I. ΕΙΣΑΓΩΓΗ
Οι ανορθωτές BRIDGE (BRIDGE RECTIFIERS) είναι ένας σημαντικός ανορθωτής στον τομέα των ηλεκτρονικών ισχύος, του οποίου η κύρια λειτουργία είναι να μετατρέπει το εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) σε συνεχές ρεύμα (DC). Με τα πλεονεκτήματά του για υψηλή απόδοση, σταθερότητα και απλή δομή, ο ανορθωτής γέφυρας έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στην ηλεκτρική ενέργεια, την επικοινωνία, τον βιομηχανικό έλεγχο και άλλους τομείς. Σε αυτό το άρθρο, η αρχή λειτουργίας και οι κύριοι τύποι ανορθωτών γεφυρών θα εισαχθούν λεπτομερώς, προκειμένου να παράσχει στους αναγνώστες μια ολοκληρωμένη και σε βάθος- κατανόηση.
II. Αρχή λειτουργίας του ανορθωτή γέφυρας
Η αρχή λειτουργίας του ανορθωτή γέφυρας βασίζεται στη μονοκατευθυντική αγωγιμότητα της διόδου. Χρησιμοποιεί τέσσερις διόδους (D1, D2, D3, D4) για να σχηματίσει ένα κύκλωμα σύμφωνα με μια συγκεκριμένη σύνδεση (σύνδεση γέφυρας) για να πραγματοποιήσει την ανόρθωση εναλλασσόμενου ρεύματος.
Συγκεκριμένα, όταν εφαρμόζεται η θετική μισή-βδομάδα της τροφοδοσίας AC στον ανορθωτή γέφυρας, οι δίοδοι D1 και D3 έχουν πόλωση προς τα εμπρός, ενώ οι δίοδοι D2 και D4 έχουν αντίστροφη πόλωση. Αυτή τη στιγμή, οι δίοδοι D1 και D3 αγώγουν και το ρεύμα πηγαίνει από τον θετικό ακροδέκτη του τροφοδοτικού μέσω του D1, του φορτίου και του D3 πίσω στον αρνητικό ακροδέκτη του τροφοδοτικού, σχηματίζοντας μια διαδρομή προς τα εμπρός ρεύματος. Ταυτόχρονα, οι δίοδοι D2 και D4 αποκόπτονται, που δεν συμμετέχουν στην αγώγιμη διαδικασία.
Όταν η αρνητική μισή-βδομάδα της τροφοδοσίας εναλλασσόμενου ρεύματος ενεργεί στον ανορθωτή της γέφυρας, οι δίοδοι D2 και D4 βρίσκονται σε κατάσταση μπροστινής πόλωσης, ενώ οι δίοδοι D1 και D3 βρίσκονται σε κατάσταση αντίστροφης πόλωσης. Αυτή τη στιγμή, οι δίοδοι D2 και D4 αγώγουν και το ρεύμα επιστρέφει από τον αρνητικό ακροδέκτη του τροφοδοτικού μέσω του D4, του φορτίου και του D2 στον θετικό ακροδέκτη του τροφοδοτικού, σχηματίζοντας μια αντίστροφη διαδρομή ρεύματος. Ταυτόχρονα, οι δίοδοι D1 και D3 κόβονται και δεν συμμετέχουν στην αγώγιμη διαδικασία.
Μέσω της παραπάνω διαδικασίας, ο ανορθωτής γέφυρας πραγματοποιεί την πλήρη-ανόρθωση κυμάτων της εναλλασσόμενης ισχύος. Είτε το τροφοδοτικό εναλλασσόμενου ρεύματος βρίσκεται στον θετικό είτε στον αρνητικό μισό κύκλο, ο ανορθωτής γέφυρας μπορεί να διασφαλίσει ότι το ρεύμα από το θετικό τροφοδοτικό ρέει στο φορτίο και, στη συνέχεια, από το φορτίο επιστρέφει στο αρνητικό τροφοδοτικό, το σχηματισμό σταθερού ρεύματος συνεχούς ρεύματος.
III. Οι κύριοι τύποι ανορθωτών γεφυρών
Οι ανορθωτές γεφυρών μπορούν να χωριστούν σε διάφορους τύπους σύμφωνα με διαφορετικές δομές, λειτουργίες και σενάρια εφαρμογής. Ακολουθούν μερικοί συνήθεις τύποι ανορθωτών γεφυρών:
Μονοφασικός-ανορθωτής γέφυρας
Ο μονοφασικός ανορθωτής γέφυρας είναι ο πιο βασικός τύπος ανορθωτή γέφυρας και είναι κατάλληλος μόνο για μονοφασικά-τροφοδοτικά εναλλασσόμενου ρεύματος. Ένας-μονοφασικός ανορθωτής γέφυρας αποτελείται από τέσσερις διόδους συνδεδεμένες σε μια σύνδεση γέφυρας. Όταν εφαρμόζεται μια μονοφασική πηγή εναλλασσόμενου ρεύματος στον ανορθωτή, ο ανορθωτής γέφυρας μπορεί να πραγματοποιήσει πλήρη-ανόρθωση κυμάτων εναλλασσόμενου ρεύματος και σταθερή ισχύ DC εξόδου.
Τριφασικοί-ανορθωτές γέφυρας
Οι ανορθωτές γέφυρας τριών φάσεων είναι κατάλληλοι για τροφοδοτικά εναλλασσόμενου ρεύματος τριών{{1} φάσεων. Σε σύγκριση με τους μονοφασικούς ανορθωτές γέφυρας-, οι ανορθωτές γέφυρας τριών φάσεων έχουν υψηλότερη απόδοση ανόρθωσης και μικρότερο συντελεστή παλμών. Ένας ανορθωτής γέφυρας τριών φάσεων αποτελείται συνήθως από έξι διόδους, με δύο διόδους συνδεδεμένες σε κάθε φάση του τροφοδοτικού για να σχηματίσουν τρεις ξεχωριστούς ανορθωτές γέφυρας μονοφασικών-. Όταν το τριφασικό τροφοδοτικό εναλλασσόμενου ρεύματος ενεργεί στον ανορθωτή, οι τρεις μονοφασικοί ανορθωτές γέφυρας λειτουργούν ταυτόχρονα για να πραγματοποιήσουν την πλήρη-ανόρθωση κυμάτων τριφασικής-εναλλασσόμενης ισχύος.
Ελεγχόμενος ανορθωτής γέφυρας με θυρίστορ-
Ο ανορθωτής γέφυρας SCR είναι ένα είδος ανορθωτή γέφυρας με ελεγχόμενη λειτουργία ανόρθωσης. Χρησιμοποιεί το SCR ως στοιχείο ανόρθωσης και ελέγχει την τάση και το ρεύμα ανόρθωσης ελέγχοντας τη γωνία αγωγής του SCR. Ο ανορθωτής γέφυρας SCR έχει τα πλεονεκτήματα της ρυθμιζόμενης τάσης εξόδου, της γρήγορης ταχύτητας απόκρισης, της υψηλής απόδοσης κ.λπ. Χρησιμοποιείται ευρέως στον ηλεκτρονικό μετατροπέα ισχύος, τον έλεγχο κινητήρα και άλλα πεδία.
Εναλλαγή ανορθωτή γέφυρας
Ο ανορθωτής γέφυρας είναι ένας ανορθωτής γέφυρας που χρησιμοποιεί σωλήνες μεταγωγής (όπως MOSFET, IGBT κ.λπ.) για ανόρθωση. Υιοθετεί την τεχνολογία μεταγωγής υψηλής-συχνότητας για να πραγματοποιήσει την ανόρθωση του εναλλασσόμενου ρεύματος ελέγχοντας το on-απενεργοποίηση των σωλήνων μεταγωγής. Ο ανορθωτής γέφυρας μεταγωγής έχει τα πλεονεκτήματα του μικρού μεγέθους, του μικρού βάρους, της υψηλής απόδοσης, των καλών κυματομορφών εξόδου κ.λπ., και είναι κατάλληλος για σενάρια εφαρμογής που απαιτούν διόρθωση υψηλής απόδοσης και υψηλής ακρίβειας.
IV. Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των ανορθωτών γεφυρών
Ο ανορθωτής γέφυρας έχει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα:
Υψηλή απόδοση διόρθωσης:Ο ανορθωτής γέφυρας μπορεί να πραγματοποιήσει την πλήρη-ανόρθωση κυμάτων εναλλασσόμενου ρεύματος, με υψηλή απόδοση ανόρθωσης.
Καλή κυματομορφή εξόδου:Η έξοδος ανορθωτή γέφυρας κυματομορφή ρεύματος συνεχούς ρεύματος είναι σταθερή, μικρός συντελεστής παλμών.
Απλή δομή:Η δομή ανορθωτή γέφυρας είναι απλή, εύκολη στην κατασκευή και τη συντήρηση.
Ωστόσο, ο ανορθωτής γέφυρας έχει επίσης ορισμένα μειονεκτήματα:
Μεγάλος αριθμός διόδων:Ο ανορθωτής γέφυρας απαιτεί τέσσερις διόδους, γεγονός που αυξάνει το κόστος και τη δυσκολία συντήρησης.
Μεγάλο μέγεθος:Λόγω της ανάγκης για τέσσερις διόδους και την αντίστοιχη δομή του κυκλώματος, το μέγεθος του ανορθωτή της γέφυρας είναι σχετικά μεγάλο.
Προβλήματα απαγωγής θερμότητας:ο ανορθωτής γέφυρας θα παράγει μια ορισμένη ποσότητα θερμότητας στη διαδικασία εργασίας και πρέπει να λάβει τα αντίστοιχα μέτρα απαγωγής θερμότητας για να διασφαλίσει την κανονική λειτουργία.
V. Συμπέρασμα
Ο ανορθωτής γέφυρας είναι ένας σημαντικός ανορθωτής με τα πλεονεκτήματα της υψηλής απόδοσης, της σταθερότητας και της απλής δομής. Χρησιμοποιεί τέσσερις διόδους για να σχηματίσει ένα κύκλωμα σύμφωνα με μια συγκεκριμένη σύνδεση (σύνδεση γέφυρας) για να πραγματοποιήσει την ανόρθωση εναλλασσόμενου ρεύματος. Σύμφωνα με διαφορετικές δομές, λειτουργίες και σενάρια εφαρμογής, οι ανορθωτές γεφυρών μπορούν να χωριστούν σε διάφορους τύπους, όπως ανορθωτές γέφυρας μονοφασικών-ανορθωτών γέφυρας τριών-φασικών, ανορθωτές γεφυρών ελεγχόμενης με πυρίτιο και ανορθωτές γεφυρών μεταγωγής. Σε πρακτικές εφαρμογές, είναι απαραίτητο να επιλεγεί ο κατάλληλος τύπος ανορθωτή γέφυρας σύμφωνα με τις συγκεκριμένες ανάγκες και να ληφθούν τα αντίστοιχα μέτρα για να ξεπεραστούν οι ελλείψεις του και να επιτευχθούν οι καλύτερες επιδόσεις και οφέλη.