ब्रिज रेक्टिफायर कैलकुलेटर क्या है?
ब्रिज रेक्टिफायर चार डायोड का इस्तेमाल करके AC को पल्सेटिंग DC में बदलता है और AC तरंग के दोनों हिस्सों में करंट प्रवाहित करता है (फुल-वेव रेक्टिफिकेशन)। यह कैलकुलेटर पीक इनपुट वोल्टेज, डायोड फॉरवर्ड ड्रॉप, लोड करंट, लाइन फ्रीक्वेंसी और फिल्टर कैपेसिटर के मान के आधार पर अनुमानित औसत DC आउटपुट वोल्टेज और स्मूथिंग कैपेसिटर के बाद मिलने वाली रिपल वोल्टेज बता देता है।
इसका इस्तेमाल कैसे करें
ब्रिज तक पहुँचने वाली AC तरंग का पीक (RMS नहीं) वोल्टेज दर्ज करें। अगर आपको सिर्फ RMS मान पता है, तो उसे 1.414 से गुणा कर दें। प्रति डायोड डायोड ड्रॉप सेट करें (सिलिकॉन के लिए आमतौर पर 0.7 V, शॉट्की के लिए लगभग 0.3 V), अनुमानित लोड करंट एम्पियर में, अपनी मेन्स फ्रीक्वेंसी (50 या 60 Hz; भारत में 50 Hz होती है), और फिल्टर कैपेसिटर माइक्रोफैराड में। यह टूल औसत DC आउटपुट, दो कंडक्टिंग डायोड ड्रॉप के बाद का पीक DC वोल्टेज, और पीक-टू-पीक रिपल बता देता है।
फॉर्मूला की समझ
फुल-वेव रेक्टिफाइड साइन तरंग का औसत मान 2·Vpeak/π ≈ 0.637·Vpeak होता है। चूँकि ब्रिज में किसी भी क्षण दो डायोड करंट प्रवाहित करते हैं, इसलिए हम 2·Vdiode घटा देते हैं। रिपल के लिए Vripple = Iload / (2·f·C) का इस्तेमाल होता है; यहाँ 2 का गुणांक इसलिए है क्योंकि फुल-वेव रेक्टिफायर हर साइकल में कैपेसिटर को दो बार चार्ज करता है।
हल किया हुआ उदाहरण
मान लीजिए Vpeak = 17 V, Vdiode = 0.7 V: Vdc = (2 × 17)/π − 1.4 = 10.823 − 1.4 ≈ 9.42 V। अब Iload = 1 A, f = 50 Hz, C = 1000 µF के लिए: Vripple = 1 / (2 × 50 × 0.001) = 10 V पीक-टू-पीक — यह साफ संकेत है कि आपको कहीं बड़े कैपेसिटर की ज़रूरत है।
स्थिरांक और संदर्भ मान
एक पूर्ण-तरंग ब्रिज रेक्टिफायर चार डायोड का उपयोग करता है ताकि AC साइन वेव के दोनों आधे हिस्से लोड के माध्यम से करंट को एक ही दिशा में चलाएं। संचालन पथ हमेशा दो डायोड को श्रृंखला में से गुजरता है, इसलिए दो फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप शिखर से घटाए जाते हैं। नीचे दिए गए मान गणना में उपयोग किए जाने वाले स्थिरांक और संदर्भ आंकड़े हैं।
| मात्रा | प्रतीक / मान | नोट्स |
|---|---|---|
| औसत कारक (पूर्ण-तरंग साइन) | 2/π ≈ 0.637 | एक पूर्ण-तरंग सुधरी हुई साइन का औसत मान इसके शिखर के सापेक्ष |
| RMS-से-शिखर कारक | √2 ≈ 1.414 | \(V_{peak} = \sqrt{2}\,V_{rms}\) |
| सिलिकॉन डायोड ड्रॉप | ~0.7 V | एक मानक रेक्टिफायर डायोड का विशिष्ट फॉरवर्ड वोल्टेज (उदा. 1N400x) |
| शॉट्की डायोड ड्रॉप | ~0.3 V | कम ड्रॉप, कम गर्मी, निम्न-वोल्टेज आपूर्ति के लिए उत्तम |
| जर्मेनियम डायोड ड्रॉप | ~0.3 V | पुरानी तकनीक, कम फॉरवर्ड वोल्टेज |
| रिपल आवृत्ति | 2 × लाइन आवृत्ति | 50 Hz मेन्स के लिए 100 Hz, 60 Hz मेन्स के लिए 120 Hz |
परिवर्तनशील इकाइयाँ
| क्षेत्र | परिवर्तनशील | इकाई |
|---|---|---|
| vpeak | शिखर इनपुट वोल्टेज \(V_{peak}\) | वोल्ट (V) |
| vdiode | डायोड फॉरवर्ड ड्रॉप \(V_{diode}\) | वोल्ट (V) |
| iload | लोड करंट \(I_{load}\) | एम्पीयर (A) |
| freq | लाइन आवृत्ति \(f\) | हर्ट्ज़ (Hz) |
| cap | फ़िल्टर संधारित्र \(C\) | फैराड (F); अक्सर माइक्रोफैराड (µF) में दर्ज किया जाता है |
औसत DC आउटपुट (बिना फ़िल्टर संधारित्र के) है \(V_{DC} = \frac{2 V_{peak}}{\pi} - 2 V_{diode}\)। एक फ़िल्टर संधारित्र के साथ आउटपुट शिखर माइनस दो डायोड ड्रॉप की ओर बढ़ता है, और शिखर-से-शिखर रिपल का अनुमान \(V_{r(pp)} = \frac{I_{load}}{2 f C}\) द्वारा लगाया जाता है, जहाँ \(2f\) रिपल आवृत्ति है।
अपने परिणाम की व्याख्या करना
औसत DC बनाम शिखर DC। बिना फ़िल्टर संधारित्र के, आउटपुट आधे-साइन कूबड़ों की एक श्रृंखला है जिसका औसत मान \(\frac{2 V_{peak}}{\pi} - 2 V_{diode} \approx 0.637\,V_{peak}\) माइनस दोनों डायोड ड्रॉप होता है। एक बार फ़िल्टर संधारित्र जोड़ दिए जाने के बाद, संधारित्र आउटपुट को शिखर मान के निकट रखता है, \(V_{peak} - 2 V_{diode}\), और सार्थक आंकड़ा वह शिखर स्तर बन जाता है जिसके ऊपर एक रिपल होता है।
रिपल p-p का क्या मतलब है। शिखर-से-शिखर रिपल यह है कि वोल्टेज अगली पल्स के साथ इसे वापस चार्ज करने से पहले कितनी दूर गिरता है। प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया गया, रिपल % = \(\frac{V_{r(pp)}}{V_{DC}} \times 100\)। उदाहरण के लिए, 15.6 V आउटपुट पर 1.0 V का रिपल लगभग 6.4 % है। डाउनस्ट्रीम लीनियर नियामक मध्यम रिपल को सहन कर सकते हैं जब तक कि ट्रफ नियामक के ड्रॉपआउट वोल्टेज से ऊपर रहे, लेकिन संवेदनशील एनालॉग सर्किट रिपल को 1 % से कम चाहते हैं।
कम रिपल के लिए अधिक C या अधिक f की आवश्यकता है। क्योंकि \(V_{r(pp)} = \frac{I_{load}}{2 f C}\), आप फ़िल्टर कैपेसिटेंस बढ़ाकर या उच्च रिपल आवृत्ति पर काम करके रिपल को कम करते हैं (एक 60 Hz आपूर्ति 120 Hz पर रिपल करती है और इसलिए एक ही संधारित्र के लिए 50 Hz आपूर्ति से लगभग 17 % कम रिपल करती है)। जब तक आपका लोड वास्तव में कम वर्तमान नहीं खींचता, आप लोड करंट को कम करके रिपल को नहीं कम कर सकते।
एक चेतावनी संकेत। यदि कैलकुलेटर कई वोल्ट का रिपल रिपोर्ट करता है, तो संधारित्र खींचे जा रहे करंट के लिए अंडरसाइज़्ड है — आउटपुट ट्रफ नियामक के लक्ष्य को बनाए रखने के लिए बहुत कम दिखाई दे सकता है, जिससे हम या अस्थिरता हो सकती है। जब तक रिपल DC आउटपुट का एक छोटा अंश न हो, तब तक C बढ़ाएं।
सन्निकटन नोट। ये परिणाम आदर्श डायोड मानते हैं जिनमें एक निश्चित फॉरवर्ड ड्रॉप है, ट्रांसफॉर्मर की क्षमता के सापेक्ष एक हल्का से मध्यम लोड, और सरल रैखिक-निर्वहन रिपल मॉडल है। वास्तविक आपूर्तियों में ट्रांसफॉर्मर वाइंडिंग प्रतिरोध, डायोड गतिशील प्रतिरोध, और संधारित्र ESR होते हैं जो सभी वोल्टेज ड्रॉप को बढ़ाते हैं और रिपल आकार को बदलते हैं, इसलिए आंकड़ों को डिजाइन अनुमान के रूप में, सटीक मानों के रूप में नहीं, मानें।
अक्सर पूछे जाने वाले सवाल
रिपल के लिए 2f क्यों इस्तेमाल करते हैं? ब्रिज रेक्टिफायर हर AC साइकल में दो पल्स पैदा करता है, इसलिए कैपेसिटर हाफ-वेव सर्किट के मुकाबले दोगुनी बार रिचार्ज होता है, जिससे रिपल आधी रह जाती है।
पीक वोल्टेज इस्तेमाल करूँ या RMS? पीक का इस्तेमाल करें। ब्रिज को तात्कालिक पीक मिलता है। साइन तरंग के लिए RMS × 1.414 = पीक होता है।
दो डायोड ड्रॉप क्यों घटाते हैं? फुल-वेव ब्रिज में करंट हमेशा सीरीज में जुड़े दो डायोड से होकर बहता है, इसलिए आउटपुट दोनों के फॉरवर्ड वोल्टेज से कम हो जाता है।
