ไดโอดบริดจ์ (Bridge Rectifier): หัวใจสำคัญของการแปลงไฟ AC เป็น DC
ในโลกของอิเล็กทรอนิกส์ (ข้อมูล ณ วันที่ 7 เมษายน 2025) การแปลงพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับ (AC – Alternating Current) ที่เราได้จากปลั๊กไฟบ้าน ให้เป็นไฟฟ้ากระแสตรง (DC – Direct Current) ที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ต้องการใช้งานนั้น ถือเป็นกระบวนการพื้นฐานและจำเป็นอย่างยิ่ง และอุปกรณ์ที่เป็นหัวใจสำคัญของกระบวนการนี้ในวงจรจำนวนมากก็คือ “ไดโอดบริดจ์” (Diode Bridge) หรือ “บริดจ์เรกติไฟเออร์” (Bridge Rectifier)
ไดโอดบริดจ์คืออะไร?
ไดโอดบริดจ์ คือ วงจรที่ประกอบขึ้นจากการนำไดโอด (Diode) จำนวน 4 ตัว มาต่อกันในลักษณะเฉพาะที่เรียกว่า “วงจรบริดจ์” (Bridge Circuit) หน้าที่หลักของมันคือการ เรียงกระแสแบบเต็มคลื่น (Full-Wave Rectification) ซึ่งหมายถึงการแปลงไฟฟ้า AC ทั้งซีกบวกและซีกลบ ให้กลายเป็นไฟฟ้า DC ที่มีทิศทางการไหลของกระแสไปในทางเดียว
หลักการทำงาน: เปลี่ยน AC สองทิศทางให้เป็น DC ทิศทางเดียว
หัวใจของการทำงานอยู่ที่คุณสมบัติของไดโอด ซึ่งเปรียบเสมือนวาล์วทางเดียว ยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้ในทิศทางเดียวเท่านั้น เมื่อนำไดโอด 4 ตัวมาต่อเป็นวงจรบริดจ์และป้อนไฟ AC เข้าไป จะเกิดการทำงานดังนี้:
- ช่วงที่ AC เป็นซีกบวก (+): กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านไดโอด 2 ตัว (ในแนวทแยงมุมหนึ่ง) ไปยังโหลด (อุปกรณ์ที่ต้องการไฟ DC) และไหลกลับผ่านกราวด์
- ช่วงที่ AC เป็นซีกลบ (-): ทิศทางของกระแส AC จะกลับข้าง แต่กระแสจะไหลผ่านไดโอดอีก 2 ตัวที่เหลือ (ในแนวทแยงมุมตรงข้าม) เพื่อไปยังโหลดใน ทิศทางเดิม เหมือนกับในซีกบวก และไหลกลับผ่านกราวด์
ผลลัพธ์คือ ไม่ว่าไฟฟ้า AC ขาเข้าจะเป็นซีกบวกหรือซีกลบ กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านโหลดจะมีทิศทางเดียวเสมอ เกิดเป็นไฟฟ้า DC ที่มีลักษณะเป็นคลื่นพัลส์ (Pulsating DC) ซึ่งใช้ประโยชน์จากพลังงานไฟฟ้า AC ได้ทั้งสองซีก
รูปแบบและโครงสร้าง:
ไดโอดบริดจ์สามารถสร้างขึ้นได้จากการใช้ไดโอดแยก 4 ตัวมาต่อวงจรเอง แต่ในปัจจุบัน เพื่อความสะดวกและประหยัดพื้นที่ มักนิยมใช้ ไอซีไดโอดบริดจ์ (Bridge Rectifier Module) ซึ่งรวมไดโอดทั้ง 4 ตัวไว้ในตัวถังเดียว โดยทั่วไปจะมีขั้วต่อ 4 ขา ได้แก่:
- ขั้วต่อ AC (~ หรือ AC): 2 ขา สำหรับรับไฟ AC เข้า
- ขั้วบวก DC (+): 1 ขา สำหรับจ่ายไฟ DC ขั้วบวกออก
- ขั้วลบ DC (-): 1 ขา สำหรับจ่ายไฟ DC ขั้วลบออก (มักเป็นกราวด์)
ไอซีเหล่านี้มีหลายรูปทรง ทั้งแบบแถวเรียง (Inline) หรือแบบก้อนสี่เหลี่ยมที่มีแผ่นระบายความร้อนหรือรูสำหรับยึดกับแผ่นระบายความร้อน (Heatsink) สำหรับรุ่นที่ต้องทนกระแสสูงๆ
ข้อดีของไดโอดบริดจ์ (เทียบกับวงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น):
- ประสิทธิภาพสูงกว่า: ใช้ประโยชน์จากรูปคลื่น AC ทั้งซีกบวกและลบ ทำให้ได้พลังงาน DC ออกมามากกว่า
- สัญญาณ DC เรียบกว่า: สัญญาณ DC แบบพัลส์ที่ได้มีความถี่เป็นสองเท่าของความถี่ AC เดิม ทำให้มีแรงดันกระเพื่อม (Ripple) น้อยกว่า และกรองให้เรียบได้ง่ายกว่า
- แรงดัน DC เฉลี่ยสูงกว่า: เมื่อเทียบกับวงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่นที่ใช้ไฟ AC เดียวกัน
ข้อควรพิจารณา:
- แรงดันตกคร่อม (Voltage Drop): เนื่องจากในแต่ละครึ่งรอบของ AC กระแสต้องไหลผ่านไดโอด 2 ตัว จะเกิดแรงดันตกคร่อมประมาณ 1.4 โวลต์ (สำหรับไดโอดซิลิคอนทั่วไป ตัวละ 0.7V) ซึ่งมากกว่าวงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่นที่ตกคร่อมเพียงไดโอดตัวเดียว
การนำไปใช้งาน:
ไดโอดบริดจ์เป็นส่วนประกอบที่พบได้ทั่วไปใน:
- แหล่งจ่ายไฟ (Power Supplies): เป็นหัวใจหลักในวงจรแปลงไฟ AC เป็น DC แทบทุกชนิด ตั้งแต่ที่ชาร์จโทรศัพท์มือถือ, อะแดปเตอร์ต่างๆ, ไปจนถึงพาวเวอร์ซัพพลายในคอมพิวเตอร์และเครื่องใช้ไฟฟ้า
- วงจรชาร์จแบตเตอรี่: ใช้แปลงไฟ AC เพื่อชาร์จแบตเตอรี่ชนิดต่างๆ
- วงจรขับมอเตอร์ DC: ในบางวงจรควบคุมมอเตอร์กระแสตรง
- อุปกรณ์เชื่อมโลหะ: ในเครื่องเชื่อมบางประเภท
พารามิเตอร์สำคัญในการเลือกใช้งาน:
- ค่าทนแรงดันย้อนกลับสูงสุด (PIV หรือ VRRM): แรงดัน AC สูงสุดที่ไดโอดในบริดจ์ทนได้ ต้องเลือกค่านี้ให้สูงกว่าค่าแรงดันพีคของ AC ที่ป้อนเข้า
- ค่าทนกระแสตรงเฉลี่ย (IF(AV)): กระแส DC เฉลี่ยสูงสุดที่บริดจ์สามารถจ่ายได้อย่างต่อเนื่อง
- ค่าทนกระแสกระชากสูงสุด (IFSM): กระแสสูงสุดที่บริดจ์ทนได้ในชั่วขณะสั้นๆ (เช่น ตอนเปิดเครื่องที่มีการชาร์จตัวเก็บประจุ)
การกรองแรงดัน (Filtering):
โดยปกติ สัญญาณ DC แบบพัลส์ที่ได้จากไดโอดบริดจ์ยังไม่เรียบพอสำหรับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ จึงต้องมีการต่อ ตัวเก็บประจุ (Capacitor) คร่อมขั้ว DC ขาออก เพื่อทำหน้าที่กรองแรงดัน (Smoothing/Filtering) ทำให้ได้แรงดัน DC ที่เรียบขึ้นใกล้เคียงกับแบตเตอรี่
บทสรุป:
ไดโอดบริดจ์ (Bridge Rectifier) เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พื้นฐานแต่มีความสำคัญอย่างยิ่ง ทำหน้าที่แปลงไฟฟ้า AC ให้เป็น DC แบบเต็มคลื่นได้อย่างมีประสิทธิภาพ เป็นส่วนประกอบที่ขาดไม่ได้ในแหล่งจ่ายไฟและวงจรอิเล็กทรอนิกส์จำนวนนับไม่ถ้วนที่เราใช้งานกันอยู่ในชีวิตประจำวัน
#ช่างไฟดอทคอม บริการงานซ่อมบำรุงระบบไฟฟ้า ไฟฟ้ากำลัง งานออกแบบติดตั้ง ครบจบ
ขั้นตอนการใช้บริการ
แอดไลน์ > แจ้งปัญหา > รอราคา > ตกลงราคา > รับบริการ
