Как работи токоизправителят?

Може да се чудите как електропроводите изпращат електрически ток на големи разстояния за различни цели. И има различни "видове" електричество. Електричеството, което захранва електрическите железопътни системи, може да не е подходящо за домакински уреди като телефони и телевизори. Токоизправителите помагат, като преобразуват между тези различни видове електричество.

Токоизправителите ви позволяват да преобразувате от променлив ток (AC) в постоянен ток (DC). AC е ток, който превключва между протичане назад и напред на равни интервали, докато DC тече в една посока. Те обикновено разчитат на мостов токоизправител или токоизправител диод.

Всички токоизправители използватP-N кръстовища, полупроводникови устройства, които позволяват на електрическия ток да тече само в една посока от образуването на полупроводници p-тип с полупроводници n-тип. Страната "p" има излишък от дупки (места, където няма електрони), така че е заредена положително. Страната "n" е отрицателно заредена с електрони във външните им обвивки.

Много схеми с тази технология са изградени смостов токоизправител. Мостовите токоизправители преобразуват AC в DC, използвайки своята система от диоди, направени от полупроводников материал, в половин вълна метод, който изправя една посока на променливотоковия сигнал или метод на пълна вълна, който коригира и двете посоки на входа AC.

Полупроводниците са материали, които пропускат ток, защото са направени от метали като галий или металоиди като силиций, които са замърсени с материали като фосфор като средство за контрол текущ. Можете да използвате мостов токоизправител за различни приложения за широк диапазон от токове.

Мостовите токоизправители също имат предимството да извеждат повече напрежение и мощност от другите токоизправители. Въпреки тези предимства, мостовите токоизправители страдат от необходимостта да използват четири диода с допълнителните диоди в сравнение с други токоизправители, причинявайки спад на напрежението, който намалява изходното напрежение.

Учените и инженерите обикновено използват силиций по-често от германия при създаването на диоди. Силициевите p-n връзки работят по-ефективно при по-високи температури от германиевите. Силициевите полупроводници позволяват на електрическия ток да тече по-лесно и могат да бъдат създадени с по-ниски разходи.

Тези диоди се възползват от p-n кръстовището, за да преобразуват AC в DC като нещо като електрически "превключвател" което позволява на тока да тече или в посока напред или назад, въз основа на p-n кръстовището посока. Преобразуваните диоди позволяват на тока да продължи да тече, докато диодите с обратен наклон го блокират. Това е, което кара силициевите диоди да имат напрежение напред от около 0,7 волта, така че те да пропускат ток само ако е повече от волта. За германиевите диоди напрежението напред е 0,3 волта.

Анодният извод на батерия, електрод или друг източник на напрежение, където се получава окисляване във верига, доставя отворите към катода на диод при образуването на p-n прехода. За разлика от това, катодът на източник на напрежение, където настъпва редукция, осигурява електроните, които се изпращат към анода на диода.

Можете да учите кактокоизправители с половин вълнаса свързани във вериги, за да разберат как работят. Изправителите с половин вълна превключват между пристрастие напред и обратно пристрастие въз основа на положителния или отрицателния полуцикъл на входната променлива вълна. Той изпраща този сигнал към товарен резистор, така че токът, протичащ през резистора, да е пропорционален на напрежението. Това се случва поради закона на Ом, който представлява напрежениеVкато произведение на токаАзи съпротиваRв

Можете да измерите напрежението на товарния резистор като захранващо напрежениеV_с, което е равно на изходното постояннотоково напрежениеV_навън. Съпротивлението, свързано с това напрежение, зависи и от диода на самата верига. След това веригата на токоизправителя преминава към обратно пристрастие, при което отнема отрицателния полуцикъл на входния променлив сигнал. В този случай през диода или веригата не протича ток и изходното напрежение пада до 0. Тогава изходният ток е еднопосочен.

•••Syed Hussain Ather

За разлика от това изправителите с пълна вълна използват целия цикъл (с положителен и отрицателен полуцикъл) на входния променлив сигнал. Четирите диода в изправителна верига с пълна вълна са разположени така, че когато входният сигнал за променлив ток е положителен, токът преминава през диода отд₁към съпротивлението на натоварване и обратно към източника на променлив ток презд₂. Когато сигналът за променлив ток е отрицателен, токът приемад₃-натоварване-д₄вместо това. Съпротивлението на натоварване също извежда постояннотоковото напрежение от изправителя с пълна вълна.

Средната стойност на напрежението на изправител с пълна вълна е два пъти по-голяма от стойността на изправител с половин вълна исредно на квадрат напрежение, метод за измерване на променливо напрежение на изправител с пълна вълна е √2 пъти по-голям от този на изправител с половин вълна.

Повечето от електронните уреди във вашето домакинство използват променлив ток, но някои устройства като лаптопи преобразуват този ток в постоянен ток, преди да го използват. Повечето лаптопи използват тип захранване с превключващ режим (SMPS), което позволява на изходното напрежение DC да има повече мощност за размера, цената и теглото на адаптера.

SMPS работят с помощта на токоизправител, осцилатор и филтър, които контролират широчинно-импулсна модулация (метод за намаляване на мощността на електрически сигнал), напрежение и ток. Осцилаторът е източник на променлив ток, от който можете да определите амплитудата на тока и посоката, в която тече. Тогава адаптерът за променлив ток на лаптопа използва това, за да се свърже с източника на променлив ток и преобразува високото променливо напрежение в ниско постояннотоково напрежение - форма, която може да използва за захранване по време на зареждане.

Някои изправителни системи също използват изглаждаща верига или кондензатор, който им позволява да извеждат постоянно напрежение, вместо такова, което се променя във времето. Електролитният кондензатор на изглаждащите кондензатори може да постигне капацитети между 10 до хиляди микрофаради (µF). Необходим е повече капацитет за по-голямо входно напрежение.

Други токоизправители използват трансформатори, които променят напрежението с помощта на четирислойни полупроводници, известни катотиристоризаедно с диоди. Aконтролиран от силиций токоизправител, друго име за тиристор, използва катод и анод, разделени от порта и четирите му слоя, за да създаде два p-n кръстовища, разположени един върху друг.

Видовете токоизправителни системи варират в различните приложения, при които трябва да промените напрежението или тока. В допълнение към вече обсъдените приложения, токоизправителите намират приложение в оборудване за запояване, електрическо заваряване, AM радиосигнали, импулсни генератори, умножители на напрежение и захранващи вериги.

Поялните ютии, които се използват за свързване на части от електрически вериги, заедно използват изправители с половин вълна за една посока на входния променлив ток. Техниките за електрическо заваряване, които използват мостови токоизправителни вериги, са идеални кандидати за осигуряване на стабилно захранване, поляризирано постояннотоково напрежение.

AM радиото, което модулира амплитудата, може да използва изправители с половин вълна, за да открие промени във входа на електрически сигнал. Схемите за генериране на импулси, които генерират правоъгълни импулси за цифрови схеми, използват полувълнови токоизправители за промяна на входния сигнал.

Изправителите във веригите на захранването преобразуват AC в DC от различни захранвания. Това е полезно, тъй като DC обикновено се изпраща на големи разстояния, преди да се преобразува в променлив ток за битови електрически и електронни устройства. Тези технологии използват в голяма степен мостовия токоизправител, който може да се справи с промяната в напрежението.