עקרון עבודה וסוגים עיקריים של מיישרי גשרים

I. מבוא

מיישרי גשרים (BRIDGE RECTIFIERS) הם מיישר חשוב בתחום האלקטרוניקה הכוחנית, שתפקידו העיקרי הוא המרת זרם חילופין (AC) לזרם ישר (DC). עם יתרונותיו של יעילות גבוהה, יציבות ומבנה פשוט, מיישר הגשר נמצא בשימוש נרחב בחשמל, תקשורת, בקרה תעשייתית ותחומים אחרים. במאמר זה, עיקרון העבודה והסוגים העיקריים של מיישרי גשרים יוצגו בפירוט, על מנת לספק לקוראים הבנה מקיפה ומעמיקה-.

II. עקרון עבודה של מיישר גשר

עקרון הפעולה של מיישר הגשר מבוסס על מוליכות חד-כיוונית של הדיודה. הוא משתמש בארבע דיודות (D1, D2, D3, D4) כדי ליצור מעגל בהתאם לחיבור ספציפי (חיבור גשר) כדי לממש את תיקון זרם חילופין.

באופן ספציפי, כאשר חצי השבוע החיובי- של אספקת ה-AC מופעל על מיישר הגשר, דיודות D1 ו-D3 מוטות קדימה, בעוד שדיודות D2 ו-D4 מוטות לאחור. בשלב זה, דיודות D1 ו-D3 מוליכות, והזרם עובר מהמסוף החיובי של ספק הכוח דרך D1, העומס ו-D3 חזרה למסוף השלילי של ספק הכוח, ויוצר נתיב זרם קדימה. במקביל, ניתוק דיודות D2 ו-D4, לא מעורב בתהליך המוליך.

כאשר חצי השבוע השלילי- של ספק הכוח AC פועל על מיישר הגשר, דיודות D2 ו-D4 נמצאות במצב הטיה קדימה, בעוד שדיודות D1 ו-D3 נמצאות במצב הטיה הפוכה. בשלב זה, דיודות D2 ו-D4 מוליכות, והזרם חוזר מהמסוף השלילי של ספק הכוח דרך D4, העומס ו-D2 למסוף החיובי של ספק הכוח, ויוצר נתיב זרם הפוך. במקביל, דיודות D1 ו-D3 מנותקות ואינן משתתפות בתהליך המוליך.

באמצעות התהליך שלמעלה, מיישר הגשר מבין את תיקון הגל המלא של-הספק AC. בין אם ספק הכוח AC נמצא בחצי מחזור חיובי או שלילי, מיישר הגשר יכול להבטיח שהזרם מאספקת החשמל יזרום חיובי לעומס, ולאחר מכן מהעומס יזרום בחזרה לספק הכוח השלילי, היווצרות זרם DC יציב.

III. הסוגים העיקריים של מיישרי גשרים

ניתן לחלק מיישרי גשרים לסוגים שונים לפי מבנים, פונקציות ותרחישי יישום שונים. להלן כמה סוגים נפוצים של מיישרי גשרים:

מיישר גשר חד-פאזי

מיישר הגשר החד-פאזי הוא הסוג הבסיסי ביותר של מיישר הגשר והוא מתאים רק לספקי כוח AC חד פאזיים{{1}. מיישר גשר חד-פאזי מורכב מארבע דיודות המחוברות בחיבור גשר. כאשר מקור מתח AC חד-פאזי מופעל על המיישר, מיישר הגשר מסוגל לממש תיקון גל מלא- של הספק AC והספק DC יציב.

מיישרי גשר תלת-פאזיים

מיישרי גשרים תלת-פאזיים מתאימים לספקי כוח AC תלת-פאזיים. בהשוואה למיישרי גשרים חד-פאזיים, למיישרי גשר תלת-פאזיים יש יעילות יישור גבוהה יותר ומקדם פעימה קטן יותר. מיישר גשר תלת-פאזי מורכב בדרך כלל משש דיודות, כאשר שתי דיודות מחוברות לכל פאזה של ספק הכוח כדי ליצור שלושה מיישרי גשר- חד פאזיים נפרדים. כאשר ספק הכוח AC תלת-פאזי פועל על המיישר, שלושת מיישרי הגשר החד-פאזיים פועלים בו-זמנית למימוש-יישור הגל המלא של מתח AC תלת-פאזי.

מיישר גשר מבוקר-תריסטור

מיישר גשר SCR הוא סוג של מיישר גשר עם פונקציית תיקון ניתנת לשליטה. הוא משתמש ב-SCR כאלמנט המיישר, ושולט במתח ובזרם המיישרים על ידי שליטה בזווית ההולכה של ה-SCR. למיישר גשר SCR יש את היתרונות של מתח פלט מתכוונן, מהירות תגובה מהירה, יעילות גבוהה וכו'. הוא נמצא בשימוש נרחב בממיר אלקטרוני כוח, בקרת מנוע ותחומים אחרים.

מיישר גשר מיתוג

מיישר גשר מיתוג הוא מיישר גשר המשתמש בצינורות מיתוג (כגון MOSFET, IGBT וכו') לצורך תיקון. הוא מאמץ טכנולוגיית מיתוג-תדר גבוה כדי לממש את תיקון זרם חילופין על ידי שליטה בהפעלה-של צינורות מיתוג. למיישר גשר מיתוג יתרונות של גודל קטן, קל משקל, יעילות גבוהה, צורות גל טובות של פלט וכו', והוא מתאים לתרחישי יישום הדורשים יעילות גבוהה ותיקון דיוק גבוה.

IV. יתרונות וחסרונות של מיישרי גשרים

למיישר גשר יש את היתרונות הבאים:

יעילות תיקון גבוהה:מיישר הגשר יכול לממש את תיקון הגל המלא- של מתח AC, עם יעילות יישור גבוהה.

צורת גל פלט טובה:פלט מיישר גשר צורת גל זרם DC יציבה, מקדם פעימה קטן.

מבנה פשוט:מבנה מיישר הגשר הוא פשוט, קל לייצור ולתחזוקה.

עם זאת, למיישר הגשר יש גם כמה חסרונות:

מספר גדול של דיודות:מיישר הגשר דורש ארבע דיודות, מה שמגדיל את העלות ואת קושי התחזוקה.

גודל גדול:בשל הצורך בארבע דיודות ובמבנה המעגל המתאים, גודל מיישר הגשר גדול יחסית.

בעיות בפיזור חום:מיישר הגשר יפיק כמות מסוימת של חום בתהליך העבודה, וצריך לנקוט באמצעי פיזור חום תואמים כדי להבטיח פעולה תקינה.

V. מסקנה

מיישר הגשר הינו מיישר חשוב בעל יתרונות של יעילות גבוהה, יציבות ומבנה פשוט. הוא משתמש בארבע דיודות כדי ליצור מעגל לפי חיבור ספציפי (חיבור גשר) כדי לממש את תיקון זרם החילופין. על פי מבנים, פונקציות ותרחישי יישומים שונים, ניתן לחלק מיישרי גשרים לסוגים שונים, כגון מיישרי גשרים חד-פאזיים, מיישרי גשרים תלת-פאזיים, מיישרי גשר נשלטי סיליקון ומיישרי גשרים מיתוג. ביישומים מעשיים, יש צורך לבחור את הסוג המתאים של מיישר גשרים בהתאם לצרכים הספציפיים ולנקוט באמצעים מתאימים כדי להתגבר על חסרונותיו ולממש את הביצועים והיתרונות הטובים ביותר.