Bruggelijkrichters

Een bruggelijkrichter is een schakeling die vier diodes gebruikt om beide helften van een wisselstroomgolfvorm te sturen zodat de belasting één polariteit ziet. Met andere woorden, hij zet wisselstroom om in pulserende gelijkstroom zonder dat er een middenaftakkingstransformator nodig is. De diodes geleiden paarsgewijs, waarbij de negatieve halve cyclus wordt omgedraaid zodat de stroom door de belasting altijd in dezelfde richting gaat. Vergeleken met een halfgolfgelijkrichter gebruikt een brug beide halve cycli, wat een hogere gemiddelde gelijkspanning en lagere rimpelspanning oplevert bij dezelfde netfrequentie. Het elimineert de verliezen niet (er zijn altijd twee diodes in het geleidingspad), maar het maakt beter gebruik van de ingangsgolfvorm en verbetert de uitvoerkwaliteit. Een condensator over de belastingsweerstand werkt als een filter, die de pulserende uitvoer afvlakt tot een beter bruikbare gelijkstroomvoeding.

Ratings en thermische grenzen
De selectie van gelijkrichters begint met spanning, stroom en thermische limieten. De piekspanning in omgekeerde richting moet hoger zijn dan de maximale AC-ingang, inclusief transiënten. De nominale stroomsterkte moet zowel de statische belasting als de opstartpiek dekken. Inschakelstroom, vooral bij grote filtercondensatoren, is sterk afhankelijk van de impedantie en capaciteit van de transformator, dus een getal op de datasheet vertelt niet het hele verhaal. Thermisch gezien geleiden twee diodes elke halve cyclus, dus de brug verliest ruwweg: P ≈ 2 × V_F × I_load Dit is een nuttige eerste schatting, niet het uiteindelijke antwoord. De voorwaartse spanning varieert met temperatuur en stroom, en condensatorvoedingen creëren hoge piekstromen in plaats van gelijkstroom. Dat betekent dat de werkelijke dissipatie erger kan zijn dan verwacht. Stop niet bij steady-state berekeningen - herhaalde verwarmings- en koelcycli kunnen soldeerverbindingen en interne verbindingen vermoeien, vooral bij ontwerpen met een hoog vermogen of slechte koeling.

Rimpeling, rendement en netinvloeden
Voor een condensator-ingangsfilter is een ruwe schatting van de rimpelspanning: V_ripple ≈ I_load / (fC) waarbij f twee keer de AC-frequentie is voor een volledige-golfgelijkrichter. Dit gaat uit van een relatief constante belastingsstroom. Echte belastingen zijn vaak dynamisch, dus de gemeten rimpel is meestal hoger. De efficiëntie is sterk afhankelijk van de uitgangsspanning. In laagspanningsvoedingen wordt de vaste diodeval een groot percentage van de totale uitgang, daarom gebruiken ontwerpers in die gevallen vaak Schottky-diodes of synchrone gelijkrichting. Een brug die een condensator voedt, onttrekt ook geen gelijkmatige sinusstroom aan de bron. Het trekt stroom in korte, hoge pieken. Dat veroorzaakt harmonischen, verslechtert de arbeidsfactor en kan ruis introduceren of stroomopwaartse componenten belasten. In systemen met een hoger vermogen zorgt dit gedrag er vaak voor dat er extra filtering of correctie van de arbeidsfactor nodig is.