Kako djeluje ispravljač?

Sadržaj

• Most ispravljača i ispravljača
• Silicijeve i germanijeve diode
• Polvučni ispravljački krug
• Pun valni ispravljački krug
• Dijelovi i aplikacije ispravljača
• Primjene ispravljačkih sustava

Možda se pitate kako električne mreže dalekovoda prolaze kroz velike udaljenosti za različite svrhe. A postoje različite "vrste" električne energije. Električna energija koja pokreće električne željezničke sustave možda nije prikladna za kućanske uređaje poput telefona i televizora. Ispravljači pomažu pretvorbom između tih različitih vrsta električne energije.

Most ispravljača i ispravljača

Ispravljači vam omogućuju pretvaranje iz izmjenične struje u izmjeničnu struju u istosmjernu struju (DC). AC je struja koja se prebacuje između protoka prema naprijed i prema naprijed u pravilnim razmacima dok DC teče u jednom smjeru. Obično se oslanjaju na mostni ispravljač ili ispravljač diodu.

Svi ispravljači koriste P-N spajanja, poluvodički uređaji koji puštaju električnu struju u samo jednom smjeru od formiranja p-tipa poluvodiča s n-tipa poluvodiča. Strana "p" ima višak rupa (mjesta na kojima nema elektrona), tako da je pozitivno nabijena. Strana "n" negativno je nabijena elektronima u svojim vanjskim ljušturama.

Mnogi sklopovi s ovom tehnologijom izgrađeni su sa ispravljač mosta, Ispravni mostovi pretvaraju izmjenični napon u istosmjerni sustav diodama izrađenim od poluvodičkog materijala, bilo u obliku pola vala koji ispravlja jedan smjer AC signala, ili metodom punog vala koji ispravlja oba smjera ulaznog izmjeničnog napona.

Poluvodiči su materijali koji puštaju struju jer su napravljeni od metala poput galija ili metaloida poput silicija koji su kontaminirani materijalima poput fosfora kao sredstvom za kontrolu struje. Možete koristiti ispravljač mosta za različite primjene za široki raspon struja.

Ispravljači mostova također imaju prednost u ispuštanju više napona i snage u odnosu na ostale ispravljače. Unatoč ovim prednostima, ispravljači mosta pate od potrebe korištenja četiri diode s dodatnim diodama u usporedbi s drugim ispravljačima, što uzrokuje pad napona koji smanjuje izlazni napon.

Silicijeve i germanijeve diode

Znanstvenici i inženjeri općenito koriste silicij češće od germanija u stvaranju dioda. Silicijski p-n spojevi djeluju učinkovitije na višim temperaturama od germanijevih. Silikonski poluvodiči omogućuju lakši protok električne struje i mogu se stvoriti uz manje troškove.

Ove diode koriste prednost p-n spajanja za pretvaranje izmjeničnog napona u istosmjerni tok kao svojevrsni električni "prekidač" koji omogućuje strujanje struje bilo u smjeru naprijed ili natrag na temelju smjera p-n spajanja. Napredne pristrane diode neka struja i dalje teče dok obrnute pristrane diode blokiraju. Zbog toga silicijske diode imaju napon od oko 0,7 volta, tako da struja omogućava samo struju ako je njegova veća od volti. Za germanijeve diode naprijed napon iznosi 0,3 volta.

Anodni terminal baterije, elektrode ili drugog izvora napona gdje se u krugu događa oksidacija, dovodi rupe na katodu diode stvarajući p-n spoj. Suprotno tome, katoda izvora napona, gdje dolazi do smanjenja, daje elektrone koji se šalju na anodu diode.

Polvučni ispravljački krug

Možete proučiti kako naponski ispravljači povezani u krugove kako bi shvatili kako rade. Polvalovni ispravljači prelaze između pristranog prema naprijed i obrnuto pristranog na temelju pozitivnog ili negativnog pola ciklusa ulaznog izmjeničnog vala. Ovaj je signal otporniku opterećenja takav da je struja koja prolazi kroz otpornik proporcionalna naponu. To se događa zbog Ohmovog zakona, koji predstavlja napon V kao produkt struje ja i otpor R u V = IR.

Napon preko otpornika opterećenja možete izmjeriti kao napon napajanja V_a, koji je jednak izlaznom istosmjernom naponu V_van, Otpor povezan s ovim naponom ovisi i o diodi samog kruga. Zatim se ispravljački krug prebacuje u obrnutu pristranost u kojoj traje negativni pola ciklusa ulaznog izmjeničnog signala. U ovom slučaju kroz diodu ili krug ne prolazi struja, a izlazni napon pada na 0. Izlazna struja je tada jednosmjerna.

Pun valni ispravljački krug

••• Syed Hussain Ather

Ispravljači punog vala, nasuprot tome, koriste čitav ciklus (s pozitivnim i negativnim pola ciklusa) ulaznog izmjeničnog signala. Četiri diode u punom valnom ispravljačkom krugu raspoređene su tako da, kad je ulaz izmjeničnog signala pozitivan, struja teče kroz diodu iz D₁ do otpora opterećenja i natrag na izvor izmjeničnog napona D₂, Kad je izmjenični signal negativan, struja uzima D₃-opterećenje-D₄ put umjesto toga. Otpor opterećenja također proizvodi istosmjerni napon iz ispravljača punog vala.

Srednja vrijednost napona ispravljača punog vala dvostruko je veća od polu valnog ispravljača, i srednji korijenski napon, metoda mjerenja izmjeničnog napona, punog valnog ispravljača is2 puta je veća od napola ispravljača.

Dijelovi i aplikacije ispravljača

Većina elektroničkih uređaja u vašem domaćinstvu koristi izmjeničnu struju, ali neki uređaji poput prijenosnih računala pretvaraju tu struju u istosmjerni napon prije nego što ga upotrebljavate. Većina prijenosnih računala upotrebljava vrstu napajanja s izmjenjivim načinom rada (SMPS) koja izlaznom istosmjernom naponu omogućava veću snagu za veličinu, cijenu i težinu adaptera.

SMPS rade koristeći ispravljač, oscilator i filter koji kontroliraju modulaciju širine impulsa (metoda smanjenja snage električnog signala), napona i struje. Oscilator je izvor AC signala iz kojeg možete odrediti amplitudu struje i smjer kroz koji teče. Naizmjenični ispravljač koristi to za povezivanje s izmjeničnim izvorom napajanja i pretvara visoki izmjenični napon u niži istosmjerni napon, oblik koji može koristiti za napajanje tijekom punjenja.

Neki ispravljački sustavi koriste i glatki krug ili kondenzator koji im omogućuje ispuštanje konstantnog napona, umjesto naponskog koji se mijenja s vremenom. Elektrolitički kondenzator kondenzatora za zaglađivanje može postići kapacitete između 10 i tisuće mikrofaradi (µF). Za veći ulazni napon potrebno je više kapaciteta.

Ostali ispravljači koriste transformatore koji mijenjaju napon pomoću četveroslojnih poluvodiča tiristori uz diode. ispravljač koji se kontrolira silikonom, drugo ime za tiristor, koristi katodu i anodu razdvojenu vratima i njegova četiri sloja za stvaranje dva p-n spajanja raspoređenih jedan na drugom.

Primjene ispravljačkih sustava

Vrste ispravljačkih sustava razlikuju se od različitih aplikacija u kojima morate mijenjati napon ili struju. Uz već razmatrane aplikacije, ispravljači pronalaze uporabu u opremi za lemljenje, električnom zavarivanju, AM radio signalima, generatorima impulsa, multiplikatorima napona i strujnim krugovima za napajanje.

Lemilice za lemljenje koje se koriste za spajanje dijelova električnih krugova koriste jednopolno ispravljače za jedan smjer ulaznog izmjeničnog napona. Električne tehnike zavarivanja koje koriste mostove ispravljačkih krugova idealni su kandidati za osiguravanje stalnog, polariziranog istosmjernog napona.

AM radio, koji modulira amplitudu, može upotrijebiti polu valne ispravljače za otkrivanje promjena na ulazu električnog signala. Krugovi za generiranje impulsa, koji generiraju pravokutne impulse za digitalne sklopove, koriste poluvalne ispravljače za promjenu ulaznog signala.

Ispravljači u krugovima napajanja pretvaraju izmjeničnu struju u istosmjerni kabel iz različitih izvora napajanja. Ovo je korisno jer se DC obično šalje na velike udaljenosti prije nego što se pretvori u izmjeničnu struju za kućanske struje i elektroničke uređaje. Ove tehnologije odlično koriste most ispravljač koji može podnijeti promjenu napona.