הבנת מיישר גשר: עקרונות, סיווגים ויישומים מעשיים
2024-07-09 10392

מיישר הגשר ממיר זרם חילופי (AC) לזרם ישיר (DC) דרך מבנה גשר המורכב מארבע דיודות.המוליכות החד -כיוונית של הדיודות משמשת לתיקון מחזורי החצי החיוביים והשליליים של ה- AC ל- DC באותו כיוון.העיצוב של מיישר הגשר לא רק משפר את יעילות התיקון אלא גם מספק מתח יציאת DC יציב.מאמר זה ידון בפירוט על עיקרון העבודה, הסיווג והתפקיד של מיישר הגשר ביישומים מעשיים.

קָטָלוֹג

מהו מיישר?

מיישר הוא מכשיר אלקטרוני המשמש להמרת זרם חילופי (AC) לכיוון זרם ישיר (DC).הוא משמש בדרך כלל במערכות חשמל וגילוי אותות רדיו.מיישרים מאפשרים את ההמרה מ- AC ל- DC על ידי ניצול המוליכות החד -כיוונית של דיודות, ומאפשרת לזרם לזרום בכיוון אחד בלבד.הם יכולים להיות עשויים ממגוון חומרים, כולל צינורות ואקום, צינורות הצתה, דיודות מוליכים למחצה של סיליקון במצב מוצק וקשתות כספית.מכשירים המבצעים את הפונקציה ההפוכה (המרת DC ל- AC) נקראים ממירים.

ב- UPS המתנה (אספקת חשמל ללא הפרעה), יש לטעון רק את הסוללה, כך שהמערכת כוללת מטען אך אינה מספקת כוח לעומס.לעומת זאת, המרה כפולה UPS לא רק טוענת את הסוללה, אלא גם מספקת כוח למהפך, כך שהיא נקראת מיישר/מטען.

הפונקציה העיקרית של מיישר היא להמיר AC ל- DC.זה עושה זאת באמצעות שני תהליכים עיקריים, המרת AC ל- DC, ואז מסננים אותו כדי לספק פלט DC יציב לעומס או למהפך, ומתן מתח טעינה לסוללה, ובכך גם פועל כמטען.

פעולת מיישר לא מבוקר כוללת העברת מחצית מחזור ה- AC דרך העומס, ומייצרת פלט DC פועם.במיישר מבוקר, זרימת הזרם מנוהלת על ידי שליטה על הולכה של טרנזיסטור או מכשיר לשליטה אחר, וכתוצאה מכך פלט DC מבוקר.

סיווג מיישר

מיישנים מסווגים לפי סטנדרטים שונים.להלן שיטות סיווג נפוצות:

סיווג בשיטת תיקון

מיישר חצי גל עובד רק במחצית מחזור ה- AC (מחזור חיובי מחזור או חצי מחזור שלילי).זה נשאר לא פעיל במחצית המחזור האחרת.לפיכך, מתח היציאה מורכב מחצי רק מצורת גל AC.

מיישר גל מלא מתרחש הן במחצית המחזורים החיוביים והשליליים של מחזור ה- AC.המשמעות היא שמתח הפלט חיובי בשני מחזורי המחזור של המחזור.

סיווג על ידי מיישר

מיישר דיודות משתמשים בדיודות כאלמנט המתקן העיקרי.אלה משמשים בדרך כלל במעגלי תיקון בעלי עוצמה נמוכה ובינונית.הדיודה מאפשרת לזרם רק לכיוון אחד, ומבטיחה את ההמרה מ- AC ל- DC.

SCR הוא מכשיר מוליכים למחצה שניתן לשלוט במדויק כדי להפעיל ולכבות אותו.זה מתאים למעגלי תיקון בעלי עוצמה גבוהה הדורשים שליטה מדויקת בתהליך התיקון.SCR היא הבחירה הראשונה ביישומים הדורשים יעילות גבוהה ווויסות גבוה.

סיווגים אלה עוזרים לנו להבין את הפונקציות והיישומים הספציפיים של סוגים שונים של מיישר במערכות אלקטרוניות שונות.

איור 1: מיישר גשר

איך מיישר גשר עובד?

מיישר גשר משמש לרוב להמרת זרם חילופין (AC) לכיוון זרם ישיר (DC) והוא מעגל מיישר המשתמש במוליכות חד כיוונית של דיודה.הוא משתמש בארבע דיודות המסודרות בתצורת גשר כדי לתקן את מחזורי המחצית החיוביים והשליליים של כוח AC לפלט DC עקבי.

רכיבי מיישר גשר

מרכיבי מיישר גשר הם ארבע דיודות (D1, D2, D3, D4);מקור כוח AC (קלט);נגד עומס (RL);וקבל פילטר (אופציונלי, המשמש להחלקת מתח היציאה).

עיקרון עבודה

פעולת מיישר גשר כוללת שני תהליכים עיקריים: תיקון חיובי למחזור מחזור ותיקון שלילי למחזור.

איור 2: צורת גל מיישר גשר-חצי מחזור חיובי וחצי מחזור שלילי

תיקון חיובי למחזור

קוטביות מתח במהלך מחזור המחזור החיובי של כניסת AC, הקצה העליון של הקלט חיובי והקצה התחתון שלילי.נתיב ההולכה הוא שדיודות D1 ו- D2 מלוות קדימה ומוליכים זרם.הזרם זורם מהטרמינל החיובי של מקור AC, דרך D1, על פני ננגד העומס RL, ובחזרה למסוף השלילי של מקור AC דרך D2.המצב החוצה הוא שדיודות D3 ו- D4 מוטים הפוך ונשארות כבויות.במהלך מחזור זה, הזרם דרך RL זורם משמאל לימין.

תיקון שלילי של מחזור מחזור

קוטביות המתח היא שבמהלך מחזור החצי השלילי, הקוטביות של כניסת ה- AC מתהפכת, מה שהופך את הקצה העליון לשלילי והקצה התחתון חיובי.נתיב ההולכה הוא שדיודות D3 ו- D4 מוטים קדימה ומוליכים זרם.הזרם זורם מהטרמינל השלילי של מקור AC, דרך D3, על פני ננגד העומס RL, ובחזרה למסוף החיובי של מקור AC דרך D4.המצב החוצה הוא שדיודות D1 ו- D2 מוטים הפוך ונשארות כבויות.למרות היפוך הקוטביות, הזרם הזורם דרך RL עדיין זורם באותו כיוון (משמאל לימין).

סִנוּן

לאחר התיקון, מתח היציאה עדיין פועם DC.כדי להחליק מתח זה ולהפחית את האדווה, מוסיף קבל מסנן.קבל המסנן מחובר במקביל לנגד העומס (RL).הגדרה זו מחליקה את ה- DC הפועם, מפחיתה את אדווה המתח ומספקת תפוקה יציבה יותר.

מעגל מיישר גשר

מיישר הגשר משתפר בתיקון הגל של חצי הדיודה.הפונקציה העיקרית שלה היא להמיר זרם חילופין (AC) לכיוון זרם (DC).זה עושה זאת על ידי שימוש בארבע דיודות בסידור ספציפי לתיקון מחזורי המחזור החיוביים והשליליים של כניסת AC לפלט DC חד כיווני.

איור 3: מעגל מיישר גשר

מיישר הגשר ממיר AC ל- DC באמצעות המוליכות החד -כיוונית של הדיודות.בעוד שמתח AC והזרם כיוונים מתחלפים מעת לעת, פלט DC של מיישר הגשר זורם תמיד בכיוון אחד.מיישרי גשר יעילים יותר מאשר מיישרים חצי גל חד פאזי ומיישרים גל מלא מכיוון שהם משתמשים בשני מחזורי מחזור מחזור AC בו זמנית.זה מאפשר פלט DC חלק יותר ורציף יותר.אספקת חשמל DC יציבה נדרשת ביישומים כמו ספקי חשמל, מטעני סוללות ומכשירים אלקטרוניים שונים.מיישר גשר בשילוב עם סינון יכול לספק את כוח ה- DC היציב הנדרש ליישומים אלה.

פונקציות של מיישר גשר

המרת AC ל- DC

הפונקציה העיקרית של מיישר גשר היא להמיר קלט AC לפלט DC.מתח AC וזרימת זרם זרם לסירוגין, ואילו מתח DC וזרם זרם בכיוון קבוע.הדיודות במיישר הגשר מאפשרות לזרם לזרום לכיוון אחד בלבד, ובכך להבטיח המרה זו.

יעילות משופרת

מיישר גשר משתמש הן במחצית המחזורים החיוביים והשליליים של כוח AC.ניצול כפול זה משפר את היעילות בהשוואה למיישר חד פאזי.זה מביא לפלט DC חלק יותר עם פחות אדווה.

כוח DC יציב

כוח DC יציב מתאים למכשירים אלקטרוניים, ספקי חשמל ומטעני סוללות.מיישר גשר בשילוב קבלים לסינון יכול לספק ספק כוח יציב זה.

באופן אידיאלי, ניתן לבטא את מתח הפלט (ערך ממוצע) של מיישר גשר

V_out = (2v_m)/π- (4v_f)/π

כאשר V_MIS מתח השיא של כוח הכניסה AC, ו- V_F הוא ירידת המתח קדימה של כל דיודה.

דוגמא

נניח שיש לנו ספק כוח AC עם מתח קלט של 220 וולט (ערך יעיל, RMS) ומשתמש במיישר גשר לתיקון.ירידת המתח קדימה של הדיודה היא 0.7 וולט.

תנאי קלט ：

מתח קלט 220V AC (RMS)

מתח שיא V_M = 220 × √2 ≈311V

DIODE קדימה מתח קדימה v_f = 0.7V

חישוב פלט ：

מתח יציאה ממוצע V_AVG = (2 × 311)/π- (4 × 0.7)/π ≈198V

באופן זה, מיישר הגשר ממיר את מתח ה- AC למתח DC קרוב לשנת 198 וולט.למרות שעדיין קיימות תנודות מסוימות, ניתן להחליק עוד יותר את הפלט על ידי שימוש במכשירי סינון מתאימים כדי לספק אספקת חשמל DC יציבה.לאחר חיבור מעגל המסנן, מתח היציאה הממוצע הוא פי 1.2 מערך ה- RMS של הכניסה AC, ואילו מתח העומס של המעגל הפתוח הוא בערך פי 1.414 מערך RMS.חישוב זה עוזר לקבוע את הרכיבים הדרושים להשגת פלט DC יציב וחלק מכניסת AC.

איך קבלים עובדים כמסננים?

סינון מסיר גלי אות לא רצויים.בסינון גבוה במעבר גבוה, אותות בתדר גבוה יותר עוברים בקלות במעגל לפלט, ואילו אותות תדרים נמוכים יותר חסומים.מעגלי AC מכילים אותות מתח או זרם של תדרים שונים, ולא כולם נחוצים.אותות לא רצויים יכולים לגרום להפרעה המשבשת את פעולת המעגל.כדי לסנן אותות אלה משתמשים במעגלי סינון שונים, בהם קבלים ממלאים תפקיד מפתח.למרות שאותות מתוקנים אינם אותות AC, הרעיון דומה.קבלים מורכב משני מוליכים המופרדים על ידי מבודד.בסינון מעגלי הקבלים מאחסנים אנרגיה להפחתת אדווה AC ולשפר את תפוקת DC.

איור 4: תרשים מעגלי מסנן גבוה

כיצד קבלים מסננים אותות

קבלים יכולים לאחסן ולשחרר חיוב.כאשר המתח גדל, הקבל נטען;כאשר המתח יורד, הקבל מפריע.מאפיין זה מחליק תנודות מתח.במעגל מיישר, כמו מיישר גשר, מתח DC הפלט אינו חלק, אלא פועם.חיבור קבל מסנן לפלט יכול להחליק את הפעימות הללו.

איור 5: מיישר גשר - מודול דיודה גל מלא

• מחזור חצי חיובי: במהלך מחזור המחצית החיובית, המתח גדל, וגורם לקבל להטעין.האנרגיה החשמלית המאוחסנת מגיעה לערכה המרבי בשיא המתח.

• מחזור חצי שלילי: במהלך מחזור החצי השלילי, המתח פוחת והקבל המפרק דרך העומס.פריקה זו מספקת זרם לעומס, ומונעת את נשיכת מתח היציאה בחדות ולהחליק את צורת הגל.

פעולת הטעינה והפרקה של הקבל מחליקה את מתח היציאה המתוקן לרמת DC קבועה יותר, ומפחיתה את תנודות המתח ואת אדווה.

בחירת הקבל הנכון

גודל קבל המסנן משפיע ישירות על אפקט הסינון.באופן כללי, ככל שערך הקיבול גדול יותר, כך אפקט הסינון גדול יותר, מכיוון שקבל גדול יכול לאחסן טעינה רבה יותר ולספק מתח יציב יותר.עם זאת, ערך הקיבול לא יכול להיות גדול מדי, אחרת, הוא יוביל לזמן הפעלה ארוך יותר במעגל, עלייה בנפח הקבל ועלייה בעלות.

הנוסחה האמפירית לבחירת קבלים לסינון

C = i/(f × ΔV)

כאשר C הוא ערך הקיבול (פארד, ו)

אני זרם העומס (אמפר, א)

F הוא תדר הכוח (Hertz, HZ)

ΔV הוא אדווה מתח הפלט המותר (וולט, v)

תפקידם של קבלים לסינון

כאשר המתח המתוקן גדל, קבל הסינון מטען, וגורם למתח לעלות בהדרגה.כאשר המתח המתוקן יורד, קיבול המסנן מפרק, ומספק זרם קבוע ומחלקה את מתח היציאה.פעולת הטעינה והפרקה של קבל המסנן מחליקה את המתח הפועם המתוקן, ומפחיתה את אדווה המתח והתנודות.קבלים יעילים לסינון מכיוון שהם מאפשרים לעבור אותות AC תוך חסימת אותות DC.אותות AC עם תדרים גבוהים יותר עוברים דרך קבלים ביתר קלות, עם פחות התנגדות, וכתוצאה מכך מתח נמוך יותר על הקבל.לעומת זאת, אותות AC עם תדרים נמוכים מתמודדים עם התנגדות גבוהה יותר, וכתוצאה מכך מתח גבוה יותר על הקבל.עבור DC, הקבל פועל כמעגל פתוח, הזרם הוא אפס, ומתח הכניסה שווה למתח הקבל.

סינון תדרים שונים במעגלי מיישר

כדי להבין כיצד קבלים מסננים מטפלים בתדרים שונים, בואו נדון בקצרה בהרחבת סדרות פורייה.סדרת פורייה מפרקת אותות תקופתיים לא סינוסואידיים לסכום האותות הסינוסואידיים של תדרים שונים.לדוגמה, ניתן לפרק גל תקופתי מורכב לגלים סינוסואידיים מרובים בתדרים שונים.

איור 6: גל פועם

במעגל מיישר, הפלט הוא גל פועם, שניתן לפרק לרכיבים סינוסואידיים בתדרים שונים באמצעות סדרת פורייה.רכיבים בתדר גבוה עוברים ישירות דרך הקבל, ואילו רכיבים בתדר נמוך מגיעים לפלט.

איור 7: תרשים מעגלי מסנן קבלים

ככל שהקבל גדול יותר, כך צורת הגל הפלט חלקית יותר.קבלים גדולים יותר מאחסנים טעינה רבה יותר, ומספקים מתח יציב יותר.

איור 8: תרשים סינון קבלים

בגל מתח פועם, כאשר המתח יורד מתחת למתח הקבל, הקבל מפרק לעומס ומונע את ירידת מתח היציאה לאפס.טעינה ופריקה רציפה זו מחליקה את מתח היציאה.

מעגלי פילטר גבוהים ומעבר נמוך

במסנן מעבר גבוה, הקבל והנגד מחוברים בסדרה.לאותות בתדר גבוה יש ירידת מתח מינימלית כאשר הם עוברים דרך הקבל, וכתוצאה מכך זרם גדול יותר ומתח יציאה גבוה יותר על פני הנגד.אותות תדרים נמוכים מתמודדים עם ירידת מתח גדולה יותר על הקבל, וכתוצאה מכך מתח יציאה מינימלי.במסנן נמוך מעבר, הקבל חוסם אותות בתדר גבוה ומאפשר רק לעבור תדרים נמוכים.לאותות בתדר גבוה יש עכבה גבוהה ומתח יציאה מינימלי, ואילו לאותות בתדר נמוך יש עכבה נמוכה ומתח יציאה גבוה יותר.

איור 9: מעגל פילטר גבוה ונמוך

סוגי מיישר גשר

מיישרי גשר מסווגים על פי בנייתם ​​ויישומם.להלן כמה סוגים נפוצים:

מיישר גשר חד-פאזי

מיישר הגשר החד-פאזי הוא הצורה הפשוטה ביותר ומשמש לעתים קרובות בציוד אספקת חשמל קטן.יש לו ארבע דיודות שממירות זרם חילופין חד-פאזי ל- DC פועם.במהלך מחזור המחצית החיובית של ה- AC, דיודות D1 ו- D2 מתנהלות, ואילו D3 ו- D4 כבויים.במהלך מחזור החצי השלילי, התנהלות D3 ו- D4, ו- D1 ו- D2 כבויים.זה מאפשר לתקן את מחזורי המחצית החיובית והשלילית של ה- AC ל- DC חיובי.

איור 10: תרשים צורת גל מבוקר של שלב יחיד שלב יחיד

מיישר גשר תלת פאזי

מיישר גשר תלת פאזי משמשים ביישומי כוח גבוהים יותר, כמו ציוד תעשייתי ומערכות כוח גדולות.הם מכילים שש דיודות שממירות AC תלת פאזי ל- DC חלק יותר.במהלך כל מחזור של ה- AC התלת-פאזי, שילובים שונים של דיודות מתבצעים, תוך מתקן את מחזורי החצי החיוביים והשליליים ל- DC.שיטה זו מספקת פלט DC חלק יותר המתאים לדרישות הספק גבוהות.

איור 11: גשר תלת פאזי מעגל מיישר מבוקר לחלוטין

מיישר גשר מבוקר

מיישר הגשר המבוקר משתמש במיישר מבוקר סיליקון (SCR) במקום דיודה קונבנציונאלית כדי לווסת את מתח היציאה.על ידי שליטה בזווית ההולכה של SCR, ניתן לשנות את פלט ה- DC הממוצע.התאמת זווית הירי SCR שולטת על זמן ההולכה שלו בכל מחזור, ובכך משנה את מתח DC הפלט הממוצע.סוג זה משמש לרוב בספקי חשמל מתכווננים ובמערכות בקרת מנוע DC.

מיישר גשר בתדר גבוה

מיישר גשר בתדירות גבוהה משמשים במערכות כוח בתדר גבוה ובדרך כלל משתמשים בדיודות לשחזור מהיר כדי לענות על הצרכים של ספקי כוח מיתוג (SMP).לדיודות של התאוששות מהירה יש זמן התאוששות הפוך קצר ויכולות להגיב במהירות לפעולות מיתוג בתדר גבוה, ובכך לשפר את יעילות התיקון ולהפחתת הפסדים ורעש.

מיישר גשר מונוליטי

מיישר גשר מונוליטי משלבים ארבע דיודות מיישר בשבב או מודול יחיד, מפשטים את תכנון המעגלים, ומשמשים בעיקר במכשירים אלקטרוניים קטנים ומתאמי כוח.בדומה למיישר גשר רגיל, הגרסה המונוליטית מציעה אמינות מוגברת והתקנה קלה יותר מכיוון שהיא משולבת בחבילה יחידה.

מיישר גשר מבוקר לחלוטין

מיישר גשר מבוקר לחלוטין משתמש במיישר תיריסטור (SCR) במקום דיודה רגילה.כל אלמנט מיישר ניתן לשליטה, ומאפשר ויסות מדויק של מתח הפלט וזרם.על ידי שינוי זווית ההולכה של ה- SCR, ניתן לשלוט במדויק על פלט המיישר.מיישר זה אידיאלי ליישומים הדורשים בקרת מתח עדין, כגון כונני מנוע DC וספקי חשמל מתכווננים.היכולת לשנות את זווית הירי של ה- SCR מאפשרת ניהול מדויק של התפוקה.

מיישר גשר מבוקר למחצה

מיישר גשר מבוקר למחצה משלב תיריסטור (SCR) עם דיודה רגילה.בדרך כלל, ביישומים חד-פאזיים, שניים מאלמנטים המיישר המנוגדים הם SCRS, ואילו השניים האחרים הם דיודות.הגדרה זו מספקת יכולת ויסות חלקית.בעוד שרק חלק מהיסודות ניתנים לשליטה, הם מספקים רגולציה מוגבלת בעלות נמוכה יותר.מיישרים מבוקרים למחצה מתאימים למערכות הדורשות בקרה חלקית ואינן פרוהיביטיביות עלות, כמו כונני מנוע קטנים וספקי חשמל מתכווננים רגישים בעלויות.

מיישר גשר לא מבוקר

מיישר גשר לא מבוקר משתמש רק בדיודות רגילות, וכל אלמנטים של התיקון אינם ניתנים לשליטה.זהו מיישר הגשר הפשוט והנפוץ ביותר.מיישר זה חסר יכולת ויסות, אינו יכול להתאים את מתח הפלט או זרם, ומבצע רק תיקון בסיסי.זה מתאים למכשירים אלקטרוניים שונים הדורשים ספק כוח DC יציב, כגון מתאמי חשמל ומטעני סוללות.

יישומים של מיישר גשר

מתן מתח DC מקוטב ויציב בריתוך

בציוד ריתוך, מיישר הגשר מסוגלים לספק מתח DC יציב.יציבות זו מאפשרת ריתוך באיכות גבוהה מכיוון שאספקת החשמל משפיעה ישירות על תהליך הריתוך.המיישר ממיר כוח AC לכוח DC, מפחית תנודות זרם ומבטיח קשת ריתוך יציבה, המשפרת את חוזק ואיכותו של המפרק המרותך.יציבות זו ממזערת את פגמי הריתוך ומשפרת את הדיוק הכללי, במיוחד בריתוך קשת.

איור 12: מיישרי גשר המשמשים במכונת ריתוך

פונקציית מפתח נוספת של מיישר הגשר היא לספק מתח DC מקוטב.זה חשוב במיוחד בפעולות ריתוך מקצועיות, כמו אלומיניום או ריתוך נירוסטה, כאשר היווצרות שכבות תחמוצת יכולה להשפיע על איכות הריתוך.מתח מקוטב מפחית חמצון, מבטיח משטח ריתוך נקי יותר ומפרק חזק יותר.על ידי שילוב מיישר גשר, ציוד ריתוך יכול לספק זרם יציב ואיכותי יותר, מה שמשפר את כל תהליך הריתוך.

כדי להחליק עוד יותר את תפוקת ה- DC ולהפחית את תנודות המתח, לרוב משתמשים במיישרי גשר בשילוב עם קבלים מסננים ורגולטורים מתח.קבל המסנן מבטל אדוות והופך את מתח היציאה לחלק יותר, ואילו ווסת המתח מבטיח כי מתח היציאה הוא קבוע, מה שמגן על איכות הריתוך מפני יוני מתח V ariat.שילוב זה משפר את היציבות של אספקת חשמל הריתוך ומרחיב את חיי הציוד.

ספק כוח פנימי

מכשירים אלקטרוניים מודרניים, כולל מכשירי חשמל ביתיים, ציוד בקרה תעשייתית וציוד תקשורת, דורשים אספקת חשמל DC יציבה כדי לפעול כראוי.מיישר גשר ממירים כוח AC מהרשת לכוח DC הנדרש על ידי מכשירים אלה, ורוב הרכיבים והמעגלים האלקטרוניים מסתמכים על כוח DC.

במיישר גשר, ארבע דיודות יוצרים מעגל גשר להמרת כוח AC לכוח DC פועם.לאחר מכן, קבל פילטר מחליק את הפלט, מצמצם את תנודות המתח ומייצר אספקת חשמל DC יציבה יותר.עבור מכשירים הדורשים כוח מדויק, ווסת מתח (כגון ווסת ליניארי או מיתוג) מבטיח מתח יציאה קבוע ומדויק.מערך זה משפר את האמינות ואת חיי הציוד על ידי מניעת נזק הנגרם כתוצאה מתנודות מתח.

במכשירי בית משק בית משמשים מיישר גשר במודולי הכוח הפנימיים של מכשירים כמו טלוויזיות, מערכות סאונד ומחשבים.לדוגמה, באספקת החשמל של טלוויזיה, מיישר גשר ממייר כוח AC לחשמל DC, ואז מסונן ומייצב לפני שהוא מופץ למעגל הטלוויזיה.זה מבטיח שהמתח יישאר יציב למרות התנודות באספקת החשמל החיצונית, ובכך ישמור על איכות תמונה ואיכות הצליל.

לציוד בקרה תעשייתית יש דרישות גבוהות יותר ליציבות אספקת החשמל בגלל סביבת ההפעלה המורכבת.מיישר גשר במכשירים אלה מספקים כוח DC יציב ומשפרים את הבטיחות והאמינות של המערכת באמצעות מעגלי הגנה כמו מתח יתר והגנה על זרם יתר.לדוגמה, בבקרי לוגיקה הניתנים לתכנות (PLCs), מיישר גשר יכולים לפעול ביציבות בתנאים שונים.

בציוד תקשורת כמו נתבים ומתגים, מיישר גשרים יכולים לספק כוח גבוה, כרעש נמוך.זה מבטיח העברת אות אמינה ותפעול חלק של ציוד.על ידי המרת AC ל- DC ואימוץ ויסות סינון ויסולת מתח יעיל, מיישרי גשר תומכים בביצועים האמינים של ציוד תקשורת בסביבות רשת מורכבות.

בתוך מטען סוללות

מיישר גשר ממיר כוח AC לחשמל DC היציב הנדרש לטעינה של סוללה במטען סוללות.עם עליית מכשירים ניידים ורכבים חשמליים, מטעני סוללות אמינים הפכו חיוניים.המיישר מבטיח כי המטען יספק זרם ומתח קבוע העונים על הצרכים הספציפיים של סוגי סוללות שונים.מקור כוח יציב זה מאפשר טעינה יעילה וחיי סוללה מורחבים.

מיישר גשר מורכב בדרך כלל מארבע דיודות היוצרות מעגל גשר.זה ממיר את מחזורי החצי החיוביים והשליליים של כוח AC לכוח DC פועם.למרות שכוח DC פועם זה עומד בדרישות בסיסיות, הוא עדיין משתנה.לכן, מטעני סוללות מכילים בדרך כלל קבלים לסינון כדי להחליק את המתח ולהבטיח פלט יציב יותר.

סוללות שונות דורשות מתחי טעינה וזרמים ספציפיים.מיישר גשר משולבים עם מודולי מעגלים אחרים כדי לענות על צרכים אלה.לדוגמה, סוללות ליתיום דורשות מתח מדויק ובקרת זרם כדי למנוע טעינת יתר וחיזוק יתר.המיישר משלב מצבי טעינה של זרם מתמיד ומתח קבוע ומשתף פעולה עם מעגל בקרת הטעינה כדי לספק מתח וזרם מדויק כדי לייעל את תהליך הטעינה.

בנוסף להמרת חשמל, מיישר גשר יכולים גם להגן על מטעני הסוללות.מתח אספקת החשמל עשוי לחוות מתח יתר או נחשולים רגעיים, העלולים לפגוע בסוללה ובמטען.המיישר יוצר מנגנון הגנה יעיל יחד עם רכיבי הגנה כמו משתנים ונתיכים.כאשר מתח הקלט עולה על הרמה הבטוחה, מעגל ההגנה מנתק במהירות את ספק הכוח או מסיט את הזרם העודף כדי להגן על הסוללה והמטען.

מיישר גשר משמשים לא רק במטענים למכשירים קטנים אלא גם במערכות טעינה ברכב חשמלי בעל עוצמה גבוהה.מערכות אלה יכולות להתמודד עם כוח גבוה יותר וזרם, והמיישרים מבטיחים טעינה בטוחה ויעילה עם הביצועים האמינים שלהן.טכנולוגיית תיקון ויסות מתח יעיל מאפשרת טעינה מהירה ולהרחיב את חיי הסוללה של כלי רכב חשמליים.

בתוך טורבינת רוח

בטורבינת רוח, מיישר גשר ממיר את כוח ה- AC שנוצר על ידי הרוח לכוח DC.כוח DC זה הוא הבסיס להמרה ואחסון חשמל לאחר מכן.טורבינות רוח מייצרות חשמל באמצעות מהירויות רוח משתנות, ומייצרות כוח AC לא יציב.המיישר ממיר למעשה את כוח ה- AC המשתנה הזה לכוח DC יציב יותר שקל לאחסן או להמיר לחשמל AC התואם לרשת.

איור 13: מיישר גשר המשמשים בטורבינות רוח

מחוללי טורבינת רוח בדרך כלל מייצרים כוח AC תלת-פאזי, המומר לאחר מכן לכוח DC על ידי מיישר גשר.המרה זו מייצבת את הכוח ומפחיתה את ההשפעה של תנודות מתח.ניתן להשתמש בכוח DC המתוקן ישירות במערכת אחסון סוללות או להמיר לחשמל AC על ידי מהפך כדי לייעל את השימוש בייצור כוח הרוח.

בתוך טורבינת הרוח, מיישר הגשר, מעגל הסינון ומעגל ההגנה מהווים מערכת המרה וניהול של כוח מקיף.מעגל המסנן מחליק את כוח ה- DC המתוקן, מפחית תנודות ואדוות מתח ומשיג פלט יציב.מעגל ההגנה מונע נזק למתח יתר ונזק זרם יתר, ומבטיח את הבטיחות והאמינות של המערכת.

בשל תנאים סביבתיים קשים כמו אזורים מחוץ לחוף או אזורים הרריים, מערכות ייצור כוח רוח דורשות אמינות ועמידות גבוהה.על מיישרי גשר לעמוד בתנאים כאלה כדי להבטיח פעולה לטווח הארוך.חומרים איכותיים ותהליכי ייצור מתקדמים משפרים את העמידות והיציבות של מודולי מיישר, משפרים את יעילות המערכת, מצמצמים את עלויות התחזוקה והרחיבו את חיי השירות של הציוד.

היישום של מיישר גשר בטורבינות רוח מאפשר המרה וניהול יעילים של כוח.מיישנים אלה משפרים את יעילות המרת האנרגיה ואת איכות הכוח, מקדמים פיתוח אנרגיה מתחדשת ומפחיתים את התלות בדלקים מאובנים.מכיוון שמקורות אנרגיה נקיים כמו כוח רוח הופכים לחלק בלתי נפרד מתערובת האנרגיה העולמית, מיישר הגשר ממלאים תפקיד מפתח בטרנספורמציה זו.

איתור משרעת האות המווסת

במערכות תקשורת אלקטרוניות, יש צורך לאתר את המשרעת של אות מודול.תהליך זה חשוב במיוחד בעיבוד תקשורת תדר רדיו (RF) ועיבוד אותות שמע.מיישר גשר ממירים אותות AC לאותות DC, מה שמקל על גילוי משרעת לקל ומדויק יותר.על ידי המרת אותות AC מורכבים למתחי DC ניתנים למדידה, מיישרים מאפשרים גילוי משרעת מדויק.

מיישר גשר, המורכב מארבע דיודות במעגל גשר, מעבד הן את מחזורי המחצית החיובית והשלילית של AC, ומייצר תפוקת DC חלקית ויציבה יותר.מתח ה- DC המתוקן הוא פרופורציונלי למשרעת האות המקורי, ומאפשר מדידה מדויקת של המשרעת של האות המווסת.

מיישר גשר חיוניים במעגלי גילוי משרעת בתוך מקלטים ומשדרים RF.מעגלים אלה עוקבים אחר חוזק האות בזמן אמת, ומאפשרים את ההתאמות הדרושות להעברת אות יציבה ואיכותית.הם נפוצים גם במכשירי שמע, כגון מגברים ומעגלי בקרת עוצמת קול, כאשר גילוי המשרעת של אות שמע מאפשר התאמות נפח דינאמיות לחוויית האזנה משופרת.

כדי לשפר את הדיוק של איתור משרעת, מיישרים גשרים משויכים לרוב עם מעגלי סינון והגברה.מעגל המסנן מחליק את האות DC המתוקן על ידי הסרת אדוות, ואילו מעגל המגבר מגדיל את משרעת האות, ובכך משפר את הרגישות והדיוק לגילוי.שילוב זה עובד עם מגוון אותות ותדרים אפנון, ומספק תמיכה טכנית אמינה ליישומים רבים.

בנוסף לציוד תקשורת ושמע, מיישרים מגשרים משמשים גם במערכות מכ"ם כדי לאתר את משרעת האות ההד, ומסייעים לקבוע את מרחק הגודל וגודל היעד.בציוד רפואי הם עוזרים לאתר את משרעת האלקטרוקרדיוגרמה (ECG), ומספקים נתונים חשובים לאבחון מחלות.

המרת AC גבוה למתח DC נמוך

מיישר גשרים נמצאים בשימוש נרחב באלקטרוניקה חשמל כדי להמיר מתח AC גבוה למתח DC נמוך ליישומים כמו מתאמי חשמל, ציוד תעשייתי ומכשירים אלקטרוניים שונים.מיישרים מבטיחים את הפעולה האמינה של מכשירים הדורשים כוח DC בעל מתח נמוך על ידי המרת יעילה של מתח גבוה מתח גבוה מאספקת החשמל הראשית.

מיישר הגשר פועל באמצעות ארבע דיודות ליצירת מעגל גשר כדי לתקן את שני מחזורי חצי המחזורים של כוח AC הקלט ולהמיר אותו לכוח DC פועם.למרות שהספק DC הפועם הזה מכיל מעט אדווה, ויסות סינון ומתח לאחר מכן מייצר כוח DC יציב במתח נמוך.קבלים מסננים מחלקים תנודות מתח, ואילו רגולטורי המתח מבטיחים כי מתח היציאה מדויק, ומבטיח ביצועי מכשירים עקביים.

מיישר גשר לא רק מבצעים המרת מתח אלא גם מגנים על מעגלים.לדוגמה, בציוד תעשייתי, AC מתח גבוה עשוי להיתקל במתח יתר כאשר הוא מומר ל- DC במתח נמוך.שילוב של מיישרים עם מעגלי הגנה מפני מתח יתר ונתיכים מבטיח בטיחות בציוד.אם מתח הקלט עולה על רמה בטוחה, מעגל ההגנה מנתק במהירות את הכוח או מגביל את הזרם כדי למנוע נזק.

במתאמי כוח, מיישרים בגשר הם רכיבים חיוניים.לדוגמה, מטענים לטלפונים ניידים משתמשים במיישרים עם גשר כדי להמיר 220V AC ל- DC, ואז מסוננים ומפנים למטה כדי להוציא פלט 5V או 9V DC יציב לטעינה.תהליך זה מבטיח טעינה בטוחה ויעילה ומרחיב את חיי הסוללה.

ציוד תעשייתי דורש לעתים קרובות אספקת חשמל DC במתח נמוך למעגלים פנימיים ומערכות בקרה.מיישר גשרים ממירים AC תעשייתי במתח גבוה ל- DC מתאים במתח נמוך כדי להבטיח הפעלה רגילה של ציוד כגון כלי מכונה CNC ומערכות בקרת מנוע.פיזור החום ויעילות הם אתגרים בהמרת AC במתח גבוה ל- DC במתח נמוך.מכיוון שהתיקון מייצר חום, מיישרי גשר מצוידים לרוב בכיורי חום או עשויים מחומרים מוליכים למחצה בעלי יעילות גבוהה כדי לשפר את הביצועים והעמידות.

מיישר גשר לעומת מיישר חצי גל

מיישר גשר ומיישרים חצי גל הם סוגי מיישר נפוצים, אך הם נבדלים מאוד בבנייה, ביצועים ויישומים.הבנת ההבדלים הללו יכולה לעזור לך לבחור את פיתרון התיקון המתאים ביותר למגוון יישומים.

מיישר גשר

מיישר גשר יעיל יותר מכיוון שהוא ממיר כוח על כל מחזור ה- AC.הוא משתמש בארבע דיודות המסודרות בתצורת גשר, ומאפשר לו להתמודד עם מחצית המחזורים החיובית והשלילית של כניסת AC.מכיוון שמשתמשים במתח הכניסה כולו, מתח היציאה גבוה יותר.כשאתה מחבר מיישר גשר, אתה יכול להבחין מייד ביעילותו.מתח הפלט חלק יותר וגבוה מזה של מיישר חצי גל.יעילות זו היא הסיבה שמיישרות גשר משמשות בספקי חשמל בעלי ביצועים גבוהים, כמו מתאמי כוח, ציוד ריתוך ומערכות בקרה תעשייתית.פלט DC יציב הופך אותו לאידיאלי ליישומים הדורשים כוח יציב.

מיישר חצי גל

מיישר חצי גל הוא פשוט יותר ודורש רק דיודה אחת לתיקון בסיסי.זה מתנהל רק במהלך מחזור המחזור החיובי של קלט AC, ומאפשר לזרם לעבור רק בתקופה זו.מחזור המחזור השלילי נחסם, וכתוצאה מכך פלט DC פועם המכיל רק את זרם המחזור החיובי.בעת שימוש במיישר חצי גל, תבחין בפשטותו.קל להתקין אותו, אך הפלט פחות יעיל, עם מתח נמוך יותר וגדל גדול יותר.זה הופך את זה למתקנים בעלי עוצמה נמוכה שאינם דורשים איכות עוצמה גבוהה, כמו מטענים פשוטים ומעגלי עיבוד אותות בעלי עוצמה נמוכה.

השוואה ויישום

יעילות ויציבות: מיישר הגשר מציעים יעילות ויציבות גבוהה יותר.הם משתמשים במחזור ה- AC המלא, וכתוצאה מכך תפוקת DC חלקה יותר עם אדווה מינימלית.כאשר הוא משויך עם מעגל סינון, האדווה במתח היציאה מופחתת עוד יותר, ומספקת מתח DC יציב וחלק.זה הופך אותם מתאימים ליישומים הדורשים איכות חשמל גבוהה.

מורכבות ועלות: מיישר הגשר מורכבים יותר בבנייה ודורשים ארבע דיודות.עם זאת, ההתקדמות באלקטרוניקה צמצמה את העלות והגודל של רכיבים אלה, מה שהפך את מיישרי הגשר לזמינים יותר.

פשטות ויעילות עלות: מיישרים חצי גל הם פשוטים בבנייה ונמוכים בעלות, מה שהופך אותם למועילים ליישומים שבהם איכות הספק גבוהה אינה חשובה.הם אידיאליים למעגלים קטנים ונמוכים בעלי עוצמה נמוכה, כמו אלה במכשירים ניידים או אלקטרוניקה בעלות נמוכה.למרות שיש להם יעילות נמוכה יותר ותנודות מתח גדולות יותר, הפשטות שלהם הופכת אותם לבחירה נוחה לשימושים מסוימים.

בחירת המיישר הנכון

בחירה בין מיישר גשר למיישר גל חצי תלויה בדרישות הספציפיות של היישום.עבור יעילות גבוהה ופלט יציב, מיישר גשר הוא הבחירה הטובה ביותר.לצורך פשטות ועלות נמוכה, במיוחד ביישומים בעלי עוצמה נמוכה, מיישר חצי גל עשוי להיות מתאים יותר.

השוואה בין מיישר גשר ומתגי AC

מיישר גשר ומתגי AC ממלאים תפקידים שונים באלקטרוניקה חשמל.מיישר גשר ממירים זרם חילופין (AC) לזרם ישיר (DC), ואילו מתגי AC שולטים על המצב המונע של מעגל AC.הבנת הפונקציות והיישומים שלהם עוזרת לתכנן ולהשתמש ביעילות במכשירים אלקטרוניים.

מיישר גשר

מיישר גשר ממיר את מחזורי ה- AC החיוביים והשליליים של AC ל- DC.זה מושג באמצעות ארבע דיודות המתעוררות לסירוגין, ומבטיח כי זרם ה- AC זורם בכיוון יחיד, וכתוצאה מכך פלט DC פועם.בעת השימוש במיישרות גשר, תבחין עד כמה הם ממירים ביעילות AC ל- DC לאורך כל המחזור.מתח הפלט גבוה וחלק יותר, במיוחד בשילוב עם קבלים מסננים ורגולטורים מתח, שיכולים להפחית תנודות ולספק DC יציב.מאפיינים אלה הופכים את מיישני הגשר לאידיאליים למתאמי כוח, ציוד ריתוך ומערכות בקרה תעשייתית, כאשר נדרש אספקת חשמל יציבה ואמינה.

מתגי AC

מתגי AC משתמשים באלמנטים מיתוג אלקטרוניים כמו תיריסטורים, תיריסטורים דו כיווניים, או ממסרי מצב מוצק כדי לשלוט על ההולכה והניתוק של מעגלי AC.עם מתגי AC, תגלה שהם מגיבים במהירות, יש חיי שירות ארוכים והם אמינים ביותר.הם יכולים לפעול בתדרים גבוהים, מה שהופך אותם למתאימים ליישומים הדורשים מיתוג תכוף, כגון מכשירי בית, מערכות תאורה ובקרות אוטומציה תעשייתיות.הם מנהלים למעשה את חלוקת הכוח, ומבטיחים כי מערכות פועלות בבטחה וביעילות.

יישומים משולבים

במערכות מסוימות משמשים מיישר גשר ומתגי AC יחד לניהול ובקרה מורכבים.לדוגמה, במערכת אספקת חשמל ללא הפרעה (UPS), מיישר גשר ממיר את כוח AC הקלט לחשמל DC לאחסון סוללות ושימוש מהפך.מתג ה- AC שולט במיתוג ההפעלה, ומבטיח כוח רציף במהלך הפסקת חשמל ראשית על ידי מעבר במהירות למקור כוח גיבוי.שילוב זה ממנף את נקודות החוזק של שני הרכיבים כדי לספק פיתרון כוח יציב ואמין.

שיקולי עיצוב

תכנון ובחירת מיישר גשר ומתג AC כרוך בגורמים שונים.עבור מיישר גשר, שקול מתח קלט ומפרטי זרם, יעילות התיקון, ניהול תרמי וגודל פיזי.עבור מתגי AC, שימו לב לדירוגי מתח וזרם, מהירות מיתוג, מחוספסות ותאימות אלקטרומגנטית.על המהנדסים לבחור את הרכיבים הנכונים על סמך דרישות יישום ספציפיות כדי להשיג ביצועים ואמינות אופטימליים.

סיכום

מיישרים הם בעלי משמעות רבה במערכות אלקטרוניות וכוח.בין אם מדובר במיישר חצי גל, מיישר גל מלא או מיישר גשר, כולם ממלאים תפקיד מפתח בתרחישי יישומים שונים.מיישרי גשר נמצאים בשימוש נרחב באספקת חשמל בעלת ביצועים גבוהים, ציוד ריתוך ומערכות בקרה תעשייתיות בגלל היעילות הגבוהה והיציבות שלהם.מיישר חצי גל מתאים למכשירים אלקטרוניים בעלי עוצמה נמוכה בגלל המבנה הפשוט שלהם ועלות נמוכה.בעת תכנון ובחירת מיישנים, מהנדסים צריכים לשקול באופן מקיף גורמים כמו מתח קלט, מפרט שוטף, יעילות התיקון וניהול תרמי על פי דרישות היישום הספציפיות כדי להבטיח ביצועים ואמינות אופטימליים.פיתוח ויישום של מיישר לא רק משפר את היעילות והיציבות של ציוד אלקטרוני אלא גם מקדמים התקדמות טכנולוגית ושדרוג תעשייתי.

שאלות נפוצות [שאלות נפוצות]

1. מהם היתרונות של מיישר גשר?

יעילות גבוהה: מיישר גשר ממירים את שני חצאי מחזור ה- AC ל- DC, מה שהופך אותם ליעילים יותר מאשר מיישרים חצי גל, המשתמשים רק במחצית מחזור ה- AC.המשמעות היא שפחות אנרגיה מבוזבזת, ויותר כוח מועבר לעומס.

מתח יציאה גבוה יותר: מכיוון שמיישרי הגשר משתמשים בצורת הגל המלאה של AC, מתח היציאה DC שהתקבל גבוה יותר בהשוואה למיישרים חצי גל.זה מוביל לאספקת חשמל חזקה יותר.

אדווה מופחתת: תהליך התיקון של הגל המלא מייצר תפוקת DC חלקה יותר עם פחות אדווה (תנודות) בהשוואה לתיקון חצי גל.פלט חלק יותר זה מכריע למכשירים אלקטרוניים רגישים.

אמין ועמיד: השימוש בארבע דיודות בתצורת גשר מספק אמינות ועמידות טובים יותר.גם אם דיודה אחת נכשלת, המעגל עדיין יכול לתפקד, אם כי עם היעילות המופחתת.

אין צורך בשנאי מכוסה במרכז: בניגוד למיישרים גל מלא הדורשים שנאי מכוסה במרכז, מיישרי גשר אינם זקוקים לכך, מה שהופך את העיצוב לפשוט יותר ולעתים קרובות זול יותר.

2. מדוע משתמשים בארבע דיודות במיישרים בגשר?

תיקון גל מלא: הסיבה העיקרית לשימוש בארבע דיודות היא להשיג תיקון גל מלא.המשמעות היא שנעשה שימוש בחצאים חיוביים וגם שליליים של מחזור ה- AC, מה שמגדיל את מתח היעילות ואת מתח היציאה של המיישר.

בקרת כיוון: הדיודות מסודרות בתצורת גשר שמכוונת את זרימת הזרם.במהלך מחזור המחזור החיובי של כניסת AC, שניים מהדיודות מתבצעות ומאפשרים לזרם לעבור את העומס בכיוון אחד.במהלך מחזור המחזור השלילי, שתי הדיודות האחרות מתרחשות, אך הן עדיין מכוונות את הזרם דרך העומס באותו כיוון.זה מבטיח פלט DC עקבי.

ניצול מתח: על ידי שימוש בארבע דיודות, מיישר הגשר יכול להשתמש במתח ה- AC כולו, למקסם את יעילות המרת ההספק.כל זוג דיודה מתפתח לסירוגין, מבטיח שהעומס תמיד רואה זרם חד כיווני.

3. מהם החסרונות של מיישר הגשר?

ירידת מתח: כל דיודה במיישר הגשר מציגה ירידת מתח קטנה (בדרך כלל 0.7 וולט לדיודות סיליקון).עם ארבע דיודות, הדבר מביא לירידה מתח מוחלטת של כ- 1.4 וולט, מה שמפחית מעט את מתח היציאה.

מורכבות: מעגל מיישר הגשר מורכב יותר מאשר מיישר פשוט של חצי גל מכיוון שהוא דורש ארבע דיודות במקום אחת.זה יכול להגדיל את המורכבות של עיצוב המעגלים וההרכבה.

אובדן חשמל: ירידת המתח על פני הדיודות מתורגמת גם לאובדן חשמל, שיכול להיות משמעותי ביישומים זרם גבוה.זה מקטין את היעילות הכוללת של אספקת החשמל.

ייצור חום: אובדן הכוח בדיודות מביא לייצור חום, אשר עשוי לדרוש אמצעי קירור נוספים כמו כיורי חום כדי למנוע התחממות יתר, במיוחד ביישומים בעלי עוצמה גבוהה.

4. מה קורה אם תכניס DC למיישר גשר?

אין תיקון: מיישר גשר נועד להמיר AC ל- DC על ידי מתן אפשרות לזרם לעבור דרך הדיודות בכיוון אחד.אם אתה מפעיל DC על הקלט, הדיודות לא יחלפו או יתקנו את הזרם מכיוון ש- DC כבר לא כיווני.

ירידת מתח: ה- DC יעבור בשתי דיודות בכל פעם (אחת בכל רגל בגשר), ותגרום לירידת מתח של כ- 1.4 וולט (0.7 וולט לדיודה).המשמעות היא שמתח DC הפלט יהיה מעט נמוך יותר ממתח DC הקלט.

ייצור חום: הזרם שעובר בדיודות ייצר חום בגלל פיזור הכוח (p = i²r).חום זה יכול להיות משמעותי אם זרם הקלט גבוה, עלול לפגוע בדיודות או לדרוש מדדי פיזור חום.

עומס יתר אפשרי: אם מתח ה- DC המופעל גבוה משמעותית מהמתח המדורג של הדיודה, הוא יכול לגרום להתמוטטות דיודה, מה שמוביל לכישלון במעגל.יש להקפיד על דירוג מתח מתאים כדי למנוע נזק.