperasian peralatan.Dengan mengonversi AC ke DC dan mengadopsi pengaturan penyaringan dan tegangan yang efisien, penyearah jembatan mendukung kinerja peralatan komunikasi yang andal di lingkungan jaringan yang kompleks.

Di dalam pengisi daya baterai

Penyearah jembatan mengubah daya AC menjadi daya DC yang stabil yang diperlukan untuk pengisian baterai dalam pengisi daya baterai.Dengan munculnya perangkat portabel dan kendaraan listrik, pengisi daya baterai yang andal menjadi penting.Penyearah memastikan bahwa pengisi daya memberikan arus dan tegangan konstan yang memenuhi kebutuhan spesifik berbagai jenis baterai.Sumber daya yang stabil ini memungkinkan pengisian daya yang efisien dan masa pakai baterai yang diperpanjang.

Penyearah jembatan biasanya terdiri dari empat dioda yang membentuk sirkuit jembatan.Ini mengubah setengah siklus daya AC positif dan negatif menjadi daya DC yang berdenyut.Meskipun daya DC yang berdenyut ini memenuhi persyaratan dasar, masih berfluktuasi.Oleh karena itu, pengisi daya baterai biasanya berisi kapasitor filter untuk menghaluskan tegangan dan memastikan output yang lebih stabil.

Baterai yang berbeda membutuhkan tegangan dan arus pengisian spesifik.Penyearah jembatan dikombinasikan dengan modul sirkuit lain untuk memenuhi kebutuhan ini.Misalnya, baterai lithium membutuhkan tegangan dan kontrol arus yang tepat untuk mencegah pengisian berlebihan dan penurunan kelebihan.Penyearah mengintegrasikan mode pengisian tegangan konstan dan konstan dan bekerja sama dengan sirkuit kontrol pengisian untuk memberikan tegangan dan arus yang tepat untuk mengoptimalkan proses pengisian.

Selain konversi daya, penyearah jembatan juga dapat melindungi pengisi daya baterai.Tegangan catu daya dapat mengalami tegangan atau lonjakan sesaat, yang dapat merusak baterai dan pengisi daya.Penyearah membentuk mekanisme perlindungan yang efektif bersama dengan komponen perlindungan seperti varistor dan sekering.Ketika tegangan input melebihi tingkat yang aman, sirkuit perlindungan dengan cepat memotong catu daya atau mengalihkan kelebihan arus untuk melindungi baterai dan pengisi daya.

Penyearah jembatan digunakan tidak hanya di pengisi daya untuk perangkat kecil tetapi juga dalam sistem pengisian kendaraan listrik berdaya tinggi.Sistem ini dapat menangani daya dan arus yang lebih tinggi, dan penyearah memastikan pengisian yang aman dan efisien dengan kinerja yang andal.Teknologi regulasi perbaikan dan tegangan yang efisien memungkinkan pengisian cepat dan memperpanjang masa pakai baterai kendaraan listrik.

Di dalam turbin angin

Dalam turbin angin, penyearah jembatan mengubah daya AC yang dihasilkan oleh angin menjadi tenaga DC.Daya DC ini adalah dasar untuk konversi dan penyimpanan daya berikutnya.Turbin angin menghasilkan listrik melalui berbagai kecepatan angin, menghasilkan tenaga ac yang tidak stabil.Penyearah secara efektif mengubah daya AC yang berfluktuasi ini menjadi daya DC yang lebih stabil yang mudah disimpan atau dikonversi menjadi daya AC yang kompatibel dengan jaringan.

Gambar 13: Penyearah jembatan yang digunakan dalam turbin angin

Generator turbin angin biasanya menghasilkan daya AC tiga fase, yang kemudian dikonversi menjadi daya DC oleh penyearah jembatan.Konversi ini menstabilkan daya dan mengurangi dampak fluktuasi tegangan.Daya DC yang diperbaiki dapat digunakan secara langsung dalam sistem penyimpanan baterai atau dikonversi menjadi daya AC oleh inverter untuk mengoptimalkan pemanfaatan pembangkit listrik tenaga angin.

Di dalam turbin angin, penyearah jembatan, sirkuit filter, dan sirkuit perlindungan membentuk konversi daya dan sistem manajemen yang komprehensif.Sirkuit filter menghaluskan daya DC yang diperbaiki, mengurangi fluktuasi tegangan dan riak, dan mencapai output yang stabil.Sirkuit perlindungan mencegah tegangan berlebih dan kerusakan arus berlebih, memastikan keamanan dan keandalan sistem.

Karena kondisi lingkungan yang keras seperti daerah lepas pantai atau pegunungan, sistem pembangkit listrik tenaga angin membutuhkan keandalan dan daya tahan yang tinggi.Penyearah jembatan harus menahan kondisi seperti itu untuk memastikan operasi jangka panjang.Bahan berkualitas tinggi dan proses manufaktur canggih meningkatkan daya tahan dan stabilitas modul penyearah, meningkatkan efisiensi sistem, mengurangi biaya perawatan, dan memperpanjang umur layanan peralatan.

Penerapan penyearah jembatan dalam turbin angin memungkinkan konversi daya dan manajemen yang efisien.Penyearah ini meningkatkan efisiensi konversi energi dan kualitas daya, mempromosikan pengembangan energi terbarukan, dan mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil.Karena sumber energi bersih seperti tenaga angin menjadi bagian integral dari campuran energi global, penyearah jembatan memainkan peran kunci dalam transformasi ini.

Mendeteksi amplitudo dari sinyal termodulasi

Dalam sistem komunikasi elektronik, perlu untuk mendeteksi amplitudo sinyal yang dimodulasi.Proses ini sangat penting dalam komunikasi frekuensi radio (RF) dan pemrosesan sinyal audio.Jembatan penyearah mengonversi sinyal AC ke sinyal DC, membuat deteksi amplitudo lebih mudah dan lebih akurat.Dengan mengubah sinyal AC kompleks menjadi tegangan DC yang dapat diukur, penyearah memungkinkan deteksi amplitudo yang tepat.

Terdiri dari empat dioda di sirkuit jembatan, penyearah jembatan memproses baik setengah siklus AC positif dan negatif, menghasilkan output DC yang lebih halus dan lebih stabil.Tegangan DC yang diperbaiki sebanding dengan amplitudo sinyal asli, memungkinkan pengukuran akurat dari amplitudo sinyal yang dimodulasi.

Penyearah jembatan sangat penting dalam sirkuit deteksi amplitudo dalam penerima dan pemancar RF.Sirkuit ini memantau kekuatan sinyal secara real-time, memungkinkan penyesuaian yang diperlukan untuk transmisi sinyal yang stabil dan berkualitas tinggi.Mereka juga umum di perangkat audio, seperti amplifier dan sirkuit kontrol volume, di mana mendeteksi amplitudo sinyal audio memungkinkan penyesuaian volume dinamis untuk pengalaman mendengarkan yang lebih baik.

Untuk meningkatkan akurasi deteksi amplitudo, penyearah jembatan sering dipasangkan dengan sirkuit penyaringan dan amplifikasi.Sirkuit filter menghaluskan sinyal DC yang diperbaiki dengan menghilangkan riak, sedangkan sirkuit penguat meningkatkan amplitudo sinyal, sehingga meningkatkan sensitivitas dan akurasi deteksi.Kombinasi ini bekerja dengan berbagai sinyal dan frekuensi modulasi, memberikan dukungan teknis yang andal untuk banyak aplikasi.

Selain komunikasi dan peralatan audio, penyearah jembatan juga digunakan dalam sistem radar untuk mendeteksi amplitudo sinyal gema, membantu menentukan jarak dan ukuran target.Dalam peralatan medis, mereka membantu mendeteksi amplitudo sinyal elektrokardiogram (EKG), memberikan data berharga untuk mendiagnosis penyakit.

Mengonversi tegangan DC AC tinggi menjadi rendah

Penyearah jembatan banyak digunakan dalam elektronik daya untuk mengonversi tegangan AC tinggi menjadi tegangan DC rendah untuk aplikasi seperti adaptor daya, peralatan industri, dan berbagai perangkat elektronik.Penyearah memastikan operasi perangkat yang andal yang membutuhkan daya DC tegangan rendah dengan secara efisien mengonversi AC tegangan tinggi dari catu daya utama.

Penyearah jembatan bekerja dengan menggunakan empat dioda untuk membentuk sirkuit jembatan untuk memperbaiki dua siklus setengah dari kekuatan AC input dan mengubahnya menjadi daya DC yang berdenyut.Meskipun daya DC yang berdenyut ini mengandung beberapa riak, pengaturan penyaringan dan tegangan selanjutnya menghasilkan daya DC tegangan rendah yang stabil.Kapasitor filter menghaluskan fluktuasi tegangan, sementara regulator tegangan memastikan bahwa tegangan output tepat, menjamin kinerja perangkat yang konsisten.

Penyearah jembatan tidak hanya melakukan konversi tegangan tetapi juga melindungi sirkuit.Misalnya, dalam peralatan industri, AC tegangan tinggi dapat menghadapi tegangan berlebih ketika dikonversi menjadi DC tegangan rendah.Menggabungkan penyearah dengan sirkuit dan sekering perlindungan tegangan atas memastikan keamanan peralatan.Jika tegangan input melebihi tingkat yang aman, sirkuit perlindungan dengan cepat memotong daya atau membatasi arus untuk mencegah kerusakan.

Dalam adaptor daya, penyearah jembatan adalah komponen penting.Misalnya, pengisi daya ponsel menggunakan penyearah jembatan untuk mengonversi 220V AC ke DC, yang kemudian disaring dan diajukan untuk mengeluarkan 5V atau 9V DC yang stabil untuk pengisian daya.Proses ini memastikan pengisian yang aman dan efisien dan memperpanjang masa pakai baterai.

Peralatan industri seringkali membutuhkan catu daya DC tegangan rendah untuk daya sirkuit internal dan sistem kontrol.Penyearah jembatan mengonversi AC industri tegangan tinggi menjadi DC tegangan rendah yang sesuai untuk memastikan pengoperasian peralatan normal seperti alat mesin CNC dan sistem kontrol motor.Disipasi dan efisiensi panas adalah tantangan dalam mengkonversi AC tegangan tinggi menjadi DC tegangan rendah.Karena perbaikan menghasilkan panas, penyearah jembatan sering dilengkapi dengan heat sink atau terbuat dari bahan semikonduktor efisiensi tinggi untuk meningkatkan kinerja dan daya tahan.

Penyearah Jembatan vs Penyearah Setengah Gelombang

Penyearah jembatan dan penyearah setengah gelombang adalah jenis penyearah yang umum, tetapi mereka sangat berbeda dalam konstruksi, kinerja, dan aplikasi.Memahami perbedaan -perbedaan ini dapat membantu Anda memilih solusi perbaikan yang paling tepat untuk berbagai aplikasi.

Penyearah jembatan

Penyearah jembatan lebih efisien karena mengubah daya pada seluruh siklus AC.Ini menggunakan empat dioda yang diatur dalam konfigurasi jembatan, memungkinkannya untuk menangani setengah siklus positif dan negatif dari input AC.Karena seluruh tegangan input digunakan, tegangan output lebih tinggi.Saat Anda menghubungkan penyearah jembatan, Anda dapat segera melihat efisiensinya.Tegangan output lebih halus dan lebih tinggi dari penyearah setengah gelombang.Efisiensi ini adalah mengapa penyearah jembatan digunakan dalam catu daya kinerja tinggi, seperti adaptor daya, peralatan pengelasan, dan sistem kontrol industri.Output DC yang stabil membuatnya ideal untuk aplikasi yang membutuhkan daya stabil.

Penyearah setengah gelombang

Penyearah setengah gelombang lebih sederhana dan hanya membutuhkan satu dioda untuk perbaikan dasar.Ini melakukan hanya selama setengah siklus positif dari input AC, memungkinkan arus hanya berlalu selama periode ini.Setengah siklus negatif diblokir, menghasilkan output DC yang berdenyut yang hanya berisi arus setengah siklus positif.Saat menggunakan penyearah setengah gelombang, Anda akan melihat kesederhanaannya.Mudah diatur, tetapi outputnya kurang efisien, dengan tegangan yang lebih rendah dan riak yang lebih besar.Ini membuatnya cocok untuk perangkat berdaya rendah yang tidak memerlukan kualitas daya tinggi, seperti pengisi daya sederhana dan sirkuit pemrosesan sinyal berdaya rendah.

Perbandingan dan Aplikasi

Efisiensi dan Stabilitas: Pecahan jembatan menawarkan efisiensi dan stabilitas yang lebih tinggi.Mereka menggunakan siklus AC penuh, menghasilkan output DC yang lebih halus dengan riak minimal.Ketika dipasangkan dengan sirkuit penyaringan, riak dalam tegangan output lebih berkurang, memberikan tegangan DC yang stabil dan halus.Ini membuatnya cocok untuk aplikasi yang membutuhkan kualitas daya tinggi.

Kompleksitas dan Biaya: Penyearah jembatan lebih kompleks dalam konstruksi dan membutuhkan empat dioda.Namun, kemajuan elektronik telah mengurangi biaya dan ukuran komponen -komponen ini, membuat penyearah jembatan lebih mudah tersedia.

Kesederhanaan dan efektivitas biaya: Penyearah setengah gelombang sederhana dalam konstruksi dan biaya rendah, membuatnya menguntungkan untuk aplikasi di mana kualitas daya tinggi tidak penting.Mereka ideal untuk sirkuit kecil dan berdaya rendah, seperti yang ada di perangkat portabel atau elektronik berbiaya rendah.Meskipun mereka memiliki efisiensi yang lebih rendah dan fluktuasi tegangan yang lebih besar, kesederhanaannya menjadikannya pilihan yang terjangkau untuk beberapa penggunaan.

Memilih penyearah yang tepat

Memilih antara penyearah jembatan dan penyearah setengah gelombang tergantung pada persyaratan spesifik aplikasi.Untuk efisiensi tinggi dan output yang stabil, penyearah jembatan adalah pilihan terbaik.Untuk kesederhanaan dan biaya rendah, terutama dalam aplikasi berdaya rendah, penyearah setengah gelombang mungkin lebih tepat.

Perbandingan penyearah jembatan dan sakelar AC

Penyearah jembatan dan sakelar AC memainkan peran yang berbeda dalam elektronik daya.Penyearah jembatan mengonversi arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC), sementara AC beralih mengontrol keadaan on-off dari sirkuit AC.Memahami fungsi dan aplikasi mereka membantu merancang dan menggunakan perangkat elektronik secara efektif.

Penyearah jembatan

Penyearah jembatan mengubah setengah siklus AC yang positif dan negatif menjadi DC.Ini dicapai dengan menggunakan empat dioda yang melakukan secara bergantian, memastikan bahwa arus AC mengalir dalam satu arah, menghasilkan output DC yang berdenyut.Saat menggunakan penyearah jembatan, Anda akan melihat seberapa efisien mereka mengonversi AC ke DC selama seluruh siklus.Tegangan output lebih tinggi dan lebih halus, terutama bila dikombinasikan dengan kapasitor filter dan regulator tegangan, yang dapat mengurangi fluktuasi dan memberikan DC yang stabil.Karakteristik ini membuat penyearah jembatan ideal untuk adaptor daya, peralatan pengelasan, dan sistem kontrol industri, di mana diperlukan catu daya yang stabil dan andal.

Sakelar AC

Sakelar AC menggunakan elemen switching elektronik seperti thyristor, thyristor dua arah, atau relay solid-state untuk mengontrol konduksi dan pemutusan sirkuit AC.Dengan sakelar AC, Anda akan menemukan bahwa mereka merespons dengan cepat, memiliki umur layanan yang panjang, dan sangat dapat diandalkan.Mereka dapat beroperasi pada frekuensi tinggi, membuatnya cocok untuk aplikasi yang membutuhkan switching yang sering, seperti peralatan rumah tangga, sistem pencahayaan, dan kontrol otomatisasi industri.Mereka secara efektif mengelola distribusi daya, memastikan bahwa sistem beroperasi dengan aman dan efisien.

Aplikasi gabungan

Dalam beberapa sistem, penyearah jembatan dan sakelar AC digunakan bersama untuk manajemen daya dan kontrol yang kompleks.Misalnya, dalam sistem catu daya tidak terputus (UPS), penyearah jembatan mengubah daya AC input ke daya DC untuk penyimpanan baterai dan penggunaan inverter.Sakelar AC mengontrol sakelar daya, memastikan daya kontinu selama kegagalan daya utama dengan dengan cepat beralih ke sumber daya cadangan.Kombinasi ini memanfaatkan kekuatan kedua komponen untuk memberikan solusi daya yang stabil dan andal.

Pertimbangan desain

Merancang dan memilih penyearah jembatan dan sakelar AC melibatkan berbagai faktor.Untuk penyearah jembatan, pertimbangkan tegangan input dan spesifikasi arus, efisiensi perbaikan, manajemen termal, dan ukuran fisik.Untuk sakelar AC, perhatikan peringkat tegangan dan arus, kecepatan switching, kekasaran, dan kompatibilitas elektromagnetik.Insinyur harus memilih komponen yang tepat berdasarkan persyaratan aplikasi spesifik untuk mencapai kinerja dan keandalan yang optimal.

Kesimpulan

Penyearah sangat penting dalam sistem elektronik dan daya.Apakah itu penyearah setengah gelombang, penyearah gelombang penuh, atau penyearah jembatan, mereka semua memainkan peran kunci dalam skenario aplikasi yang berbeda.Penyearah jembatan banyak digunakan dalam catu daya berkinerja tinggi, peralatan pengelasan, dan sistem kontrol industri karena efisiensi dan stabilitasnya yang tinggi.Penyearah setengah gelombang cocok untuk perangkat elektronik berdaya rendah karena strukturnya yang sederhana dan biaya rendah.Saat merancang dan memilih penyearah, insinyur perlu secara komprehensif mempertimbangkan faktor -faktor seperti tegangan input, spesifikasi arus, efisiensi perbaikan, dan manajemen termal sesuai dengan persyaratan aplikasi spesifik untuk memastikan kinerja dan keandalan yang optimal.Pengembangan dan penerapan penyearah tidak hanya meningkatkan efisiensi dan stabilitas peralatan elektronik tetapi juga mempromosikan kemajuan teknologi dan peningkatan industri.

Pertanyaan yang Sering Diajukan [FAQ]

1. Apa keuntungan dari penyearah jembatan?

Efisiensi Tinggi: Penyedia jembatan mengubah kedua bagian dari siklus AC menjadi DC, membuatnya lebih efisien daripada penyearah setengah gelombang, yang hanya menggunakan setengah dari siklus AC.Ini berarti lebih sedikit energi yang terbuang, dan lebih banyak daya dikirim ke beban.

Tegangan output yang lebih tinggi: Karena penyearah jembatan menggunakan bentuk gelombang AC penuh, tegangan output DC yang dihasilkan lebih tinggi dibandingkan dengan penyearah setengah gelombang.Ini mengarah pada catu daya yang lebih kuat.

Pengurangan Riak: Proses perbaikan gelombang penuh menghasilkan output DC yang lebih halus dengan lebih sedikit riak (fluktuasi) dibandingkan dengan perbaikan setengah gelombang.Output yang lebih halus ini sangat penting untuk perangkat elektronik yang sensitif.

Dapat diandalkan dan tahan lama: Penggunaan empat dioda dalam konfigurasi jembatan memberikan keandalan dan daya tahan yang lebih baik.Bahkan jika satu dioda gagal, sirkuit masih dapat berfungsi, meskipun dengan efisiensi yang berkurang.

Tidak perlu transformator yang disadap di tengah: tidak seperti penyearah gelombang penuh yang membutuhkan transformator yang disadap di tengah, penyearah jembatan tidak membutuhkan ini, membuat desain lebih sederhana dan seringkali lebih murah.

2. Mengapa empat dioda digunakan di penyearah jembatan?

Perbaikan Gelombang Penuh: Alasan utama untuk menggunakan empat dioda adalah untuk mencapai perbaikan gelombang penuh.Ini berarti kedua bagian positif dan negatif dari siklus AC digunakan, yang meningkatkan efisiensi dan tegangan output penyearah.

Kontrol arah: Dioda diatur dalam konfigurasi jembatan yang mengarahkan aliran arus.Selama setengah siklus positif dari input AC, dua dioda melakukan dan memungkinkan arus melewati beban dalam satu arah.Selama setengah siklus negatif, dua dioda lainnya melakukan, tetapi mereka masih mengarahkan arus melalui beban ke arah yang sama.Ini memastikan output DC yang konsisten.

Pemanfaatan tegangan: Dengan menggunakan empat dioda, penyearah jembatan dapat memanfaatkan seluruh tegangan AC, memaksimalkan efisiensi konversi daya.Setiap pasangan dioda secara bergantian melakukan, memastikan beban selalu melihat arus searah.

3. Apa kelemahan penyearah jembatan?

Penurunan tegangan: Setiap dioda di penyearah jembatan memperkenalkan penurunan tegangan kecil (biasanya 0,7V untuk dioda silikon).Dengan empat dioda, ini menghasilkan penurunan tegangan total sekitar 1,4V, mengurangi tegangan output sedikit.

Kompleksitas: Sirkuit penyearah jembatan lebih kompleks daripada penyearah setengah gelombang sederhana karena membutuhkan empat dioda daripada satu.Ini dapat meningkatkan kompleksitas desain dan perakitan sirkuit.

Kehilangan daya: Penurunan tegangan di seluruh dioda juga diterjemahkan menjadi kehilangan daya, yang dapat signifikan dalam aplikasi arus tinggi.Ini mengurangi efisiensi keseluruhan catu daya.

Generasi Panas: Kehilangan daya dalam dioda mengakibatkan pembuatan panas, yang mungkin memerlukan langkah-langkah pendinginan tambahan seperti heat sink untuk mencegah panas berlebih, terutama dalam aplikasi daya tinggi.

4. Apa yang terjadi jika Anda memasukkan DC ke penyearah jembatan?

Tidak ada perbaikan: Penyearah jembatan dirancang untuk mengonversi AC ke DC dengan memungkinkan arus melewati dioda dalam satu arah.Jika Anda menerapkan DC ke input, dioda tidak akan beralih atau memperbaiki arus karena DC sudah searah.

Penurunan tegangan: DC akan melewati dua dioda pada satu waktu (satu di setiap kaki jembatan), menyebabkan penurunan tegangan sekitar 1,4V (0,7V per dioda).Ini berarti tegangan DC output akan sedikit lebih rendah dari tegangan DC input.

Generasi Panas: Arus yang melewati dioda akan menghasilkan panas karena disipasi daya (P = I²R).Panas ini dapat menjadi signifikan jika arus input tinggi, berpotensi merusak dioda atau membutuhkan langkah -langkah disipasi panas.

Kemungkinan kelebihan beban: Jika tegangan DC yang diterapkan secara signifikan lebih tinggi dari tegangan pengenal dioda, dapat menyebabkan kerusakan dioda, yang menyebabkan kegagalan sirkuit.Peringkat tegangan yang tepat harus dipatuhi untuk menghindari kerusakan.