วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์

วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์เป็นวงจรที่ใช้ไดโอดสี่ตัวในการควบคุมทิศทางของคลื่นกระแสสลับทั้งสองส่วน เพื่อให้โหลดได้รับกระแสที่มีขั้วเดียว กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ มันแปลงกระแสสลับให้เป็นกระแสตรงแบบเป็นจังหวะ โดยไม่จำเป็นต้องใช้หม้อแปลงที่มีจุดต่อตรงกลาง ไดโอดจะนำกระแสเป็นคู่ โดยจะพลิกครึ่งรอบลบเพื่อให้กระแสไหลผ่านโหลดไปในทิศทางเดียวกันเสมอ เมื่อเปรียบเทียบกับวงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น วงจรบริดจ์จะใช้ทั้งสองครึ่งรอบ ทำให้ได้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงเฉลี่ยที่สูงกว่าและแรงดันริปเปิลที่ต่ำกว่าสำหรับความถี่สายไฟเดียวกัน ถึงแม้จะไม่สามารถกำจัดความสูญเสียได้ทั้งหมด (เนื่องจากมีไดโอดสองตัวอยู่ในเส้นทางการนำไฟฟ้าเสมอ) แต่ก็ช่วยให้ใช้ประโยชน์จากรูปคลื่นอินพุตได้ดีขึ้นและปรับปรุงคุณภาพเอาต์พุตให้ดียิ่งขึ้น ตัวเก็บประจุที่ต่อคร่อมตัวต้านทานโหลดจะทำหน้าที่เป็นตัวกรอง ช่วยปรับสัญญาณเอาต์พุตที่เป็นจังหวะให้เรียบขึ้น จนกลายเป็นแหล่งจ่ายไฟ DC ที่ใช้งานได้ง่ายขึ้น

พิกัดและขีดจำกัดความร้อน
การเลือกตัวแปลงกระแสไฟฟ้าเริ่มต้นจากการพิจารณาข้อจำกัดด้านแรงดัน กระแส และอุณหภูมิ พิกัดแรงดันย้อนกลับสูงสุดต้องมากกว่าพิกัดกระแสสลับขาเข้าสูงสุด รวมทั้งค่าชั่วขณะด้วย พิกัดกระแสไฟฟ้าปัจจุบันต้องครอบคลุมทั้งภาระคงที่และภาระกระชากขณะเริ่มต้นการทำงาน กระแสไฟกระชาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับตัวเก็บประจุฟิลเตอร์ขนาดใหญ่ จะขึ้นอยู่กับอิมพีแดนซ์และความจุของหม้อแปลงเป็นอย่างมาก ดังนั้นตัวเลขในเอกสารข้อมูลจำเพาะเพียงอย่างเดียวจึงไม่สามารถบอกรายละเอียดทั้งหมดได้ ในทางความร้อน ไดโอดสองตัวจะนำกระแสในแต่ละครึ่งรอบ ดังนั้นวงจรบริดจ์จึงสูญเสียพลังงานโดยประมาณ: P ≈ 2 × V_F × I_load นี่เป็นเพียงการประมาณการเบื้องต้นที่เป็นประโยชน์ ไม่ใช่คำตอบสุดท้าย แรงดันตกคร่อมจะแปรผันตามอุณหภูมิและกระแสไฟฟ้า และแหล่งจ่ายไฟแบบใช้ตัวเก็บประจุจะสร้างกระแสสูงสุดสูง แทนที่จะเป็นกระแสตรงที่ราบเรียบ นั่นหมายความว่าการสูญเสียพลังงานที่เกิดขึ้นจริงอาจรุนแรงกว่าที่คาดไว้ อย่าหยุดแค่การคำนวณสภาวะคงที่ - การให้ความร้อนและทำให้เย็นซ้ำๆ อาจทำให้ข้อต่อบัดกรีและการเชื่อมต่อภายในเกิดความล้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งในงานออกแบบที่ใช้กำลังไฟสูงหรือมีการระบายความร้อนไม่ดี

ผลกระทบแบบระลอกคลื่น ประสิทธิภาพ และเส้น
สำหรับวงจรกรองที่มีตัวเก็บประจุเป็นอินพุต ค่าประมาณคร่าวๆ ของแรงดันริปเปิลคือ: V_ripple ≈ I_load / (fC) โดยที่ f คือสองเท่าของความถี่กระแสสลับสำหรับวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่น นี่เป็นการสมมติว่ากระแสโหลดค่อนข้างคงที่ โหลดจริงมักมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ดังนั้นค่าความผันผวนที่วัดได้จึงมักสูงกว่า ประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าขาออกเป็นอย่างมาก ในแหล่งจ่ายไฟแรงดันต่ำ แรงดันตกคร่อมของไดโอดแบบคงที่นั้นจะกลายเป็นสัดส่วนที่มากของแรงดันเอาต์พุตทั้งหมด ซึ่งเป็นเหตุผลที่นักออกแบบมักใช้ไดโอด Schottky หรือวงจรเรียงกระแสแบบซิงโครนัสในกรณีเหล่านั้น วงจรบริดจ์ที่ต่อกับตัวเก็บประจุไม่ได้ดึงกระแสไฟฟ้าที่มีรูปคลื่นไซน์เรียบจากแหล่งจ่ายเช่นกัน มันดึงกระแสไฟฟ้าเป็นช่วงสั้นๆ และมีความเข้มสูง นั่นจะทำให้เกิดฮาร์โมนิกส์ ลดค่าตัวประกอบกำลัง และอาจก่อให้เกิดเสียงรบกวนหรือความเครียดต่อส่วนประกอบต้นทางได้ ในระบบที่มีกำลังไฟฟ้าสูง พฤติกรรมนี้มักนำไปสู่ความจำเป็นในการกรองเพิ่มเติมหรือการแก้ไขค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้า