Cum funcționează un redresor?

S-ar putea să vă întrebați cum liniile electrice trimit curenți electrici pe distanțe mari în diferite scopuri. Și există diferite „tipuri” de electricitate. Este posibil ca electricitatea care alimentează sistemele feroviare electrice să nu fie adecvată pentru aparatele de uz casnic, cum ar fi telefoanele și televizoarele. Redresoarele ajută prin conversia între aceste tipuri diferite de energie electrică.

Redresoarele vă permit să convertiți de la curent alternativ (AC) la curent continuu (DC). AC este curent care comută între curge înapoi și înainte la intervale regulate în timp ce curge DC într-o singură direcție. În general, se bazează pe un redresor de punte sau pe o diodă redresoare.

Toate redresoarele folosescJoncțiunile P-N, dispozitive semiconductoare care lasă curentul electric să curgă într-o singură direcție de la formarea semiconductorilor de tip p cu semiconductori de tip n. Partea „p” are un exces de găuri (locații în care nu există electroni), deci este încărcată pozitiv. Partea „n” este încărcată negativ cu electroni în cochiliile lor exterioare.

Multe circuite cu această tehnologie sunt construite cu unredresor de punte. Redresoarele de punte convertesc AC în CC utilizând sistemul său de diode realizate dintr-un material semiconductor fie într-o jumătate de undă metodă care redresează o direcție a semnalului de curent alternativ sau o metodă cu undă completă care rectifică ambele direcții ale intrării AC.

Semiconductorii sunt materiale care lasă curentul să curgă deoarece sunt fabricate din metale precum galiul sau metaloizi precum siliciu care sunt contaminate cu materiale precum fosforul ca mijloc de control actual. Puteți utiliza un redresor de punte pentru diferite aplicații pentru o gamă largă de curenți.

Redresoarele cu punte au, de asemenea, avantajul de a produce mai multă tensiune și putere decât alte redresoare. În ciuda acestor beneficii, redresoarele de punte suferă de faptul că trebuie să utilizeze patru diode cu diode suplimentare în comparație cu alte redresoare, provocând o cădere de tensiune care scade tensiunea de ieșire.

Oamenii de știință și inginerii folosesc, în general, siliciul mai frecvent decât germaniu pentru a crea diode. Joncțiunile din silicon p-n funcționează mai eficient la temperaturi mai ridicate decât cele din germaniu. Semiconductorii din siliciu lasă curentul electric să curgă mai ușor și pot fi creați cu costuri mai mici.

Aceste diode profită de joncțiunea p-n pentru a converti AC în DC ca un fel de „comutator” electric care permite curgerea curentului fie în direcția înainte, fie înapoi, pe baza joncțiunii p-n direcţie. Diodele polarizate înainte lasă curentul să curgă în continuare, în timp ce diodele polarizate invers îl blochează. Acesta este motivul pentru care diodele de siliciu au o tensiune directă de aproximativ 0,7 volți, astfel încât să permită curgerea curentului numai dacă este mai mult de volți. Pentru diodele de germaniu, tensiunea directă este de 0,3 volți.

Terminalul anodic al unei baterii, electrod sau altă sursă de tensiune în care are loc oxidarea într-un circuit, alimentează găurile către catodul unei diode în formarea joncțiunii p-n. În schimb, catodul unei surse de tensiune, unde are loc reducerea, furnizează electronii care sunt trimiși la anodul diodei.

Puteți studia cumredresoare pe jumătate de undăsunt conectate în circuite pentru a înțelege cum funcționează. Redresoarele cu jumătate de undă comută între polarizarea directă și polarizarea inversă pe baza semiciclului pozitiv sau negativ al undei de intrare AC. Acesta trimite acest semnal către un rezistor de sarcină astfel încât curentul care circulă prin rezistor să fie proporțional cu tensiunea. Acest lucru se întâmplă datorită Legii lui Ohm, care reprezintă tensiuneaVca produs al curentuluiEuși rezistențăRîn

Puteți măsura tensiunea pe rezistorul de sarcină ca tensiune de alimentareV_s, care este egal cu tensiunea continuă de ieșireV_afară. Rezistența asociată acestei tensiuni depinde și de dioda circuitului în sine. Apoi, circuitul redresorului trece la polarizarea inversă, în care ia semiciclul negativ al semnalului de intrare AC. În acest caz, nu curge curent prin diodă sau circuit și tensiunea de ieșire scade la 0. Curentul de ieșire este, atunci, unidirecțional.

•••Syed Hussain Ather

În schimb, redresoarele cu undă completă utilizează întregul ciclu (cu semicicluri pozitive și negative) al semnalului de intrare AC. Cele patru diode dintr-un circuit redresor cu undă completă sunt aranjate astfel încât, atunci când intrarea semnalului de curent alternativ este pozitivă, curentul curge peste diodă dinD₁la rezistența la încărcare și înapoi la sursa de curent alternativ prinD₂. Când semnalul AC este negativ, curentul iaD₃-sarcină-D₄cale în schimb. Rezistența la sarcină transmite, de asemenea, tensiunea DC de la redresorul cu undă completă.

Valoarea medie a tensiunii unui redresor cu undă completă este de două ori mai mare decât cea a redresorului cu jumătate de undă, iar valoarearădăcină medie tensiune pătrată, o metodă de măsurare a tensiunii AC, a unui redresor cu undă completă este de √2 ori mai mare decât a unui redresor cu jumătate de undă.

Majoritatea aparatelor electronice din gospodăria dvs. utilizează curent alternativ, dar unele dispozitive precum laptopurile convertesc acest curent în curent continuu înainte de al utiliza. Majoritatea laptopurilor utilizează un tip de sursă de alimentare cu comutare (SMPS) care permite tensiunii de ieșire DC mai multă putere pentru dimensiunea, costul și greutatea adaptorului.

SMPS funcționează folosind un redresor, oscilator și filtru care controlează modulația lățimii impulsurilor (o metodă de reducere a puterii unui semnal electric), tensiune și curent. Oscilatorul este o sursă de semnal de curent alternativ din care puteți determina amplitudinea curentului și direcția pe care o curge. Adaptorul de CA al laptopului îl folosește apoi pentru a se conecta la sursa de curent alternativ și convertește tensiunea de curent alternativ ridicată în tensiune continuă de curent continuu, o formă pe care o poate folosi pentru a se alimenta singură, în timpul încărcării.

Unele sisteme de redresoare folosesc, de asemenea, un circuit de netezire sau un condensator care le permite să producă o tensiune constantă, în loc de una care variază în timp. Condensatorul electrolitic al condensatorilor de netezire poate atinge capacități cuprinse între 10 și mii de microfarade (µF). Este necesară mai multă capacitate pentru o tensiune de intrare mai mare.

Alte redresoare folosesc transformatoare care modifică tensiunea folosind semiconductori cu patru straturi cunoscute sub numele detiristoarealături de diode. Aredresor controlat de siliciu, un alt nume pentru un tiristor, folosește un catod și un anod separate de o poartă și cele patru straturi ale sale pentru a crea două joncțiuni p-n dispuse una peste alta.

Tipurile de sisteme de redresare variază în funcție de aplicațiile în care trebuie să modificați tensiunea sau curentul. În plus față de aplicațiile deja discutate, redresoarele își folosesc echipamentele de lipit, sudarea electrică, semnalele radio AM, generatoarele de impulsuri, multiplicatorii de tensiune și circuitele de alimentare.

Fierele de lipit care sunt utilizate pentru a conecta părți ale circuitelor electrice împreună folosesc redresoare pe jumătate de undă pentru o singură direcție a intrării AC. Tehnicile de sudare electrică care utilizează circuite redresoare de punte sunt candidații ideali pentru furnizarea unei tensiuni DC polarizate constante.

Radio AM, care modulează amplitudinea, poate utiliza redresoare pe jumătate de undă pentru a detecta modificările intrării semnalului electric. Circuitele generatoare de impulsuri, care generează impulsuri dreptunghiulare pentru circuitele digitale, utilizează redresoare pe jumătate de undă pentru schimbarea semnalului de intrare.

Redresoarele din circuitele de alimentare convertesc AC în CC din diferite surse de alimentare. Acest lucru este util deoarece DC este, în general, trimis pe distanțe lungi înainte de a fi convertit în AC pentru electricitate de uz casnic și dispozitive electronice. Aceste tehnologii folosesc foarte bine redresorul de pod care poate face față schimbării tensiunii.