Bộ chỉnh lưu là linh kiện điện tử được sử dụng rộng rãi trong nhiều loại mạch điện tử và nguồn điện (PSU) khác nhau.

Có rất nhiều loại và mô hình cầu chỉnh lưu khác nhau được sử dụng. Việc chọn loại chỉnh lưu tốt nhất cho nhu cầu của bạn sẽ phụ thuộc vào độ chính xác của ứng dụng mà bạn muốn thực hiện, và các thông số của mạch và loại thiết bị nơi nó sẽ được gắn vào.

Thế nào là cầu chỉnh lưu?

Cầu chỉnh lưu là một loại linh kiện điện tử tương đối đơn giản nhưng khá quan trọng, bao gồm sự sắp xếp của ít nhất bốn diode trong một cấu hình mạch cầu. Đặc điểm chính xác định của một cầu chỉnh lưu diode là cực tính đầu ra của nó sẽ luôn giống nhau, bất kể cực tính ở các cực đầu vào của nó là gì.

Cầu chỉnh lưu KBPC606

Đặc tính chính của các diode trong cầu chỉnh lưu là chúng chỉ cho phép dòng điện chạy qua chúng theo một hướng. Bằng cách sắp xếp một loạt các điốt theo một cách nhất định, do đó chúng ta có thể đảm bảo rằng đầu ra hiện tại qua bộ chỉnh lưu là một chiều, ngay cả khi nó là hai chiều ở đầu vào. Như vậy, các thiết bị diode này được gọi là bộ chỉnh lưu, bởi vì chúng thực hiện một quá trình chỉnh lưu dòng điện (chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều).

Để cấp nguồn cho hầu hết các loại thiết bị dựa trên mạch điện tử PCB tiêu chuẩn, dòng điện đầu vào xoay chiều cần được chuyển đổi hoặc chỉnh lưu thành dòng điện chạy theo cùng một hướng. Điều này dẫn đến tín hiệu đầu ra nguồn DC (dòng điện một chiều) và do đó có thể sử dụng được điện áp đầu ra mà từ đó thiết bị hoặc sản phẩm được đề cập có thể sử dụng nguồn điện ổn định và nhất quán.

Hoạt động như một bộ chỉnh lưu là một trong những vai trò quan trọng nhất đối với diode trong bất kỳ loại mạch điện nào. Ngày nay, cầu diode bán dẫn sẽ được tìm thấy trong hầu hết mọi thiết bị điện tử chạy bằng điện.

Cầu chỉnh lưu diode GBU810

Bố trí bộ chỉnh lưu là một tính năng đặc biệt phổ biến của bộ nguồn thiết bị. Chúng hoạt động hiệu quả như một máy biến áp được đặt giữa đầu vào ổ cắm AC và đầu ra DC cuối cùng, cung cấp năng lượng cho mạch và các thành phần trong thiết bị. Bộ chỉnh lưu thường được gắn vào mạch thông qua kết nối đầu vào AC hai dây.

Bộ chỉnh lưu hoạt động như thế nào?

Ví dụ đơn giản về dòng điện chạy qua một mạch điện kín giống như nước được bơm từ bể này sang bể thứ hai thông qua một mạng lưới các đường ống. Trong sự tương tự này, tùy thuộc vào hướng dòng chảy của máy bơm, một bể sẽ đóng vai trò là đầu vào, trong khi bể kia sẽ là đầu ra. Thông thường, việc đảo ngược chiều của máy bơm sẽ chuyển toàn bộ hướng dòng chảy, có nghĩa là bồn chứa đầu ra trở thành đầu vào và ngược lại. Nếu chúng ta gắn một thiết bị như bánh xe nước vào một trong các đường ống giữa hai bể chứa, chúng ta sẽ thấy nó liên tục thay đổi hướng khi chúng ta chuyển hướng dòng chảy của máy bơm qua lại.

Đây cũng là điều xảy ra trong một mạch điện đơn giản nếu hướng chảy của dòng điện đầu vào bị đảo ngược. Một phiên bản của hiệu ứng này là tín hiệu điện xoay chiều mang lại, dòng điện liên tục chuyển hướng với tốc độ rất cao. Nếu không có một thành phần hoạt động như một máy biến áp để cung cấp đầu ra DC, một cái gì đó giống như một đèn LED (bánh xe nước, trong so sánh này) được gắn vào mạch AC sẽ nhấp nháy và tắt liên tục với sự thay đổi liên tục theo hướng hiện tại. Điều này sẽ minh họa tại sao nhiều thiết bị điện tử cần nguồn điện một chiều (DC) để hoạt động bình thường.

Chiều dòng điện chạy qua bộ chỉnh lưu

Một mạch cầu chỉnh lưu cơ bản cho thấy rõ ràng dòng điện luôn chạy theo cùng một hướng sau khi đi qua sự sắp xếp của bốn diode được đặt trong một mạch cầu, bất kể cực tính ở đầu vào. Với sự sắp xếp phù hợp của bốn hoặc nhiều diode như vậy trong mạch cầu, đầu ra dòng điện sẽ là một chiều (nguồn DC), bất kể hướng dòng điện đầu vào là gì. Ngoài việc thực hiện vai trò chuyển đổi dòng điện quan trọng này, bộ chỉnh lưu cũng có thể cung cấp bảo vệ ngược cực.

Phân cực ngược xảy ra khi các dây dẫn của thiết bị cấp nguồn DC được kết nối ngược trở lại phía trước hoặc khi lắp nguồn không đúng cách. Nếu không có thành phần mạch như cầu diode, cực tính đảo ngược này có thể ngăn cản hoạt động bình thường của sản phẩm hoặc thiết bị và có thể nhanh chóng làm hỏng mạch khi chịu tải.

Bộ chỉnh lưu toàn phần và bán phần

Bộ chỉnh lưu toàn phần và bán phần đều thự hiện vai trò giống như nhau, nhưng mỗi bộ lại sử dụng một phương pháp khác nhau. Do sự khác biệt trong cách chúng sử lý tín hiệu AC vào, sự khác biệt có thể quan sát được về hiệu suất hoạt động tổng thể của điện áp đầu ra của hai loại chỉnh lưu này.

Chỉnh lưu toàn phần sử dụng cầu diode, chủ động chuyển đổi thành phần âm của đầu vào AC thành điện áp dương và sau đó chỉnh lưu toàn bộ tín hiệu thu được thành nguồn DC (dòng xung). Công việc này được thực hiện bởi hai diode điện trong bộ chỉnh lưu toàn phần, mỗi diode cho mỗi nửa dạng sóng.
Thay vào đó, chỉnh lưu bán phần thực hiện một cách tiếp cận khác. Thay vì chuyển đổi thành phần điện áp âm, bộ chỉnh lưu bán phần sử dụng một diode duy nhất để loại bỏ phần âm hoàn toàn, phần còn lại chuyển đổi nửa còn lại của tín hiệu thành đầu ra DC có thể sử dụng được.

Điều này có nghĩa là bộ chỉnh lưu toàn phần hiệu quả hơn bộ chỉnh lưu bán phần vì dạng sóng đầu vào sẽ được chuyển đổi toàn bộ và sử dụng để cung cấp năng lượng cho phần còn lại của mạch. Điều này cũng dẫn đến dạng sóng của điện áp ngõ ra phẳng hơn so với sử dụng bộ chỉnh lưu bán phần.