สะพานเรียงกระแส: องค์ประกอบหลักในการแปลงไฟฟ้า AC เป็น DC

I. หลักการทำงานของเรกทิไฟเออร์แบบบริดจ์คืออะไร

เรกทิไฟเออร์แบบบริดจ์เป็นวงจรที่ประกอบด้วยไดโอด 4 ตัว ซึ่งทำหน้าที่แปลงไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) เป็นไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ในโครงสร้างมาตรฐาน ทั้งช่วงบวกและลบของคลื่นไฟฟ้ากระแสสลับจะถูกเปลี่ยนทิศทางให้เป็นขั้วเดียวกันที่ขั้วต่อโหลด ทำให้เกิดการเรียงกระแสแบบเต็มคลื่น

เมื่อเทียบกับเรกทิไฟเออร์แบบครึ่งคลื่นที่ใช้เพียงครึ่งเดียวของคลื่นไฟฟ้ากระแสสลับ โครงสร้างแบบบริดจ์มีประสิทธิภาพสูงกว่าและให้ผลลัพธ์ที่ราบรื่นกว่า ทำให้มันเป็นตัวเลือกมาตรฐานสำหรับการแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรงในแหล่งจ่ายไฟ

II. กรณีการใช้งานทั่วไปของเรกทิไฟเออร์แบบบริดจ์

เรกทิไฟเออร์แบบบริดจ์ทำหน้าที่เป็น "ประตูระบบ" ในระบบจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับหลายประเภท โดยแปลงไฟฟ้าจากปลั๊กไฟบ้านให้กลายเป็นไฟฟ้ากระแสตรงที่ใช้งานได้ ต่อไปนี้คือสถานการณ์การใช้งานที่พบบ่อยที่สุด

1. อะแดปเตอร์แปลงไฟสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค

ไดโอดสะพาน (Bridge rectifiers) ถูกใช้ในขั้นตอนเริ่มต้นของอะแดปเตอร์ไฟฟ้าในตัวชาร์จ USB, โคมไฟตั้งโต๊ะ, ทีวี และอื่น ๆ อีกมากมาย โดยทำหน้าที่แปลงไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ในบ้านให้เป็นแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง (DC) เพื่อส่งต่อไปยังแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตช์โหมด (SMPS) สำหรับการประมวลผลต่อไป

2. ระบบควบคุมมอเตอร์อุตสาหกรรม

ไดโอดสะพานมีบทบาทสำคัญในการสร้างระบบสายส่งไฟฟ้ากระแสตรงแรงสูง (high-voltage DC buses) สำหรับระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ AC ในอุตสาหกรรม โดยในระบบเหล่านี้ ไดโอดสะพานมักถูกจับคู่กับตัวเก็บประจุไฟฟ้าแบบอิเล็กโทรไลติกขนาดใหญ่ เพื่อให้แรงดันไฟฟ้าที่ได้คงที่

3. ระบบแสงสว่างแบบ LED และโมดูลพลังงาน

ไดโอดสะพานถูกใช้ในตัวขับ LED (LED drivers) เพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่คงที่สำหรับตัวควบคุมกระแสคงที่ (constant current regulators) ซึ่งจะช่วยให้ความสว่างและประสิทธิภาพการทำงานคงที่

III. บรรจุภัณฑ์มาตรฐานและค่ากระแสไฟฟ้าที่พบบ่อยสำหรับไดโอดสะพาน

ไดโอดสะพานมีให้เลือกในหลายบรรจุภัณฑ์มาตรฐาน ซึ่งขึ้นอยู่กับความต้องการด้านกระแสไฟฟ้าและการระบายความร้อนเป็นหลัก:

IV. วิธีการเลือกไดโอดสะพานที่เหมาะสม?

เมื่อเลือกไดโอดสะพาน พารามิเตอร์ต่อไปนี้มีความสำคัญอย่างมาก:

กระแสไฟฟ้าสูงสุดในทิศทางตรง (IF): ต้องรองรับกระแสโหลดสูงสุดของวงจรได้

แรงดันไฟฟ้าสูงสุดในทิศทางตรงกันข้าม (VRRM): โดยอุดมคติควรเป็น 1.5 เท่าของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับขาเข้า

ค่าทนกระแสไฟฟ้ากระชาก (IFSM): สำหรับสภาพการทำงานที่ต้องการกระแสเริ่มต้นหรือเกิดข้อผิดพลาด

ช่วงอุณหภูมิในการทำงาน: มีความสำคัญโดยเฉพาะการใช้งานกลางแจ้งหรือในอุตสาหกรรม

การจัดการความร้อน: ตัวเรือนโลหะหรือแผ่นระบายความร้อนสำหรับการใช้งานที่มีกำลังสูง

V. แนวโน้มทางเทคโนโลยี: การทำให้มีขนาดเล็กลง ความหนาแน่นสูง และการผนวกรวม

เมื่อการออกแบบระบบจ่ายไฟฟ้ามีแนวโน้มไปในทางขนาดเล็กลง ความถี่สูงขึ้น และมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น ตัวแปลงแบบ brigde จึงมีการพัฒนาดังนี้:

การใช้ไดโอดแบบฟื้นตัวเร็ว (Fast Recovery Diodes) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานของสวิตช์

การผนวกรวมวงจรกรองสัญญาณรบกวนทางอิเล็กทรอนิกส์ (EMI filtering) และวงจรป้องกัน

การใช้ชิ้นส่วนแบบ SMD แทนแบบ through-hole เพื่อประหยัดพื้นที่

ไดโอดคาร์บไลด์ซิลิคอน (SiC) เริ่มเข้าสู่ตลาดแรงดันสูง

ไดโอดบริดจ์ | การแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นกระแสตรง | โมดูลไดโอด | การออกแบบแหล่งจ่ายไฟ