Možda se pitate kako dalekovodi šalju električne struje na velike udaljenosti u različite svrhe. A postoje i različite "vrste" električne energije. Električna energija koja napaja električne željezničke sustave možda nije prikladna za kućanske uređaje poput telefona i televizora. Ispravljači pomažu pretvarajući između ovih različitih vrsta električne energije.
Mostni ispravljač i ispravljačka dioda
Ispravljači vam omogućuju pretvaranje iz izmjenične (istosmjerne) u istosmjernu (istosmjernu). AC je struja koja se prebacuje između protoka unatrag i naprijed u redovitim intervalima dok istosmjerna struja teče u jednom smjeru. Općenito se oslanjaju na mostovni ispravljač ili ispravljačku diodu.
Svi ispravljači koristeP-N čvorišta, poluvodički uređaji koji propuštaju električnu struju u samo jednom smjeru od stvaranja poluvodiča p-tipa s poluvodičima n-tipa. Stranica "p" ima višak rupa (mjesta na kojima nema elektrona) pa je pozitivno nabijena. "N" strana je negativno nabijena elektronima u svojim vanjskim ljuskama.
Mnogi krugovi s ovom tehnologijom grade se smostovni ispravljač. Mostni ispravljači pretvaraju izmjeničnu u istosmjernu struju koristeći svoj sustav dioda izrađenih od poluvodičkog materijala u bilo kojem od pola valova metoda koja ispravlja jedan smjer izmjeničnog signala ili metoda punog vala koja ispravlja oba smjera ulaza AC.
Poluvodiči su materijali koji propuštaju struju jer su izrađeni od metala poput galija ili metaloidi poput silicija koji su kontaminirani materijalima poput fosfora kao sredstvo za kontrolu Trenutno. Mostni ispravljač možete koristiti za različite primjene za širok raspon struja.
Mostovni ispravljači također imaju prednost da daju više napona i snage od ostalih ispravljača. Unatoč ovim prednostima, mostovni ispravljači pate od toga da moraju koristiti četiri diode s dodatnim diodama u usporedbi s drugim ispravljačima, što uzrokuje pad napona koji smanjuje izlazni napon.
Silicijeve i germanijske diode
Znanstvenici i inženjeri obično koriste silicij češće od germanija za stvaranje dioda. Silicijski p-n spojevi djeluju učinkovitije na višim temperaturama od germanijevih. Silicijski poluvodiči omogućuju lakšu struju električne struje i mogu se stvoriti s nižim troškovima.
Ove diode koriste prednost p-n spoja za pretvaranje izmjeničnog u istosmjerni tok kao svojevrsni električni "prekidač" koji pušta struju u smjeru naprijed ili natrag na temelju p-n spoja smjer. Naprijed pristrane diode puštaju da struja nastavlja teći dok je diode s obrnutom pristranošću blokiraju. To je ono što uzrokuje da silicijske diode imaju prednji napon od oko 0,7 volti, tako da puštaju struju samo ako je veća od volta. Za germanijeve diode prednji napon je 0,3 volta.
Anodni priključak baterije, elektrode ili drugog izvora napona gdje dolazi do oksidacije u krugu, dovodi rupe na katodu diode u obliku p-n spoja. Suprotno tome, katoda izvora napona, gdje dolazi do smanjenja, daje elektrone koji se šalju na anodu diode.
Poluvalni ispravljački krug
Možete proučavati kakopoluvalni ispravljačipovezani su u krugove kako bi razumjeli njihov rad. Poluvalni ispravljači prebacuju se s prednaponom i obrnuto na temelju pozitivnog ili negativnog poluciklusa ulaznog izmjeničnog vala. Ovaj signal šalje otporniku opterećenja tako da je struja koja prolazi kroz otpor proporcionalna naponu. To se događa zbog Ohmovog zakona, koji predstavlja naponVkao umnožak strujeJai otporaRu
V = IR
Napon na otporniku opterećenja možete izmjeriti kao opskrbni naponVs, koji je jednak izlaznom istosmjernom naponuVvan. Otpor povezan s tim naponom također ovisi o diodi samog kruga. Zatim se ispravljački krug prebacuje na obrnuto pristranu pri čemu traje negativni poluciklus ulaznog izmjeničnog signala. U tom slučaju kroz diodu ili krug ne prolazi struja i izlazni napon pada na 0. Izlazna struja je tada jednosmjerna.
Ispravljački krug s punim valom
•••Syed Hussain Ather
Punovalni ispravljači, nasuprot tome, koriste čitav ciklus (s pozitivnim i negativnim poluciklima) ulaznog izmjeničnog signala. Četiri diode u punom ispravljačkom krugu raspoređene su tako da, kada je ulaz izmjeničnog signala pozitivan, struja teče preko diode odD1na otpor opterećenja i natrag na izvor izmjenične struje krozD2. Kad je izmjenični signal negativan, struja uzima signalD3-opterećenje-D4put umjesto toga. Otpor opterećenja također daje istosmjerni napon iz punim ispravljača.
Prosječna vrijednost napona punovalnog ispravljača dvostruko je veća od napona ispravljača, asrednji kvadrat kvadratnog napona, metoda mjerenja naizmjeničnog napona ispravljača s punim valovima je √2 puta veća od metode poluvalnog ispravljača.
Komponente i primjene ispravljača
Većina elektroničkih uređaja u vašem kućanstvu koristi izmjeničnu struju, ali neki uređaji poput prijenosnih računala pretvaraju ovu struju u istosmjernu prije upotrebe. Većina prijenosnih računala koristi vrstu napajanja s preklopnim načinom rada (SMPS) koja omogućuje izlaznom istosmjernom naponu veću snagu za veličinu, cijenu i težinu adaptera.
SMPS rade pomoću ispravljača, oscilatora i filtra koji kontroliraju modulaciju širine impulsa (metoda smanjenja snage električnog signala), napona i struje. Oscilator je izvor izmjeničnog signala iz kojeg možete odrediti amplitudu struje i smjer njenog tečenja. AC adapter prijenosnog računala zatim to koristi za povezivanje s izvorom izmjenične struje i pretvara visoki izmjenični napon u niski istosmjerni napon, oblik koji može koristiti za samostalno napajanje tijekom punjenja.
Neki ispravljački sustavi također koriste zaglađujući krug ili kondenzator koji im omogućuje izlaz konstantnog napona, umjesto onog koji se vremenom mijenja. Elektrolitički kondenzator kondenzatora za zaglađivanje može postići kapacitete između 10 i tisuće mikrofarada (µF). Za veći ulazni napon potrebno je više kapaciteta.
Ostali ispravljači koriste transformatore koji mijenjaju napon pomoću četveroslojnih poluvodiča poznatih kaotiristoriuz diode. Aispravljač pod nadzorom silicija, drugo ime za tiristor, koristi katodu i anodu odvojenu kapijom i njezina četiri sloja kako bi stvorio dva p-n spoja raspoređena jedan na drugom.
Upotreba ispravljačkih sustava
Vrste ispravljačkih sustava razlikuju se u različitim primjenama u kojima trebate promijeniti napon ili struju. Uz već raspravljene primjene, ispravljači pronalaze uporabu u opremi za lemljenje, električnom zavarivanju, AM radio signalima, impulsnim generatorima, multiplikatorima napona i krugovima napajanja.
Lemilice koje se koriste za spajanje dijelova električnih krugova zajedno koriste poluvalne ispravljače za jedan smjer ulaznog izmjeničnog napona. Tehnike električnog zavarivanja koje koriste sklopove ispravljača mosta idealni su kandidati za opskrbu stabilnim polariziranim istosmjernim naponom.
AM radio, koji modulira amplitudu, može upotrijebiti poluvalne ispravljače za otkrivanje promjena na ulazu električnog signala. Sklopovi za generiranje impulsa koji generiraju pravokutne impulse za digitalne krugove koriste poluvalne ispravljače za promjenu ulaznog signala.
Ispravljači u krugovima napajanja pretvaraju izmjenični u istosmjerni tok iz različitih izvora napajanja. To je korisno jer se DC obično šalje na velike udaljenosti prije nego što se pretvori u izmjeničnu struju za kućnu električnu energiju i elektroničke uređaje. Ove tehnologije izvrsno koriste mostni ispravljač koji može podnijeti promjenu napona.