วงจรเรียงกระแส (Rectifier Circuit)

วงจรเรียงกระแส (Rectifier Circuit) วงจรเร็กติไฟร์ ทําหน้าที่แปลงไฟฟ้ากระแสสลับให้เป็นไฟฟ้ากระแสตรง โดยมีไดโอดเป็นอุปกรณ์หลัก ไดโอดที่นิยมนํามาใช้คือ ชนิดซิลิกอน 

วงจรเรียงกระแส (Rectifier Circuit) มี  3 แบบ ดังนี้

1. Half Wave Rectifier วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น2. Full Wave Rectifier by Center-tapped Transformer วงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นโดยใช้หม้อแปลงแบบมีแทปกลาง

3. Full Wave Bridge Rectifier วงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นแบบไดโอดบริดจ์

1. Half Wave Rectifier วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น

        เป็นวงจรแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นกระแสตรง โดยใช้ ไดโอดเพียงตัวเดียวในการตัดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับออกไปซีกใดซีกหนึ่ง ดังรูป

จากรูป เริ่มต้นเมื่อไฟฟ้ากระแสสลับช่วงบวกเข้ามาตรงขา แอโนด (Anode) ของไดโอด ทำให้ไดโอดได้รับไบอัสตรง (Forward Bias) ซึ่งกระแสไฟฟ้าจะสามารถไหลผ่านไอโอดไปได้ ทําให้มี output เป็น ซีกบวกออกไป แต่เมื่อไฟฟ้ากระแสสลับเป็นช่วงลบทำให้ไดโอดได้รับไบอัสกลับ (Reverse Bias) ซึ่งกระแสไฟฟ้าจะไม่สามารถไหลผ่านไดโอดได้ทำให้ output ออกเป็น 0 โวลท์ 

โดยแรงดันขาออก (Output) จะมีเฉพาะเพียงช่วงบวกของไฟฟ้ากระแสสลับเท่านั้น ซึ่งสามารถคำนวณหาค่าแรงดันไฟฟ้าเฉลี่ย หรือ ไฟกระแสตรง (Vdc) ได้จากสูตร 

V_dc = 0.318 Vp 

เมื่อ...

V_dc คือ แรงดันไฟฟ้าเฉลี่ย

Vp คือ แรงดันสูงสุดของแรงดันขาเข้า Input

Ex1. จากรูป จงหาแรงดันเฉลี่ย (V_dc) ของวงจร Half Wave Rectifier วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น

วิธีทำ

          จากสูตร  V_dc = 0.318 Vp ; เมื่อ Vp = V_max = แรงดันสูงสุดมีค่าเท่ากับ 12 โวลท์

ดังนั้นแทนค่าในสูตรจะได้ V_dc = 0.318 x 12 = 3.816 โวลท์  #

2. Full Wave Rectifier by Center-tapped Transformer วงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นโดยใช้หม้อแปลงแบบมีแทปกลาง

เร็กติไฟเออร์เต็มคลื่นใช้หม้อแปลงมีแทปกลาง (Full Wave Rectifier by Center-tapped Transformer) เป็นวงจรแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นกระแสตรง โดยใช้หม้อแปลงแบบมีแทป และไดโอด 2 ตัว 

จากรูปด้านบน output ของหม้อแปลง V1 และ V2 ในช่วงเวลาเดียวกันจะมีไฟฟ้าซีกตรงข้ามกัน และมี CT เป็น 0V เมื่อนํามาต่อกับวงจรจะได้ดังนี้

จากรูปเมื่อนําไดโอดสองตัวมาต่อ จะทําให้ไดโอดแต่ละตัวสลับกันทํางานตามช่วงเวลาที่ตัวเองไบอัสตรง ทําให้ได้ output ออกมาตามกราฟล่าง (Full Wave) เป็นกระแสตรง

โดยแรงดันขาออก (Output) จะมีเฉพาะเพียงช่วงบวกของไฟฟ้ากระแสสลับเท่านั้น ซึ่งสามารถคำนวณหาค่าแรงดันไฟฟ้าเฉลี่ยได้จากสูตร 

V_dc = 0.636 Vp 

เมื่อ...

V_dc คือ แรงดันไฟฟ้าเฉลี่ย

Vp คือ แรงดันสูงสุดของแรงดันขาเข้า Input

Ex2. จงหาแรงดันเฉลี่ย (V_dc) ของวงจร Full Wave Rectifier วงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นเมื่อแรงดันสูงสุดของ Input มีค่าเท่ากับ 24 โวลท์

วิธีทำ

          จากสูตร  V_dc = 0.636 Vp ; เมื่อ Vp = V_max = แรงดันสูงสุดมีค่าเท่ากับ 24 โวลท์

ดังนั้นแทนค่าในสูตรจะได้ V_dc = 0.636 x 24 = 15.264 โวลท์  #

3. Full Wave Bridge Rectifier วงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นแบบไดโอดบริดจ์

เร็กติไฟเออร์เต็มคลื่นแบบบริดจ์ ( Full Wave Bridge Rectifier) เป็นวงจรแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นกระแสตรง โดยใช้ไอโอดทั้งหมด 4 ตัว ดังนี้

เริ่มต้นด้วยเมื่อมีไฟฟ้าซีกบวก(A)เข้ามา จะทําให้ D2 และ D4 ได้รับไบอัสตรง จะได้ output เป็นไฟซีกบวก ต่อมาเมื่อไฟซีกลบ (B) เข้ามา จะทําให้ D1 และ D3 ได้รับไบอัสตรง จะได้ output เป็นไฟซีกบวกเช่นเดียวกัน จะเป็นแบบนี้ไปเรื่อยๆ จึงทําให้เราได้ output เป็นไฟตรง ในการใช้งานจริงนั้น จะต้องต่อตัวเก็บประจุ (Capacitor) ขนานที่ output เพิ่มเติม เพื่อให้ไฟกระแสตรงที่ยังกระเพื่อมอยู่เรียบเป็นเส้นตรง สามารถนําไปจ่ายให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆได้

สามารถคำนวณหาค่าแรงดันไฟฟ้าเฉลี่ยได้จากสูตร 

Vdc = 0.636 Vp 

เมื่อ...

V_dc คือ แรงดันไฟฟ้าเฉลี่ย

Vp คือ แรงดันสูงสุดของแรงดันขาเข้า Input