Cum funcționează un redresor?

Conţinut

• Bridge Rectifier și Rectifier Diode
• Diodele de siliciu și germaniu
• Circuitul redresor Half Wave
• Circuitul de rectificare a undelor complete
• Componentele și aplicațiile redresoare
• Utilizări ale sistemelor redresoare

Vă puteți întreba cum liniile de curent curenții electrici pe distanțe lungi pentru scopuri diferite. Și există diferite „tipuri” de electricitate. Electricitatea care alimentează sistemele feroviare electrice poate să nu fie adecvată pentru aparatele de uz casnic, cum ar fi telefoanele și televizoarele. Rectificatoarele ajută prin conversia dintre aceste tipuri diferite de electricitate.

Bridge Rectifier și Rectifier Diode

Rectificatoarele vă permit să convertiți de la curent alternativ (AC) la curent continuu (CC). AC este curent care comută între curgerea înapoi și înapoi la intervale regulate în timp ce curentul continuu curge într-o singură direcție. În general, se bazează pe un redresor pod sau o diodă redresoare.

Toate rectificatoarele folosesc Joncțiunile P-N, dispozitive semiconductoare care lasă curentul electric să curgă într-o singură direcție, de la formarea semiconductorilor cu tip n cu semiconductori. Partea "p" are un exces de găuri (locații în care nu există electroni), astfel încât este încărcat pozitiv. Partea „n” este încărcată negativ cu electroni în carcasele lor exterioare.

Multe circuite cu această tehnologie sunt construite cu un redresor pod. Redresoarele de punte convertesc AC în curent continuu folosind sistemul său de diode fabricate dintr-un material semiconductor fie într-o metodă cu jumătate de undă care redresează o direcție a semnalului AC, fie o metodă cu undă completă care rectifică ambele direcții ale intrării AC.

Semiconductorii sunt materiale care permit curgerea curentului, deoarece sunt fabricate din metale precum galiu sau metaloizi precum siliconul care sunt contaminate cu materiale precum fosforul ca mijloc de control al curentului. Puteți utiliza un redresor bridge pentru diferite aplicații pentru o gamă largă de curenți.

Redresoarele cu poduri au de asemenea avantajul de a emite mai multă tensiune și putere decât alte redresoare. În ciuda acestor beneficii, redresoarele de poduri sunt nevoite să folosească patru diode cu diodele suplimentare în comparație cu alte redresoare, provocând o cădere de tensiune care scade tensiunea de ieșire.

Diodele de siliciu și germaniu

Oamenii de știință și inginerii folosesc, în general, siliciu mai frecvent decât germaniul pentru a crea diode. Joncțiunile p-n din silicon funcționează mai eficient la temperaturi mai ridicate decât cele din germaniu. Semiconductorii din siliciu permit curgerea curentului electric mai ușor și pot fi create cu costuri mai mici.

Aceste diode profită de joncțiunea p-n pentru a converti AC în DC ca un fel de "comutator" electric care permite curgerea curentului în direcția înainte sau inversă bazată pe direcția de joncțiune p-n. Diodele îndreptate în față permit ca curentul să continue să curgă în timp ce diodele cu părtinire inversă îl blochează. Aceasta este ceea ce face ca diodele de siliciu să aibă o tensiune înainte de aproximativ 0,7 volți, astfel încât să lase curentul să curgă doar dacă este mai mare decât volți. Pentru diodele germaniu, tensiunea înainte este de 0,3 volți.

Terminalul anodic al unei baterii, electrozi sau alte surse de tensiune în care se produce oxidarea într-un circuit, furnizează găurile catodului unei diode pentru a forma joncțiunea p-n. În schimb, catodul unei surse de tensiune, unde are loc reducerea, furnizează electronii care sunt trimiși către anodul diodei.

Circuitul redresor Half Wave

Puteți studia cum redresoare cu jumătate de undă sunt conectate în circuite pentru a înțelege modul în care funcționează. Redresoarele cu jumătate de undă comutează între a fi părtinitoare înainte și a părtinirilor inversă, bazate pe jumătatea ciclului pozitiv sau negativ al undei AC de intrare. Acest semnal este un rezistor de încărcare astfel încât curentul care trece prin rezistență este proporțional cu tensiunea. Acest lucru se întâmplă datorită Legii Ohms, care reprezintă tensiunea V ca produs al curentului eu și rezistență R în V = IR.

Puteți măsura tensiunea pe rezistența de sarcină ca tensiune de alimentare V_s, care este egală cu tensiunea continuă de ieșire V_afară. Rezistența asociată cu această tensiune depinde și de dioda circuitului propriu-zis. Apoi, circuitul redresorului trece la o direcționare inversă în care este nevoie de jumătatea ciclului negativ al semnalului de intrare AC. În acest caz, nu trece curent prin diodă sau circuit și tensiunea de ieșire scade la 0. Curentul de ieșire este, apoi, unidirecțional.

Circuitul de rectificare a undelor complete

••• Syed Hussain Ather

În schimb, redresorii de undă utilizează întregul ciclu (cu jumătate de ciclu pozitiv și negativ) al semnalului de intrare. Cele patru diode dintr-un circuit de redresare cu undă completă sunt aranjate astfel încât, atunci când intrarea semnalului alternativ să fie pozitivă, curentul să curgă pe diodă din D₁ la rezistența de încărcare și înapoi la sursa de curent alternativ prin D₂. Când semnalul AC este negativ, curentul ia D₃-sarcină-D₄ calea în schimb. Rezistența la sarcină emite, de asemenea, tensiunea continuă de la redresorul de undă completă.

Valoarea medie a tensiunii unui redresor cu undă completă este de două ori mai mare decât a unei redresoare cu jumătate de undă, iar cea a tensiunea medie pătrată, o metodă de măsurare a tensiunii AC, a unui redresor cu undă completă este de √2 ori mai mare decât a unui redresor cu undă cu jumătate de undă.

Componentele și aplicațiile redresoare

Majoritatea aparatelor electronice din gospodăria dvs. utilizează curent alternativ, dar unele dispozitive precum laptopurile convertesc acest curent în curent continuu înainte de al utiliza. Majoritatea laptopurilor utilizează un tip de alimentare cu mod comutat (SMPS) care permite tensiunii de ieșire continuă mai multă putere pentru dimensiunea, costul și greutatea adaptorului.

SMPS funcționează cu ajutorul unui redresor, oscilator și filtru care controlează modularea lățimii pulsului (o metodă de reducere a puterii unui semnal electric), tensiune și curent. Oscilatorul este o sursă de semnal AC din care puteți determina amplitudinea curentului și direcția în care curge. Adaptorul de rețea pentru laptop-uri îl folosește apoi pentru a se conecta la sursa de curent alternativ și transformă tensiunea de înaltă tensiune în tensiune continuă de curent continuu, o formă pe care o poate folosi pentru a se alimenta în timpul încărcării.

Unele sisteme de redresare folosesc, de asemenea, un circuit de netezire sau un condensator care le permite să emită o tensiune constantă, în loc de una care variază în timp. Condensatorul electrolitic al condensatoarelor de netezire poate realiza capacități între 10 până la mii de microfarad (µF). Este necesară o mai mare capacitate pentru o tensiune de intrare mai mare.

Alte redresoare folosesc transformatoare care modifică tensiunea folosind semiconductoare cu patru straturi cunoscute sub numele de tiristoare alături de diode. A redresor controlat cu siliciu, un alt nume pentru tiristor, folosește un catod și un anod despărțiți de o poartă și cele patru straturi ale sale pentru a crea două joncțiuni p-n dispuse una deasupra celeilalte.

Utilizări ale sistemelor redresoare

Tipurile de sisteme redresoare variază în funcție de aplicațiile în care trebuie să modificați tensiunea sau curentul. În plus față de aplicațiile deja discutate, redresorii își găsesc folosirea în echipamente de lipit, sudare electrică, semnale radio AM, generatoare de impulsuri, multiplicatori de tensiune și circuite de alimentare.

Fierii de lipit care sunt folosiți pentru conectarea părților circuitelor electrice folosesc împreună redresoarele cu jumătate de undă pentru o singură direcție a curentului de intrare. Tehnicile de sudare electrică care utilizează circuite de redresare a podurilor sunt candidații ideali pentru furnizarea de tensiune continuă polarizată continuă.

Radio AM, care modulează amplitudinea, poate utiliza redresoare cu jumătate de undă pentru a detecta modificările de intrare a semnalului electric. Circuite generatoare de impulsuri, care generează impulsuri dreptunghiulare pentru circuitele digitale, folosesc redresoare cu jumătate de undă pentru schimbarea semnalului de intrare.

Rectificatoarele din circuitele de alimentare transformă AC în CC din diferite surse de alimentare. Acest lucru este util, deoarece curentul continuu este trimis în general pe distanțe lungi înainte de a fi convertit în curent alternativ pentru electricitate casnică și dispozitive electronice. Aceste tehnologii folosesc foarte mult redresorul pod care poate face față schimbării tensiunii.