วงจรเรียงกระแสทำงานอย่างไร?

คุณอาจสงสัยว่าสายไฟส่งกระแสไฟฟ้าในระยะทางไกลเพื่อจุดประสงค์ที่แตกต่างกันได้อย่างไร และมี "ประเภท" ที่แตกต่างกันของไฟฟ้า ไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนระบบรางไฟฟ้าอาจไม่เหมาะกับเครื่องใช้ในครัวเรือน เช่น โทรศัพท์และโทรทัศน์ วงจรเรียงกระแสช่วยด้วยการแปลงระหว่างไฟฟ้าประเภทต่างๆ เหล่านี้

วงจรเรียงกระแสช่วยให้คุณแปลงจากกระแสสลับ (AC) เป็นกระแสตรง (DC) AC เป็นกระแสที่สลับไปมาระหว่างการไหลย้อนกลับและไปข้างหน้าเป็นระยะ ๆ ในขณะที่ DC ไหลในทิศทางเดียว พวกเขามักจะพึ่งพาวงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์หรือไดโอดเรียงกระแส

วงจรเรียงกระแสทั้งหมดใช้ทางแยก P-N, อุปกรณ์สารกึ่งตัวนำที่ปล่อยให้กระแสไฟฟ้าไหลในทิศทางเดียวเท่านั้นจากการก่อตัวของสารกึ่งตัวนำชนิด p ที่มีสารกึ่งตัวนำชนิด n ด้าน "p" มีรูมากเกินไป (ตำแหน่งที่ไม่มีอิเล็กตรอน) ดังนั้นจึงมีประจุบวก ด้าน "n" มีประจุลบกับอิเล็กตรอนในเปลือกนอก

วงจรจำนวนมากที่มีเทคโนโลยีนี้สร้างขึ้นด้วย aวงจรเรียงกระแสสะพาน. วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์แปลง AC เป็น DC โดยใช้ระบบไดโอดที่ทำจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ในครึ่งคลื่น วิธีที่ rectifier ทิศทางเดียวของสัญญาณ AC หรือวิธี full wave ที่แก้ไขทั้งสองทิศทางของอินพุต แอร์.

เซมิคอนดักเตอร์เป็นวัสดุที่ปล่อยให้กระแสไหลเพราะทำจากโลหะเช่นแกลเลียมหรือ โลหะเช่นซิลิกอนที่ปนเปื้อนด้วยวัสดุเช่นฟอสฟอรัสเป็นวิธีการควบคุม ปัจจุบัน. คุณสามารถใช้วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์สำหรับการใช้งานที่แตกต่างกันสำหรับกระแสที่หลากหลาย

วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์ยังมีข้อได้เปรียบในการส่งออกแรงดันและพลังงานที่มากกว่าวงจรเรียงกระแสแบบอื่นๆ แม้จะมีประโยชน์เหล่านี้ บริดจ์เรคติไฟเออร์ต้องทนทุกข์ทรมานจากการใช้ไดโอดสี่ตัวกับไดโอดเพิ่มเติมเมื่อเทียบกับวงจรเรียงกระแสอื่นๆ ทำให้เกิดแรงดันตกที่ลดแรงดันเอาต์พุต

นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรมักใช้ซิลิคอนบ่อยกว่าเจอร์เมเนียมในการสร้างไดโอด ทางแยกซิลิคอน p-n ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพที่อุณหภูมิสูงกว่าเจอร์เมเนียม เซมิคอนดักเตอร์ซิลิคอนช่วยให้กระแสไฟฟ้าไหลได้ง่ายขึ้นและสามารถสร้างได้ด้วยต้นทุนที่ต่ำกว่า

ไดโอดเหล่านี้ใช้ประโยชน์จากจุดเชื่อมต่อ p-n เพื่อแปลง AC เป็น DC เป็น "สวิตช์" ไฟฟ้า ที่ให้กระแสไหลในทิศทางไปข้างหน้าหรือย้อนกลับตามทางแยก p-n- ทิศทาง. ไดโอดเอนเอียงไปข้างหน้าปล่อยให้กระแสไหลต่อไปในขณะที่ไดโอดเอนเอียงย้อนกลับปิดกั้น นี่คือสาเหตุที่ทำให้ไดโอดซิลิคอนมีแรงดันไปข้างหน้าประมาณ 0.7 โวลต์ เพื่อให้กระแสไฟไหลได้ก็ต่อเมื่อมากกว่าโวลต์เท่านั้น สำหรับไดโอดเจอร์เมเนียม แรงดันไปข้างหน้าคือ 0.3 โวลต์

ขั้วแอโนดของแบตเตอรี่ อิเล็กโทรด หรือแหล่งจ่ายแรงดันไฟอื่นๆ ที่เกิดออกซิไดซ์ในวงจร จ่ายรูไปยังแคโทดของไดโอดเพื่อสร้างรอยต่อ p-n ในทางตรงกันข้าม แคโทดของแหล่งกำเนิดแรงดัน ซึ่งเกิดการรีดักชัน จะให้อิเล็กตรอนที่ส่งไปยังแอโนดของไดโอด

สามารถศึกษาวิธีวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นเชื่อมต่อกันเป็นวงจรเพื่อให้เข้าใจถึงวิธีการทำงาน วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่นสลับไปมาระหว่างความเอนเอียงไปข้างหน้าและแบบย้อนกลับตามรอบครึ่งทางบวกหรือลบของคลื่นกระแสสลับอินพุต มันส่งสัญญาณนี้ไปยังตัวต้านทานโหลดเพื่อให้กระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทานเป็นสัดส่วนกับแรงดัน สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากกฎของโอห์มซึ่งแสดงถึงแรงดันไฟฟ้าวีเป็นผลผลิตของปัจจุบันผมและแนวต้านRใน

คุณสามารถวัดแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวต้านทานโหลดเป็นแรงดันไฟจ่ายได้วี_สซึ่งเท่ากับแรงดันไฟกระแสตรงขาออกวี_ออก. ความต้านทานที่เกี่ยวข้องกับแรงดันไฟฟ้านี้ยังขึ้นอยู่กับไดโอดของวงจรด้วย จากนั้นวงจรเรียงกระแสจะเปลี่ยนเป็นแบบเอนเอียงแบบย้อนกลับซึ่งใช้ครึ่งวงจรเชิงลบของสัญญาณ AC อินพุต ในกรณีนี้จะไม่มีกระแสไหลผ่านไดโอดหรือวงจร และแรงดันไฟขาออกจะลดลงเหลือ 0 กระแสไฟขาออกจะเป็นแบบทิศทางเดียว

•••Syed Hussain Ather A

ในทางตรงกันข้าม วงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่น ใช้วงจรทั้งหมด (ที่มีครึ่งรอบบวกและลบ) ของสัญญาณ AC อินพุต ไดโอดสี่ตัวในวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นถูกจัดเรียงในลักษณะที่ว่า เมื่อสัญญาณอินพุต AC เป็นค่าบวก กระแสจะไหลผ่านไดโอดจากดี₁ไปที่ความต้านทานโหลดและกลับไปที่แหล่งจ่ายกระแสสลับผ่านดี₂. เมื่อสัญญาณ AC เป็นลบ กระแสจะรับ takesดี₃-โหลด-ดี₄เส้นทางแทน ความต้านทานโหลดยังส่งออกแรงดัน DC จากวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่น

ค่าแรงดันไฟฟ้าเฉลี่ยของวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นเป็นสองเท่าของวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นและ waveค่าเฉลี่ยรากกำลังสองแรงดันวิธีการวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับของวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นคือ √2 เท่าของวงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น

เครื่องใช้ไฟฟ้าส่วนใหญ่ในบ้านของคุณใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ แต่อุปกรณ์บางอย่าง เช่น แล็ปท็อปแปลงกระแสไฟฟ้านี้เป็น DC ก่อนใช้งาน แล็ปท็อปส่วนใหญ่ใช้ประเภท Switched Mode Power Supply (SMPS) ที่ช่วยให้แรงดันไฟ DC เอาต์พุตมีพลังงานมากขึ้นสำหรับขนาด ราคา และน้ำหนักของอะแดปเตอร์

SMPS ทำงานโดยใช้วงจรเรียงกระแส ออสซิลเลเตอร์ และฟิลเตอร์ที่ควบคุมการปรับความกว้างพัลส์ (วิธีการลดกำลังของสัญญาณไฟฟ้า) แรงดันและกระแส ออสซิลเลเตอร์เป็นแหล่งสัญญาณ AC ซึ่งคุณสามารถกำหนดแอมพลิจูดของกระแสและทิศทางที่กระแสไหลได้ จากนั้นอะแดปเตอร์ AC ของแล็ปท็อปจะใช้สิ่งนี้เพื่อเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ AC และแปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับสูงเป็นแรงดัน DC ต่ำ ซึ่งเป็นรูปแบบที่สามารถใช้จ่ายไฟได้เองระหว่างการชาร์จ

ระบบวงจรเรียงกระแสบางระบบยังใช้วงจรปรับให้เรียบหรือตัวเก็บประจุที่ให้เอาต์พุตแรงดันคงที่ แทนที่จะเป็นวงจรที่แปรผันตามเวลา ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าของตัวเก็บประจุปรับให้เรียบสามารถบรรลุความจุระหว่าง 10 ถึงหลายพันไมโครฟารัด (µF) จำเป็นต้องมีความจุมากขึ้นสำหรับแรงดันไฟฟ้าขาเข้าที่มากขึ้น

วงจรเรียงกระแสอื่น ๆ ใช้ประโยชน์จากหม้อแปลงไฟฟ้าซึ่งเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าโดยใช้เซมิคอนดักเตอร์สี่ชั้นที่เรียกว่าไทริสเตอร์ควบคู่ไปกับไดโอด อาวงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิกอนอีกชื่อหนึ่งสำหรับไทริสเตอร์ ใช้แคโทดและแอโนดแยกจากกันโดยเกทและสี่ชั้นของไทริสเตอร์เพื่อสร้างจุดเชื่อมต่อ p-n สองจุดซึ่งจัดวางบนอีกด้านหนึ่ง

ประเภทของระบบวงจรเรียงกระแสจะแตกต่างกันไปตามการใช้งานต่างๆ ซึ่งคุณจำเป็นต้องเปลี่ยนแรงดันไฟหรือกระแสไฟ นอกเหนือจากการใช้งานที่กล่าวถึงแล้ว วงจรเรียงกระแสยังใช้ในอุปกรณ์บัดกรี การเชื่อมด้วยไฟฟ้า สัญญาณวิทยุ AM เครื่องกำเนิดพัลส์ ตัวคูณแรงดันไฟฟ้า และวงจรจ่ายไฟ

หัวแร้งที่ใช้เชื่อมต่อส่วนต่างๆ ของวงจรไฟฟ้าเข้าด้วยกัน ใช้วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่นสำหรับทิศทางเดียวของอินพุต AC เทคนิคการเชื่อมด้วยไฟฟ้าที่ใช้วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์เป็นตัวเลือกในอุดมคติสำหรับการจ่ายแรงดันไฟตรงแบบโพลาไรซ์ที่เสถียร

วิทยุ AM ซึ่งปรับแอมพลิจูด สามารถใช้วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่นเพื่อตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณไฟฟ้าเข้า วงจรสร้างพัลส์ซึ่งสร้างพัลส์สี่เหลี่ยมสำหรับวงจรดิจิตอลใช้วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่นเพื่อเปลี่ยนสัญญาณอินพุต

วงจรเรียงกระแสในวงจรจ่ายไฟแปลง AC เป็น DC จากแหล่งจ่ายไฟที่แตกต่างกัน สิ่งนี้มีประโยชน์เนื่องจากโดยทั่วไปแล้ว DC จะถูกส่งในระยะทางไกลก่อนที่จะถูกแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับสำหรับไฟฟ้าในครัวเรือนและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เทคโนโลยีเหล่านี้ใช้ประโยชน์จากวงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์ที่สามารถจัดการกับการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าได้เป็นอย่างดี