איך מיישר עובד?

אתה עשוי לתהות כיצד קווי חשמל שולחים זרמים חשמליים למרחקים ארוכים למטרות שונות. ויש "סוגים" שונים של חשמל. החשמל המפעיל מערכות רכבת חשמליות אולי אינו מתאים למכשירי חשמל ביתיים כמו טלפונים ומכשירי טלוויזיה. מיישרים עוזרים בהמרה בין סוגים שונים של חשמל.

מיישרים מאפשרים לך להמיר מזרם חילופין (AC) לזרם ישר (DC). זרם חילופין הוא זרם העובר בין זורם אחורה וקדימה במרווחי זמן קבועים בזמן שזרם זרם בכיוון אחד. בדרך כלל הם מסתמכים על מיישר גשר או דיודת מיישר.

כל המיישרים משתמשיםצמתים פנימיים, התקני מוליכים למחצה המאפשרים לזרם חשמלי לזרום בכיוון אחד בלבד מהיווצרות מוליכים למחצה מסוג p עם מוליכים למחצה מסוג n. בצד "p" יש עודף חורים (מיקומים שאין בהם אלקטרונים) ולכן הוא טעון חיובי. הצד "n" טעון שלילית עם אלקטרונים בקליפות החיצוניות שלהם.

מעגלים רבים עם טכנולוגיה זו בנויים עםמיישר גשר. מיישרים גשרים ממירים AC ל DC באמצעות מערכת הדיודות שלה העשויות מחומר מוליך למחצה בחצי גל שיטה שמתקנת כיוון אחד של אות ה- AC או שיטת גל מלא שמתקן את שני כיווני הקלט AC.

מוליכים למחצה הם חומרים שמאפשרים לזרם זרם מכיוון שהם עשויים ממתכות כמו גליום או מטלואידים כמו סיליקון שמזוהמים עם חומרים כמו זרחן כאמצעי שליטה נוֹכְחִי. ניתן להשתמש במיישר גשר ליישומים שונים למגוון רחב של זרמים.

למיישרים גשרים יש גם יתרון בהוצאת יותר מתח ועוצמה מאשר מיישרים אחרים. למרות יתרונות אלה, מיישרי הגשר סובלים מהצורך להשתמש בארבע דיודות עם הדיודות הנוספות בהשוואה למיישרים אחרים, מה שגורם לירידת מתח המפחיתה את מתח המוצא.

מדענים ומהנדסים בדרך כלל משתמשים בסיליקון בתדירות גבוהה יותר מאשר גרמניום ביצירת דיודות. צמתים פנימיים של סיליקון פועלים בצורה יעילה יותר בטמפרטורות גבוהות יותר מאלה של גרמניום. מוליכים למחצה מסיליקון מאפשרים לזרם חשמלי לזרום ביתר קלות וניתן ליצור אותם בעלויות נמוכות יותר.

דיודות אלו מנצלות את צומת ה- p-n כדי להמיר AC ל DC כמעין "מתג" חשמלי. המאפשר לזרם זרם בכיוון קדימה או לאחור בהתבסס על צומת ה- p-n כיוון. דיודות מוטות קדימה מאפשרות לזרם להמשיך לזרום ואילו דיודות מוטות לאחור חוסמות אותו. זה מה שגורם לדיודות הסיליקון להיות מתח קדימה של כ -0.7 וולט, כך שהן מאפשרות לזרום זרם רק אם זה יותר מוולט. עבור דיודות גרמניום, המתח הקדמי הוא 0.3 וולט.

מסוף האנודה של סוללה, אלקטרודה או מקור מתח אחר שבו חמצון מתרחש במעגל, מספק את החורים לקתודה של דיודה ביצירת צומת ה- p-n. לעומת זאת, הקתודה של מקור המתח, שם מתרחשת הפחתה, מספקת את האלקטרונים שנשלחים לאנודה של הדיודה.

אתה יכול ללמוד איךמיישרים חצי גלמחוברים במעגלים כדי להבין כיצד הם עובדים. מיישרים לחצי גל עוברים בין מוטה קדימה לבין מוטה לאחור בהתבסס על מחזור חצי חיובי או שלילי של גל ה- AC הקלט. הוא שולח אות זה לנגד עומס כך שהזרם הזורם דרך הנגד הוא פרופורציונאלי למתח. זה קורה בגלל חוק אוהם, המייצג מתחוכתוצר הנוכחיאניוהתנגדותרב

אתה יכול למדוד את המתח על פני נגד העומס כמתח האספקהו_ס, ששווה למתח DC המוצאו_{הַחוּצָה}. ההתנגדות הקשורה למתח זה תלויה גם בדיודה של המעגל עצמו. לאחר מכן, מעגל המיישר עובר להיות מוטה לאחור שבו הוא לוקח את מחצית המחזור השלילית של אות ה- AC הקלט. במקרה זה, שום זרם לא זורם דרך הדיודה או המעגל ומתח המוצא יורד ל -0. זרם המוצא הוא אם כן חד כיווני.

•••סייד חוסיין את'ר

לעומת זאת, מיישרים גל מלא משתמשים במחזור כולו (עם מחזורי חצי חיוביים ושליליים) של אות ה- AC הקלט. ארבע הדיודות במעגל מיישר גל מלא מסודרות כך שכאשר קלט אות ה- AC חיובי, הזרם זורם על פני הדיודה מד₁לעמידות העומס וחזרה למקור AC דרךד₂. כאשר האות AC הוא שלילי, הזרם לוקח אתד₃-לִטעוֹן-ד₄שביל במקום. עמידות העומס מוציאה גם את מתח DC ממיישר הגל המלא.

ערך המתח הממוצע של מיישר גל מלא הוא כפול מזה של מיישר חצי גל, וה-שורש מתח בריבוע, שיטת מדידת מתח AC, של מיישר גל מלא היא פי √ פי 2 ממיישר חצי גל.

מרבית המכשירים האלקטרוניים בביתך משתמשים בזרם חשמל, אך מכשירים מסוימים כמו מחשבים ניידים ממירים זרם זה לזרם DC לפני השימוש בו. מרבית המחשבים הניידים משתמשים בסוג של ספק כוח מיתוג (Switched Mode Power Supply) שמאפשר למתח DC המוצא יותר כוח בגודל, בעלות ומשקל המתאם.

SMPS עובד באמצעות מיישר, מתנד ומסנן השולטים על אפנון רוחב הדופק (שיטה להפחתת עוצמת האות החשמלי), מתח וזרם. המתנד הוא מקור אות AC ממנו ניתן לקבוע את משרעת הזרם ואת הכיוון שהוא זורם. לאחר מכן, מתאם ה- AC של המחשב הנייד משתמש בזה כדי להתחבר למקור החשמל של AC וממיר את מתח ה- AC הגבוה למתח DC נמוך, צורה שבה הוא יכול להשתמש להפעלת עצמו במהלך הטעינה.

מערכות מיישר מסוימות משתמשות גם במעגל החלקה או בקבל המאפשרים להן להפיק מתח קבוע, במקום כזה המשתנה לאורך זמן. הקבל האלקטרוליטי של קבלים החלקה יכול להשיג קיבולים בין 10 לאלפי מיקרו-פארדות (µF). יש צורך בקיבול רב יותר למתח כניסה גדול יותר.

מיישרים אחרים עושים שימוש בשנאים המשנים מתח באמצעות ארבעה שכבות מוליכים למחצה המכוניםתיריסטיםלצד דיודות. אמיישר בשליטת סיליקון, שם אחר לתיריסטור, משתמש בקתודה ואנודה המופרדים על ידי שער וארבע שכבותיו כדי ליצור שני צמתים p-n המסודרים זה על גבי זה.

סוגי מערכות המיישר משתנות בין יישומים שבהם עליך לשנות מתח או זרם. בנוסף ליישומים שכבר נדונו, מיישרים מוצאים שימוש בציוד הלחמה, ריתוך חשמלי, אותות רדיו AM, מחוללי דופק, מכפילי מתח ומעגלי אספקת חשמל.

מגהצי הלחמה המשמשים לחיבור חלקי מעגלים חשמליים יחד משתמשים במיישרים של חצי גל לכיוון יחיד של זרם הכניסה. טכניקות ריתוך חשמליות המשתמשות במעגלי מיישר גשר הן מועמדות אידיאליות לאספקת מתח DC מקוטב יציב.

רדיו AM, שממודד את המשרעת, יכול להשתמש במיישרים של חצי גל כדי לזהות שינויים בקלט האות החשמלי. מעגלים מייצרי דופק, המייצרים פולסים מלבניים עבור מעגלים דיגיטליים משתמשים במיישרים של חצי גל לשינוי אות הכניסה.

מיישרים במעגלי אספקת חשמל ממירים זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם כוח. זה שימושי מכיוון ש- DC נשלח בדרך כלל למרחקים ארוכים לפני שהוא מומר לזרם חשמל עבור חשמל ביתי ומכשירים אלקטרוניים. טכנולוגיות אלה עושות שימוש רב במיישר הגשר שיכול להתמודד עם שינוי המתח.