วงจรเรียงกระแส คืออะไร?

บทความนี้ให้ความเข้าใจโดยละเอียดเกี่ยวกับส่วนประกอบไฟฟ้าที่เรียกว่าวงจรเรียงกระแส

วงจรเรียงกระแส คืออะไร?

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าสลับ (AC) เป็นกระแสไฟฟ้าตรง (DC) เพื่อให้ประจุไฟฟ้าไหลไปในทิศทางเดียว อย่างที่ทราบกันดีว่าไฟฟ้ามาถึงบ้านเรือนของเราจากโครงข่ายไฟฟ้าในรูปแบบไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) แต่เครื่องใช้ไฟฟ้าที่นิยมใช้กันมากที่สุด เช่น โทรศัพท์มือถือ คอมพิวเตอร์ โทรทัศน์ ตู้เย็น ฯลฯ ล้วนใช้กระแสไฟฟ้าตรง (DC) ดังนั้น เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าสลับจึงเป็นส่วนประกอบที่มีประโยชน์อย่างมากในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

บทความนี้ให้ความเข้าใจโดยละเอียดเกี่ยวกับส่วนประกอบไฟฟ้าที่เรียกว่าเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า รวมถึงประเภทต่างๆ เช่น เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบเต็มคลื่นและครึ่งคลื่น เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบควบคุมและไม่ควบคุม เป็นต้น นอกจากนี้ เราจะเรียนรู้เกี่ยวกับเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าเฉพาะต่างๆ เช่น เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบอาร์กปรอท เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบซีลีเนียม และเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบแม่นยำ

Rectifier คืออะไร?

วงจรเรียงกระแสคืออุปกรณ์หรือวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่แปลงไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) เป็นไฟฟ้ากระแสตรง (DC) กระแสสลับจะเปลี่ยนทิศทางเป็นระยะ ในขณะที่กระแสตรงจะไหลไปในทิศทางเดียวอย่างสม่ำเสมอ วงจรเรียงกระแสมีความสำคัญอย่างยิ่งยวดในการใช้งานอิเล็กทรอนิกส์หลายประเภทที่ต้องการแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงคงที่

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าส่วนใหญ่ใช้ไดโอดแบบจุดต่อ PN เพื่อแปลงกระแสไฟฟ้าสลับเป็นกระแสไฟฟ้าตรง แต่บางชนิดก็ใช้วัสดุชนิดอื่นด้วย เช่น วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ เช่น ซิลิกอนคาร์ไบด์ หรืออุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์เฉพาะทาง เช่น ไทริสเตอร์และทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามโลหะออกไซด์เซมิคอนดักเตอร์ (MOSFET)

วงจรเรียงกระแสทำงานอย่างไร?

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าสลับ (Rectifier) ​​คืออุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้แปลงกระแสไฟฟ้าสลับ (AC) เป็นกระแสไฟฟ้าตรง (DC) เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าสลับทำหน้าที่นี้โดยยอมให้กระแสไฟฟ้า (I) ไหลผ่านอุปกรณ์ใดๆ ก็ได้ กระบวนการที่เกิดขึ้นนี้เรียกว่า การแปลงกระแสไฟฟ้าสลับ (Rectification)

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าทำงานโดยใช้ไดโอดซึ่งเปรียบเสมือนวาล์วทางเดียวสำหรับกระแสไฟฟ้า เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าสามารถใช้ไดโอดหนึ่งตัวหรือมากกว่าเพื่อแปลงครึ่งรอบบวกหรือลบของกระแสไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ให้เป็นครึ่งรอบ เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าจะสร้างแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงโดยการเรียงกระแสของกระแสไฟฟ้ากระแสสลับหนึ่งรอบ และกระบวนการย้อนกลับของกระบวนการข้างต้นนี้เรียกว่า อินเวอร์เตอร์ และกระบวนการนี้เรียกว่า อินเวอร์ชั่น (inversion) ในกระแสไฟฟ้า

วงจรเรียงกระแส

ไดโอดมีบทบาทสำคัญในแหล่งจ่ายไฟ DC เพื่อแปลงสัญญาณ AC เป็นสัญญาณ DC ไดโอดแบบ PN junction มีการใช้งานมากมาย และวงจรเรียงกระแสก็เป็นหนึ่งในนั้น พูดง่ายๆ ก็คือ วงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ทำหน้าที่เรียงกระแสเรียกว่าวงจรเรียงกระแส ด้วยการใช้วงจรนี้ เราสามารถแปลงสัญญาณไฟฟ้าได้

ประเภทของวงจรเรียงกระแส

มีวงจรเรียงกระแสหลายประเภทที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน วงจรเรียงกระแสเหล่านี้ ได้แก่:

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบครึ่งคลื่น

  • ประเภทของเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าที่ง่ายที่สุด
  • ใช้ไดโอดตัวเดียวเพื่อให้กระแสไหลได้ในทิศทางเดียวเท่านั้นในระหว่างครึ่งรอบของรูปคลื่นไฟฟ้ากระแสสลับ
  • ประสิทธิภาพก็ค่อนข้างต่ำ

วงจรเรียงกระแสแบบคลื่นเต็ม

  • ใช้ไดโอดสองตัวเพื่อแก้ไขทั้งสองส่วนของคลื่น AC
  • ประสิทธิภาพดีขึ้นเมื่อเทียบกับเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบครึ่งคลื่น

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบคลื่นเต็มคลื่นแบบ Center-Tap:  ใช้หม้อแปลงแบบ Center-Tap

วงจรเรียงกระแสแบบสะพาน:  ใช้ไดโอดสี่ตัวในการกำหนดค่าแบบสะพาน ซึ่งไม่จำเป็นต้องใช้หม้อแปลงแบบแตะตรงกลาง

วงจรเรียงกระแสแบบสะพาน

  • วงจรเรียงกระแสแบบคลื่นเต็มชนิดหนึ่งซึ่งใช้ไดโอดสี่ตัวในรูปแบบสะพาน
  • มีประสิทธิภาพมากกว่าวงจรเรียงกระแสแบบคลื่นเต็มคลื่นแบบเซ็นเตอร์แทป
  • นิยมใช้ในแหล่งจ่ายไฟและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

วงจรเรียงกระแสแบบไม่มีสะพาน

  • วงจรเรียงกระแสแบบสะพานที่ช่วยลดแรงดันตกที่เกี่ยวข้องกับไดโอด
  • ใช้สวิตช์เพิ่มเติมเพื่อควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้า
  • นำเสนอประสิทธิภาพที่ดีขึ้นเมื่อเทียบกับวงจรเรียงกระแสแบบสะพานแบบดั้งเดิม

วงจรเรียงกระแสแรงดันไฟฟ้าสองเท่า

  • วงจรที่เพิ่มแรงดันเอาต์พุตของวงจรเรียงกระแสเป็นสองเท่า
  • ใช้ตัวเก็บประจุเพื่อเก็บและจ่ายประจุเพิ่มเติมในระหว่างกระบวนการแก้ไข

ตัวคูณค็อกครอฟต์-วอลตัน

  • วงจรคูณแรงดันไฟฟ้าที่สร้างแรงดันไฟฟ้า DC สูงจากแรงดันไฟฟ้า AC ต่ำ
  • มักใช้ในเครื่องเร่งอนุภาคและแหล่งจ่ายไฟฟ้าแรงดันสูง

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบสับ

  • ใช้สวิตช์ (สับ) เพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้าขาออก
  • สามารถให้แรงดันไฟขาออก DC แบบแปรผันได้โดยการปรับรอบหน้าที่ของเครื่องตัด

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบช็อตต์กี้

  • ใช้ไดโอด Schottky ซึ่งมีค่าแรงดันตกไปข้างหน้าต่ำกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับไดโอดมาตรฐาน
  • ความเร็วในการสลับที่เร็วขึ้นและการสูญเสียพลังงานที่ต่ำลง

วงจรเรียงกระแสแบบซิงโครนัส

  • ใช้ส่วนประกอบที่ทำงานอยู่ เช่น MOSFET แทนไดโอด
  • ช่วยลดการสูญเสียการนำไฟฟ้าและเพิ่มประสิทธิภาพ

วงจรเรียงกระแสไดโอดซีเนอร์

  • ใช้ไดโอดซีเนอร์เพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้า
  • ให้แรงดันเอาต์พุตคงที่แม้ว่าแรงดันอินพุตจะผันผวน

นอกเหนือจากประเภทเหล่านี้แล้ว เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าสามารถจำแนกได้เป็น เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบควบคุม และ เครื่องแปลงกระแส ไฟฟ้าแบบไม่มีการควบคุม

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบควบคุม: เครื่องแปลง กระแสไฟฟ้าประเภทนี้ แรงดันไฟฟ้าจะแปรผันเสมอ และมีการใช้ MOSFET, SCR หรือ IGBT เพื่อแปลงเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบควบคุมไม่ได้ให้เป็นเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบควบคุม เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าประเภทนี้ประกอบด้วยเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าอีกสองประเภท ได้แก่

  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าควบคุมแบบครึ่งคลื่น
  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าควบคุมแบบคลื่นเต็ม

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบควบคุมไม่ได้: ในเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าประเภทนี้ แรงดันไฟฟ้าไม่สามารถควบคุมได้ หรือไม่สามารถเปลี่ยนแปลงตามเวลาได้ เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบควบคุมไม่ได้มีสองประเภท คือ

  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบครึ่งคลื่นที่ไม่ควบคุม
  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบคลื่นเต็มแบบไม่ควบคุม

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบไม่มีการควบคุมจะใช้ไดโอดและสร้างแรงดันเอาต์พุตคงที่โดยขึ้นอยู่กับอินพุต AC เท่านั้น

มันทำงานกับสวิตช์ และไดโอดเรียงกระแสประเภทนี้มีบทบาทสำคัญ

ไม่สามารถควบคุมวงจรเรียงกระแสนี้ได้เนื่องจากเชื่อมต่อแบบไบอัสไปข้างหน้า

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบครึ่งคลื่น

ง่ายต่อการสร้าง คล้ายกับวงจรเรียงกระแส วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งทางใช้แปลงสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) เป็นสัญญาณไฟฟ้ากระแสตรง (DC) โดยการผ่านวงจรครึ่งรอบเชิงลบหรือบวก ข้อเสียเพียงอย่างเดียวคือมีประสิทธิภาพต่ำกว่าเมื่อเทียบกับวงจรเรียงกระแสแบบคลื่นเต็ม กล่าวโดยง่าย วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่นจะให้กระแสบวกล้วนๆ โดยหลีกเลี่ยงวงจรครึ่งรอบเชิงลบ ในขณะที่วงจรเรียงกระแสแบบคลื่นเต็มจะให้กระแสลบล้วนๆ โดยการเปลี่ยนทิศทาง ประสิทธิภาพของวงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่นอยู่ที่ 40.5% ซึ่งถือว่าต่ำกว่าวงจรเรียงกระแสแบบคลื่นเต็ม

วงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่น

วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่นมีดังต่อไปนี้:

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบคลื่นเต็ม

ต้องใช้ไดโอดหลายตัวในการทำงานและการสร้าง เป็นกระบวนการแปลงสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) เป็นสัญญาณไฟฟ้ากระแสตรง (DC) อย่างที่ทราบกันดีว่าวงจรไฟฟ้าที่แปลงไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) เป็นไฟฟ้ากระแสตรงเรียกว่าวงจรเรียงกระแส วงจรเรียงกระแสแบบคลื่นเต็มจะเรียงกระแสทั้งบวกและลบครึ่งรอบของสัญญาณขาเข้าซึ่งเป็นสัญญาณสลับ ประสิทธิภาพของวงจรเรียงกระแสแบบคลื่นเต็มมีประสิทธิภาพมากกว่าวงจรเรียงกระแสแบบคลื่นครึ่งคลื่นถึงสองเท่า ดังนั้นวงจรเรียงกระแสเหล่านี้จึงถูกนำไปใช้งานอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทุกชนิด เนื่องจากสามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าแรงสูงที่มีกำลังไฟฟ้าสูงได้

วงจรเรียงกระแสคลื่นเต็ม

วงจรสำหรับวงจรเรียงกระแสคลื่นเต็มมีดังต่อไปนี้:

วงจรเรียงกระแสแบบสะพาน

เป็นวงจรเรียงกระแสแบบคลื่นเต็มคลื่นชนิดหนึ่งที่ใช้ไดโอดสี่ตัวเพื่อสร้างสะพานแบบปิดวงจร วงจรนี้นำกระแสเป็นคู่ตลอดครึ่งวงจรบวกและลบ ซึ่งทำให้ไม่สูญเสียพลังงาน เรียกอีกอย่างว่าแรงดันเอาต์พุตแบบเรียงกระแส วงจรเรียงกระแสส่วนใหญ่ใช้ในแหล่งจ่ายไฟฟ้า โดยจ่ายแรงดัน DC ให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ไม่จำเป็นต้องใช้จุดต่อกลางบนขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลง

มาดูการทำงานของวงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์กัน อินพุตจะถูกป้อนผ่านหม้อแปลงไปยังหน้าตัดของวงจรเรียงกระแสแบบไดอะกอนอลบริดจ์ ในกรณีนี้หม้อแปลงจะทำงานตลอดเวลาเนื่องจากต้องจ่ายไฟให้กับวงจรทั้งสองตลอดเวลาที่ไฟฟ้ากระแสสลับขาเข้า

วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์

วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์มีดังต่อไปนี้:

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าบางประเภทโดยเฉพาะ

นอกเหนือจากเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าชนิดต่างๆ ที่กล่าวมาแล้ว ยังมีเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าชนิดพิเศษอีกบางชนิด ได้แก่:

  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบอาร์คปรอท
  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าซีลีเนียม
  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบแม่นยำ

มาหารือเกี่ยวกับประเภทเหล่านี้โดยละเอียดดังต่อไปนี้

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบอาร์คปรอท

ใช้ในการแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรง และมีการใช้ในระยะแรกๆ ก่อนที่จะมีการประดิษฐ์อุปกรณ์โซลิดสเตตที่เรียกว่า ไทริสเตอร์ใช้สำหรับจ่ายกระแสไฟฟ้าได้หลายร้อยกิโลวัตต์ ประกอบด้วยภาชนะแก้วสุญญากาศที่มีปรอทอยู่ด้านล่างทำหน้าที่เป็นแคโทด และด้านบนเป็นแอโนด การทำงานจะเกิดขึ้นโดยการคายไอปรอทในท่อที่ปิดสนิท เพื่อสร้างกำแพงกั้นทางไฟฟ้าที่ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลได้เพียงทิศทางเดียว มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมและการทหาร

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าซีลีเนียม

เป็นเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่คิดค้นขึ้นในปี ค.ศ. 1933 โดยใช้ซีลีเนียม ซึ่งเป็นธาตุเคมีชนิดหนึ่ง ทำหน้าที่เป็นสารกึ่งตัวนำสำหรับการนำไฟฟ้า มันถูกใช้ในแหล่งจ่ายไฟสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าและในอุปกรณ์ชาร์จแบตเตอรี่กระแสสูง จนกระทั่งถูกแทนที่ด้วยเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าซิลิคอนไดโอด เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้านี้ประกอบด้วยแผ่นอะลูมิเนียมหรือแผ่นเหล็กซ้อนกันเป็นชั้นๆ เคลือบด้วยบิสมัทหรือนิกเกิลหนาประมาณ 1 ไมโครเมตร มีขนาดใกล้เคียงกับเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าคอปเปอร์ออกไซด์

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบแม่นยำ

เป็นวงจรเรียงกระแสชนิดหนึ่งที่ใช้ร่วมกับออปแอมป์ เพื่อให้วงจรทำงานเหมือนไดโอดและวงจรเรียงกระแสในอุดมคติ นิยมใช้ในการประมวลผลสัญญาณที่มีความแม่นยำสูง วงจรนี้นำกระแสได้อย่างสมบูรณ์แบบเมื่อไบแอสไปข้างหน้า โดยไม่มีแรงดันตกคร่อมไปข้างหน้า และจะบล็อกเมื่อเกิดไบแอสย้อนกลับ

ข้อดีของวงจรเรียงกระแส

ข้อดีหลักของเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้ามีดังนี้:

  • แปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรงสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
  • จำเป็นสำหรับการชาร์จแบตเตอรี่ในอุปกรณ์และยานพาหนะไฟฟ้า
  • ใช้ในกระบวนการอุตสาหกรรม เช่น การชุบด้วยไฟฟ้าและการเชื่อม
  • ช่วยให้ส่งไฟฟ้า HVDC ได้อย่างมีประสิทธิภาพในระยะทางไกล
  • ให้พลังงาน DC ที่ควบคุมได้และเสถียรสำหรับการใช้งานที่แม่นยำ
  • เป็นส่วนหนึ่งของระบบพลังงานหมุนเวียนเพื่อแปลงไฟฟ้ากระแสสลับแปรผันเป็นไฟฟ้ากระแสตรง
  • อำนวยความสะดวกในการประมวลผลสัญญาณโดยการแปลงสัญญาณ AC ให้เป็นสัญญาณที่แก้ไขแล้ว
  • มีส่วนช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานในกระบวนการแปลงพลังงาน
  • คุ้มค่าและเชื่อถือได้สำหรับการใช้งานที่หลากหลาย

ข้อเสียของวงจรเรียงกระแส

ข้อเสียหลักของวงจรเรียงกระแสมีดังนี้:

  • สร้างฮาร์โมนิกและสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าในระหว่างกระบวนการแปลง
  • อาจต้องมีส่วนประกอบการกรองเพิ่มเติมเพื่อลดริปเปิลเอาต์พุต
  • มีข้อจำกัดในการจัดการระดับพลังงานสูงเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีทางเลือกอื่นๆ
  • ประสิทธิภาพอาจลดลงเมื่อมีโหลดบางส่วนหรือเมื่อทำงานนอกเงื่อนไขการออกแบบ
  • ต้นทุนเริ่มต้นสูงสำหรับเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าบางประเภทและอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง
  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าบางตัวอาจมีค่าแฟกเตอร์กำลังไฟฟ้าต่ำกว่าเมื่อเทียบกัน ส่งผลให้คุณภาพไฟฟ้าไม่ดี
  • อาจต้องมีการบำรุงรักษา โดยเฉพาะในการใช้งานอุตสาหกรรมหนัก
  • ความเป็นไปได้ของการเกิดความร้อน ต้องใช้กลไกระบายความร้อนในเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้ากำลังสูง
  • ไม่เข้ากันได้กับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานไฟฟ้ากระแสสลับ จำเป็นต้องมีการแปลงเพิ่มเติมสำหรับแอปพลิเคชันบางตัว
  • ปัญหาสิ่งแวดล้อม เนื่องจากเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าบางประเภทอาจมีวัสดุอันตราย

การประยุกต์ใช้งานของวงจรเรียงกระแส

การประยุกต์ใช้งานหลักๆ ของวงจรเรียงกระแส ได้แก่:

  • ใช้สำหรับ จ่ายไฟให้กับเครื่องใช้ไฟฟ้า เนื่องจากเราทราบกันดีว่าเครื่องใช้ไฟฟ้าทุกชนิดใช้แหล่งจ่ายไฟ DC การใช้วงจรเรียงกระแสในแหล่งจ่ายไฟและระบบต่างๆ จะช่วยแปลงกระแสไฟฟ้าสลับ (AC) เป็นไฟฟ้ากระแสตรง (DC)
  • ใช้ในการบัดกรีและควบคุมความถี่เช่นเดียวกับที่ใช้ในสารไล่ยุงเพื่อให้พลังงานแก่ตะกั่วสำหรับควัน
  • ตัวคูณแรงดันไฟฟ้า - ดังที่ได้กล่าวไปก่อนหน้านี้ว่าเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าใช้สำหรับแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรง เป็นต้น เช่นเดียวกับที่ใช้ในการแปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรงสำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้า เช่น เตาไมโครเวฟ เป็นต้น
  • ใช้ใน หม้อแปลง เพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าตามต้องการโดยใช้เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าร่วมกับหม้อแปลงลดแรงดันไฟฟ้าหรือหม้อแปลงเพิ่มแรงดันไฟฟ้า
  • สำหรับ เครื่องใช้ไฟฟ้าวิทยุ วงจรเรียงกระแสทำหน้าที่เป็นตัวตรวจจับ เนื่องจากเอาต์พุตประกอบด้วยสัญญาณเสียง ตัวอย่างเช่น การมอดูเลต การดีมอดูเลต และแหล่งจ่ายไฟ

บทความที่เกี่ยวข้อง

วงจรเรียงกระแส คืออะไร?

บทความนี้ให้ความเข้าใจโดยละเอียดเกี่ยวกับส่วนประกอบไฟฟ้าที่เรียกว่าวงจรเรียงกระแส

นักเขียนบทความ
by 
นักเขียนบทความ
วงจรเรียงกระแส คืออะไร?

วงจรเรียงกระแส คืออะไร?

บทความนี้ให้ความเข้าใจโดยละเอียดเกี่ยวกับส่วนประกอบไฟฟ้าที่เรียกว่าวงจรเรียงกระแส

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าสลับ (AC) เป็นกระแสไฟฟ้าตรง (DC) เพื่อให้ประจุไฟฟ้าไหลไปในทิศทางเดียว อย่างที่ทราบกันดีว่าไฟฟ้ามาถึงบ้านเรือนของเราจากโครงข่ายไฟฟ้าในรูปแบบไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) แต่เครื่องใช้ไฟฟ้าที่นิยมใช้กันมากที่สุด เช่น โทรศัพท์มือถือ คอมพิวเตอร์ โทรทัศน์ ตู้เย็น ฯลฯ ล้วนใช้กระแสไฟฟ้าตรง (DC) ดังนั้น เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าสลับจึงเป็นส่วนประกอบที่มีประโยชน์อย่างมากในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

บทความนี้ให้ความเข้าใจโดยละเอียดเกี่ยวกับส่วนประกอบไฟฟ้าที่เรียกว่าเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า รวมถึงประเภทต่างๆ เช่น เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบเต็มคลื่นและครึ่งคลื่น เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบควบคุมและไม่ควบคุม เป็นต้น นอกจากนี้ เราจะเรียนรู้เกี่ยวกับเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าเฉพาะต่างๆ เช่น เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบอาร์กปรอท เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบซีลีเนียม และเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบแม่นยำ

Rectifier คืออะไร?

วงจรเรียงกระแสคืออุปกรณ์หรือวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่แปลงไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) เป็นไฟฟ้ากระแสตรง (DC) กระแสสลับจะเปลี่ยนทิศทางเป็นระยะ ในขณะที่กระแสตรงจะไหลไปในทิศทางเดียวอย่างสม่ำเสมอ วงจรเรียงกระแสมีความสำคัญอย่างยิ่งยวดในการใช้งานอิเล็กทรอนิกส์หลายประเภทที่ต้องการแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงคงที่

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าส่วนใหญ่ใช้ไดโอดแบบจุดต่อ PN เพื่อแปลงกระแสไฟฟ้าสลับเป็นกระแสไฟฟ้าตรง แต่บางชนิดก็ใช้วัสดุชนิดอื่นด้วย เช่น วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ เช่น ซิลิกอนคาร์ไบด์ หรืออุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์เฉพาะทาง เช่น ไทริสเตอร์และทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามโลหะออกไซด์เซมิคอนดักเตอร์ (MOSFET)

วงจรเรียงกระแสทำงานอย่างไร?

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าสลับ (Rectifier) ​​คืออุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้แปลงกระแสไฟฟ้าสลับ (AC) เป็นกระแสไฟฟ้าตรง (DC) เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าสลับทำหน้าที่นี้โดยยอมให้กระแสไฟฟ้า (I) ไหลผ่านอุปกรณ์ใดๆ ก็ได้ กระบวนการที่เกิดขึ้นนี้เรียกว่า การแปลงกระแสไฟฟ้าสลับ (Rectification)

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าทำงานโดยใช้ไดโอดซึ่งเปรียบเสมือนวาล์วทางเดียวสำหรับกระแสไฟฟ้า เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าสามารถใช้ไดโอดหนึ่งตัวหรือมากกว่าเพื่อแปลงครึ่งรอบบวกหรือลบของกระแสไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ให้เป็นครึ่งรอบ เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าจะสร้างแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงโดยการเรียงกระแสของกระแสไฟฟ้ากระแสสลับหนึ่งรอบ และกระบวนการย้อนกลับของกระบวนการข้างต้นนี้เรียกว่า อินเวอร์เตอร์ และกระบวนการนี้เรียกว่า อินเวอร์ชั่น (inversion) ในกระแสไฟฟ้า

วงจรเรียงกระแส

ไดโอดมีบทบาทสำคัญในแหล่งจ่ายไฟ DC เพื่อแปลงสัญญาณ AC เป็นสัญญาณ DC ไดโอดแบบ PN junction มีการใช้งานมากมาย และวงจรเรียงกระแสก็เป็นหนึ่งในนั้น พูดง่ายๆ ก็คือ วงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ทำหน้าที่เรียงกระแสเรียกว่าวงจรเรียงกระแส ด้วยการใช้วงจรนี้ เราสามารถแปลงสัญญาณไฟฟ้าได้

ประเภทของวงจรเรียงกระแส

มีวงจรเรียงกระแสหลายประเภทที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน วงจรเรียงกระแสเหล่านี้ ได้แก่:

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบครึ่งคลื่น

  • ประเภทของเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าที่ง่ายที่สุด
  • ใช้ไดโอดตัวเดียวเพื่อให้กระแสไหลได้ในทิศทางเดียวเท่านั้นในระหว่างครึ่งรอบของรูปคลื่นไฟฟ้ากระแสสลับ
  • ประสิทธิภาพก็ค่อนข้างต่ำ

วงจรเรียงกระแสแบบคลื่นเต็ม

  • ใช้ไดโอดสองตัวเพื่อแก้ไขทั้งสองส่วนของคลื่น AC
  • ประสิทธิภาพดีขึ้นเมื่อเทียบกับเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบครึ่งคลื่น

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบคลื่นเต็มคลื่นแบบ Center-Tap:  ใช้หม้อแปลงแบบ Center-Tap

วงจรเรียงกระแสแบบสะพาน:  ใช้ไดโอดสี่ตัวในการกำหนดค่าแบบสะพาน ซึ่งไม่จำเป็นต้องใช้หม้อแปลงแบบแตะตรงกลาง

วงจรเรียงกระแสแบบสะพาน

  • วงจรเรียงกระแสแบบคลื่นเต็มชนิดหนึ่งซึ่งใช้ไดโอดสี่ตัวในรูปแบบสะพาน
  • มีประสิทธิภาพมากกว่าวงจรเรียงกระแสแบบคลื่นเต็มคลื่นแบบเซ็นเตอร์แทป
  • นิยมใช้ในแหล่งจ่ายไฟและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

วงจรเรียงกระแสแบบไม่มีสะพาน

  • วงจรเรียงกระแสแบบสะพานที่ช่วยลดแรงดันตกที่เกี่ยวข้องกับไดโอด
  • ใช้สวิตช์เพิ่มเติมเพื่อควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้า
  • นำเสนอประสิทธิภาพที่ดีขึ้นเมื่อเทียบกับวงจรเรียงกระแสแบบสะพานแบบดั้งเดิม

วงจรเรียงกระแสแรงดันไฟฟ้าสองเท่า

  • วงจรที่เพิ่มแรงดันเอาต์พุตของวงจรเรียงกระแสเป็นสองเท่า
  • ใช้ตัวเก็บประจุเพื่อเก็บและจ่ายประจุเพิ่มเติมในระหว่างกระบวนการแก้ไข

ตัวคูณค็อกครอฟต์-วอลตัน

  • วงจรคูณแรงดันไฟฟ้าที่สร้างแรงดันไฟฟ้า DC สูงจากแรงดันไฟฟ้า AC ต่ำ
  • มักใช้ในเครื่องเร่งอนุภาคและแหล่งจ่ายไฟฟ้าแรงดันสูง

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบสับ

  • ใช้สวิตช์ (สับ) เพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้าขาออก
  • สามารถให้แรงดันไฟขาออก DC แบบแปรผันได้โดยการปรับรอบหน้าที่ของเครื่องตัด

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบช็อตต์กี้

  • ใช้ไดโอด Schottky ซึ่งมีค่าแรงดันตกไปข้างหน้าต่ำกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับไดโอดมาตรฐาน
  • ความเร็วในการสลับที่เร็วขึ้นและการสูญเสียพลังงานที่ต่ำลง

วงจรเรียงกระแสแบบซิงโครนัส

  • ใช้ส่วนประกอบที่ทำงานอยู่ เช่น MOSFET แทนไดโอด
  • ช่วยลดการสูญเสียการนำไฟฟ้าและเพิ่มประสิทธิภาพ

วงจรเรียงกระแสไดโอดซีเนอร์

  • ใช้ไดโอดซีเนอร์เพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้า
  • ให้แรงดันเอาต์พุตคงที่แม้ว่าแรงดันอินพุตจะผันผวน

นอกเหนือจากประเภทเหล่านี้แล้ว เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าสามารถจำแนกได้เป็น เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบควบคุม และ เครื่องแปลงกระแส ไฟฟ้าแบบไม่มีการควบคุม

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบควบคุม: เครื่องแปลง กระแสไฟฟ้าประเภทนี้ แรงดันไฟฟ้าจะแปรผันเสมอ และมีการใช้ MOSFET, SCR หรือ IGBT เพื่อแปลงเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบควบคุมไม่ได้ให้เป็นเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบควบคุม เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าประเภทนี้ประกอบด้วยเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าอีกสองประเภท ได้แก่

  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าควบคุมแบบครึ่งคลื่น
  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าควบคุมแบบคลื่นเต็ม

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบควบคุมไม่ได้: ในเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าประเภทนี้ แรงดันไฟฟ้าไม่สามารถควบคุมได้ หรือไม่สามารถเปลี่ยนแปลงตามเวลาได้ เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบควบคุมไม่ได้มีสองประเภท คือ

  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบครึ่งคลื่นที่ไม่ควบคุม
  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบคลื่นเต็มแบบไม่ควบคุม

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบไม่มีการควบคุมจะใช้ไดโอดและสร้างแรงดันเอาต์พุตคงที่โดยขึ้นอยู่กับอินพุต AC เท่านั้น

มันทำงานกับสวิตช์ และไดโอดเรียงกระแสประเภทนี้มีบทบาทสำคัญ

ไม่สามารถควบคุมวงจรเรียงกระแสนี้ได้เนื่องจากเชื่อมต่อแบบไบอัสไปข้างหน้า

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบครึ่งคลื่น

ง่ายต่อการสร้าง คล้ายกับวงจรเรียงกระแส วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งทางใช้แปลงสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) เป็นสัญญาณไฟฟ้ากระแสตรง (DC) โดยการผ่านวงจรครึ่งรอบเชิงลบหรือบวก ข้อเสียเพียงอย่างเดียวคือมีประสิทธิภาพต่ำกว่าเมื่อเทียบกับวงจรเรียงกระแสแบบคลื่นเต็ม กล่าวโดยง่าย วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่นจะให้กระแสบวกล้วนๆ โดยหลีกเลี่ยงวงจรครึ่งรอบเชิงลบ ในขณะที่วงจรเรียงกระแสแบบคลื่นเต็มจะให้กระแสลบล้วนๆ โดยการเปลี่ยนทิศทาง ประสิทธิภาพของวงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่นอยู่ที่ 40.5% ซึ่งถือว่าต่ำกว่าวงจรเรียงกระแสแบบคลื่นเต็ม

วงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่น

วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่นมีดังต่อไปนี้:

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบคลื่นเต็ม

ต้องใช้ไดโอดหลายตัวในการทำงานและการสร้าง เป็นกระบวนการแปลงสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) เป็นสัญญาณไฟฟ้ากระแสตรง (DC) อย่างที่ทราบกันดีว่าวงจรไฟฟ้าที่แปลงไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) เป็นไฟฟ้ากระแสตรงเรียกว่าวงจรเรียงกระแส วงจรเรียงกระแสแบบคลื่นเต็มจะเรียงกระแสทั้งบวกและลบครึ่งรอบของสัญญาณขาเข้าซึ่งเป็นสัญญาณสลับ ประสิทธิภาพของวงจรเรียงกระแสแบบคลื่นเต็มมีประสิทธิภาพมากกว่าวงจรเรียงกระแสแบบคลื่นครึ่งคลื่นถึงสองเท่า ดังนั้นวงจรเรียงกระแสเหล่านี้จึงถูกนำไปใช้งานอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทุกชนิด เนื่องจากสามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าแรงสูงที่มีกำลังไฟฟ้าสูงได้

วงจรเรียงกระแสคลื่นเต็ม

วงจรสำหรับวงจรเรียงกระแสคลื่นเต็มมีดังต่อไปนี้:

วงจรเรียงกระแสแบบสะพาน

เป็นวงจรเรียงกระแสแบบคลื่นเต็มคลื่นชนิดหนึ่งที่ใช้ไดโอดสี่ตัวเพื่อสร้างสะพานแบบปิดวงจร วงจรนี้นำกระแสเป็นคู่ตลอดครึ่งวงจรบวกและลบ ซึ่งทำให้ไม่สูญเสียพลังงาน เรียกอีกอย่างว่าแรงดันเอาต์พุตแบบเรียงกระแส วงจรเรียงกระแสส่วนใหญ่ใช้ในแหล่งจ่ายไฟฟ้า โดยจ่ายแรงดัน DC ให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ไม่จำเป็นต้องใช้จุดต่อกลางบนขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลง

มาดูการทำงานของวงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์กัน อินพุตจะถูกป้อนผ่านหม้อแปลงไปยังหน้าตัดของวงจรเรียงกระแสแบบไดอะกอนอลบริดจ์ ในกรณีนี้หม้อแปลงจะทำงานตลอดเวลาเนื่องจากต้องจ่ายไฟให้กับวงจรทั้งสองตลอดเวลาที่ไฟฟ้ากระแสสลับขาเข้า

วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์

วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์มีดังต่อไปนี้:

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าบางประเภทโดยเฉพาะ

นอกเหนือจากเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าชนิดต่างๆ ที่กล่าวมาแล้ว ยังมีเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าชนิดพิเศษอีกบางชนิด ได้แก่:

  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบอาร์คปรอท
  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าซีลีเนียม
  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบแม่นยำ

มาหารือเกี่ยวกับประเภทเหล่านี้โดยละเอียดดังต่อไปนี้

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบอาร์คปรอท

ใช้ในการแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรง และมีการใช้ในระยะแรกๆ ก่อนที่จะมีการประดิษฐ์อุปกรณ์โซลิดสเตตที่เรียกว่า ไทริสเตอร์ใช้สำหรับจ่ายกระแสไฟฟ้าได้หลายร้อยกิโลวัตต์ ประกอบด้วยภาชนะแก้วสุญญากาศที่มีปรอทอยู่ด้านล่างทำหน้าที่เป็นแคโทด และด้านบนเป็นแอโนด การทำงานจะเกิดขึ้นโดยการคายไอปรอทในท่อที่ปิดสนิท เพื่อสร้างกำแพงกั้นทางไฟฟ้าที่ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลได้เพียงทิศทางเดียว มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมและการทหาร

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าซีลีเนียม

เป็นเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่คิดค้นขึ้นในปี ค.ศ. 1933 โดยใช้ซีลีเนียม ซึ่งเป็นธาตุเคมีชนิดหนึ่ง ทำหน้าที่เป็นสารกึ่งตัวนำสำหรับการนำไฟฟ้า มันถูกใช้ในแหล่งจ่ายไฟสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าและในอุปกรณ์ชาร์จแบตเตอรี่กระแสสูง จนกระทั่งถูกแทนที่ด้วยเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าซิลิคอนไดโอด เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้านี้ประกอบด้วยแผ่นอะลูมิเนียมหรือแผ่นเหล็กซ้อนกันเป็นชั้นๆ เคลือบด้วยบิสมัทหรือนิกเกิลหนาประมาณ 1 ไมโครเมตร มีขนาดใกล้เคียงกับเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าคอปเปอร์ออกไซด์

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบแม่นยำ

เป็นวงจรเรียงกระแสชนิดหนึ่งที่ใช้ร่วมกับออปแอมป์ เพื่อให้วงจรทำงานเหมือนไดโอดและวงจรเรียงกระแสในอุดมคติ นิยมใช้ในการประมวลผลสัญญาณที่มีความแม่นยำสูง วงจรนี้นำกระแสได้อย่างสมบูรณ์แบบเมื่อไบแอสไปข้างหน้า โดยไม่มีแรงดันตกคร่อมไปข้างหน้า และจะบล็อกเมื่อเกิดไบแอสย้อนกลับ

ข้อดีของวงจรเรียงกระแส

ข้อดีหลักของเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้ามีดังนี้:

  • แปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรงสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
  • จำเป็นสำหรับการชาร์จแบตเตอรี่ในอุปกรณ์และยานพาหนะไฟฟ้า
  • ใช้ในกระบวนการอุตสาหกรรม เช่น การชุบด้วยไฟฟ้าและการเชื่อม
  • ช่วยให้ส่งไฟฟ้า HVDC ได้อย่างมีประสิทธิภาพในระยะทางไกล
  • ให้พลังงาน DC ที่ควบคุมได้และเสถียรสำหรับการใช้งานที่แม่นยำ
  • เป็นส่วนหนึ่งของระบบพลังงานหมุนเวียนเพื่อแปลงไฟฟ้ากระแสสลับแปรผันเป็นไฟฟ้ากระแสตรง
  • อำนวยความสะดวกในการประมวลผลสัญญาณโดยการแปลงสัญญาณ AC ให้เป็นสัญญาณที่แก้ไขแล้ว
  • มีส่วนช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานในกระบวนการแปลงพลังงาน
  • คุ้มค่าและเชื่อถือได้สำหรับการใช้งานที่หลากหลาย

ข้อเสียของวงจรเรียงกระแส

ข้อเสียหลักของวงจรเรียงกระแสมีดังนี้:

  • สร้างฮาร์โมนิกและสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าในระหว่างกระบวนการแปลง
  • อาจต้องมีส่วนประกอบการกรองเพิ่มเติมเพื่อลดริปเปิลเอาต์พุต
  • มีข้อจำกัดในการจัดการระดับพลังงานสูงเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีทางเลือกอื่นๆ
  • ประสิทธิภาพอาจลดลงเมื่อมีโหลดบางส่วนหรือเมื่อทำงานนอกเงื่อนไขการออกแบบ
  • ต้นทุนเริ่มต้นสูงสำหรับเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าบางประเภทและอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง
  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าบางตัวอาจมีค่าแฟกเตอร์กำลังไฟฟ้าต่ำกว่าเมื่อเทียบกัน ส่งผลให้คุณภาพไฟฟ้าไม่ดี
  • อาจต้องมีการบำรุงรักษา โดยเฉพาะในการใช้งานอุตสาหกรรมหนัก
  • ความเป็นไปได้ของการเกิดความร้อน ต้องใช้กลไกระบายความร้อนในเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้ากำลังสูง
  • ไม่เข้ากันได้กับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานไฟฟ้ากระแสสลับ จำเป็นต้องมีการแปลงเพิ่มเติมสำหรับแอปพลิเคชันบางตัว
  • ปัญหาสิ่งแวดล้อม เนื่องจากเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าบางประเภทอาจมีวัสดุอันตราย

การประยุกต์ใช้งานของวงจรเรียงกระแส

การประยุกต์ใช้งานหลักๆ ของวงจรเรียงกระแส ได้แก่:

  • ใช้สำหรับ จ่ายไฟให้กับเครื่องใช้ไฟฟ้า เนื่องจากเราทราบกันดีว่าเครื่องใช้ไฟฟ้าทุกชนิดใช้แหล่งจ่ายไฟ DC การใช้วงจรเรียงกระแสในแหล่งจ่ายไฟและระบบต่างๆ จะช่วยแปลงกระแสไฟฟ้าสลับ (AC) เป็นไฟฟ้ากระแสตรง (DC)
  • ใช้ในการบัดกรีและควบคุมความถี่เช่นเดียวกับที่ใช้ในสารไล่ยุงเพื่อให้พลังงานแก่ตะกั่วสำหรับควัน
  • ตัวคูณแรงดันไฟฟ้า - ดังที่ได้กล่าวไปก่อนหน้านี้ว่าเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าใช้สำหรับแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรง เป็นต้น เช่นเดียวกับที่ใช้ในการแปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรงสำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้า เช่น เตาไมโครเวฟ เป็นต้น
  • ใช้ใน หม้อแปลง เพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าตามต้องการโดยใช้เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าร่วมกับหม้อแปลงลดแรงดันไฟฟ้าหรือหม้อแปลงเพิ่มแรงดันไฟฟ้า
  • สำหรับ เครื่องใช้ไฟฟ้าวิทยุ วงจรเรียงกระแสทำหน้าที่เป็นตัวตรวจจับ เนื่องจากเอาต์พุตประกอบด้วยสัญญาณเสียง ตัวอย่างเช่น การมอดูเลต การดีมอดูเลต และแหล่งจ่ายไฟ

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Suspendisse varius enim in eros elementum tristique. Duis cursus, mi quis viverra ornare, eros dolor interdum nulla, ut commodo diam libero vitae erat. Aenean faucibus nibh et justo cursus id rutrum lorem imperdiet. Nunc ut sem vitae risus tristique posuere.

วงจรเรียงกระแส คืออะไร?

วงจรเรียงกระแส คืออะไร?

บทความนี้ให้ความเข้าใจโดยละเอียดเกี่ยวกับส่วนประกอบไฟฟ้าที่เรียกว่าวงจรเรียงกระแส

Lorem ipsum dolor amet consectetur adipiscing elit tortor massa arcu non.

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าสลับ (AC) เป็นกระแสไฟฟ้าตรง (DC) เพื่อให้ประจุไฟฟ้าไหลไปในทิศทางเดียว อย่างที่ทราบกันดีว่าไฟฟ้ามาถึงบ้านเรือนของเราจากโครงข่ายไฟฟ้าในรูปแบบไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) แต่เครื่องใช้ไฟฟ้าที่นิยมใช้กันมากที่สุด เช่น โทรศัพท์มือถือ คอมพิวเตอร์ โทรทัศน์ ตู้เย็น ฯลฯ ล้วนใช้กระแสไฟฟ้าตรง (DC) ดังนั้น เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าสลับจึงเป็นส่วนประกอบที่มีประโยชน์อย่างมากในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

บทความนี้ให้ความเข้าใจโดยละเอียดเกี่ยวกับส่วนประกอบไฟฟ้าที่เรียกว่าเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า รวมถึงประเภทต่างๆ เช่น เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบเต็มคลื่นและครึ่งคลื่น เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบควบคุมและไม่ควบคุม เป็นต้น นอกจากนี้ เราจะเรียนรู้เกี่ยวกับเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าเฉพาะต่างๆ เช่น เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบอาร์กปรอท เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบซีลีเนียม และเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบแม่นยำ

Rectifier คืออะไร?

วงจรเรียงกระแสคืออุปกรณ์หรือวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่แปลงไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) เป็นไฟฟ้ากระแสตรง (DC) กระแสสลับจะเปลี่ยนทิศทางเป็นระยะ ในขณะที่กระแสตรงจะไหลไปในทิศทางเดียวอย่างสม่ำเสมอ วงจรเรียงกระแสมีความสำคัญอย่างยิ่งยวดในการใช้งานอิเล็กทรอนิกส์หลายประเภทที่ต้องการแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงคงที่

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าส่วนใหญ่ใช้ไดโอดแบบจุดต่อ PN เพื่อแปลงกระแสไฟฟ้าสลับเป็นกระแสไฟฟ้าตรง แต่บางชนิดก็ใช้วัสดุชนิดอื่นด้วย เช่น วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ เช่น ซิลิกอนคาร์ไบด์ หรืออุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์เฉพาะทาง เช่น ไทริสเตอร์และทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามโลหะออกไซด์เซมิคอนดักเตอร์ (MOSFET)

วงจรเรียงกระแสทำงานอย่างไร?

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าสลับ (Rectifier) ​​คืออุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้แปลงกระแสไฟฟ้าสลับ (AC) เป็นกระแสไฟฟ้าตรง (DC) เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าสลับทำหน้าที่นี้โดยยอมให้กระแสไฟฟ้า (I) ไหลผ่านอุปกรณ์ใดๆ ก็ได้ กระบวนการที่เกิดขึ้นนี้เรียกว่า การแปลงกระแสไฟฟ้าสลับ (Rectification)

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าทำงานโดยใช้ไดโอดซึ่งเปรียบเสมือนวาล์วทางเดียวสำหรับกระแสไฟฟ้า เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าสามารถใช้ไดโอดหนึ่งตัวหรือมากกว่าเพื่อแปลงครึ่งรอบบวกหรือลบของกระแสไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ให้เป็นครึ่งรอบ เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าจะสร้างแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงโดยการเรียงกระแสของกระแสไฟฟ้ากระแสสลับหนึ่งรอบ และกระบวนการย้อนกลับของกระบวนการข้างต้นนี้เรียกว่า อินเวอร์เตอร์ และกระบวนการนี้เรียกว่า อินเวอร์ชั่น (inversion) ในกระแสไฟฟ้า

วงจรเรียงกระแส

ไดโอดมีบทบาทสำคัญในแหล่งจ่ายไฟ DC เพื่อแปลงสัญญาณ AC เป็นสัญญาณ DC ไดโอดแบบ PN junction มีการใช้งานมากมาย และวงจรเรียงกระแสก็เป็นหนึ่งในนั้น พูดง่ายๆ ก็คือ วงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ทำหน้าที่เรียงกระแสเรียกว่าวงจรเรียงกระแส ด้วยการใช้วงจรนี้ เราสามารถแปลงสัญญาณไฟฟ้าได้

ประเภทของวงจรเรียงกระแส

มีวงจรเรียงกระแสหลายประเภทที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน วงจรเรียงกระแสเหล่านี้ ได้แก่:

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบครึ่งคลื่น

  • ประเภทของเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าที่ง่ายที่สุด
  • ใช้ไดโอดตัวเดียวเพื่อให้กระแสไหลได้ในทิศทางเดียวเท่านั้นในระหว่างครึ่งรอบของรูปคลื่นไฟฟ้ากระแสสลับ
  • ประสิทธิภาพก็ค่อนข้างต่ำ

วงจรเรียงกระแสแบบคลื่นเต็ม

  • ใช้ไดโอดสองตัวเพื่อแก้ไขทั้งสองส่วนของคลื่น AC
  • ประสิทธิภาพดีขึ้นเมื่อเทียบกับเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบครึ่งคลื่น

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบคลื่นเต็มคลื่นแบบ Center-Tap:  ใช้หม้อแปลงแบบ Center-Tap

วงจรเรียงกระแสแบบสะพาน:  ใช้ไดโอดสี่ตัวในการกำหนดค่าแบบสะพาน ซึ่งไม่จำเป็นต้องใช้หม้อแปลงแบบแตะตรงกลาง

วงจรเรียงกระแสแบบสะพาน

  • วงจรเรียงกระแสแบบคลื่นเต็มชนิดหนึ่งซึ่งใช้ไดโอดสี่ตัวในรูปแบบสะพาน
  • มีประสิทธิภาพมากกว่าวงจรเรียงกระแสแบบคลื่นเต็มคลื่นแบบเซ็นเตอร์แทป
  • นิยมใช้ในแหล่งจ่ายไฟและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

วงจรเรียงกระแสแบบไม่มีสะพาน

  • วงจรเรียงกระแสแบบสะพานที่ช่วยลดแรงดันตกที่เกี่ยวข้องกับไดโอด
  • ใช้สวิตช์เพิ่มเติมเพื่อควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้า
  • นำเสนอประสิทธิภาพที่ดีขึ้นเมื่อเทียบกับวงจรเรียงกระแสแบบสะพานแบบดั้งเดิม

วงจรเรียงกระแสแรงดันไฟฟ้าสองเท่า

  • วงจรที่เพิ่มแรงดันเอาต์พุตของวงจรเรียงกระแสเป็นสองเท่า
  • ใช้ตัวเก็บประจุเพื่อเก็บและจ่ายประจุเพิ่มเติมในระหว่างกระบวนการแก้ไข

ตัวคูณค็อกครอฟต์-วอลตัน

  • วงจรคูณแรงดันไฟฟ้าที่สร้างแรงดันไฟฟ้า DC สูงจากแรงดันไฟฟ้า AC ต่ำ
  • มักใช้ในเครื่องเร่งอนุภาคและแหล่งจ่ายไฟฟ้าแรงดันสูง

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบสับ

  • ใช้สวิตช์ (สับ) เพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้าขาออก
  • สามารถให้แรงดันไฟขาออก DC แบบแปรผันได้โดยการปรับรอบหน้าที่ของเครื่องตัด

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบช็อตต์กี้

  • ใช้ไดโอด Schottky ซึ่งมีค่าแรงดันตกไปข้างหน้าต่ำกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับไดโอดมาตรฐาน
  • ความเร็วในการสลับที่เร็วขึ้นและการสูญเสียพลังงานที่ต่ำลง

วงจรเรียงกระแสแบบซิงโครนัส

  • ใช้ส่วนประกอบที่ทำงานอยู่ เช่น MOSFET แทนไดโอด
  • ช่วยลดการสูญเสียการนำไฟฟ้าและเพิ่มประสิทธิภาพ

วงจรเรียงกระแสไดโอดซีเนอร์

  • ใช้ไดโอดซีเนอร์เพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้า
  • ให้แรงดันเอาต์พุตคงที่แม้ว่าแรงดันอินพุตจะผันผวน

นอกเหนือจากประเภทเหล่านี้แล้ว เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าสามารถจำแนกได้เป็น เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบควบคุม และ เครื่องแปลงกระแส ไฟฟ้าแบบไม่มีการควบคุม

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบควบคุม: เครื่องแปลง กระแสไฟฟ้าประเภทนี้ แรงดันไฟฟ้าจะแปรผันเสมอ และมีการใช้ MOSFET, SCR หรือ IGBT เพื่อแปลงเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบควบคุมไม่ได้ให้เป็นเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบควบคุม เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าประเภทนี้ประกอบด้วยเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าอีกสองประเภท ได้แก่

  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าควบคุมแบบครึ่งคลื่น
  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าควบคุมแบบคลื่นเต็ม

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบควบคุมไม่ได้: ในเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าประเภทนี้ แรงดันไฟฟ้าไม่สามารถควบคุมได้ หรือไม่สามารถเปลี่ยนแปลงตามเวลาได้ เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบควบคุมไม่ได้มีสองประเภท คือ

  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบครึ่งคลื่นที่ไม่ควบคุม
  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบคลื่นเต็มแบบไม่ควบคุม

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบไม่มีการควบคุมจะใช้ไดโอดและสร้างแรงดันเอาต์พุตคงที่โดยขึ้นอยู่กับอินพุต AC เท่านั้น

มันทำงานกับสวิตช์ และไดโอดเรียงกระแสประเภทนี้มีบทบาทสำคัญ

ไม่สามารถควบคุมวงจรเรียงกระแสนี้ได้เนื่องจากเชื่อมต่อแบบไบอัสไปข้างหน้า

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบครึ่งคลื่น

ง่ายต่อการสร้าง คล้ายกับวงจรเรียงกระแส วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งทางใช้แปลงสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) เป็นสัญญาณไฟฟ้ากระแสตรง (DC) โดยการผ่านวงจรครึ่งรอบเชิงลบหรือบวก ข้อเสียเพียงอย่างเดียวคือมีประสิทธิภาพต่ำกว่าเมื่อเทียบกับวงจรเรียงกระแสแบบคลื่นเต็ม กล่าวโดยง่าย วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่นจะให้กระแสบวกล้วนๆ โดยหลีกเลี่ยงวงจรครึ่งรอบเชิงลบ ในขณะที่วงจรเรียงกระแสแบบคลื่นเต็มจะให้กระแสลบล้วนๆ โดยการเปลี่ยนทิศทาง ประสิทธิภาพของวงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่นอยู่ที่ 40.5% ซึ่งถือว่าต่ำกว่าวงจรเรียงกระแสแบบคลื่นเต็ม

วงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่น

วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่นมีดังต่อไปนี้:

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบคลื่นเต็ม

ต้องใช้ไดโอดหลายตัวในการทำงานและการสร้าง เป็นกระบวนการแปลงสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) เป็นสัญญาณไฟฟ้ากระแสตรง (DC) อย่างที่ทราบกันดีว่าวงจรไฟฟ้าที่แปลงไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) เป็นไฟฟ้ากระแสตรงเรียกว่าวงจรเรียงกระแส วงจรเรียงกระแสแบบคลื่นเต็มจะเรียงกระแสทั้งบวกและลบครึ่งรอบของสัญญาณขาเข้าซึ่งเป็นสัญญาณสลับ ประสิทธิภาพของวงจรเรียงกระแสแบบคลื่นเต็มมีประสิทธิภาพมากกว่าวงจรเรียงกระแสแบบคลื่นครึ่งคลื่นถึงสองเท่า ดังนั้นวงจรเรียงกระแสเหล่านี้จึงถูกนำไปใช้งานอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทุกชนิด เนื่องจากสามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าแรงสูงที่มีกำลังไฟฟ้าสูงได้

วงจรเรียงกระแสคลื่นเต็ม

วงจรสำหรับวงจรเรียงกระแสคลื่นเต็มมีดังต่อไปนี้:

วงจรเรียงกระแสแบบสะพาน

เป็นวงจรเรียงกระแสแบบคลื่นเต็มคลื่นชนิดหนึ่งที่ใช้ไดโอดสี่ตัวเพื่อสร้างสะพานแบบปิดวงจร วงจรนี้นำกระแสเป็นคู่ตลอดครึ่งวงจรบวกและลบ ซึ่งทำให้ไม่สูญเสียพลังงาน เรียกอีกอย่างว่าแรงดันเอาต์พุตแบบเรียงกระแส วงจรเรียงกระแสส่วนใหญ่ใช้ในแหล่งจ่ายไฟฟ้า โดยจ่ายแรงดัน DC ให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ไม่จำเป็นต้องใช้จุดต่อกลางบนขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลง

มาดูการทำงานของวงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์กัน อินพุตจะถูกป้อนผ่านหม้อแปลงไปยังหน้าตัดของวงจรเรียงกระแสแบบไดอะกอนอลบริดจ์ ในกรณีนี้หม้อแปลงจะทำงานตลอดเวลาเนื่องจากต้องจ่ายไฟให้กับวงจรทั้งสองตลอดเวลาที่ไฟฟ้ากระแสสลับขาเข้า

วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์

วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์มีดังต่อไปนี้:

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าบางประเภทโดยเฉพาะ

นอกเหนือจากเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าชนิดต่างๆ ที่กล่าวมาแล้ว ยังมีเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าชนิดพิเศษอีกบางชนิด ได้แก่:

  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบอาร์คปรอท
  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าซีลีเนียม
  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบแม่นยำ

มาหารือเกี่ยวกับประเภทเหล่านี้โดยละเอียดดังต่อไปนี้

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบอาร์คปรอท

ใช้ในการแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรง และมีการใช้ในระยะแรกๆ ก่อนที่จะมีการประดิษฐ์อุปกรณ์โซลิดสเตตที่เรียกว่า ไทริสเตอร์ใช้สำหรับจ่ายกระแสไฟฟ้าได้หลายร้อยกิโลวัตต์ ประกอบด้วยภาชนะแก้วสุญญากาศที่มีปรอทอยู่ด้านล่างทำหน้าที่เป็นแคโทด และด้านบนเป็นแอโนด การทำงานจะเกิดขึ้นโดยการคายไอปรอทในท่อที่ปิดสนิท เพื่อสร้างกำแพงกั้นทางไฟฟ้าที่ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลได้เพียงทิศทางเดียว มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมและการทหาร

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าซีลีเนียม

เป็นเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่คิดค้นขึ้นในปี ค.ศ. 1933 โดยใช้ซีลีเนียม ซึ่งเป็นธาตุเคมีชนิดหนึ่ง ทำหน้าที่เป็นสารกึ่งตัวนำสำหรับการนำไฟฟ้า มันถูกใช้ในแหล่งจ่ายไฟสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าและในอุปกรณ์ชาร์จแบตเตอรี่กระแสสูง จนกระทั่งถูกแทนที่ด้วยเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าซิลิคอนไดโอด เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้านี้ประกอบด้วยแผ่นอะลูมิเนียมหรือแผ่นเหล็กซ้อนกันเป็นชั้นๆ เคลือบด้วยบิสมัทหรือนิกเกิลหนาประมาณ 1 ไมโครเมตร มีขนาดใกล้เคียงกับเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าคอปเปอร์ออกไซด์

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบแม่นยำ

เป็นวงจรเรียงกระแสชนิดหนึ่งที่ใช้ร่วมกับออปแอมป์ เพื่อให้วงจรทำงานเหมือนไดโอดและวงจรเรียงกระแสในอุดมคติ นิยมใช้ในการประมวลผลสัญญาณที่มีความแม่นยำสูง วงจรนี้นำกระแสได้อย่างสมบูรณ์แบบเมื่อไบแอสไปข้างหน้า โดยไม่มีแรงดันตกคร่อมไปข้างหน้า และจะบล็อกเมื่อเกิดไบแอสย้อนกลับ

ข้อดีของวงจรเรียงกระแส

ข้อดีหลักของเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้ามีดังนี้:

  • แปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรงสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
  • จำเป็นสำหรับการชาร์จแบตเตอรี่ในอุปกรณ์และยานพาหนะไฟฟ้า
  • ใช้ในกระบวนการอุตสาหกรรม เช่น การชุบด้วยไฟฟ้าและการเชื่อม
  • ช่วยให้ส่งไฟฟ้า HVDC ได้อย่างมีประสิทธิภาพในระยะทางไกล
  • ให้พลังงาน DC ที่ควบคุมได้และเสถียรสำหรับการใช้งานที่แม่นยำ
  • เป็นส่วนหนึ่งของระบบพลังงานหมุนเวียนเพื่อแปลงไฟฟ้ากระแสสลับแปรผันเป็นไฟฟ้ากระแสตรง
  • อำนวยความสะดวกในการประมวลผลสัญญาณโดยการแปลงสัญญาณ AC ให้เป็นสัญญาณที่แก้ไขแล้ว
  • มีส่วนช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานในกระบวนการแปลงพลังงาน
  • คุ้มค่าและเชื่อถือได้สำหรับการใช้งานที่หลากหลาย

ข้อเสียของวงจรเรียงกระแส

ข้อเสียหลักของวงจรเรียงกระแสมีดังนี้:

  • สร้างฮาร์โมนิกและสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าในระหว่างกระบวนการแปลง
  • อาจต้องมีส่วนประกอบการกรองเพิ่มเติมเพื่อลดริปเปิลเอาต์พุต
  • มีข้อจำกัดในการจัดการระดับพลังงานสูงเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีทางเลือกอื่นๆ
  • ประสิทธิภาพอาจลดลงเมื่อมีโหลดบางส่วนหรือเมื่อทำงานนอกเงื่อนไขการออกแบบ
  • ต้นทุนเริ่มต้นสูงสำหรับเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าบางประเภทและอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง
  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าบางตัวอาจมีค่าแฟกเตอร์กำลังไฟฟ้าต่ำกว่าเมื่อเทียบกัน ส่งผลให้คุณภาพไฟฟ้าไม่ดี
  • อาจต้องมีการบำรุงรักษา โดยเฉพาะในการใช้งานอุตสาหกรรมหนัก
  • ความเป็นไปได้ของการเกิดความร้อน ต้องใช้กลไกระบายความร้อนในเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้ากำลังสูง
  • ไม่เข้ากันได้กับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานไฟฟ้ากระแสสลับ จำเป็นต้องมีการแปลงเพิ่มเติมสำหรับแอปพลิเคชันบางตัว
  • ปัญหาสิ่งแวดล้อม เนื่องจากเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าบางประเภทอาจมีวัสดุอันตราย

การประยุกต์ใช้งานของวงจรเรียงกระแส

การประยุกต์ใช้งานหลักๆ ของวงจรเรียงกระแส ได้แก่:

  • ใช้สำหรับ จ่ายไฟให้กับเครื่องใช้ไฟฟ้า เนื่องจากเราทราบกันดีว่าเครื่องใช้ไฟฟ้าทุกชนิดใช้แหล่งจ่ายไฟ DC การใช้วงจรเรียงกระแสในแหล่งจ่ายไฟและระบบต่างๆ จะช่วยแปลงกระแสไฟฟ้าสลับ (AC) เป็นไฟฟ้ากระแสตรง (DC)
  • ใช้ในการบัดกรีและควบคุมความถี่เช่นเดียวกับที่ใช้ในสารไล่ยุงเพื่อให้พลังงานแก่ตะกั่วสำหรับควัน
  • ตัวคูณแรงดันไฟฟ้า - ดังที่ได้กล่าวไปก่อนหน้านี้ว่าเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าใช้สำหรับแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรง เป็นต้น เช่นเดียวกับที่ใช้ในการแปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรงสำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้า เช่น เตาไมโครเวฟ เป็นต้น
  • ใช้ใน หม้อแปลง เพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าตามต้องการโดยใช้เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าร่วมกับหม้อแปลงลดแรงดันไฟฟ้าหรือหม้อแปลงเพิ่มแรงดันไฟฟ้า
  • สำหรับ เครื่องใช้ไฟฟ้าวิทยุ วงจรเรียงกระแสทำหน้าที่เป็นตัวตรวจจับ เนื่องจากเอาต์พุตประกอบด้วยสัญญาณเสียง ตัวอย่างเช่น การมอดูเลต การดีมอดูเลต และแหล่งจ่ายไฟ

Related articles