Diodebrug
'n Diodebrug is 'n bruggelykrigterstroombaan wat bestaan uit vier diodes wat gebruik word tydens die proses om wisselstroom (WS) van die insetterminale na gelykstroom (GS) by die uitsetterminale om te skakel. Die brug se taak is om die negatiewe spanning van die WS-golfvorm na 'n positiewe spanning om te skakel waarna 'n onderdeurlaatfilter gebruik word om die oorblywende rimpel te verwyder sodat die golf waarlik gelyk is.[1]
Wanneer dit gebruik word in sy mees gebruikte toepassing, om WS na GS om se skakel, staan dit bekend as 'n bruggelykrigter. 'n Bruggelykrigter verskaf heelgolfgelykrigting van die tweedraad WS-inset, wat dit goedkoper en ligter maak in vergelyking met 'n gelykrigter wat 'n driedraadinset het vanaf 'n transformator met 'n middeltap sekondêre winding.[2]
Voordat geïntegreerde stroombane beskikbaar was, was 'n bruggelykrigter met afsonderlike diodes vervaardig. Sedert ongeveer 1950 is 'n enkelvierterminaalkomponent, wat die vier diodes bevat het in 'n brugkonfigurasie, beskikbaar en is tans beskikbaar met verskillende spanning- en stroomspesifikasies.
Diodes word ook in 'n brugtopologie saam met kapasitors gebruik as spanningvermenigvuldigers.
Elektroniese simbool:
Geskiedenis
[wysig | wysig bron]Die diodebrug stroombaan was uitgedink en ontwerp deur Karol Pollak en gepatenteer in Desember 1895 in Groot-Brittanje[3] en in Januarie 1896 in Duitsland.[4][5] In 1897 het Leo Graetz, onafhanklik van Pollak, 'n soortgelyke stroombaan ontwerp en gepubliseer.[6][7] Vandag word daar soms na die stroombaan verwys as 'n "Graetz-stroombaan" of 'n "Graetz-brug".[8]
Stroomvloei
[wysig | wysig bron]Volgens die konvensionele model van stroomvloei, soos oorspronklik voorgestel deur Benjamin Franklin, en steeds gevolg word deur moderne ingenieurs,[9] vloei stroom deur die elektriese geleier van die positiewe na die negatiewe pool (bekend as positiewe vloei). Maar in werklikheid vloei die vry elektrone in 'n geleier omtrent altyd vanaf die negatiewe na die positiewe pool. In die meeste van die toepassings is die werklike rigting van stroomvloei irrelevant. In die bespreking hieronder word konvensionele stroomvloei gebruik.
Die kenmerk van 'n diode is dat stroom slegs in een rigting deur dit kan vloei en dit beteken dan dat die diode meevoorgespan is. Indien dit nie stroom gelei nie, word dit as teenvoorgespan beskou. 'n Diodebrug gebruik diodes as 'n komponente in serie om stroom toe te laat om te vloei as dit meevoorgespan is gedurende die positiewe gedeelte van die inset WS siklus en as sjunt komponente om die stroom te dwing om in die teenoorgestelde rigting gedurende die negatiewe gedeelte van die inset WS deur die teenoorgestelde komponente te vloei. Dus gedurende enige gedeelte van die siklus sal twee diodes meevoorgespan en die ander twee teenvoorgespan wees.
Gelykrigter
[wysig | wysig bron]In die diagram hieronder, wanneer die inset aan die linker hoek van die diamant positief is, en die inset aan die regter hoek is negatief, sal stroom van die boonste inset terminaal na die regterkant vloei al langs die rooi lyn (positief) tot by die uitset en terug vloei na die laer inset terminaal deur die blou (negatief) pad.
Wanneer die inset aan die linker hoek van die diamant negatief is, en die inset aan die regter hoek is positief, sal stroom van die onderste inset terminaal na die regterkant vloei al langs die rooi lyn (positief) tot by die uitset en terug vloei na die laer inset terminaal deur die blou (negatief) pad.
In beide gevalle sal die boonste regter uitset positief [10] en die laer regter uitset negatief bly. Hierdie beginsel sal altyd die geval wees ongeag of die inset WS of GS is. Dus produseer die stroombaan nie net 'n GS uitset van 'n WS inset nie, dit kan ook omgekeerde-polariteit beskerming verleen. Indien die battery verkeerd om ingesit word, sal die GS toestel bly werk as gevolg van die gelykrigter beginsel of byvoorbeeld indien die terminale van 'n GS kragbron omgekeer word sal dit ook beskerming verleen teen die omgekeerde polariteite.[11]
'n Alternatief vir die diodebrug heelgolfgelykrigters is die middeltap transformator en dubbele-diode gelykrigter asook spanning verdubbel gelykrigters wat twee diodes en twee kapasitors in 'n brug topologie gebruik.
Afvlakkringe
[wysig | wysig bron]Met 'n WS inset is die uitset van 'n bruggelykrigter (ook 'n heelgolfgelykrigter genoem vir ons doeleindes; daar is ook halfgolfgelykrigters wat nie 'n diodebrug gebruik nie) 'n gepolarisseerde nie-sinusvormige pulserende spanning met dieselfde amplitude maar met twee keer die frekwensie as die inset. Die uitset kan beskou word as GS-spanning waarop 'n baie groot rimpelspanning gesuperponeer word. Hierdie tipe krag is nie baie bruikbaar nie omrede die rimpel as hitte gedissipeer word in GS stoombane en kan ook ruis of distorsie veroorsaak tydens gebruik van die stroombaan. Die meeste gelykrigters word dus gevolg deur 'n reeks breëbanddeurlaatfllters of bandstopfilters en/of 'n spanning reguleerder om die rimpel spanning na 'n gelyker en meer bruikbare GS uitset om te skakel. 'n Filter mag so eenvoudig as enkele, groot genoeg kapasitor of 'n smoorspoel wees; die meeste filters verskaf as deel van kragbronne het verskeie wissellende serie en sjunt komponente. Wanneer die rimpel spanning styg word reaktiewe energie in die filter komponente gestoor en verlaag sodoende die spanning; wanneer die rimpel spanning daal word die reaktiewe energie ontlaai uit die filter komponente en die spanning styg. Die finale stadium van gelykrigting mag bestaan uit 'n Zenerdiode spanning reguleerder wat feitlik enige oorblywende rimpel verwyder en die uitset is skoon GS.
Veelfase diodebrûe
[wysig | wysig bron]Die diodebrug kan oor die algemeen gebruik word om veelfase WS insette gelyk te rig. Byvoorbeeld, vir 'n drie-fase WS inset kan 'n halfgolfgelykrigter wat uit drie diodes bestaan of 'n heelgolfbruggelykrigter wat uit ses diodes bestaan, gebruik word.
'n Halfgolf-gelykrigter kan as 'n sterverbinding beskou word, omdat dit die stroom deur die middelste (neutrale) draad terugstuur. 'n Volgolfgelykrigter is meer soos 'n deltaverbinding, alhoewel dit aan die driefasebron van óf wye óf delta gekoppel kan word en dit nie die middelste (neutrale) draad gebruik nie.
Verwysings
[wysig | wysig bron]- ↑ Yazdani, Amirnaser; Iravani, Reza (15 Februarie 2010). Voltage-Sourced Converters in Power Systems Modeling, Control, and Applications (in English). Willey. ISBN 9780470521564.
{{cite book}}: AS1-onderhoud: onerkende taal (link) - ↑ Horowitz, Paul; Hill, Winfield (1989). The Art of Electronics (Second uitg.). Cambridge University Press. pp. 44–47. ISBN 0-521-37095-7.
- ↑ British patent 24398.
- ↑ (Graetz, 1897), p. 327 footnote.
- ↑ (Editorial staff) (24 Junie 1897). "Ein neues Gleichrichter-Verfahren" [A new method of rectification]. Elektrotechnische Zeitschrift (in Duits). 18 (25): 359 and footnote.
- ↑ See:
- Graetz, L. (1 Mei 1897). "Electrochemisches Verfahren, um Wechselströme in Gleichströme zu verwandeln" [Electrochemical method of changing alternating into direct currents]. Sitzungsberichte der Mathematisch-Physikalischen Classe der Königlich Bayerischen Akademie der Wissenschaften zu München (Transactions of the Mathematical-Physical Classes of the Royal Bavarian Academy of Sciences in Munich) (in Duits). 27 (10): 223–228. Bibcode:1897AnP...298..323G. doi:10.1002/andp.18972981008.
- Graetz, L. (1897). "Electrochemisches Verfahren, um Wechselströme in Gleichströme zu verwandeln" [Electrochemical method of changing alternating into direct currents]. Annalen der Physik und Chemie. 3rd series (in Duits). 62 (10): 323–327. Bibcode:1897AnP...298..323G. doi:10.1002/andp.18972981008.
- Graetz, L. (22 Julie 1897). "Electrochemisches Verfahren, um Wechselströme in Gleichströme zu verwandeln" [Electrochemical method of changing alternating into direct currents]. Elektrotechnische Zeitschrift (in Duits). 18 (29): 423–424. Bibcode:1897AnP...298..323G. doi:10.1002/andp.18972981008.
- ↑ Strzelecki, Ryszard Michal; Benysek, Grzegorz, reds. (29 Augustus 2008). Power Electronics in Smart Electrical Energy Networks. Springer. p. 57. ISBN 9781848003187.
- ↑ "Graetz Flow Control Circuit". Geargiveer vanaf die oorspronklike op 4 November 2013.
- ↑ Stutz, Michael ([email protected]), "Conventional versus electron flow", All About Circuits, Vol. 1, Chapter 1, 2000.
- ↑ "Bridge Rectifier Circuit - Electronics Basics". The Geek Pub. 15 Augustus 2019. Besoek op 3 September 2019.
- ↑ "Reverse Polarity Protection". The Renewable Energy UK Website. Bridge Rectifier for Reverse Polarity Protection. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 4 Mei 2023. Besoek op 18 Desember 2023.
- ↑ "Rectifier", Concise Encyclopedia of Science and Technology, Third Edition, Sybil P. Parker, ed. McGraw-Hill, Inc., 1994, p. 1589.