วันจันทร์ที่ 6 มิถุนายน พ.ศ. 2554

วงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นแบบบริดจ์ (Bridge Rectifier)

วงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นแบบบริดจ์ (Bridge Rectifier)
1. วงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นแบบบริดจ์ (Bridge Rectifier)
                วงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นแบบบริดจ์มีลักษณะเหมือนวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่น เพราะแรงดันเอาท์พุทที่ได้เป็นแบบเต็มคลื่น ข้อแตกต่างระหว่างการเรียงกระแสเต็มคลื่นแบบบริดจ์และแบบเต็มคลื่นธรรมดา ต่างกันตรงการต่อวงจรไดโอด แบบเต็มคลื่นจะใช้ไดโอด ตัว แบบบริดจ์จะใช้ไดโอด ตัว และหม้อแปลงไฟฟ้าที่ใช้ก็แตกต่างกัน แบบเต็มคลื่นธรรมดาใช้หม้อแปลงมีแท็ปกลาง (Center Trap, CT) มี ขั้ว แบบบริดจ์ใช้หม้อแปลง ขั้วหรือ ขั้วก็ได้ แสดงดังรูปที่ 1


รูปที่ 1 วงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นแบบบริดจ์

2. การทำงานวงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นแบบบริดจ์

                การทำงานของวงจร ไดโอดจะผลัดกันนำกระแสครั้งละ ตัว โดยเมื่อไซเคิลบวกของแรงดันไฟสลับ (Vin) ปรากฎที่ด้านบนของขดทุติยภูมิของหม้อแปลงและด้านล่างจะเป็นลบ จะทำให้ไดโอด D1 และ D2 ได้รับไบอัสตรงจะมีกระแสไหลผ่านไดโอด D1 ผ่านโหลด RL ผ่านไดโอดD2 ครบวงจรที่หม้อแปลงด้านล่าง มีแรงดันตกคร่อมโหลด RL ด้านบนเป็นบวก ด้านล่างเป็นลบ ได้แรงดันไฟช่วงบวกออกทางเอาท์พุท


                                                                               

รูปที่ 2 ไดโอด D1 และ D2 ได้รับไบอัสตรงและรูปคลื่นแรงดันตกคร่อมโหลด (Vout)

                ในช่วงเวลาต่อมาไซเคิลลบของแรงดันไฟสลับ (Vin)  ปรากฎที่ด้านบนของขดทุติยภูมิของหม้อแปลง และด้านล่าง เป็นบวก ดังแสดงในรูปที่ 3  ในช่วงเวลานี้ไดโอด D1 และ D2 จะได้รับไบอัสกลับแต่ไดโอด D3 และ D4 จะได้รับไบอัสตรง ทำให้มีกระแสไหลผ่านไดโอด D4 ผ่านโหลด RL และผ่านไดโอด D3 ครบวงจรที่หม้อแปลงด้านบน มีแรงดันตกคร่อมโหลด RL ด้านบนเป็นบวกด้านล่างเป็นลบ ได้แรงดันไฟช่วงบวกออกทางเอาท์พุททำให้ได้คลื่นไฟตรงรวมกันเต็มคลื่นดังรูปที่ 4

                                                                        

รูปที่ 3 ไดโอด D3 และ D4 ได้รับไบอัสตรงและรูปคลื่นแรงดันตกคร่อมโหลด (Vout)

รูปที่ 4 รูปคลื่น Vout เปรียบเทียบกับ Vin ของวงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์


3. แรงดันเอาท์พุทของวงจร
                วงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นทั้งแบบมีแท็ปกลางและแบบบริดจ์จะให้แรงดันเอาท์พุททุกๆ ครึ่งรอบของแรงดันไฟสลับที่เข้ามาทั้งซีกบวกและซีกลบ ค่าเฉลี่ยของแรงดันเอาท์พุทจึงมีค่าเป็น 2 เท่าของแรงดันไฟตรงที่ได้จากวงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น ค่าแรงดันเอาท์พุทมีค่าเป็น0.636 เท่า ของแรงดันไฟสูงสุด ดังสมการที่ 1
                                           
                                                                                                                             VDC = 0.636 VP       ……………………  (1)




รูปที่ 5 แสดงค่าแรงดันไฟตรงกับค่าแรงดันไฟสูงสุด Vp ของวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่น

4. แรงดันสูงสุดด้านกลับ (Peak Inverse Voltage)
                วงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นแบบบริดจ์จะมีค่าแรงดันสูงสุดด้านกลับ (PIV) น้อยกว่าวงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นที่ใช้หม้อแปลงมีแท็ปครึ่งหนึ่ง เมื่อพิจารณาวงจรในรูปที่ 6 (ก)   เมื่อไดโอด D1,D2 นำกระแส ไดโอด D1,D2 จะทำหน้าที่เหมือนสวิตช์ปิดวงจร (ถ้าไม่คิดแรงดันตกคร่อมไดโอดจะเห็นว่าแรงดันสูงสุดด้านกลับที่ตกคร่อมไดโอด D3 และ D4 ที่ได้รับไบอัสกลับจะมีค่าเท่ากับแรงดันพีค (Vp)


(ก)

()
รูปที่ 6 แสดงค่าแรงดันสูงสุดด้านกลับที่เกิดกับวงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นแบบบริดจ์

                ในทำนองเดียวกันเมื่อพิจารณาค่าแรงดันตกคร่อมไดโอดขณะที่ไดโอด D1 , D2 นำกระแส (VBดังรูปที่ 6 (ข) จะเห็นว่าแรงดัน PIV ที่เกิดกับไดโอด D3 และ D4 จะหาได้จากสูตร

                                                                                                                                 PIV = VP(out) + VB ……………………………….(2)

                เช่นเดียวกันถ้าหากว่าต้องการใช้ไฟตรงที่เรียงกระแสออกมาเรียบขึ้นเราก็ต้องใช้ตัวเก็บประจุค่ามากๆ มาเป็นวงจรกรองกระแส ยิ่งตัวเก็บประจุมีค่ามากการคายประจุก็ต้องใช้เวลานานขึ้น จึงทำให้ไฟกระแสตรงที่ออกมาเรียบที่สุด

5. ไดโอดบริดจ์แบบต่างๆ
                วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์เป็นที่นิยมใช้กันมาก จึงมีการผลิตไดโอดแบบบริดจ์ขึ้นมาใช้งานกลายเป็นไดโอดสำเร็จรูปโดยยังมีโครงสร้างเหมือนกับบริดจ์ที่ใช้ไดโอด ตัว และถ้าเป็นวงจรที่ต้องเรียงกระแสไฟ เฟส จะต้องมีไดโอดเพิ่มขึ้นมาอีก ตัว กลายเป็นไดโอดบริดจ์ ขา แทนที่จะมี
ขาใช้งาน ขา เหมือนกับไดโอดเฟสเดียว    

()
()

รูปที่ 7 สัญลักษณ์ของไดโอดบริดจ์แบบต่างๆ

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น