تُستخدم دائرة المعدل لتحويل التيار المتردد (التيار المتردد) إلى تيار مستمر (تيار مباشر). يتم تصنيف المقومات بشكل أساسي إلى ثلاثة أنواع وهي مقوم نصف الموجة وكامل الموجة ومقوم الجسر. الوظيفة الرئيسية لجميع هذه المقومات هي نفسها تحويل التيار ولكنها لا تقوم بتحويل التيار بكفاءة من التيار المتردد إلى التيار المستمر. معدل الموجة الكاملة المستدق من المركز وكذلك مقوم الجسر يتحول بكفاءة. تعد دائرة مقوم الجسر جزءًا شائعًا من مصادر الطاقة الإلكترونية. عديدة الدوائر الإلكترونية تتطلب DC تصحيحها مزود الطاقة لتشغيل مختلف المكونات الأساسية الإلكترونية من إمدادات التيار المتردد المتاحة. يمكننا أن نجد هذا المعدل في مجموعة متنوعة من الأجهزة الإلكترونية أجهزة طاقة التيار المتردد مثل الأجهزة المنزلية ، أجهزة التحكم في المحركات ، عملية التعديل ، تطبيقات اللحام ، إلخ. تناقش هذه المقالة نظرة عامة على مقوم الجسر وعمله.

ما هو مقوم الجسر؟

مقوم الجسر هو محول التيار المتردد (AC) إلى التيار المباشر (DC) الذي يصحح مدخل التيار المتردد الرئيسي لمخرج التيار المستمر. تُستخدم مقومات الجسر على نطاق واسع في إمدادات الطاقة التي توفر جهد التيار المستمر اللازم للمكونات أو الأجهزة الإلكترونية. يمكن بناؤها باستخدام أربعة أو أكثر من الثنائيات أو أي مفاتيح أخرى صلبة يتم التحكم فيها.

جسر المعدل

اعتمادًا على متطلبات الحمل الحالية ، يتم تحديد مقوم جسر مناسب. تؤخذ تقييمات المكونات ومواصفاتها ، وفولطية الانهيار ، ونطاقات درجة الحرارة ، وتصنيف التيار العابر ، والتصنيف الحالي للأمام ، ومتطلبات التركيب ، واعتبارات أخرى في الاعتبار أثناء اختيار مصدر طاقة المعدل لتطبيق الدوائر الإلكترونية المناسبة.

بناء

يظهر بناء مقوم الجسر أدناه. يمكن تصميم هذه الدائرة بأربعة صمامات ثنائية هي D1 و D2 و D3 و D4 جنبًا إلى جنب مع المقاوم للحمل (RL). يمكن توصيل هذه الثنائيات بنمط الحلقة المغلقة لتحويل التيار المتردد (التيار المتردد) إلى تيار مستمر (تيار مباشر) بكفاءة. الفائدة الرئيسية من هذا التصميم هي عدم وجود محول حصري من المركز. لذلك ، سيتم تقليل الحجم والتكلفة.

بمجرد تطبيق إشارة الإدخال عبر المطرافين مثل A & B ، يمكن الوصول إلى إشارة o / p DC عبر RL. هنا يتم توصيل المقاوم للحمل بين طرفين مثل C & D. يمكن ترتيب اثنين من الثنائيات بطريقة يتم توصيل الكهرباء بواسطة صمامين ثنائيين خلال كل نصف دورة. سوف تقوم أزواج الثنائيات مثل D1 و D3 بتوصيل التيار الكهربائي طوال نصف الدورة الموجبة. وبالمثل ، فإن الثنائيات D2 و D4 ستجري تيارًا كهربائيًا خلال نصف دورة سلبية.

رسم تخطيطي لدائرة مقوم الجسر

الميزة الرئيسية لمعدل الجسر هي أنه ينتج ضعف جهد الخرج تقريبًا كما هو الحال مع مقوم الموجة الكاملة باستخدام محول مركزي. لكن هذه الدائرة لا تحتاج إلى محول مركزي لذا فهي تشبه المعدل المنخفض التكلفة.

يتكون مخطط دائرة مقوم الجسر من مراحل مختلفة من الأجهزة مثل المحول وجسر الصمام الثنائي والترشيح والمنظمين. بشكل عام ، تسمى كل مجموعات الكتل هذه أ منظم التيار المستمر الذي يشغل مختلف الأجهزة الإلكترونية.

المرحلة الأولى من الدائرة عبارة عن محول وهو نوع تنحى يغير سعة جهد الدخل. أكثر من المشاريع الالكترونية استخدم محول 230 / 12V لتنحي مصدر التيار المتردد 230 فولت إلى 12 فولت تيار متردد.

رسم تخطيطي لدائرة مقوم الجسر

المرحلة التالية هي مقوم جسر الصمام الثنائي الذي يستخدم أربعة أو أكثر من الثنائيات حسب نوع مقوم الجسر. يحتاج اختيار الصمام الثنائي المعين أو أي جهاز تبديل آخر لمقوم مقابِل إلى بعض الاعتبارات الخاصة بالجهاز مثل Peak Inverse Voltage (PIV) ، والتيار الأمامي إذا ، وتصنيفات الجهد ، وما إلى ذلك ، وهو مسؤول عن إنتاج تيار أحادي الاتجاه أو تيار مستمر عند الحمل عن طريق إجراء مجموعة من الثنائيات لكل نصف دورة من إشارة الدخل.

نظرًا لأن الإخراج بعد مقومات جسر الصمام الثنائي له طبيعة نابضة ، ولإنتاجه كتيار مستمر خالص ، فإن التصفية ضرورية. يتم إجراء التصفية عادةً باستخدام واحد أو أكثر مكثفات متصلة عبر الحمل ، كما تلاحظ في الشكل أدناه حيث يتم تنفيذ تجانس الموجة. يعتمد تصنيف المكثف هذا أيضًا على جهد الخرج.

المرحلة الأخيرة من هذا التيار المستمر المنظم هو منظم الجهد الذي يحافظ على جهد الخرج إلى مستوى ثابت. افترض أن يعمل متحكم عند 5V DC ، لكن الناتج بعد مقوم الجسر يبلغ حوالي 16 فولت ، لذلك لتقليل هذا الجهد ، وللحفاظ على مستوى ثابت - بغض النظر عن تغيرات الجهد في جانب الإدخال - يلزم وجود منظم جهد.

عملية مقوم الجسر

كما ناقشنا أعلاه ، يتكون مقوم الجسر أحادي الطور من أربعة صمامات ثنائية وهذا التكوين متصل عبر الحمل. لفهم مبدأ عمل مقوم الجسر ، يتعين علينا النظر في الدائرة أدناه لأغراض العرض التوضيحي.

أثناء دورة النصف الموجب لثنائيات شكل موجة الإدخال AC ، يكون D1 و D2 متحيزين للأمام و D3 و D4 متحيزان عكسيًا. عندما يكون الجهد ، أكثر من مستوى عتبة الثنائيات D1 و D2 ، يبدأ التوصيل - يبدأ تيار الحمل بالتدفق خلاله ، كما هو موضح في مسار الخط الأحمر في الرسم البياني أدناه.

تشغيل الدائرة

أثناء دورة النصف السلبية لشكل موجة الإدخال AC ، تكون الثنائيات D3 و D4 متحيزة للأمام ، وتكون D1 و D2 متحيزة عكسيًا. يبدأ تيار الحمل بالتدفق عبر الثنائيات D3 و D4 عندما تبدأ هذه الثنائيات بالتوصيل كما هو موضح في الشكل.

يمكننا أن نلاحظ أنه في كلتا الحالتين ، يكون اتجاه الحمل الحالي هو نفسه ، أي من الأعلى إلى الأسفل كما هو موضح في الشكل - أحادي الاتجاه ، مما يعني تيار التيار المستمر. وبالتالي ، باستخدام مقوم الجسر ، يتم تحويل تيار التيار المتردد إلى تيار مستمر. الناتج عند الحمل باستخدام مقوم موجة الجسر هذا ينبض بطبيعته ، لكن إنتاج تيار مستمر نقي يتطلب مرشحًا إضافيًا مثل المكثف. نفس العملية قابلة للتطبيق على مقومات الجسر المختلفة ، ولكن في حالة المقومات المتحكم بها اثار الثايرستور ضروري لدفع التيار للتحميل.

أنواع مقومات الجسر

تصنف مقومات العروس إلى عدة أنواع بناءً على هذه العوامل: نوع التوريد ، والقدرة على التحكم ، وتكوينات دائرة العروس ، وما إلى ذلك ، يتم تصنيف مقومات الجسر بشكل أساسي إلى مقومات أحادية وثلاثية الطور. يتم تصنيف كلا النوعين إلى مقومات غير خاضعة للرقابة ونصف مسيطر عليها وكاملة. يتم وصف بعض هذه الأنواع من المقومات أدناه.

“كيف يعمل المحرك ثلاثي الطور ”

مقومات أحادية الطور وثلاثية الطور

تحدد طبيعة التوريد ، أي العرض أحادي الطور أو ثلاثي الطور ، هذه المعدلات. يتكون مقوم الجسر أحادي الطور من أربعة صمامات ثنائية لتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر ، في حين أن أ يستخدم المعدل ثلاثي الطور ستة صمامات ثنائية ، كما هو موضح في الشكل. يمكن أن تكون هذه مقومات غير متحكم فيها أو خاضعة للرقابة اعتمادًا على مكونات الدائرة مثل الثنائيات والثايرستور وما إلى ذلك.

مقومات أحادية الطور وثلاثية الطور

مقومات الجسر غير المتحكم فيها

يستخدم مقوم الجسر هذا الثنائيات لتصحيح المدخلات كما هو موضح في الشكل. لأن الصمام الثنائي هو جهاز أحادي الاتجاه يسمح بالتدفق الحالي في اتجاه واحد فقط. مع هذا التكوين للديودات في المعدل ، فإنه لا يسمح بتغير الطاقة حسب متطلبات الحمل. لذلك يتم استخدام هذا النوع من المعدل في إمدادات طاقة ثابتة أو ثابتة .

مقومات الجسر غير المتحكم فيها

مقوم الجسر المتحكم فيه

في هذا النوع من المعدل ، محول التيار المتردد / التيار المتردد أو المعدل - بدلاً من الثنائيات غير المنضبطة ، تُستخدم أجهزة الحالة الصلبة الخاضعة للرقابة مثل SCR و MOSFET و IGBT وما إلى ذلك لتغيير طاقة الخرج عند الفولتية المختلفة. من خلال تشغيل هذه الأجهزة في لحظات مختلفة ، يتم تغيير طاقة الخرج عند التحميل بشكل مناسب.

مقوم الجسر المتحكم فيه

مقوم الجسر IC

تمت مناقشة مقوم الجسر مثل تكوين دبوس RB-156 IC أدناه.

دبوس 1 (المرحلة / الخط): هذا هو دبوس إدخال التيار المتردد ، حيث يمكن توصيل سلك الطور من مصدر التيار المتردد باتجاه دبوس الطور هذا.

دبوس 2 (محايد): هذا هو دبوس إدخال التيار المتردد حيث يمكن توصيل السلك المحايد من مصدر التيار المتردد إلى هذا الدبوس المحايد.

دبوس 3 (إيجابي): هذا هو دبوس خرج التيار المستمر حيث يتم الحصول على جهد التيار المستمر الموجب للمقوم من هذا الدبوس الموجب

دبوس 4 (سلبي / أرضي): هذا هو دبوس خرج التيار المستمر حيث يتم الحصول على الجهد الأرضي للمقوم من هذا الدبوس السالب

تحديد

تتراوح الفئات الفرعية لمعدل جسر RB-15 هذا من RB15 إلى RB158. من بين هذه المعدلات ، يعتبر RB156 هو الأكثر استخدامًا. تتضمن مواصفات مقوم الجسر RB-156 ما يلي.

تيار O / p DC 1.5A
أقصى جهد عكسي هو 800 فولت
الجهد الناتج: (√2 × VRMS) - 2 فولت
الحد الأقصى لجهد الإدخال هو 560 فولت
انخفاض الجهد لكل جسر هو 1V @ 1A
التيار الزائد هو 50A

عادةً ما يستخدم RB-156 مقوم جسر مدمج ومنخفض التكلفة وأحادي الطور. يحتوي هذا IC على أعلى جهد تيار متردد i / p مثل 560 فولت وبالتالي يمكن استخدامه لتزويد التيار الكهربائي أحادي الطور في جميع البلدان. أعلى تيار تيار مستمر لهذا المعدل هو 1.5A. هذا IC هو الخيار الأفضل في المشاريع لتحويل AC-DC وتوفير ما يصل إلى 1.5A.

خصائص مقوم الجسر

تشمل خصائص مقوم الجسر ما يلي

عامل التموج
أقصى جهد معكوس (PIV)
كفاءة

عامل التموج

يسمى قياس نعومة إشارة خرج التيار المستمر باستخدام عامل عامل التموج. هنا ، يمكن اعتبار إشارة DC السلسة على أنها إشارة o / p DC بما في ذلك تموجات قليلة بينما يمكن اعتبار إشارة DC عالية النبض على أنها o / p بما في ذلك التموجات العالية. رياضيا ، يمكن تعريفه على أنه جزء من تموج الجهد والجهد النقي DC.

بالنسبة لمعدل الجسر ، يمكن إعطاء عامل التموج كـ

Γ = √ (Vrms2 / VDC) −1

قيمة عامل التموج لمعدل الجسر هي 0.48

PIV (ذروة الجهد العكسي)

يمكن تعريف ذروة الجهد العكسي أو PIV على أنها أعلى قيمة للجهد تأتي من الصمام الثنائي عندما يتم توصيلها في حالة انحياز عكسي طوال دورة النصف السالبة. تشتمل دائرة الجسر على أربعة صمامات ثنائية مثل D1 و D2 و D3 و D4.

في الدورة النصف الموجبة ، يكون الثنائيان مثل D1 و D3 في وضع التوصيل بينما يكون كل من الثنائيات D2 و D4 في وضع عدم التوصيل. وبالمثل ، في نصف الدورة السلبية ، تكون الثنائيات مثل D2 و D4 في وضع التوصيل ، بينما تكون الثنائيات مثل D1 و D3 في وضع غير موصل.

كفاءة

تحدد كفاءة المعدل بشكل أساسي مدى قدرة المقوم على تغيير التيار المتردد (التيار المتردد) إلى التيار المستمر (التيار المباشر). يمكن تعريف كفاءة المقوم على أنها نسبة طاقة التيار المباشر / التيار المستمر وطاقة التيار المتردد. الحد الأقصى لكفاءة مقوم الجسر هو 81.2٪.

η = DC o / p Power / AC i / p Power

جسر الموجي المعدل

من الرسم التخطيطي لدائرة مقوم الجسر ، يمكننا أن نستنتج أن تدفق التيار عبر مقاوم الحمل متساوٍ خلال دورات النصف الموجبة والسالبة. قد تكون قطبية إشارة o / p DC إما موجبة تمامًا وإلا سالبة. في هذه الحالة ، إنه أمر إيجابي تمامًا. عندما يتم عكس اتجاه الصمام الثنائي ، يمكن تحقيق جهد تيار مستمر سالب كامل.

لذلك ، يسمح هذا المعدل بتدفق التيار خلال كل من الدورات الموجبة والسالبة للإشارة i / p AC. يتم توضيح أشكال موجات خرج مقوم الجسر أدناه.

لماذا يسمى مقوم الجسر؟

بالمقارنة مع المعدلات الأخرى ، هذا هو النوع الأكثر كفاءة من دارات المعدل. هذا نوع من مقوم الموجة الكاملة ، كما يوحي الاسم ، يستخدم هذا المعدل أربعة صمامات ثنائية متصلة في شكل الجسر. لذلك هذا النوع من المقومات يسمى مقوم الجسر.

لماذا نستخدم 4 ثنائيات في مقوم الجسر؟

في مقوم الجسر ، يتم استخدام أربعة صمامات ثنائية لتصميم الدائرة التي ستسمح بتصحيح الموجة الكاملة دون استخدام محول مركزي. يستخدم هذا المعدل بشكل أساسي لتوفير تصحيح كامل الموجة في معظم التطبيقات.

يمكن ترتيب أربعة صمامات ثنائية ضمن ترتيب الحلقة المغلقة لتغيير التيار المتردد إلى التيار المستمر بكفاءة. الفائدة الرئيسية من هذا الترتيب هي عدم وجود المحول المركزي بحيث يتم تقليل الحجم والتكلفة.

مزايا

تشمل مزايا مقوم الجسر ما يلي.

كفاءة التصحيح لمقوم الموجة الكاملة هي ضعف كفاءة المعدل نصف الموجي.
جهد الخرج الأعلى ، طاقة الخرج الأعلى ، وعامل استخدام المحولات الأعلى في حالة مقوم الموجة الكاملة.
جهد التموج منخفض وذو تردد أعلى ، في حالة مقوم الموجة الكاملة ، يلزم وجود دائرة ترشيح بسيطة
لا يلزم الصنبور المركزي في المحول الثانوي ، لذلك في حالة مقوم الجسر ، يكون المحول المطلوب أبسط. إذا لم يكن تصعيد الجهد أو تنحيه مطلوبًا ، فيمكن التخلص من المحول حتى.
بالنسبة لمخرج طاقة معين ، يمكن استخدام محول طاقة بحجم أصغر في حالة مقوم الجسر لأن التيار في كل من اللفات الأولية والثانوية لمحول الإمداد يتدفق طوال دورة التيار المتردد بأكملها.
كفاءة التصحيح مضاعفة بالمقارنة مع المعدل نصف الموجي
إنها تستخدم دوائر ترشيح بسيطة للتردد العالي والجهد المنخفض التموج
TUF أعلى بالمقارنة مع المعدل المركزي
محول الصنبور المركزي ليس ضروريًا

سلبيات

تشمل عيوب مقوم الجسر ما يلي.

يتطلب أربعة ديودات.
يؤدي استخدام اثنين من الثنائيات الإضافية إلى انخفاض إضافي في الجهد وبالتالي تقليل جهد الخرج.
يحتاج هذا المعدل إلى أربعة صمامات ثنائية وبالتالي ستكون تكلفة المعدل مرتفعة.
لا تكون الدائرة مناسبة بمجرد ضرورة تصحيح جهد صغير ، لأنه يمكن إجراء اتصال الثنائيات على التوالي ويوفر انخفاضًا مزدوجًا في الجهد بسبب مقاومتهما الداخلية.
هذه الدوائر معقدة للغاية
بالمقارنة مع معدل النوع ذي الضغط المركزي ، فإن مقوم الجسر لديه المزيد من فقدان الطاقة.

تطبيق - تحويل طاقة التيار المتردد إلى تيار مستمر باستخدام مقوم جسر

غالبًا ما يكون مصدر طاقة التيار المستمر المنظم مطلوبًا للعديد من التطبيقات الإلكترونية. تتمثل إحدى الطرق الأكثر موثوقية وملاءمة في تحويل مصدر طاقة التيار المتردد المتوفر إلى مصدر تيار مستمر. يتم تحويل إشارة التيار المتردد إلى إشارة DC باستخدام مقوم ، وهو نظام من الثنائيات. يمكن أن يكون مقومًا نصف موجي يصحح نصف إشارة التيار المتردد فقط أو مقوم موجة كاملة يصحح كلتا دورتين من إشارة التيار المتردد. يمكن أن يكون مقوم الموجة الكاملة عبارة عن مقوم مركزي يتكون من صمامين أو مقوم جسر يتكون من 4 صمامات ثنائية.

هنا يظهر مقوم الجسر. يتكون الترتيب من 4 ثنائيات مرتبة بحيث يتم توصيل أنودات اثنين من الثنائيات المتجاورة لإعطاء الإمداد الإيجابي للمخرج ويتم توصيل كاثودات الثنائيات الأخرى المتجاورة لإعطاء العرض السلبي للمخرج. يتم توصيل الأنود والكاثود للثنائيين الآخرين المتجاورين بالإشارة الموجبة لإمداد التيار المتردد بينما يرتبط الأنود والكاثود لثنائيتين متجاورتين آخرتين بالسالب من مصدر التيار المتردد. وهكذا يتم ترتيب 4 ثنائيات في تكوين الجسر بحيث في كل نصف دورة ، يقوم اثنان من الثنائيات البديلة بإنتاج جهد تيار مستمر مع طارد.

تتكون الدائرة المعينة من ترتيب مقوم الجسر الذي يتم إعطاء ناتج DC غير المنظم إلى مكثف إلكتروليت من خلال المقاوم الحالي المحدد. يتم مراقبة الجهد عبر المكثف باستخدام مقياس الفولتميتر ويستمر في الزيادة مع شحن المكثف حتى الوصول إلى حد الجهد. عندما يتم توصيل حمولة عبر المكثف ، يقوم المكثف بتفريغ شحنة لتوفير تيار الإدخال اللازم للحمل. في هذه الحالة ، يتم توصيل المصباح كحمل.

مصدر طاقة منظم للتيار المستمر

يتكون مصدر طاقة التيار المستمر المنظم من المكونات التالية:

محول تنحي لتحويل التيار المتردد عالي الجهد إلى تيار متردد منخفض الجهد.
مقوم جسر لتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر نابض.
دارة ترشيح تتكون من مكثف لإزالة تموجات التيار المتردد.
منظم IC 7805 للحصول على جهد تيار مستمر منظم يبلغ 5 فولت.

محول التدريج يحول مصدر التيار المتردد من 230 فولت إلى 12 فولت تيار متردد. يتم تطبيق هذا التيار المتردد بجهد 12 فولت على ترتيب مقوم الجسر بحيث تقوم الصمامات الثنائية البديلة لكل نصف دورة بإنتاج جهد تيار مستمر نابض يتكون من تموجات التيار المتردد. مكثف متصل عبر الخرج يسمح لإشارة التيار المتردد بالمرور من خلاله ويمنع إشارة التيار المستمر ، وبالتالي يعمل كمرشح تمرير عالي. وبالتالي ، فإن الإخراج عبر المكثف هو إشارة تيار مستمر مصفاة غير منظمة. يمكن استخدام هذا الإخراج للقيادة المكونات الكهربائية مثل المرحلات والمحركات وما إلى ذلك. يتم توصيل منظم IC 7805 بإخراج المرشح. إنه يعطي ناتجًا منظمًا ثابتًا يبلغ 5 فولت يمكن استخدامه لإعطاء مدخلات للعديد من الدوائر والأجهزة الإلكترونية مثل الترانزستورات والميكروكونترولر وما إلى ذلك. هنا يتم استخدام 5V لتحيز LED من خلال المقاوم.

هذا كل شيء عن نظرية مقوم الجسر أنواعها ودوائرها ومبادئ عملها. نأمل أن تكون هذه المسألة المفيدة حول هذا الموضوع مفيدة في البناء إلكترونيات الطلاب أو مشاريعهم الكهربائية وكذلك في مراقبة الأجهزة أو الأجهزة الإلكترونية المختلفة. نحن نقدر اهتمامك الشديد وتركيزك على هذه المقالة. وبالتالي ، يرجى مراسلتنا لاختيار تصنيفات المكونات المطلوبة في مقوم الجسر هذا لتطبيقك ولأي إرشادات فنية أخرى.

الآن نأمل أن تكون لديك فكرة عن مفهوم مقوم الجسر وتطبيقاته إذا كان هناك أي استفسارات أخرى حول هذا الموضوع أو مفهوم المشاريع الكهربائية والإلكترونية اترك التعليقات في القسم أدناه.