الدور الأساسي لمُوَجِّهات الجسر في وحدات الطاقة وأمثلة على تطبيقاتها

I. مبدأ عمل مُوَجِّهات الجسر

مُوَجِّه الجسر، والمعروف أيضًا باسم وحدة مُوَجِّه الجسر، هو جهاز إلكتروني يقوم بتحويل التيار المتردد (AC) إلى تيار مستمر (DC). يتكون من أربع ديودات مرتبة في تكوين جسري، والتي تقوم بتحويل كل من الدورات الموجبة والسالبة لإشارة الدخل المتردد لتوفير إخراج تيار مستمر أحادي الاتجاه.

في مقوم الجسر، عندما يمر الجزء الموجب من تيار التيار المتردد عبر ديودين اثنين، فإنهما يوصّلان التيار ويحولانه إلى الحمل. خلال الجزء السالب، يوصّل الديودان الآخران، مما يكمل تحويل التيار في الاتجاه العكسي. نتيجة لذلك، يكون المخرج دائمًا تيارًا مباشرًا أحادي الاتجاه، بغض النظر عن قطبية مدخلات التيار المتردد.

II. الميزات والفوائد الرئيسية لمقومات الجسر

كفاءة عالية: مقارنة بمقومات الدايود الواحد التقليدية، فإن مقومات الجسر تستفيد من كلا الجزأين الموجب والسالب لمدخلات التيار المتردد، مما يحسّن الكفاءة الإجمالية بشكل ملحوظ.

تصميم مبسّط: من خلال الجمع بين عملية تقويم كل من الجزء الموجب والسالب، تقلل مقومات الجسر من تعقيد الدائرة وعدد المكونات المطلوبة.

تصنيف أفضل للتيار: تسمح بنية الجسر المؤلفة من أربعة ديودات بتجانس أفضل لمخرجات التيار المستمر، وتقليل الموجات المتبقية، وتوفير جهد أكثر استقرارًا.

معدلات التيار العالية: يمكن للمستقّمات الجسرية التعامل مع تيارات أعلى، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات مثل شحن البطاريات، ومحولات الطاقة، ومحطات الطاقة الصناعية.

III. التطبيقات النموذجية للمستقّمات الجسرية

محولات الطاقة: تُعتبر المستقّمات الجسرية المكوّن الأساسي في معظم محولات الطاقة، حيث تقوم بتحويل جهد التيار المتردد إلى جهد تيار مستمر مستقر يُزوّد مختلف الأجهزة الإلكترونية بالطاقة.

شواحن البطاريات: في شواحن البطاريات، تقوم المستقّمات الجسرية بتحويل جهد التيار المتردد إلى تيار مستمر، مما يجعلها مناسبة لشحن البطاريات.

محركات التيار المستمر: تُستخدم المستقّمات الجسرية في أنظمة محركات الدفع لتحويل الطاقة الكهربائية من التيار المتردد إلى تيار مستمر مستقر لتشغيل المحركات.

العاكسات الشمسية: في أنظمة الطاقة الشمسية، تقوم المستقّمات الجسرية بتحويل جهد التيار المتردد القادم من الألواح الشمسية إلى جهد تيار مستمر، والذي يُستخدم لاحقًا لشحن البطاريات أو تغذية الشبكة الكهربائية.

IV. نصائح اختيار وتركيب المستقّمات الجسرية

عند اختيار مستقّم جسري، يجب على المهندسين أخذ الاعتبارات التالية بعين الاعتبار:

الجهد والتيار المُصنّف: يجب أن يكون المُستقيم الجسري المُختار قادرًا على تحمل أقصى جهد دخل وتيار خرج مع هامش أمان مناسب.

نوع التغليف: اختر نوع التغليف المناسب حسب التطبيق، مثل وحدات المُستقيم الجسري، أو التغليف المُثبت على السطح، أو التغليف ذو الثقوب المُروربة.

الجهد العكسي: تأكد من أن المُستقيم الجسري يمكنه تحمل أقصى جهد تياري قد يحدث في حالة القطبية العكسية.

تبريد وتفريق الحرارة: في التطبيقات عالية القدرة، يجب الانتباه بشكل خاص إلى إدارة الحرارة، باستخدام مبردات أو مراوح لتحسين كفاءة التبريد.

V. الاتجاهات المستقبلية في المستقيمات الجسرية

مع التطور المستمر في إلكترونيات القدرة، تتجه المستقيمات الجسرية نحو كفاءة أعلى وأحجام أصغر وتكاليف أقل. على سبيل المثال، استخدام مواد ديود أكثر كفاءة مثل كاربيد السيليكون (SiC) ونتريد الغاليوم (GaN) يمكن أن يُحسّن كفاءة التقويم ويقلل من خسائر الطاقة.

بالإضافة إلى ذلك، تُعد التصاميم المتكاملة من الاتجاهات الرئيسية في تطوير المستقبل لمقومات الجسر، وخاصةً في الإلكترونيات المحمولة والأنظمة المُدمجة، حيث يمكن للمقومات الجسرية المتكاملة أن تقلل من حجم النظام وتحسّن الموثوقية.

مقوم جسري | مقوم جسر | تصميم وحدة الطاقة