Comment fonctionne un redresseur ?

Vous vous demandez peut-être comment les lignes électriques envoient des courants électriques sur de longues distances à différentes fins. Et il existe différents "types" d'électricité. L'électricité qui alimente les systèmes ferroviaires électriques peut ne pas être appropriée pour les appareils ménagers comme les téléphones et les téléviseurs. Les redresseurs aident en convertissant entre ces différents types d'électricité.

Les redresseurs vous permettent de passer du courant alternatif (AC) au courant continu (DC). Le courant alternatif est un courant qui bascule entre un flux vers l'arrière et vers l'avant à intervalles réguliers, tandis que le courant continu circule dans une seule direction. Ils reposent généralement sur un pont redresseur ou une diode de redressement.

Tous les redresseurs utilisentJonctions PN, dispositifs semi-conducteurs qui laissent le courant électrique circuler dans une seule direction à partir de la formation de semi-conducteurs de type p avec des semi-conducteurs de type n. Le côté "p" a un excès de trous (endroits où il n'y a pas d'électrons) donc il est chargé positivement. Le côté "n" est chargé négativement d'électrons dans leurs enveloppes externes.

De nombreux circuits dotés de cette technologie sont construits avec unpont redresseur. Les ponts redresseurs convertissent le courant alternatif en courant continu à l'aide de son système de diodes constituées d'un matériau semi-conducteur en une demi-onde méthode qui redresse une direction du signal alternatif ou une méthode pleine onde qui redresse les deux directions de l'entrée CA.

Les semi-conducteurs sont des matériaux qui laissent passer le courant car ils sont faits de métaux comme le gallium ou métalloïdes comme le silicium qui sont contaminés par des matériaux comme le phosphore comme moyen de contrôler actuel. Vous pouvez utiliser un pont redresseur pour différentes applications pour une large gamme de courants.

Les ponts redresseurs ont également l'avantage de fournir plus de tension et de puissance que les autres redresseurs. Malgré ces avantages, les ponts redresseurs souffrent de devoir utiliser quatre diodes avec les diodes supplémentaires par rapport aux autres redresseurs, provoquant une chute de tension qui diminue la tension de sortie.

Les scientifiques et les ingénieurs utilisent généralement le silicium plus fréquemment que le germanium pour créer des diodes. Les jonctions p-n en silicium fonctionnent plus efficacement à des températures plus élevées que celles en germanium. Les semi-conducteurs en silicium permettent au courant électrique de circuler plus facilement et peuvent être créés à moindre coût.

Ces diodes profitent de la jonction p-n pour convertir le courant alternatif en courant continu comme une sorte de "commutateur" électrique qui laisse le courant circuler dans le sens direct ou inverse en fonction de la jonction p-n direction. Les diodes polarisées en direct laissent le courant continuer à circuler tandis que les diodes polarisées en inverse le bloquent. C'est ce qui fait que les diodes au silicium ont une tension directe d'environ 0,7 volts, de sorte qu'elles ne laissent passer le courant que s'il est supérieur à volts. Pour les diodes au germanium, la tension directe est de 0,3 volt.

La borne d'anode d'une batterie, d'une électrode ou d'une autre source de tension où l'oxydation se produit dans un circuit, fournit les trous à la cathode d'une diode en formant la jonction p-n. En revanche, la cathode d'une source de tension, où se produit la réduction, fournit les électrons qui sont envoyés à l'anode de la diode.

Vous pouvez étudier commentredresseurs demi-ondesont connectés en circuits pour comprendre leur fonctionnement. Les redresseurs demi-onde basculent entre la polarisation directe et la polarisation inverse en fonction du demi-cycle positif ou négatif de l'onde CA d'entrée. Il envoie ce signal à une résistance de charge de telle sorte que le courant traversant la résistance soit proportionnel à la tension. Cela se produit en raison de la loi d'Ohm, qui représente la tensionVcomme le produit du courantjeet résistanceRdans

Vous pouvez mesurer la tension aux bornes de la résistance de charge comme tension d'alimentationV_s, qui est égal à la tension continue de sortieV_{en dehors}. La résistance associée à cette tension dépend également de la diode du circuit lui-même. Ensuite, le circuit redresseur passe en polarisation inverse dans laquelle il prend le demi-cycle négatif du signal alternatif d'entrée. Dans ce cas, aucun courant ne traverse la diode ou le circuit et la tension de sortie tombe à 0. Le courant de sortie est alors unidirectionnel.

•••Syed Hussain Ather

Les redresseurs pleine onde, en revanche, utilisent tout le cycle (avec des demi-cycles positifs et négatifs) du signal CA d'entrée. Les quatre diodes d'un circuit redresseur double alternance sont disposées de telle sorte que, lorsque l'entrée du signal CA est positive, le courant traverse la diode depuisré₁à la résistance de charge et retour à la source CA viaré₂. Lorsque le signal AC est négatif, le courant prend laré₃-charge-ré₄chemin à la place. La résistance de charge délivre également la tension continue du redresseur pleine onde.

La valeur moyenne de la tension d'un redresseur double alternance est le double de celle d'un redresseur demi-onde, et letension quadratique moyenne, une méthode de mesure de la tension alternative, d'un redresseur double alternance est √2 fois celle d'un redresseur demi-onde.

La plupart des appareils électroniques de votre foyer utilisent du courant alternatif, mais certains appareils comme les ordinateurs portables convertissent ce courant en courant continu avant de l'utiliser. La plupart des ordinateurs portables utilisent un type d'alimentation à découpage (SMPS) qui permet à la tension continue de sortie plus de puissance pour la taille, le coût et le poids de l'adaptateur.

Les SMPS fonctionnent à l'aide d'un redresseur, d'un oscillateur et d'un filtre qui contrôlent la modulation de largeur d'impulsion (une méthode de réduction de la puissance d'un signal électrique), la tension et le courant. L'oscillateur est une source de signal alternatif à partir de laquelle vous pouvez déterminer l'amplitude du courant et la direction dans laquelle il circule. L'adaptateur secteur de l'ordinateur portable l'utilise ensuite pour se connecter à la source d'alimentation secteur et convertit la haute tension alternative en basse tension continue, une forme qu'il peut utiliser pour s'alimenter pendant la charge.

Certains systèmes de redressement utilisent également un circuit de lissage ou un condensateur qui leur permet de produire une tension constante, au lieu d'une tension variable dans le temps. Le condensateur électrolytique des condensateurs de lissage peut atteindre des capacités comprises entre 10 et des milliers de microfarads (µF). Plus de capacité est nécessaire pour une plus grande tension d'entrée.

D'autres redresseurs utilisent des transformateurs qui modifient la tension à l'aide de semi-conducteurs à quatre couches appelésthyristorsà côté des diodes. UNEredresseur au silicium, un autre nom pour un thyristor, utilise une cathode et une anode séparées par une grille et ses quatre couches pour créer deux jonctions p-n disposées l'une sur l'autre.

Les types de systèmes de redressement varient selon les applications dans lesquelles vous devez modifier la tension ou le courant. En plus des applications déjà évoquées, les redresseurs sont utilisés dans les équipements de soudage, le soudage électrique, les signaux radio AM, les générateurs d'impulsions, les multiplicateurs de tension et les circuits d'alimentation.

Les fers à souder utilisés pour connecter ensemble des parties de circuits électriques utilisent des redresseurs demi-onde pour une seule direction de l'entrée CA. Les techniques de soudage électrique qui utilisent des circuits redresseurs en pont sont des candidats idéaux pour fournir une tension continue polarisée stable.

La radio AM, qui module l'amplitude, peut utiliser des redresseurs demi-onde pour détecter les changements dans l'entrée du signal électrique. Les circuits générateurs d'impulsions, qui génèrent des impulsions rectangulaires pour les circuits numériques, utilisent des redresseurs demi-onde pour modifier le signal d'entrée.

Les redresseurs dans les circuits d'alimentation convertissent le courant alternatif en courant continu à partir de différentes alimentations. Ceci est utile car le courant continu est généralement envoyé sur de longues distances avant d'être converti en courant alternatif pour l'électricité domestique et les appareils électroniques. Ces technologies font un grand usage du pont redresseur qui peut gérer le changement de tension.