Hvordan fungerer en ensretter?

Du undrer dig måske over, hvordan kraftledninger sender elektriske strømme over lange afstande til forskellige formål. Og der er forskellige "typer" af elektricitet. Den elektricitet, der driver elektriske jernbanesystemer, er muligvis ikke passende til husholdningsapparater som telefoner og tv-apparater. Ensrettere hjælper ved at konvertere mellem disse forskellige typer elektricitet.

Med ensrettere kan du konvertere fra vekselstrøm (AC) til jævnstrøm (DC). AC er strøm, der skifter mellem flyder frem og tilbage med jævne mellemrum, mens DC strømmer i en enkelt retning. De er generelt afhængige af en bro-ensretter eller en ensretterdiode.

Alle ensrettere brugerP-N kryds, halvlederindretninger, der lader elektrisk strøm flyde i kun en enkelt retning fra dannelsen af ​​p-type halvledere med n-type halvledere. "P" -siden har et overskud af huller (steder, hvor der ikke er nogen elektroner), så den er positivt ladet. "N" -siden er negativt ladet med elektroner i deres ydre skal.

Mange kredsløb med denne teknologi er bygget med enbro ensretter. Bridge-ensrettere konverterer AC til DC ved hjælp af dets system af dioder lavet af et halvledermateriale i enten en halv bølge metode, der ensretter en retning af AC-signalet eller en fuldbølgemetode, der korrigerer begge indgangsretninger AC.

Halvledere er materialer, der lader strøm flyde, fordi de er lavet af metaller som gallium eller metalloider som silicium, der er kontamineret med materialer som fosfor som et middel til at kontrollere nuværende. Du kan bruge en bro ensretter til forskellige applikationer til en bred vifte af strømme.

Bridge-ensrettere har også den fordel, at de udsender mere spænding og strøm end andre ensrettere. På trods af disse fordele lider bro-ensrettere under at skulle bruge fire dioder sammen med de ekstra dioder sammenlignet med andre ensrettere, hvilket forårsager et spændingsfald, der reducerer udgangsspændingen.

Forskere og ingeniører bruger generelt silicium oftere end germanium til at skabe dioder. P-n-kryds i silicium fungerer mere effektivt ved højere temperaturer end germanium. Siliciumhalvledere lader elektrisk strøm flyde lettere og kan oprettes med lavere omkostninger.

Disse dioder udnytter p-n-krydset til at konvertere AC til DC som en slags elektrisk "switch" der lader strøm flyde i enten fremad eller tilbage retning baseret på p-n-krydset retning. Fremadspændte dioder lader strøm fortsætte med at strømme, mens omvendte forspændte dioder blokerer den. Dette er årsagen til, at siliciumdioder har en fremadspænding på ca. 0,7 volt, så de kun lader strøm flyde, hvis det er mere end volt. For germaniumdioder er fremadspændingen 0,3 volt.

Anodeterminalen på et batteri, elektrode eller anden spændingskilde, hvor oxidation forekommer i et kredsløb, forsyner hullerne til katoden på en diode ved dannelse af p-n-krydset. I modsætning hertil tilvejebringer katoden til en spændingskilde, hvor der sker reduktion, de elektroner, der sendes til diodenes anode.

Du kan studere hvordanhalvbølge ensrettereer forbundet i kredsløb for at forstå, hvordan de fungerer. Halvbølge-ensrettere skifter mellem at være fremadspændt og omvendt forspændt baseret på den positive eller negative halvcyklus af input AC-bølgen. Det sender dette signal til en belastningsmodstand, således at strømmen, der strømmer gennem modstanden, er proportional med spændingen. Dette sker på grund af Ohms lov, som repræsenterer spændingVsom det aktuelle produktjegog modstandRi

Du kan måle spændingen over belastningsmodstanden som forsyningsspændingV_s, som er lig med udgangsspændingenV_ud. Modstanden forbundet med denne spænding afhænger også af dioden i selve kredsløbet. Derefter skifter ensretterkredsløbet til at være omvendt forspændt, hvor det tager den negative halve cyklus af indgangs-AC-signalet. I dette tilfælde strømmer ingen strøm gennem dioden eller kredsløbet, og udgangsspændingen falder til 0. Udgangsstrømmen er så ensrettet.

•••Syed Hussain Ather

Fuldbølge-ensrettere bruger derimod hele cyklussen (med positive og negative halvcyklusser) af input-AC-signalet. De fire dioder i et fuldbølge-ensretterkredsløb er arrangeret således, at når AC-signalindgangen er positiv, strømmer strømmen over dioden fraD₁til belastningsmodstanden og tilbage til vekselstrømskilden igennemD₂. Når AC-signalet er negativt, tager strømmenD₃-belastning-D₄sti i stedet. Belastningsmodstanden udsender også DC-spændingen fra fuldbølgerensretteren.

Den gennemsnitlige spændingsværdi for en fuldbølgeretter er dobbelt så stor som en halvbølgeretter, ogrod middel kvadrat spænding, en metode til måling af vekselstrømsspænding, for en fuldbølget ensretter er √2 gange det for en halvbølget ensretter.

De fleste af de elektroniske apparater i din husstand bruger vekselstrøm, men nogle enheder som bærbare computere konverterer denne strøm til jævnstrøm, før de bruger den. De fleste bærbare computere bruger en type Switched Mode Power Supply (SMPS), der giver output-DC-spænding mere strøm til adapterens størrelse, pris og vægt.

SMPS arbejder ved hjælp af en ensretter, oscillator og filter, der styrer pulsbreddemodulation (en metode til at reducere effekten af ​​et elektrisk signal), spænding og strøm. Oscillatoren er en AC-signalkilde, hvorfra du kan bestemme strømens amplitude og den retning, den flyder. Den bærbare vekselstrømsadapter bruger derefter dette til at oprette forbindelse til vekselstrømskilden og konverterer den høje vekselspænding til lav jævnstrømsspænding, en form, den kan bruge til at tænde selv under opladning.

Nogle ensrettersystemer bruger også et udjævningskredsløb eller kondensator, der lader dem afgive en konstant spænding i stedet for en, der varierer over tid. Den elektrolytiske kondensator for udjævningskondensatorer kan opnå kapacitanser mellem 10 og tusinder af mikrofarader (µF). Mere kapacitans er nødvendig for større indgangsspænding.

Andre ensrettere bruger transformere, der ændrer spændingen ved hjælp af firelags halvledere kendt somtyristorersammen med dioder. ENsiliciumstyret ensretter, et andet navn for en tyristor, bruger en katode og en anode adskilt af en port og dens fire lag til at skabe to p-n-kryds arrangeret oven på hinanden.

Typerne ensrettersystemer varierer på tværs af applikationer, hvor du skal ændre spænding eller strøm. Ud over de allerede diskuterede applikationer finder ensrettere anvendelse i loddeudstyr, elektrisk svejsning, AM-radiosignaler, pulsgeneratorer, spændingsmultiplikatorer og strømforsyningskredsløb.

Loddejern, der bruges til at forbinde dele af elektriske kredsløb sammen, bruger halvbølge-ensrettere til en enkelt retning af indgangsstrømmen. Elektriske svejseteknikker, der bruger bro-ensretterkredsløb, er ideelle kandidater til at levere jævn, polariseret jævnspænding.

AM-radio, som modulerer amplitude, kan bruge halvbølge-ensrettere til at registrere ændringer i elektrisk signalindgang. Pulsgenererende kredsløb, som genererer rektangulære impulser til digitale kredsløb, bruger halvbølge-ensrettere til ændring af indgangssignalet.

Ensrettere i strømforsyningskredsløb konverterer AC til DC fra forskellige strømforsyninger. Dette er nyttigt, da jævnstrøm generelt sendes over lange afstande, før den konverteres til vekselstrøm til husholdningselektricitet og elektroniske enheder. Disse teknologier gør stor brug af broensretteren, der kan håndtere spændingsændringen.