Elektros sistemų stuburas: išsamus lygintuvų vadovas

Ištaisymas yra pagrindinis elektros inžinerijos aspektas, tinkamas kintamos srovės (AC) konvertavimui į tiesioginę srovę (DC), kuri yra naudinga veikiant daugybei elektroninių prietaisų ir sistemų.Šiame straipsnyje nagrinėjami išsamūs ištaisymo aspektai, apimantys pagrindinius principus, įvairius komponentus ir įvairius lygintuvus, pritaikytus konkrečioms programoms ir galios poreikiams.Tyrinėdami pusiau bangos ir visos bangos lygintuvų, įskaitant pažangių tipų, tokių kaip tilto ir polifazių lygintuvai, veikimą, mes įgyjame įžvalgos apie jų galimybes, apribojimus ir technologines pažangas, padidinančias jų efektyvumą ir pritaikymą.Straipsnyje taip pat aptariami praktiniai naudojimo būdai, kai reikia lygintuvai, pradedant telekomunikacijomis ir baigiant medicinos prietaisais, parodant jų plačią įtaką šiuolaikinėms technologijoms.Pabrėžia komponentų, tokių kaip diodai ir kondensatoriai, vaidmenį užtikrinant stabilų nuolatinės srovės išvestį iš nestabilios kintamos srovės įvesties, siekiant išsamiai suprasti taisymo technologijas ir jų svarbą kasdieniuose ir specializuotuose elektriniuose tiksluose.

Katalogas

1 paveikslas: lygintuvo grandinė

Kas yra ištaisymas?

Ištaisymas yra elektros srovės elgsenos keitimo procesas nuo tekėjimo keliomis kryptimis iki tekėjimo tik viena kryptimi.Daugelyje elektroninių prietaisų yra dviejų tipų srovės: kintama srovė (kintama) ir nuolatinė srovė (DC).Kintamoji kintamoji keičia kryptį kelis kartus per tam tikrą laikotarpį, o nuolatinė srovė nuolat teka viena kryptimi.Kad elektroniniai prietaisai ir prietaisai gautų nuolatinę įtampos tiekimą, kintamajam turi būti paversta DC - procesas, žinomas kaip kintamos srovės taisymas.

2 paveikslas: Ištaisymo schema

Lygintuvas, komponentas, atliekantis šią užduotį, gali būti įvairių formų, įskaitant kietojo kūno diodus, vakuuminio vamzdžių diodus, gyvsidabrio lanko vožtuvus, silicio valdomus lygintuvus ir kitus silicio pagrindu pagamintus puslaidininkių jungiklius.Tarp jų puslaidininkių diodas yra ypač svarbus, veikiantis kaip vienpusis vožtuvas, skirtas elektriniam krūviui.Tai leidžia srovei tekėti tik viena kryptimi, palengvinant konversiją iš kintamos srovės į DC.Pusiau bangos lygintuvas, paprastesnė taisymo forma, palaiko sudėtingesnes ištaisymo sistemas ir daugybę programų, kurioms reikalinga nuolatinė galia, ir tai yra daugybės elektroninių prietaisų funkcionalumas kasdieniame naudojime.

Lygintuvo komponentai

„P-N Junction Diode“: Šis įrenginys leidžia srovei tekėti tik viena kryptimi.Kai diodo P pusė turi didesnį potencialą nei N pusė, ji yra šališka į priekį ir leidžia praeiti srovę.Ir atvirkščiai, kai N pusė turi didesnį potencialą, ji yra atvirkštinė pakreipta ir blokuoja esamą srautą.

Kintama srovė (AC): AC yra elektros srovė, kuri periodiškai keičia kryptį.

Dirtautinė srovė (DC): Skirtingai nuo AC, DC yra tam tikros rūšies elektros srovė, nuosekliai teka viena kryptimi, periodiškai keičiant.

Bangos forma: Tai yra grafinis vaizdas, parodantis elektros srovės ar įtampos dydį ir kryptį laikui bėgant.

VRMS ir IRMS: Tai yra šaknies vidurkio kvadratinės įtampos (VRMS) ir srovės (IRM) AC.Jie apskaičiuojami kaip 1/√2 kartus didesnė už smailės įtampą arba srovę, užtikrinant svyruojančios kintamos srovės efektyviąją vertę.

Kondensatorius: kondensatorius yra dviejų galų prietaisas, kaupiantis energiją elektriniame lauke.Jis gali įkrauti ir išleisti grandinėje, padėdamas išlyginti įtampos svyravimus ir užtikrinti stabilų nuolatinės srovės išėjimą.

Funkcijų generatorius: Šis prietaisas sukuria įvairias elektrines bangos formas, įskaitant kintamąjį, su konkrečia įtampa ir dažniais, reikalingais elektroninėms grandinėms bandyti ir eksploatuoti.

Skirtingų tipų lygintuvų

3 paveikslas: nekontroliuojamas lygintuvas

Nekontroliuojami lygintuvai

Nekontroliuojamas lygintuvas yra lygintuvo rūšis, kurio išėjimo įtampos negalima sureguliuoti.Yra dvi pagrindinės nekontroliuojamų lygintuvų rūšys: pusiau bangos lygintuvai ir visos bangos lygintuvai.

Pusės bangos lygintuvas paverčia tik pusę kintamos srovės ciklo į nuolatinę srovę.Tai leidžia praeiti arba teigiamą, arba neigiamą kintamosios srovės bangos pusę, blokuojant kitą pusę.

Viso bangos lygintuvas paverčia teigiamas ir neigiamas kintamosios srovės ciklo puses į DC.Viso bangos lygintuvo pavyzdys yra tilto lygintuvas, kuris naudoja keturis diodus, išdėstytus Wheatstone tilto konfigūracijoje, kad būtų pasiektas šis konversija.

Kontroliuojami lygintuvai

Kontroliuojamas lygintuvas leidžia reguliuoti išėjimo įtampą.Komponentai, tokie kaip silicio kontroliuojami lygintuvai (SCR), metalo-oksido semiklaidžių lauko efekto tranzistoriai (MOSFET) ir izoliuotų vartų bipoliniai tranzistoriai (IGBT), naudojami šiems lygintuvams sukurti.Dėl jų universalumo dažnai pirmenybė teikiama kontroliuojamiems lygintuvams, o ne nekontroliuojamiems.

Pusiau bangos kontroliuojamas lygintuvas yra panašus į pusiau bangos nekontroliuojamą lygintuvą, tačiau pakeičia diodą SCR, įgalindamas valdyti išėjimo įtampą.

Viso bangos kontroliuojamas lygintuvas paverčia abi kintamosios srovės ciklo puses į DC, tačiau leidžia reguliuoti įtampą, naudojant SCR ar kitus panašius komponentus.

4 paveikslas: kontroliuojamas lygintuvas

Pusės bangos taisymas

Pusiau bangos taisymas, nors ir paprastas dizainas, turi didelių apribojimų, ypač kai reikalingas didelis efektyvumas ir mažo harmoninio iškraipymo.Šis metodas apdoroja tik pusę kintamos srovės bangos formos, nepaisydamas kitos pusės.Dėl to jis sukuria neveiksmingumą ir įveda didelį harmoninį turinį išvesties metu, apsunkindamas išlyginimo operacijas.

Šis ištaisymo tipas paprastai naudojamas mažiau reikalaujančiose programose.Pavyzdžiui, jis tinka tam tikriems apšvietimo pritemdymams, kuriems nereikia nuolatinio maitinimo šaltinio.Šiuose pritemdymuose perjungimai pakaitomis keičiasi nuo visos kintamosios srovės galios, kad būtų maksimalus ryškumas ir pusės bangos ištaisytas išėjimas pritemdyti.Ši technika impulsuoja galią lempai, neleidžiant gijimui greitai pakeisti temperatūrą.Šis laipsniškas šildymas ir aušinimas palaiko nuoseklų, pritemdytą šviesos išėjimą ir sumažina mirgėjimą, efektyviai valdant energijos srautą į lėtesnes reaguojančias apkrovas.

Nepaisant pagrindinio veikimo, pusiau bangos ištaisymas gali būti efektyvus energijai konkrečiuose scenarijuose, kai pageidaujama pažangios galios valdymo ir nuolatinio išėjimo.Šis požiūris pabrėžia praktinį pusiau bangos lygintuvų naudojimą programose, kurioms naudinga paprasta, tačiau veiksminga galios moduliacija.

5 paveikslas: Pusiau bangos lygintuvo grandinė

Teigiamas pusės ciklo pusės bangos ištaisymas

Teigiamo kintamos srovės įvesties pusės ciklo metu diodas tampa šališkas į priekį ir veikia kaip trumpas jungimas.Tai leidžia srovei tekėti per grandinę, todėl kintamosios srovės įvestis yra pakartota nuolatinės srovės išėjime.Tačiau praktiniuose pritaikymuose išėjimo įtampa yra šiek tiek mažesnė už įvesties įtampą dėl įtampos kritimo per diodą.

6 paveikslas: teigiamas pusės bangos lygintuvas

Neigiamas pusinės ciklo pusės bangos taisymas

Neigiamo kintamos srovės įvesties pusės ciklo metu diodas yra atvirkštinis šališkumas ir elgiasi kaip atvira grandinė.Dėl to šiuo laikotarpiu per grandinę srovė teka srovė, o išvestyje nėra neigiamo įvesties pusės ciklo.

7 paveikslas: neigiamas pusės bangos lygintuvas

Pusės bangos lygintuvo pranašumai ir trūkumai

Pusiau bangos lygintuvai suteikia keletą pranašumų, todėl jie yra tinkami tam tikroms programoms.Vienas iš pagrindinių privalumų yra jų paprastumas;Grandinė yra tiesmukiška ir lengvai įgyvendinama.Šis paprastumas reiškia nebrangų dizainą, nes reikalingi komponentai yra nebrangūs.Be to, nesudėtingas pusiau bangos lygintuvų dizainas leidžia lengvai ir didelio masto gamybai.

Tačiau pusės bangos lygintuvai taip pat turi didelių trūkumų.Rimtas trūkumas yra aukštas pulsavimo faktorius.Tai sukelia didelius nuolatinės srovės išėjimo įtampos svyravimus, kurie daugelyje programų gali sukelti problemų.Pusiau bangos lygintuvai kenčia nuo didelio galios praradimo, nes jie naudoja tik pusę įvesties bangos formos.Tai lemia didelį galios išsisklaidymą ir sumažėjusį efektyvumą.Palyginti su viso bangos lygintuvais, pusiau bangos lygintuvai yra mažiau efektyvūs, nes jie naudoja tik pusę įvesties ciklo.Be to, pusės bangos lygintuvo išėjimo įtampa yra mažesnė nei visos bangos lygintuvo, ribojant jo pritaikomumą sistemose, kurioms reikalinga aukštesnė įtampa.

Viso bangos lygintuvai

8 paveikslas: Viso bangos lygintuvas

Viso bangos lygintuvai pagerina taisymą, naudojant visą kintamosios srovės bangos formą, padidindami konversijos efektyvumą.Skirtingai nuo pusės bangos lygintuvų, kurie naudoja tik pusę kintamosios srovės ciklo, visos bangos lygintuvai abi puses paverčia DC.Šis procesas iš tikrųjų padvigubina galios išėjimą.Bendras visos bangos lygintuvų dizainas yra centrinio tapo konfigūracija.Šioje sąrankoje naudojamas transformatorius su antrine apvija centre ir dviem diodais.Centrinio bako lygintuvas veikia pakaitomis tarp dviejų diodų, remiantis kintamos srovės poliškumu.Kiekvienas diodas atlieka paeiliui, užtikrindamas, kad būtų naudojamos abi kintamosios srovės bangos formos pusės.Šis metodas suteikia nuolatinį ir stabilesnį nuolatinės srovės išėjimą, padidindamas išėjimo įtampą ir sumažinant virpėjimo dažnį.Gauta nuolatinė srovė yra lygesnė nei iš pusiau bangos lygintuvų.Viso bangos lygintuvai yra svarbūs situacijose, kurioms reikalingas pastovus ir patikimas nuolatinės srovės tiekimas, pavyzdžiui, elektroninių prietaisų maitinimo šaltinis.Naudodami visą kintamos srovės įvestį, visos bangos lygintuvai siūlo stiprų sprendimą reikalaujančioms užduotims, suteikiant nuolatinę nuolatinės srovės galią.

Teigiamas pusės ciklo viso bangos ištaisymas

9 paveikslas: Teigiamas pilnos bangos lygintuvas

Nuoseklus nuolatinės srovės išėjimas visos bangos ištaisyme, naudojant centrinio tūrio konstrukciją, priklauso nuo grandinės elgesio teigiamo pusės ciklo metu.Kai kintamos srovės šaltinis rodo teigiamą įtampą, viršutinis diodas tampa šališkas į priekį, todėl srovė gali tekėti per viršutinę transformatoriaus antrinės apvijos pusę.Šis procesas nukreipia teigiamą kintamosios srovės bangos formos pusę į apkrovą.

Viršutinio diodo veikimas šioje fazėje yra vertingas.Jis vykdo teigiamą apkrovos įtampą, blokuodamas neigiamas įtampos komponentus.Šis selektyvus laidumas užtikrina, kad teigiamas bangos formos segmentas būtų efektyviai paverčiamas DC, nesikišant į neigiamą pusę.Nuolat ir patikimas nuolatinės srovės tiekimas apima šį veiksmą.

Sutelkdamas dėmesį į teigiamą kintamosios srovės ciklo pusę, viso bangos lygintuvas centrinėje-TAP maksimaliai padidina naudojamą energiją iš kintamos srovės šaltinio.Šis išsamus žvilgsnis į teigiamą pusinio ciklo vaidmenį lygintuvo grandinėje pabrėžia jo svarbą efektyviai ir stabiliai konvertuoti AC į nuolatinės srovės galią, užtikrinant aukštos kokybės ir nuoseklią DC išėjimą.

Neigiamas pusės ciklas pilnos bangos taisyme

10 paveikslas: Neigiamas pilnos bangos lygintuvas

Neigiamame centrinio bako pilno bangos lygintuvo pusėje cikle grandinės veikimas pasislenka, kad būtų išlaikytas nuolatinis energijos tiekimas.Kai kintamosios srovės poliškumas pasikeičia, apatinis diodas tampa šališkas į priekį ir veda, įtraukdamas apatinę transformatoriaus antrinės apvijos pusę.Šis procesas neigiamą kintamosios srovės bangos formos pusę paverčia teigiamu išėjimu, kaip ir teigiamo pusės ciklo metu.

Kintamasis laidumas tarp viršutinio ir apatinio diodų yra esminis dalykas, esant visos bangos ištaisymui.Tai užtikrina nuolatinį ir stabilų nuolatinės srovės tiekimą, naudojant abi kintamosios srovės bangos formos puses.Įrenginiams, kuriems reikalinga nuolatinė nuolatinės nuolatinės jėgos galia, šis dvigubas laidumas ne tik padidina galios konversijos efektyvumą, bet ir stabilizuoja išėjimą išsaugant pastovų poliškumą ir amplitudę.

Tikslus diodo aktyvumo koordinavimas kiekvieno ciklo metu padidina kintamos srovės įvesties potencialą, sumažindamas atliekas ir padidina išvesties efektyvumą.Išanalizavus neigiamą pusmetį, parodoma, kaip visos bangos ištaisymas dinamiškai prisitaiko prie kintančių įvesties sąlygų, užtikrinant patikimą ir nepertraukiamą nuolatinės srovės tiekimą.Šis metodas parodo jo pranašumą, palyginti su paprastesniais taisymo metodais, efektyviai valdant sudėtingus galios poreikius.

Viso bangos lygintuvo dizaino trūkumai

Viso bangos lygintuvai yra efektyvesni nei pusės bangos lygintuvai, tačiau jie turi trūkumų, kurie turi įtakos jų naudojimui.Viena pagrindinių klausimų yra transformatoriaus poreikis su antrine apvija centre.Šis reikalavimas yra ypač problemiškas esant didelės galios programoms, kai transformatoriai turi būti patvarūs ir galintys tvarkyti dideles galios apkrovas be pastebimų nuostolių.

Šie didelės galios transformatoriai yra brangūs ir fiziškai dideli.Dėl padidėjusio dydžio ir išlaidų visos bangos lygintuvai yra ne tokie praktiški, kai vietos yra ribotos arba biudžeto apribojimai yra griežtai.Išliekamumas ir išlaidos trukdo jų naudojimui nešiojamuose ar mažo masto įrenginiuose, kur reikalingas kompaktiškumas ir įperkamumas.Jie daro įtaką sprendimams, kada ir kur naudoti visos bangos taisymą.Nepaisant jų efektyvumo ir išėjimo stabilumo, šiems praktiniams apribojimams reikia atidžiai įvertinti numatytą taikymą, galios poreikius ir bendrą sistemos projektavimą.

Viso bangos lygintuvo konfigūracijų universalumas

Visų bangų centrinio bako lygintuvo konstrukcija yra labai universali, leidžianti modifikacijas, tokias kaip apkrovos poliškumo panaikinimas.Tai gali būti padaryta pakeitus diodų orientaciją arba integruojant juos į lygiagrečiai su esamu teigiamo išėjimo lygintuvu.Šis lankstumas generuoti tiek teigiamą, tiek neigiamą įtampą iš vieno maitinimo šaltinio rodo visos bangos lygintuvų pritaikomumą.Šis dizaino lankstumas užtikrina, kad šiuos lygintuvus būtų galima pritaikyti atsižvelgiant į konkrečius elektrinius poreikius, padidinant jų naudojimą sudėtingose ​​grandinėse.Tai ypač naudinga programoms, kurioms reikia skirtingo įtampos poliškumo, pavyzdžiui, bipolinių tranzistorių stiprintuvų ar eksploatavimo stiprintuvo sistemų, kur rekomenduojama turėti dvi tiekimo įtampas.

Gebėjimas modifikuoti ir išplėsti visos bangos lygintuvų funkcionalumą už pagrindinės taisyklės, pabrėžiančios jų svarbą pažengusiame elektroniniame dizaine.Šis pritaikomumas ne tik padidina visos bangos lygintuvų naudingumą, bet ir skatina naujoves ir efektyvumą kuriant elektronines sistemas, tenkinant įvairius techninius reikalavimus ir taikymo scenarijus.

Tilto lygintuvai

11 paveikslas: tilto lygintuvai

Tarp lygintuvų tilto lygintuvas yra efektyviausia lygintuvo grandinė.Mes galime apibrėžti tilto lygintuvus kaip viso bangos lygintuvo tipą, kuris tilto grandinės konfigūracijoje naudoja keturis ar daugiau diodų, kad efektyviai konvertuotų kintamą (kintamos srovės) srovę į tiesioginę (DC) srovę.

Dažnai pirmenybė teikiama viso bangos tilto lygintuvui, palyginti su jo patikimumu ir efektyviu poliškumo valdymu.Tilto konfigūracijoje jis naudoja keturis diodus, kad išlaikytų nuoseklų išvesties poliškumą, neatsižvelgiant į įvesties poliškumą.Šis dizainas paverčia visą kintamosios srovės bangos formą stabiliu nuolatinės srovės išvestimi, todėl jis yra labai patikimas įvairioms elektroninėms programoms.

Tilto lygintuvo stiprumas yra jo sugebėjimas išlaikyti srovės srautą per apkrovą nuolatiniu, net keičiantis kintamosios srovės šaltinio poliškumui.Tačiau tilto konfigūracija turi trūkumų.Kiekvienas iš keturių diodų įveda įtampos kritimą, paprastai apie 0,7 volto viename diode, o tai gali žymiai sumažinti išėjimo įtampą.

Nepaisant šių įtampos kritimų, viso bangos tilto lygintuvo pranašumai dažnai nusveria jo trūkumus, ypač esant aukštesnei įtampai, kur diodų įtampos lašai yra mažesni, palyginti su bendra įtampa.Jos sugebėjimas pateikti patikimą ir stabilų nuolatinės srovės išvestį skirtingomis įvesties sąlygomis pabrėžia jo pranašumą, todėl tai yra geriausias komponentas daugelyje šiuolaikinių elektroninių sistemų.

Viso bangos tilto lygintuvo grandinės schema

Vizualinės priemonės gali nepaprastai sustiprinti supratimą tiems, kurie yra nauji elektronikai.Gali būti labai naudinga alternatyvi viso bangos tilto lygintuvo, sukurto atsižvelgiant į švietimo tikslus, grandinės schemą.Ši diagramos versija horizontaliai išdėstoma visų diodų, supaprastindama grandinės srauto vizualizaciją.Šis išdėstymas paaiškina kiekvieno diodo funkciją lygintuve ir tampa prieinamesnėmis tilto taisymo principais.

12 paveikslas: Viso bangos tilto lygintuvas

Horizontalus diodų išdėstymas padeda vartotojams aiškiai pastebėti, kaip srovė teka per grandinę abiem kintamosios srovės ciklo pusėmis.Ši sąranka supaprastina kintamosios srovės konvertavimo į DC procesą naudojant tilto lygintuvą.Aiškiai parodant komponentus ir jų jungtis, tampa lengviau suprasti, kaip kiekviena dalis užtikrina išvesties srovės tęstinumą ir stabilumą.

Polifazių tilto lygintuvai

Polifazių kintamosios srovės sistemų tilto lygintuvai pritaiko jų naudingumą, ypač esant didelės galios naudojimui.Sujungdama kiekvieną polifazės sistemos fazę prie lygintuvo su specialia diodų pora, grandinė efektyviai paskirsto galią tiek teigiamose, tiek neigiamose apkrovose.Ši sąranka sumažina kintamosios srovės kiekio kiekį galutiniame DC išvestyje, kuris yra svarbus pramoninėms reikmėms, naudojant įgimtus polifazių sistemų pokyčius.

Fazės pasimetę impulsai iš kelių kintamųjų šaltinių sutampa, todėl DC išėjimas yra daug sklandesnis.Šis sklandumas yra būtinas programoms, kurioms reikalingas didelis elektrinis stabilumas ir minimalus virpėjimas, pavyzdžiui, jautri elektroninė įranga ar didelė pramoninė mašina.Sumažindamas „Ripple“ efektą, būdingą vienfazių lygintuvuose, polifazių tilto lygintuvas ne tik pagerina nuolatinės srovės išėjimo kokybę ir efektyvumą, bet ir padidina bendrą maitinimo sistemos patikimumą ir veikimą.

Polifazių tilto lygintuvų pranašumai ir trūkumai

Privalumai

Tilto lygintuvai yra efektyvesni nei pusės bangos lygintuvai.Tilto lygintuvo nuolatinės srovės išėjimas yra lygesnis, palyginti su pusės bangos lygintuvu, nes jis naudoja ir teigiamus, ir neigiamus kintamosios srovės signalo pusės ciklus.

Polifazių lygintuvai naudoja kelis kintamosios srovės šaltinius su sutampančiais fazių pertvarkytais impulsais, todėl DC išėjimas yra lygesnis nei vienfazių lygintuvų.Polifazių lygintuvai sumažina įtampą ir srovės svyravimus (pulsinius), užtikrinančius didesnį elektrinį stabilumą, tinkamą tikslumo instrumentams ir medicininei įrangai.

Polifazių lygintuvai sklandžiau išėjimo iš nuolatinės srovės sumažina elektrinių komponentų stresą, padidina našumą ir sumažina priežiūros poreikius.Sumažėjęs „Ripple“ efektas lemia patikimesnę maitinimo šaltinį.

Polifazių lygintuvo efektyvumas sumažina papildomų filtravimo ir stabilizavimo grandinių poreikį, sumažinant energijos suvartojimo ir priežiūros išlaidas.Laikui bėgant, tai lemia santaupas, ypač pramoninėje aplinkoje.

Trūkumai

Tilto lygintuvai turi sudėtingesnę grandinę, palyginti su pusinės bangos ir centriniais bangos lygintuvais, naudojant keturis diodus, o ne du.

Naudojant daugiau diodų tilto lygintuvuose, padidėja galia.Nors centriniame bangos lygintuvas naudoja vieną diodą per pusę ciklo, tilto lygintuvas per pusę ciklo naudoja du diodus iš eilės, o tai lemia didesnį įtampos kritimą.

Sumažėja virpėjimo įtampa ištaisytose išėjimuose

Plokštės įtampa, likęs kintamoji kintamoji srovė, esanti DC išėjime, kelia iššūkį ištaisyti.Šis svyravimas gali neigiamai paveikti elektroninius prietaisus, kuriems reikalingas stabilus nuolatinės srovės maitinimo šaltinis.Todėl didelio tikslumo elektroninėms reikmėms reikia valdyti ir sumažinti įtampos įtampą.

Norint sumažinti virpėjimą, dažnai naudojami filtravimo tinklai.Šie tinklai paprastai sujungia kondensatorius ir induktorius, kad išlygintų įtampos virpesius.Kondensatorių saugokite įkrovą ir atleiskite jį įtampos lašų metu, stabilizuodami išėjimą.Induktoriai padeda apriboti srovės pokyčio greitį, dar labiau išlyginti įtampos kreivę.Šių filtrų efektyvumas priklauso nuo susijusių galios lygių.Sistemoms, turinčioms mažesnius galios poreikius, gali pakakti paprastų kondensatorių filtrų.Tačiau didesnei galiai ar jautresnėms programoms gali reikėti sudėtingesnių filtravimo priemonių.Reikia kontroliuoti „Ripple“ įtampą, nes ji tiesiogiai veikia elektroninių sistemų patikimumą, efektyvumą ir stabilumą.Skontesnė nuolatinės srovės išėjimas leidžia elektroniniams prietaisams veikti optimaliai, be žlugdančių trukdžių, kuriuos sukelia per didelis virpėjimas.

Lygintuvai klasifikuojami pagal impulsų skaičių, kelią ir fazę

Lygintuvo grandinės suskirstomos pagal fazės, kelio ir impulsų charakteristikas.

Impulsų charakteristika

„Pulso“ charakteristika nurodo nuolatinės srovės išėjimo impulsų, sugeneruotų per kintamąjį ciklą, skaičių.Daugiau impulsų per ciklą sukelia lygesnę ir stabilesnę nuolatinės srovės išėjimą.Pvz., 1 pulse lygintuvas siūlo pagrindinę funkcionalumą, o 6 pulsų lygintuvas suteikia daug sklandesnį išvestį, tinkamą jautrioms ir aukštos kokybės programoms.

Būdo būdingas

„Kelio“ charakteristika apibūdina, kaip kintamoji kintamoji dalis paverčiama DC, vienos pusės (pusės bangos) arba dvipusės (visos bangos) mados.

Vienkartiniai lygintuvai yra paprasti, tačiau yra ribota efektyvumo ir išėjimo kokybės.Jie ištaiso tik pusę kintamos srovės ciklo, todėl galios nuostoliai ir labai svyruojanti nuolatinės srovės išėjimas.

Dviejų krypčių lygintuvai ištaiso ir teigiamas, ir neigiamas bangos formos dalis, pagerindami galios konversijos efektyvumą ir padidindami nuolatinės srovės išėjimo sklandumą.

Fazės charakteristika

„Fazės“ charakteristika reiškia lygintuvo naudojamų kintamųjų įėjimų skaičių.Lygintuvai gali būti vienfaziai arba trijų fazių.

Vieno fazės lygintuvai paprastai naudojami mažesnėms galios poreikiams.Vienos fazės pusės bangos lygintuvas leidžia praeiti tik pusę kintamosios srovės bangos formos, blokuodamas kitą pusę, todėl kiekviename kintamos srovės cikle yra vienas impulsas, todėl jis yra 1 impulsų vienetas.Tačiau vieno impulso išėjimas yra ne toks sklandus ir labiau impulsinis, o tai gali būti netinkama programoms, kurioms reikalingas stabilus nuolatinės srovės išvestis.

Vienos fazės visos bangos lygintuvas, priešingai, leidžia praeiti abi kintamosios srovės bangos formos puses, paverčiant jas pulsuojančiu nuolatinės srovės išėjimu su dviem impulsais per ciklą, todėl jis yra 2 pulsų vienetas.Šis išdėstymas pagerina nuolatinės srovės išvesties sklandumą ir efektyvumą, todėl jis yra tinkamas platesniam programų spektrui, palyginti su jo pusiau bangos kolega.

Trifaziai lygintuvai naudojami sudėtingesnėje aplinkoje, pavyzdžiui, pramoninėje įrangoje ir didelės galios programose.Trijų fazių visos bangos lygintuvas naudoja fazių poslinkius, būdingus trifaziui sistemai, kad būtų galima pagaminti šešis impulsus viename kintamos srovės cikle, klasifikuodamas jį kaip 6 impulsų bloką.Šis dizainas duoda daug lygesnę ir efektyvesnę išvestį, o tai ypač naudinga programoms, kurioms reikalingas nuoseklus, aukštos kokybės energijos tiekimas.

13 paveikslas: trifazis lygintuvo grandinė

Polifazių lygintuvo sistemos pažanga

Išplėstinėse polifazių lygintuvo sistemose, sukuriančias didesnį nei dvigubai daugiau nei dvigubai daugiau fazių, galima pasiekti novatoriškų transformatorių konfigūracijų ir strateginės lygintuvo išėjimų lygiagretus.Į sumaniai pasitelkdami fazių poslinkius, inžinieriai gali sumažinti pulsavimo efektus, taip padidindami bendrą nuolatinės srovės išvesties kokybę.

Šie modernūs dizainai yra ypač naudingi didelės galios programoms, kai svarbu sumažinti „Ripple“, tačiau erdvė plačiam filtravimo komponentams yra ribota.Padidėjęs impulsų skaičius išlygina nuolatinės srovės išėjimą ir pagerina maitinimo sistemos efektyvumą ir patikimumą, todėl jis yra idealus reikalaujančiai aplinkai, kuriai reikalinga tvirta ir nuoseklios elektrinės veiklos.

Šis polifazių lygintuvo technologijos tobulėjimas žymi ypatingą žingsnį patenkinant sudėtingus elektros reikalavimus, kartu valdant fizinius ir ekonominius apribojimus.Strateginis impulsų skaičiaus padidėjimas per pažangias grandinės konfigūracijas ne tik optimizuoja lygintuvo sistemas, bet ir pabrėžia nuolatinių inovacijų svarbą elektros inžinerijoje, siekiant išspręsti ir įveikti šiuolaikinius iššūkius.

Lygintuvų programos ir naudojimas

Televizoriai, radijo imtuvai ir kompiuteriai: Ši bendra namų apyvokos elektronika priklauso nuo stabilios nuolatinės srovės galios lygintuvų, net jei jie paprastai yra prijungti prie kintamosios srovės lizdų.Signalo aptikimui naudojami lygintuvai, siekiant užtikrinti tinkamą radijo veikimą.

Telefono įkrovikliai: lygintuvai konvertuoja kintamąjį iš sienų išleidimo į DC, reikalingą mobiliesiems įrenginiams įkrauti.

Mašinos ir valdymo sistemos: Pramoninės mašinos ir automatiniai procesai priklauso nuo lygintuvų, kad būtų galima pastovią nuolatinės srovės galią.

Telekomunikacijos: Įranga, pavyzdžiui, ląstelių bokštai ir duomenų centrai, priklauso nuo lygintuvo, kad būtų išlaikytas stabilus maitinimo šaltinis.

Suvirinimo įranga: užtikrina, kad suvirinimo mašinos veiktų su reikalaujama nuolatinės srovės galia tiksliam darbui.Jie tiekia poliarizuotą įtampą suvirinimo procesui.

Elektrinės transporto priemonės (EV) ir geležinkeliai: lygintuvai paverčia kintamąją kintamąją stočių ar viršutinių linijų į naudojamą nuolatinės srovės galią varomosioms sistemoms.

Saulės keitikliai: Šie prietaisai naudoja lygintuvus, kad saulės baterijos susidarytų nuolatinė srovė į kintamąją vietą, tinkančią naudoti namams ir tinklui.

Medicininiai prietaisai: MRT mašinos ir rentgeno generatoriai, norėdami tikslios nuolatinės srovės galios, pasikliauja lygintuvais.

Aviacijos sistemos: Jie konvertuoja galią avionikai, apšvietimui ir kitoms borto sistemoms.

RADAR SISTEMOS: Plokštės naudojamos tiek maitinimo šaltiniui, tiek signalo apdorojimui.

Išvada

Ištaisymas yra svarbus daugeliui skirtingų tipų elektros sistemų ir įtaisų, veikiančių optimaliai efektyviai.Nuo paprastų pusinės bangos lygintuvų, naudojamų buitiniuose dimmuose, iki sudėtingų polifazių tilto lygintuvų pramoninėse mašinose, kiekvieno tipo vaidmuo konvertuojant kintamąją kintamumą į naudojamą nuolatinės srovės galią.Mes ištyrėme įvairių lygintuvo tipų technines detales ir veiklos principus, pabrėždami jų naudą ir apribojimus.Ištyrę skirtingų komponentų ir grandinės dizaino funkcijas, mes atpažįstame lygintuvo vaidmenį stabilizuojant maitinimo šaltinį ir gerinant įrenginio našumą.Vykstantys lygintuvo technologijos, ypač polifazių sistemose, pažanga pabrėžia dinamišką lauką, kurio tikslas - patenkinti augančius energijos poreikius, tuo pačiu sprendžiant efektyvumą ir kosmoso iššūkius.Lygintuvų integracija į įvairias programas, pradedant nuo vartojimo elektronikos ir baigiant medicinos sistemomis, pabrėžia skirtingą jų vaidmenį šiuolaikinėse technologijose.Šis straipsnis numato ateities pokyčius, suteikdami profesionalams ir entuziastams žinių naujoves vis labiau elektrifikuotame pasaulyje.

Dažnai užduodami klausimai [DUK]

1. Koks yra lygintuvo darbo principas?

Lygintuvas pirmiausia funkcionuoja, kad kintamą srovę (AC) būtų paversti tiesiogine srove (DC).Šis procesas yra labai svarbus įvairiose elektrinėse programose, kai reikia nuolatinės srovės energijos, pavyzdžiui, įkrauti baterijas, eksploatuoti nuolatinės srovės variklius ir elektroninių grandinių maitinimo.Lygintuvas tai pasiekia naudojant puslaidininkinius prietaisus, tokius kaip diodai, kurie leidžia srovei tekėti tik viena kryptimi.Galų gale diodai blokuoja kintamos srovės signalo dalį (teigiamą arba neigiamą bangos formos pusę) arba modifikuoja abi puses, kad tekėtų viena kryptimi, taip sukuriant DC.

2. Kaip lygintuvas konvertuoja kintamąjį į DC?

AC konvertavimas į DC vykdomas leidžiant kintamosios srovės įtampai praeiti per vieną ar daugiau diodų, išdėstytų konkrečiose konfigūracijose, tokiose kaip pusinės bangos, visos bangos ir tilto lygintuvai.Pusiau bangos lygintuve leidžiama praeiti tik pusę kintamosios srovės bangos formos, efektyviai blokuojant kitą pusę.Kita vertus, visos bangos lygintuvas naudoja kelis diodus, kad neigiama kintamosios srovės bangos formos pusė būtų teigiama, leidžianti visa bangos forma prisidėti prie išvesties.Tilto lygintuvai, naudojant keturis diodus, išdėstytus tilto konfigūracijoje, sustiprina šį procesą, leisdami naudoti abi kintamosios srovės įvesties puses, todėl atsiranda nuoseklesnė ir didesnė įtampos nuolatinės srovės išėjimas.

3. Kokia yra pagrindinė lygintuvo grandinės funkcija?

Pagrindinė lygintuvo grandinės funkcija yra pagaminti pastovų nuolatinės srovės išėjimą iš kintamos srovės įvesties.To reikalinga programose, kuriose reikalinga stabili nuolatinės srovės galia.Be vien tik kintamos srovės konvertavimo į DC, lygintuvai taip pat padeda išlyginti išvestį, naudojant komponentus, tokius kaip kondensatoriai ir induktoriai, kurie sumažina išėjimo srovės virpėjimą, todėl jis tampa vienodesnis.

4. Dėl ko lygintuvas sugenda?

Lygintuvo gedimai gali atsirasti dėl kelių veiksnių, tokių kaip šiluminis įtempis, elektros perkrovos ir komponentų susidėvėjimas.Perkaitimas dėl per didelio srovės srauto ar blogo aušinimo gali sugadinti puslaidininkių medžiagą dioduose.Elektros bangos gali viršyti diodų įtampos toleranciją, todėl suskaidoma.Panašiai ilgalaikis naudojimas gali nusidėvėti diodus ir susijusius komponentus, sumažindamas jų efektyvumą ir gyvenimo trukmę.

5. Koks yra lygintuvo pavyzdys?

Įprastas lygintuvo pavyzdys yra tilto lygintuvas, naudojamas buitiniame maitinimo šaltiniuose.Šis lygintuvo tipas paverčia kintamosios srovės įvestį iš pagrindinio maitinimo šaltinio į nuolatinės srovės išvestį, kuri vėliau naudojama tokiems įrenginiams, kaip nešiojamieji kompiuteriai ir mobilieji telefonai, įkrauti, parodant jo praktinį pritaikymą kasdieniuose elektroniniuose įrenginiuose.

6. Kokia yra geriausia lygintuvo grandinė?

„Geriausia“ lygintuvo grandinė priklauso nuo specifinių programos reikalavimų, įskaitant tokius veiksnius kaip norimas efektyvumas, išlaidos ir sudėtingumas.Paprastai tilto lygintuvai yra laikomi pranašesniais daugumai standartinių taikymo būdų, nes jie efektyviai naudoja abi kintamosios srovės bangos formos puses, todėl padidėja išėjimo įtampa ir mažiau virpėjimo, palyginti su pusiau bangos ir visos bangos lygintuvais.Aukšto tikslumo taikymui gali būti naudojamos sudėtingos kelių pakopų lygintuvo grandinės su papildomais išlyginimo ir reguliavimo etapais, kad būtų užtikrintas labai stabilus nuolatinės srovės išėjimas.