Mạch chỉnh lưu dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều AC (dòng điện xoay chiều) thành dòng điện một chiều (dòng điện một chiều). Chỉnh lưu chủ yếu được phân thành ba loại là chỉnh lưu nửa sóng, toàn sóng và chỉnh lưu cầu. Chức năng chính của tất cả các bộ chỉnh lưu này giống như chuyển đổi dòng điện nhưng chúng không chuyển đổi hiệu quả dòng điện từ AC sang DC. Bộ chỉnh lưu toàn sóng khai thác trung tâm cũng như bộ chỉnh lưu cầu chuyển đổi hiệu quả. Mạch chỉnh lưu cầu là một bộ phận phổ biến của các bộ nguồn điện tử. Nhiều mạch điện yêu cầu một DC được điều chỉnh Nguồn cấp để cung cấp năng lượng cho các linh kiện cơ bản điện tử từ nguồn điện AC có sẵn. Chúng ta có thể tìm thấy bộ chỉnh lưu này trong nhiều loại điện tử Các thiết bị điện xoay chiều như thiết bị gia dụng , bộ điều khiển động cơ, quá trình điều chế, các ứng dụng hàn, v.v. Bài viết này thảo luận tổng quan về bộ chỉnh lưu cầu và hoạt động của nó.

Bridge Rectifier là gì?

Bộ chỉnh lưu cầu là một bộ chuyển đổi Dòng điện xoay chiều (AC) sang Dòng điện một chiều (DC) để chỉnh lưu đầu vào nguồn AC thành đầu ra DC. Cầu chỉnh lưu được sử dụng rộng rãi trong các bộ nguồn cung cấp điện áp DC cần thiết cho các linh kiện hoặc thiết bị điện tử. Chúng có thể được cấu tạo với bốn điốt trở lên hoặc bất kỳ công tắc trạng thái rắn có điều khiển nào khác.

Chỉnh lưu cầu

Tùy thuộc vào yêu cầu dòng tải mà chọn bộ chỉnh lưu cầu thích hợp. Xếp hạng và thông số kỹ thuật của linh kiện, điện áp đánh thủng, phạm vi nhiệt độ, xếp hạng dòng điện thoáng qua, xếp hạng dòng chuyển tiếp, yêu cầu lắp đặt và các cân nhắc khác được tính đến khi chọn nguồn điện chỉnh lưu cho ứng dụng của mạch điện tử thích hợp.

Xây dựng

Cấu tạo bộ chỉnh lưu cầu được hiển thị bên dưới. Mạch này có thể được thiết kế với bốn điốt là D1, D2, D3 & D4 cùng với một điện trở tải (RL). Kết nối của các điốt này có thể được thực hiện theo mô hình vòng kín để chuyển đổi AC (dòng điện xoay chiều) sang DC (Dòng điện một chiều) một cách hiệu quả. Lợi ích chính của thiết kế này là không có một máy biến áp điều khiển trung tâm độc quyền. Vì vậy, kích thước, cũng như chi phí, sẽ được giảm xuống.

Một khi tín hiệu đầu vào được áp dụng qua hai đầu cuối như A & B thì tín hiệu o / p DC có thể đạt được trên RL. Ở đây điện trở tải được kết nối giữa hai cực như C & D. Việc sắp xếp hai điốt có thể được thực hiện theo cách mà điện sẽ được dẫn bởi hai điốt trong suốt nửa chu kỳ. Các cặp điốt như D1 & D3 sẽ dẫn dòng điện trong suốt nửa chu kỳ dương. Tương tự, điốt D2 & D4 sẽ dẫn dòng điện trong suốt nửa chu kỳ âm.

Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu

Ưu điểm chính của bộ chỉnh lưu cầu là nó tạo ra gần như gấp đôi điện áp đầu ra như trường hợp bộ chỉnh lưu toàn sóng sử dụng máy biến áp xoay tâm. Nhưng mạch này không cần biến áp trung tâm nên nó giống như một bộ chỉnh lưu giá rẻ.

Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu bao gồm các giai đoạn khác nhau của các thiết bị như máy biến áp, cầu Diode, bộ lọc và bộ điều chỉnh. Nói chung, tất cả các tổ hợp khối này được gọi là cung cấp điện DC quy định cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử khác nhau.

Giai đoạn đầu tiên của mạch là một máy biến áp là một loại bước xuống để thay đổi biên độ của điện áp đầu vào. Hầu hết các dự án điện tử sử dụng một máy biến áp 230 / 12V để hạ nguồn điện AC 230V thành nguồn cung cấp AC 12V.

Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu

Giai đoạn tiếp theo là bộ chỉnh lưu cầu đi-ốt sử dụng bốn hoặc nhiều đi-ốt tùy thuộc vào loại chỉnh lưu cầu. Việc chọn một diode cụ thể hoặc bất kỳ thiết bị chuyển mạch nào khác cho bộ chỉnh lưu tương ứng cần một số cân nhắc của thiết bị như Điện áp nghịch đảo đỉnh (PIV), dòng chuyển tiếp If, xếp hạng điện áp, v.v. Nó có trách nhiệm tạo ra dòng điện một chiều hoặc một chiều tại tải bằng cách dẫn một bộ điốt cho mỗi nửa chu kỳ của tín hiệu đầu vào.

Vì đầu ra sau bộ chỉnh lưu cầu diode có bản chất tạo xung, và để tạo ra nó như một DC thuần túy, việc lọc là cần thiết. Lọc thường được thực hiện với một hoặc nhiều tụ điện gắn trên tải, như bạn có thể quan sát trong hình bên dưới, trong đó việc làm mịn sóng được thực hiện. Đánh giá tụ điện này cũng phụ thuộc vào điện áp đầu ra.

Giai đoạn cuối cùng của nguồn điện một chiều được điều chỉnh này là một bộ điều chỉnh điện áp để duy trì điện áp đầu ra ở mức không đổi. Giả sử vi điều khiển hoạt động ở 5V DC, nhưng đầu ra sau bộ chỉnh lưu cầu là khoảng 16V, do đó, để giảm điện áp này và duy trì mức không đổi - bất kể điện áp thay đổi ở phía đầu vào - cần có bộ điều chỉnh điện áp.

Hoạt động chỉnh lưu cầu

Như chúng ta đã thảo luận ở trên, một bộ chỉnh lưu cầu một pha bao gồm bốn điốt và cấu hình này được kết nối qua tải. Để hiểu nguyên lý làm việc của bộ chỉnh lưu cầu, chúng ta phải xem xét mạch bên dưới cho mục đích trình diễn.

Trong nửa chu kỳ Tích cực của điốt dạng sóng AC đầu vào, D1 và D2 được phân cực thuận và D3 và D4 được phân cực ngược. Khi điện áp, nhiều hơn mức ngưỡng của điốt D1 và D2, bắt đầu dẫn điện - dòng tải bắt đầu chạy qua nó, như thể hiện trong đường dẫn của đường màu đỏ trong sơ đồ bên dưới.

Hoạt động mạch

Trong nửa chu kỳ âm của dạng sóng AC đầu vào, các điốt D3 và D4 được phân cực thuận, còn D1 và D2 được phân cực ngược. Dòng tải bắt đầu chạy qua các điốt D3 và D4 khi các điốt này bắt đầu dẫn điện như trong hình.

Chúng ta có thể quan sát thấy rằng trong cả hai trường hợp, chiều dòng tải là giống nhau, tức là từ lên xuống như trong hình - vì vậy một chiều, có nghĩa là dòng điện một chiều. Do đó, bằng cách sử dụng một bộ chỉnh lưu cầu, dòng điện xoay chiều đầu vào được chuyển đổi thành dòng điện một chiều. Đầu ra ở tải với bộ chỉnh lưu sóng cầu này có bản chất là xung, nhưng để tạo ra một điện một chiều thuần túy thì cần một bộ lọc bổ sung như tụ điện. Hoạt động tương tự có thể áp dụng cho các bộ chỉnh lưu cầu khác nhau, nhưng trong trường hợp bộ chỉnh lưu có điều khiển kích hoạt thyristor là cần thiết để điều khiển dòng điện để tải.

Các loại chỉnh lưu cầu

Bộ chỉnh lưu cầu được phân thành nhiều loại dựa trên các yếu tố sau: loại nguồn cung cấp, khả năng điều khiển, cấu hình mạch cô dâu, ... Bộ chỉnh lưu cầu chủ yếu được phân thành bộ chỉnh lưu một pha và ba pha. Cả hai loại này được phân loại thêm thành bộ chỉnh lưu không điều khiển, một nửa điều khiển và điều khiển hoàn toàn. Một số loại chỉnh lưu được mô tả dưới đây.

Bộ chỉnh lưu một pha và ba pha

Bản chất của nguồn cung cấp, tức là nguồn cung cấp một pha hoặc ba pha quyết định các bộ chỉnh lưu này. Bộ chỉnh lưu cầu một pha bao gồm bốn điốt để chuyển đổi AC thành DC, trong khi một bộ chỉnh lưu ba pha sử dụng sáu điốt , như thể hiện trong hình. Chúng có thể là bộ chỉnh lưu không điều khiển hoặc có điều khiển tùy thuộc vào các thành phần mạch như điốt, thyristor, v.v.

Bộ chỉnh lưu một pha và ba pha

“các công ty sản xuất pcb ở Ấn Độ ”

Bộ chỉnh lưu cầu không điều khiển

Bộ chỉnh lưu cầu này sử dụng điốt để chỉnh lưu đầu vào như thể hiện trong hình. Vì diode là thiết bị một chiều nên chỉ cho phép dòng điện chạy theo một hướng. Với cấu hình điốt này trong bộ chỉnh lưu, nó không cho phép công suất thay đổi tùy thuộc vào yêu cầu tải. Vì vậy, loại chỉnh lưu này được sử dụng trong nguồn điện liên tục hoặc cố định .

Bộ chỉnh lưu cầu không điều khiển

Bộ chỉnh lưu cầu điều khiển

Trong loại chỉnh lưu này, Bộ chuyển đổi hoặc chỉnh lưu AC / DC - thay vì điốt không điều khiển, các thiết bị trạng thái rắn có điều khiển như SCR’s, MOSFET’s, IGBT’s, v.v. được sử dụng để thay đổi công suất đầu ra ở các điện áp khác nhau. Bằng cách kích hoạt các thiết bị này ở các trường hợp khác nhau, công suất đầu ra ở tải được thay đổi một cách thích hợp.

Bộ chỉnh lưu cầu điều khiển

IC chỉnh lưu cầu

Bộ chỉnh lưu cầu như cấu hình chân IC RB-156 được thảo luận dưới đây.

Pin-1 (Pha / Dòng): Đây là chân đầu vào AC, nơi kết nối dây pha có thể được thực hiện từ nguồn AC về phía chân pha này.

Pin-2 (Trung lập): Đây là chân AC Input, nơi kết nối của dây trung tính có thể được thực hiện từ nguồn AC đến chân trung tính này.

Pin-3 (Tích cực): Đây là chân đầu ra DC nơi lấy điện áp DC dương của bộ chỉnh lưu từ chân dương này

Pin-4 (Âm / Đất): Đây là chân đầu ra DC nơi lấy điện áp nối đất của bộ chỉnh lưu từ chân âm này

Thông số kỹ thuật

Các loại phụ của bộ chỉnh lưu Cầu RB-15 này bao gồm từ RB15 đến RB158. Trong số các bộ chỉnh lưu này, RB156 là bộ chỉnh lưu được sử dụng thường xuyên nhất. Các thông số kỹ thuật của bộ chỉnh lưu cầu RB-156 bao gồm những điều sau đây.

O / p DC hiện tại là 1.5A
Điện áp ngược đỉnh tối đa là 800V
Điện áp đầu ra: (√2 × VRMS) - 2 Volt
Điện áp đầu vào tối đa là 560V
Điện áp rơi cho mỗi cầu là 1V @ 1A
Dòng điện tăng là 50A

RB-156 này thường được sử dụng phổ biến nhất là chỉnh lưu cầu một pha, chi phí thấp và nhỏ gọn. IC này có điện áp xoay chiều i / p cao nhất như 560V do đó nó có thể được sử dụng cho nguồn điện 1 pha ở tất cả các quốc gia. Dòng DC cao nhất của bộ chỉnh lưu này là 1,5A. IC này là sự lựa chọn tốt nhất trong các dự án chuyển đổi AC-DC và cung cấp lên đến 1.5A.

Đặc điểm chỉnh lưu cầu

Các đặc tính của bộ chỉnh lưu cầu bao gồm những điều sau đây

Yếu tố Ripple
Điện áp nghịch đảo đỉnh (PIV)
Hiệu quả

Yếu tố Ripple

Phép đo độ mượt của tín hiệu DC đầu ra bằng cách sử dụng một hệ số được gọi là hệ số gợn sóng. Ở đây, tín hiệu DC trơn có thể được coi là tín hiệu o / p DC bao gồm một số gợn sóng trong khi tín hiệu DC xung cao có thể được coi là o / p bao gồm cả gợn sóng cao. Về mặt toán học, nó có thể được định nghĩa là phần nhỏ của điện áp gợn sóng và điện áp một chiều thuần túy.

Đối với bộ chỉnh lưu cầu, hệ số gợn sóng có thể được đưa ra là

Γ = √ (Vrms2 / VDC) −1

Giá trị hệ số gợn sóng của bộ chỉnh lưu cầu là 0,48

PIV (Điện áp nghịch đảo đỉnh)

Điện áp nghịch đảo đỉnh hoặc PIV có thể được định nghĩa là giá trị điện áp cao nhất đến từ diode khi nó được kết nối trong điều kiện phân cực ngược trong suốt nửa chu kỳ âm. Mạch cầu bao gồm bốn điốt như D1, D2, D3 & D4.

Trong nửa chu kỳ dương, hai điốt như D1 & D3 ở vị trí dẫn điện trong khi cả hai điốt D2 & D4 ở vị trí không dẫn điện. Tương tự như vậy, trong nửa chu kỳ âm, các điốt như D2 & D4 ở vị trí dẫn điện, trong khi các điốt như D1 & D3 ở vị trí không dẫn điện.

Hiệu quả

Hiệu suất của bộ chỉnh lưu chủ yếu quyết định mức độ ổn định của bộ chỉnh lưu thay đổi AC (Dòng điện xoay chiều) thành DC (Dòng điện một chiều). Hiệu suất của bộ chỉnh lưu có thể được định nghĩa vì nó là tỷ số giữa công suất o / p DC và công suất i / p xoay chiều. Hiệu suất tối đa của bộ chỉnh lưu cầu là 81,2%.

η = Nguồn DC o / p / Nguồn AC i / p

Cầu chỉnh lưu dạng sóng

Từ sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu, ta có thể kết luận rằng cường độ dòng điện qua điện trở tải là bằng nhau trong suốt nửa chu kỳ dương và nửa chu kỳ âm. Cực tính của tín hiệu o / p DC có thể là cực dương hoặc âm hoàn toàn. Trong trường hợp này, nó hoàn toàn tích cực. Khi hướng của diode được đảo ngược thì có thể đạt được điện áp một chiều âm hoàn toàn.

Do đó, bộ chỉnh lưu này cho phép dòng điện chạy qua cả chu kỳ tích cực và tiêu cực của tín hiệu xoay chiều i / p. Các dạng sóng đầu ra của bộ chỉnh lưu cầu được minh họa bên dưới.

Tại sao nó được gọi là chỉnh lưu cầu?

So với các mạch chỉnh lưu khác, đây là loại mạch chỉnh lưu hiệu quả nhất. Đây là một loại chỉnh lưu toàn sóng, như tên cho thấy bộ chỉnh lưu này sử dụng bốn điốt được kết nối theo dạng cầu. Vì vậy loại chỉnh lưu này được đặt tên là chỉnh lưu cầu.

Tại sao chúng ta sử dụng 4 điốt trong chỉnh lưu cầu?

Trong bộ chỉnh lưu cầu, bốn điốt được sử dụng để thiết kế mạch cho phép chỉnh lưu toàn sóng mà không cần sử dụng máy biến áp điều chỉnh trung tâm. Bộ chỉnh lưu này chủ yếu được sử dụng để cung cấp chỉnh lưu toàn sóng trong hầu hết các ứng dụng.

Việc bố trí bốn điốt có thể được thực hiện theo một cách sắp xếp vòng kín để thay đổi AC thành DC một cách hiệu quả. Lợi ích chính của việc bố trí này là không tồn tại máy biến áp xoay tâm do đó kích thước và chi phí sẽ giảm xuống.

Ưu điểm

Những ưu điểm của bộ chỉnh lưu cầu bao gồm những điều sau đây.

Hiệu suất chỉnh lưu của bộ chỉnh lưu toàn sóng cao gấp đôi so với bộ chỉnh lưu nửa sóng.
Điện áp đầu ra cao hơn, công suất đầu ra cao hơn và Hệ số sử dụng máy biến áp cao hơn trong trường hợp chỉnh lưu toàn sóng.
Điện áp gợn sóng thấp và tần số cao hơn, trong trường hợp chỉnh lưu toàn sóng, do đó cần phải có mạch lọc đơn giản
Không cần có vòi trung tâm trong thứ cấp máy biến áp vì vậy trong trường hợp chỉnh lưu cầu, máy biến áp yêu cầu đơn giản hơn. Nếu không yêu cầu tăng hoặc giảm điện áp, máy biến áp có thể được loại bỏ ngay cả.
Đối với công suất đầu ra nhất định, máy biến áp có kích thước nhỏ hơn có thể được sử dụng trong trường hợp chỉnh lưu cầu vì dòng điện trong cả cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp của máy biến áp cung cấp chạy trong toàn bộ chu kỳ xoay chiều.
Hiệu quả chỉnh lưu gấp đôi so với bộ chỉnh lưu nửa sóng
Nó sử dụng các mạch lọc đơn giản cho tần số cao và điện áp gợn sóng thấp
TUF cao hơn so với bộ chỉnh lưu có tâm điểm
Máy biến áp trung tâm là không cần thiết

Nhược điểm

Những nhược điểm của bộ chỉnh lưu cầu bao gồm những điều sau đây.

Nó yêu cầu bốn điốt.
Việc sử dụng thêm hai điốt gây ra giảm điện áp bổ sung do đó làm giảm điện áp đầu ra.
Bộ chỉnh lưu này cần bốn điốt do đó chi phí của bộ chỉnh lưu sẽ cao.
Mạch không thích hợp khi cần chỉnh lưu một điện áp nhỏ, bởi vì, kết nối hai điốt có thể được thực hiện nối tiếp & cung cấp giảm điện áp kép do điện trở bên trong của chúng.
Các mạch này rất phức tạp
So với bộ chỉnh lưu loại tiếp điểm trung tâm, bộ chỉnh lưu cầu có tổn thất điện năng nhiều hơn.

Một ứng dụng - Chuyển đổi nguồn AC thành DC bằng Bộ chỉnh lưu cầu

Nguồn điện DC điều chỉnh thường được yêu cầu cho nhiều ứng dụng điện tử. Một trong những cách đáng tin cậy và tiện lợi nhất là chuyển đổi nguồn điện AC có sẵn thành nguồn DC. Việc chuyển đổi tín hiệu AC sang tín hiệu DC này được thực hiện bằng cách sử dụng bộ chỉnh lưu, là một hệ thống điốt. Nó có thể là bộ chỉnh lưu nửa sóng chỉ chỉnh lưu một nửa tín hiệu AC hoặc bộ chỉnh lưu toàn sóng chỉnh lưu cả hai chu kỳ của tín hiệu AC. Bộ chỉnh lưu toàn sóng có thể là bộ chỉnh lưu tâm điểm bao gồm hai điốt hoặc bộ chỉnh lưu cầu gồm 4 điốt.

Ở đây trình diễn chỉnh lưu cầu. Sự sắp xếp bao gồm 4 điốt được bố trí sao cho cực dương của hai điốt liền kề được nối để cung cấp nguồn dương cho đầu ra và cực âm của hai điốt liền kề khác được kết nối để cung cấp nguồn âm cho đầu ra. Cực dương và cực âm của hai điốt liền kề khác được nối với cực dương của nguồn điện xoay chiều trong khi cực dương và cực âm của hai điốt liền kề khác được nối với cực âm của nguồn điện xoay chiều. Do đó, 4 điốt được sắp xếp theo cấu hình cầu sao cho trong mỗi nửa chu kỳ, hai điốt thay thế dẫn tạo ra điện áp một chiều có biến trở.

Mạch đã cho bao gồm một bố trí chỉnh lưu cầu mà đầu ra một chiều không điều chỉnh được đưa cho tụ điện thông qua một điện trở hạn chế dòng điện. Điện áp trên tụ điện được theo dõi bằng vôn kế và tiếp tục tăng khi tụ điện tích điện cho đến khi đạt đến giới hạn điện áp. Khi một tải được kết nối qua tụ điện, tụ điện phóng điện để cung cấp dòng điện đầu vào cần thiết cho tải. Trong trường hợp này, đèn được kết nối như một tải.

Nguồn điện một chiều được điều chỉnh

Nguồn điện một chiều được điều chỉnh bao gồm các thành phần sau:

Một máy biến áp bậc xuống để biến đổi điện áp cao xoay chiều thành điện áp thấp xoay chiều.
Một bộ chỉnh lưu cầu để chuyển đổi AC thành DC xung.
Một mạch lọc gồm một tụ điện để loại bỏ các gợn sóng xoay chiều.
Một IC điều chỉnh 7805 để có điện áp một chiều điều chỉnh là 5 V.

Biến áp bước xuống chuyển đổi nguồn điện AC 230V thành 12V AC. Nguồn điện xoay chiều 12V này được áp dụng để bố trí bộ chỉnh lưu cầu sao cho các điốt thay thế dẫn trong mỗi nửa chu kỳ tạo ra điện áp một chiều xung bao gồm các gợn sóng xoay chiều. Một tụ điện được kết nối qua đầu ra cho phép tín hiệu AC đi qua nó và chặn tín hiệu DC, do đó hoạt động như một bộ lọc thông cao. Do đó, đầu ra trên tụ điện là tín hiệu DC được lọc không điều chỉnh. Đầu ra này có thể được sử dụng để lái xe thành phần điện tử như rơ le, động cơ, vv Một IC điều chỉnh 7805 được kết nối với đầu ra của bộ lọc. Nó cung cấp đầu ra 5V được điều chỉnh không đổi, có thể được sử dụng để cung cấp đầu vào cho nhiều mạch điện tử và thiết bị như bóng bán dẫn, vi điều khiển, v.v. Ở đây, 5V được sử dụng để phân cực LED thông qua một điện trở.

Đây là tất cả về lý thuyết chỉnh lưu cầu các loại, mạch và nguyên lý làm việc của nó. Chúng tôi hy vọng rằng vấn đề bổ ích về chủ đề này sẽ hữu ích trong việc xây dựng dự án điện hoặc điện của sinh viên cũng như quan sát các thiết bị hoặc đồ dùng điện tử khác nhau. Chúng tôi đánh giá cao sự quan tâm và tập trung của bạn vào bài viết này. Và do đó, vui lòng viết thư cho chúng tôi để chọn xếp hạng thành phần bắt buộc trong bộ chỉnh lưu cầu này cho ứng dụng của bạn và để biết bất kỳ hướng dẫn kỹ thuật nào khác.

Bây giờ chúng tôi hy vọng rằng bạn đã có một ý tưởng về khái niệm của bộ chỉnh lưu cầu và các ứng dụng của nó nếu có thắc mắc gì thêm về chủ đề này hoặc khái niệm về các dự án điện và điện tử, hãy để lại ý kiến trong phần bên dưới