Hvad er ensretter? Typer af ensrettere og deres funktion

Differente typer ensrettere – funktion og anvendelser

I elektronikken er ensretterkredsløbet det mest anvendte kredsløb, fordi næsten alle elektroniske apparater fungerer på jævnstrøm (DC), men tilgængeligheden af jævnstrømskilder er begrænset, såsom stikkontakter i vores hjem, som leverer vekselstrøm (AC). Ensretteren er den perfekte kandidat til dette job i industrier & Hjem til at konvertere vekselstrøm til jævnstrøm. Selv vores mobilopladere bruger ensrettere til at konvertere vekselstrømmen fra vores stikkontakter i hjemmet til jævnstrøm. Forskellige typer ensrettere anvendes til specifikke anvendelser.

Vi har hovedsageligt to typer spændingstyper til stede, som er meget udbredte i dag. De er veksel- og jævnspændingstyper. Disse spændingstyper kan konverteres fra den ene type til den anden ved hjælp af specielle kredsløb, der er beregnet til den pågældende konvertering. Disse konverteringer sker overalt.

Vores hovedforsyning, som vi får fra elnettene, er vekselspænding af natur, og de apparater, vi bruger i vores hjem, kræver generelt en lille jævnspænding. Denne proces med at omdanne vekselstrøm til jævnstrøm får navnet ensretning. Konvertering af vekselstrøm til jævnstrøm går forud for en yderligere proces, som kan omfatte filtrering, DC-DC-konvertering osv. En af de mest almindelige dele af en elektronisk strømforsyning er en broensretter.

Mange elektroniske kredsløb kræver ensrettet jævnstrømforsyning til at forsyne forskellige elektroniske grundkomponenter fra den tilgængelige vekselstrømsnetforsyning. Den enkle broligretter anvendes i en række elektroniske vekselstrømsbaserede strømforsyningsenheder.

En anden måde at betragte ensretterkredsløbet på er, at det kan siges at konvertere strømme i stedet for spændinger. Dette giver mere intuitiv mening, fordi vi er mere vant til at bruge strøm til at definere en komponents karakter. Kort fortalt tager en ensretter en strøm, der har både negative og positive komponenter, og ensretter den således, at kun den positive komponent af strømmen forbliver.

Bryggens ensrettere anvendes i vid udstrækning i strømforsyninger, der leverer den nødvendige jævnspænding til den elektroniske komponent eller de elektroniske enheder. De mest effektive koblingsanordninger, hvis egenskaber er fuldt ud kendt, er dioder. I teorien kan enhver faststofkontakt, som kan styres eller ikke kan styres, anvendes i stedet for dioderne.

• Relateret indlæg: Typer af dioder og deres anvendelser

Usuelt klassificeres typerne af ensrettere på baggrund af deres udgang. I denne artikel vil vi diskutere mange typer af ensrettere som f.eks:

• Enfasede ensretter
• Trifasede ensrettere
• Styrede ensrettere
• Ukontrollerede ensrettere
• Halvbølge- ensrettere
• Fuldbølge- ensrettere
• Brygge- ensrettere
• Center-Tapped Rectifiers

Hvad er ensretter?

En ensretter er en elektrisk anordning, der består af en eller flere dioder, som omdanner vekselstrøm (AC) til jævnstrøm (DC). Den bruges til ensretning, hvor nedenstående proces viser, hvordan den omdanner vekselstrøm til jævnstrøm..

Hvad er ensretning?

Rektificering er processen til omdannelse af vekselstrøm (som periodisk skifter retning) til jævnstrøm (strømmer i en enkelt retning).

• Relateret indlæg: Forskellige typer af relæer, deres konstruktion, drift & Anvendelser

Typer af ensrettere

Der findes hovedsageligt to typer ensrettere:

1. Ukontrolleret ensretter
2. Kontrolleret ensretter

Brøggensrettere er af mange typer, og grundlaget for klassificeringen kan være mange, for at nævne nogle få, type af forsyning, brokredsens konfigurationer, styringsevne osv. Broens ensrettere kan groft inddeles i en- og trefasede ensrettere på grundlag af den type indgang, de arbejder på. Begge disse typer omfatter disse yderligere klassifikationer, som kan foretages i både enkelt- og trefasede ensrettere.

Den yderligere klassifikation er baseret på de koblingsanordninger, ensretteren anvender, og typerne er ukontrollerede, halvkontrollerede og fuldt kontrollerede ensrettere. Nogle af typerne af ensrettere er beskrevet nedenfor.

Baseret på den type ensretningskredsløb gør, inddeles ensretterne i to kategorier.

• Halvbølge-ligretter
• Fuldbølge-ligretter

Halvbølge-ligretter konverterer kun halvdelen af vekselstrømsbølgen til et jævnstrømssignal, mens fuldbølge-ligretter konverterer hele vekselstrømssignalet til jævnstrøm.

Brytgensretter er den mest almindeligt anvendte ensretter i elektronikken, og denne rapport vil omhandle funktionen og fremstillingen af en sådan. Simpelt broens ensretterkredsløb er den mest populære metode til fuldbølge ensretning.

Vi vil diskutere både de kontrollerede og ukontrollerede (halvbølger og fuldbølger bro) ensrettere i detaljer med kredsløbsdiagrammer og drift som følger.

• Relateret indlæg: Typer af transformere og deres anvendelser

Ukontrolleret ensretter:

Den type ensretter, hvis udgangsspænding ikke kan styres, kaldes en ukontrolleret ensretter.

En ensretter bruger switche til at arbejde. Afbryderne kan være af forskellige typer, bredt set styrbare afbrydere og ustyrbare afbrydere. En diode er en ensrettet enhed, der kun tillader strømmen at flyde i én retning. En diodes funktion er ikke kontrolleret, da den vil lede, så længe den er forward biased.

Med en konfiguration af dioder i en given ensretter er ensretteren ikke fuldt ud under operatørens kontrol, så disse typer ensrettere kaldes ukontrollerede ensrettere. Den tillader ikke, at effekten kan variere afhængigt af belastningsbehovet. Så denne type ensretter anvendes almindeligvis i konstante eller faste strømforsyninger.

• Relateret indlæg: Filtre, typer af filtre og deres anvendelser

Ukontrolleret ensretter bruger kun dioder, og de giver en fast udgangsspænding, der kun afhænger af vekselstrømsindgangen.

Typer af ukontrollerede ensrettere:

Ukontrollerede ensrettere er yderligere opdelt i to typer:

1. Halvbølge ensretter
2. Fuldbølge ensretter

Halvbølge ensretter:

En type ensretter, der kun konverterer den halve cyklus af vekselstrømmen (AC) til jævnstrøm (DC), kaldes halvbølgegensretter.

• Positiv halvbølgegensretter:

En halvbølgegensretter, der kun konverterer den positive halvcyklus og blokerer den negative halvcyklus.

• Negativ halvbølge-ligretter:

En negativ halvbølge-ligretter konverterer kun den negative halvcyklus af vekselstrømmen til jævnstrøm.

I alle typer ensrettere er en halvbølgegensretter den enkleste af dem alle, da den kun består af en enkelt diode.

En diode tillader kun strømmen at strømme i én retning, kendt som forward bias. En belastningsmodstand RL er forbundet i serie med dioden.

• Relateret indlæg:

  Den positive halvcyklus:

  I den positive halvcyklus bliver diodens terminalanode positiv, og katoden bliver negativ, kendt som forward bias. Og den vil tillade den positive cyklus at strømme igennem.

  

  Negativ halvcyklus:

  I den negative halvcyklus bliver anoden negativ og katoden positiv, hvilket kaldes reverse bias. Så dioden vil blokere den negative cyklus.

  

  Så når en vekselstrømskilde er tilsluttet halvbølgegensretteren, vil kun en halv cyklus strømme igennem den som vist i figuren nedenfor.

  

  Udgangen fra denne ensretter tages over belastningsmodstanden RL. Hvis vi ser på indgangs-udgangsgrafen, viser den en pulserende positiv halvcyklus af indgangen.

  Udgangen fra halvbølgegensretteren har for mange krusninger & det er ikke særlig praktisk at bruge denne udgang som jævnstrømskilde. For at udjævne dette pulserende output indføres en kondensator på tværs af modstanden. Kondensatoren vil lade op i den positive cyklus og aflade i den negative cyklus for at give et jævnt udgangssignal.

  

  Sådanne typer ensrettere spilder strømmen fra vekselstrømsindgangens halve cyklus.

  • Relateret indlæg: Typer af afbrydere. Dens opbygning, arbejdsmetoder & Anvendelser

  Full Wave Rectifier:

  En fuldbølge-ligretter konverterer både positive og negative halvcyklusser af vekselstrøm (AC) til jævnstrøm (DC). Den giver dobbelt udgangsspænding sammenlignet med halvbølgegensretteren

  En fuldbølgegensretter består af mere end én diode.

  Der findes to typer fuldbølgegensrettere.

  1. Brøggensretter
  2. Center-Tap-ligretter

  Brøggensretter

  En brøggensretter bruger fire dioder til at konvertere begge halvcyklusser af den indgående vekselstrøm til jævnstrømsudgang.

  I denne type ensretter er dioderne forbundet i en bestemt form som angivet nedenfor.

  

  Positiv halvcyklus:

  I den positive halvcyklus af indgangen bliver dioden D1 & D2 forward bias, mens D3 & D4 bliver reverse bias. Dioden D1 & D2 danner et lukket kredsløb, der giver en positiv udgangsspænding over belastningsmodstanden RL.

  

  Negativ halvcyklus:

  Under den negative halvcyklus bliver dioden D3 & D4 forward bias, mens D1 & D2 bliver reverse bias. Men polariteten over belastningsmodstanden RL forbliver den samme og giver et positivt output over belastningen.

  

  Udgangen fra en fuldbølge-ligretter har lave krusninger sammenlignet med en halvbølge-ligretter, men den er stadig ikke jævn og stabil.

  

  For at gøre udgangsspændingen jævn & stabil, placeres en kondensator ved udgangen som vist i figuren nedenfor.

  

  Kondensatorens opladning &aflader, som laver jævne overgange mellem halvcyklusserne.

  • Relateret indlæg: Det fremgår af kredsløbsdiagrammet, at dioderne er forbundet på en bestemt måde. Denne unikke opstilling giver omformeren sit navn. I broens ensretter kan den spænding, der gives som indgang, være fra en hvilken som helst kilde. Det kan være fra en transformator, der bruges til at op- eller nedtrappe spændingen, eller det kan være fra vores husstrømforsyningsnet. I denne artikel bruger vi en 6-0-6 transformer med centralaftapning til at levere vekselspænding.

    I den første fase af ensretterens arbejde bliver dioderne D3-D2 i løbet af den positive halvcyklus fremadrettet forspændt og ledes. Dioderne D1-D4 bliver omvendt forspændt og leder ikke i denne halvcyklus og fungerer som åbne afbrydere. Dermed får vi en positiv halvcyklus ved udgangen. Omvendt bliver dioderne D1-D4 i den negative halvcyklus forward biased og begynder at lede, mens dioderne D3-D2 bliver reversed biased og ikke leder i denne halvcyklus.

    • Relateret indlæg: Dermed får vi igen en positiv halvcyklus ved udgangen. Ved slutningen af ensretningsprocessen omdannes den negative del af vekselstrømmen til en positiv cyklus. Udgangen fra ensretteren er to halvpositive impulser med samme frekvens og størrelse som indgangens.

      I modsætning til halvbølgegensretterens virkemåde har fuldbroensretteren en anden gren, som gør det muligt for den at lede for den negative halvdel af spændingsbølgeformen, hvilket halvbroensretteren ikke havde mulighed for at gøre. Så den gennemsnitlige spænding ved udgangen af fuldbroens ensretter er dobbelt så høj som ved halvbroens ensretter.

      Selv om vi bruger fire individuelle effektdioder til at lave en fuldbølge-broensretter, findes der færdige broensretterkomponenter “off-the-shelf” i en række forskellige spændings- og strømstørrelser, som kan bruges direkte til at lave et fungerende kredsløb.

      Udgangsspændingsbølgeformen efter ensretningen er ikke en rigtig jævnstrøm, så vi kan forsøge at gøre den mere til en jævnstrømsbølgeform ved hjælp af en kondensator til filtreringsformål. Udglatningskondensatorer eller reservoirkondensatorer, der er tilsluttet parallelt med belastningen over udgangen af fuldbølge-broensretterkredsløbet, øger det gennemsnitlige jævnstrømsudgangsniveau til den krævede gennemsnitlige jævnspænding ved udgangen, fordi kondensatoren ikke kun fungerer som en filtreringskomponent, men også periodisk oplades og aflades, hvilket effektivt øger udgangsspændingen.

      Kondensatoropladning indtil bølgeformen går til sit højdepunkt og aflades ensartet i belastningskredsløbet, når bølgeformen begynder at gå lavt. Så når output går lavt, opretholder kondensatoren den korrekte spændingsforsyning i belastningskredsløbet og skaber dermed DC.

      • Relateret indlæg: For at opnå en god kvalitet skal du bruge en brøggensretter til at lave en god kvalitet i det samme signal:
        1. Brojens ensretter er mere kompleks end en halvbølgegensretter
        2. Større effekttab sammenlignet med en fuldbølgegensretter med centeraftapning.

        Center-tap-ligretter

        Denne type fuldbølge-ligretter anvender en center-tap-transformator & to dioder.

        

        En center-tap-transformator er en dobbeltspændingstransformator, der har to indgange (I1 & I2) og tre udgangsterminaler (T1, T2, T3). T2-terminalen er forbundet til midten af udgangsspolen, som fungerer som referencemasse (o volt reference). T1-terminalen producerer positiv spænding og T3-terminalen producerer negativ spænding i forhold til T2.

        • Relateret indlæg: Typer af digitale logiske porte – Boolske logiske sandhedstabeller & Anvendelser

        Designet af center-tap ensretteren er givet nedenfor:

        

        Postiv halvcyklus:

        Under den positive halvcyklus på indgangen vil T1 producere positiv og T2 vil producere en negativ spænding. Dioden D1 vil blive forward bias & dioden D2 vil blive reverse bias. Dette skaber en tæt vej fra T1 til T2 gennem belastningsmodstanden RL som vist nedenfor.

        

        Negativ halvcyklus:

        Nu vil T1 under den negative halvcyklus i indgangen generere en negativ cyklus & T2 vil generere en positiv cyklus. Dette vil sætte diode D1 i omvendt forspænding & diode D2 i fremadrettet forspænding. Men polariteten over belastningsmodstanden RL er stadig den samme, da strømmen tager stien fra T3 til T1 som vist i figuren nedenfor.

        

        Den jævnstrømsudgang fra en center-tap-ligretter har også krusninger, og det er ikke jævn & stabil jævnstrøm. En kondensator ved udgangen vil fjerne ripple og lave en stabil jævn jævnstrømsudgang.

        

        • Relateret indlæg: Typer af modstande | Fast, variabel, lineær & Ikke-lineær

        Kontrolleret ensretter:

        En type ensretter, hvis udgangsspænding kan varieres eller ændres, kaldes kontrolleret ensretter.

        Behovet for en kontrolleret ensretter er tydeligt, når vi ser på manglerne ved en ukontrolleret broens ensretter. For at gøre en ukontrolleret ensretter til en kontrolleret bruger vi strømstyrede faststofkomponenter såsom SCR’er, MOSFET’er og IGBT’er. Vi har den fulde kontrol, når SCR’er tændes eller slukkes på grundlag af de gateimpulser, vi anvender på dem. Disse er generelt mere foretrukne end deres ukontrollerede modstykker.

        Den består af en eller flere end en SCR (Silicon Controlled Rectifier).

        En SCR, også kendt som thyristor, er en tre-terminal diode. Disse terminaler er anode, katode & og en kontrolindgang kaldet gate.

        Som en simpel diode leder en SCR i forward bias og blokerer strømmen i reverse bias, men den begynder kun at lede fremad, når der er en impuls ved gateindgangen. Så udgangsspændingen kan styres ved hjælp af gateindgangen.

        • Relateret indlæg: Typer af IC’er. Klassifikation af integrerede kredsløb og deres begrænsning

        Typer af kontrolleret ensretter

        Der findes to typer af kontrolleret ensretter.

        Halvbølgekontrolleret ensretter

        Den halvbølgekontrollerede ensretter består af en enkelt SCR (Silicon Controlled Rectifier).

        Den halvbølgekontrollerede ensretter har samme design som den halvbølge ukontrollerede ensretter, bortset fra at vi erstatter dioden med en SCR som vist i figuren nedenfor.

        

        En SCR leder ikke i omvendt forspænding, så den vil blokere den negative halvcyklus.

        I den positive halvcyklus vil SCR’en lede strøm på én betingelse, når der påføres en puls på gateindgangen. Gate-indgangen er naturligvis et periodisk pulssignal, som er designet til at aktivere SCR’en ved hver positiv halvcyklus.

        På denne måde kan vi styre udgangsspændingen for denne ensretter.

        • Relateret indlæg: Tæller og forskellige typer elektroniske tællere

        Udgangen fra SCR’en er også en pulserende jævnspænding/strøm. Disse pulser fjernes ved hjælp af en kondensator parallelt med belastningsmodstanden RL.

        

        Fuldbølgekontrolleret ensretter

        En type ensretter, der konverterer både positiv og negativ halvcyklus af vekselstrømmen til jævnstrøm samt styrer udgangsamplituden, er kendt som en fuldbølgekontrolleret ensretter.

        Som ukontrolleret ensretter har kontrolleret fuldbølge-ligretter to typer.

        • Relateret indlæg: I denne ensretter er diodebroen erstattet af en SCR-bro (thyristor) med den samme konfiguration som vist i nedenstående figur.

          

          Positiv halvcyklus:

          I den positive cyklus vil SCR (thyristor) T1 & T2 lede, når gateimpulsen påføres. T3 & T4 vil være omvendt forspændt, så de vil blokere strømmen. Udgangsspændingen vil blive etableret over belastningsmodstanden RL som vist nedenfor.

          

          Negativ halvcyklus:

          I den negative halvcyklus vil thyristoren T3 & T4 blive forward bias i betragtning af gateindgangspulsen & vil T1 & T2 blive reverse bias. Udgangsspændingen vil fremkomme over belastningsmodstanden RL.

          

          I slutningen af udgangen anvendes en kondensator til at fjerne bølgerne og gør udgangen stabil & jævn.

          

          Kontrolleret center-tap ensretter:

          Dette design bruger ligesom den ukontrollerede center-tap-ligretter to SCR’er i stedet for de to dioder.

          Både disse SCR-skift vil blive timet forskelligt alt efter den indgående vekselstrømsfrekvens.

          Den fungerer på samme måde som den ukontrollerede ensretter &Dets skematiske design er angivet nedenfor.

          

          • Relateret indlæg:

            

            • Relateret indlæg:

              

              & Type Latches – SR & D Latches

            Enfasede og trefasede ensrettere

            Denne klassifikation er baseret på den type input, som en ensretter arbejder på. Navngivningen er ret ligetil. Når indgangen er enfaset, kaldes ensretteren for en enfaset ensretter, og når indgangen er trefaset, kaldes den for en trefaset ensretter.

            Den enfasede broensretter består af fire dioder, mens en trefaset ensretter bruger seks dioder, der er anbragt på en bestemt måde for at få det ønskede output. Disse kan være kontrollerede eller ukontrollerede ensrettere afhængigt af de koblingskomponenter, der anvendes i hver ensretter, såsom dioder, thyristorer osv.

            Sammenligning af ensrettere

            Den følgende tabel viser medfølelsen mellem forskellige typer ensrettere, såsom halvbølgegensretter, fuldbølgegensretter og centeraftappet ensretter.

            • Relateret indlæg: Autotransformer – dens typer, drift, fordele og anvendelser

            Anvendelser af ensrettere

            Grundlæggende drives næsten alle elektroniske kredsløb på jævnspændinger. Hovedformålet med at bruge ensretter er at ensrette, hvilket betyder at konvertere vekselspændinger til jævnspændinger. Det betyder, at ensrettere bruges i næsten alle ensrettere og elektroniske apparater.

            Nedenfor er en liste over almindelige anvendelser og anvendelser af forskellige ensrettere.

            • Oprettelse, dvs. konvertering af jævnspændinger til vekselspændinger.
            • Opretter bruges i elektrisk svejsning til at levere polariseret spænding.
            • Det anvendes også i traktion, rullende materiel og trefasede traktionsmotorer, der anvendes til at køre tog.
            • Halvbølgegensrettere anvendes i myggebalsam og loddejern.
            • Halvbølgegensretter anvendes også i AM-radio som detektor og signalspidsdetektor.
            • Gentegliggørere anvendes også i modulation, demodulation og spændingsmultiplikatorer.
            • Typer af aktive højpasfiltre
            • Typer af passive højpasfiltre
            • Typer af aktive lavpasfiltre
            • Typer af passive lavpasfiltre
            • Typer af passive lavpasfiltre
            • Typer af DEMUX – Demultiplexer-applikationer
            • Typer af MUX – digitale multiplexer-applikationer
            • Typer af binære addere & Subtraher
            • Typer af binære kodere
            • Typer af binære dekodere