Qu’est-ce qu’un redresseur ? Types de redresseurs et leur fonctionnement

Différents types de redresseurs – Fonctionnement et applications

En électronique, le circuit redresseur est le circuit le plus utilisé car presque tous les appareils électroniques fonctionnent en CC (courant continu) mais la disponibilité des sources de CC est limitée comme les prises électriques dans nos maisons fournissent du CA (courant alternatif). Le redresseur est le candidat parfait pour ce travail dans les industries & Maison pour convertir le CA en CC. Même nos chargeurs de téléphone portable utilisent des redresseurs pour convertir le CA de nos prises domestiques en CC. Différents types de redresseurs sont utilisés pour des applications spécifiques.

Nous avons principalement deux types de tension présents qui sont largement utilisés de nos jours. Ce sont les types de tension alternative et de tension continue. Ces types de tension peuvent être convertis d’un type à l’autre en utilisant des circuits spéciaux conçus pour cette conversion particulière. Ces conversions se produisent partout.

Notre alimentation principale que nous obtenons des réseaux électriques sont de nature alternative et les appareils que nous utilisons dans nos maisons nécessitent généralement une petite tension continue. Ce processus de conversion du courant alternatif en courant continu reçoit le nom de redressement. La conversion du courant alternatif en courant continu est précédée d’autres processus qui peuvent impliquer le filtrage, la conversion DC-DC et ainsi de suite. L’une des parties les plus courantes d’une alimentation électronique est un pont redresseur.

De nombreux circuits électroniques nécessitent une alimentation en courant continu redressé pour alimenter divers composants électroniques de base à partir de l’alimentation secteur CA disponible. Le simple pont redresseur est utilisé dans une variété de dispositifs d’alimentation électronique à base de courant alternatif.

Une autre façon de regarder le circuit redresseur est que, on peut dire qu’il convertit les courants au lieu des tensions. Cela a un sens plus intuitif, car nous sommes plus habitués à utiliser le courant pour définir la nature d’un composant. De manière concise, un redresseur prend un courant qui a des composantes négatives et positives et le redresse de telle sorte que seule la composante positive du courant reste.

Les redresseurs à pont sont largement utilisés dans les alimentations qui fournissent la tension continue nécessaire au composant ou aux dispositifs électroniques. Les dispositifs de commutation les plus efficaces dont les caractéristiques sont entièrement connues sont les diodes. En théorie, tout commutateur à semi-conducteurs qui peut être contrôlé ou non peut être utilisé à la place des diodes.

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Usuellement, les types de redresseurs sont classés en fonction de leur sortie. Dans cet article, nous allons discuter de nombreux types de redresseurs tels que :

• Rectificateurs monophasés
• Rectificateurs triphasés
• Rectificateurs commandés
• Rectificateurs non commandés
• Rectificateurs demi-onde
• Rectificateurs pleine onde
• Rectificateurs en pont
• Rectificateurs à prise centrale
• .Redresseurs à prises

Qu’est-ce qu’un redresseur ?

Un redresseur est un dispositif électrique composé d’une ou plusieurs diodes qui convertit le courant alternatif (AC) en courant continu (DC). Il est utilisé pour le redressement où le processus ci-dessous montre que comment il convertit le CA en CC..

Qu’est-ce que le redressement ?

La rectification est le processus de conversion du courant alternatif (qui change périodiquement de direction) en courant continu (flux dans une seule direction).

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Types de redresseurs

Il existe principalement deux types de redresseurs :

1. Rredresseur non contrôlé
2. Rredresseur contrôlé

Les redresseurs à pont sont de plusieurs types et les bases de la classification peuvent être nombreuses, pour n’en citer que quelques-unes, le type d’alimentation, les configurations du circuit du pont, la capacité de contrôle, etc. Les redresseurs à pont peuvent être classés de manière générale en redresseurs monophasés et triphasés en fonction du type d’entrée sur lequel ils fonctionnent. Ces deux types comprennent ces classifications supplémentaires qui peuvent être faites en redresseurs monophasés et triphasés.

La classification supplémentaire est basée sur les dispositifs de commutation que le redresseur utilise et les types sont les redresseurs non contrôlés, semi-contrôlés et entièrement contrôlés. Certains des types de redresseurs sont discutés ci-dessous.

Sur la base du type de circuit de redressement fait, les redresseurs sont classés en deux catégories.

• Rredresseur demi-onde
• Rredresseur pleine onde

Le redresseur demi-onde ne convertit que la moitié de l’onde alternative en signal continu alors que le redresseur pleine onde convertit le signal alternatif complet en continu.

Le redresseur en pont est le redresseur le plus couramment utilisé en électronique et ce rapport traitera de son fonctionnement et de sa fabrication. Le circuit de redresseur à pont simple est la méthode la plus populaire pour le redressement pleine onde.

Nous discuterons à la fois des redresseurs contrôlés et non contrôlés (demi ondes et pont pleine onde) en détail avec les schémas de circuit et le fonctionnement comme suit.

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Rectificateur non contrôlé :

Le type de redresseur dont la tension de sortie ne peut être contrôlée est appelé redresseur non contrôlé.

Un redresseur utilise des commutateurs pour fonctionner. Les commutateurs peuvent être de différents types, en gros, des commutateurs contrôlables et des commutateurs non contrôlables. Une diode est un dispositif unidirectionnel qui permet le passage du courant dans une seule direction. Le fonctionnement d’une diode n’est pas contrôlé car elle conduira tant qu’elle est polarisée dans le sens direct.

Avec une configuration de diodes dans un redresseur donné, le redresseur n’est pas entièrement sous le contrôle de l’opérateur, donc ces types de redresseurs sont appelés redresseurs non contrôlés. Il ne permet pas de faire varier la puissance en fonction des besoins de la charge. Donc, ce type de redresseur est couramment utilisé dans les alimentations constantes ou fixes.

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Le redresseur non contrôlé utilise seulement des diodes et ils donnent une tension de sortie fixe dépendant uniquement de l’entrée AC.

Types de redresseurs non commandés:

Les redresseurs non commandés sont en outre divisés en deux types:

1. Redresseur demi-onde
2. Redresseur pleine onde

Redresseur demi-onde :

Un type de redresseur qui convertit uniquement le demi-cycle du courant alternatif (CA) en courant continu (CC) est connu sous le nom de redresseur demi-onde.

• Rectificateur demi-onde positif:

Un redresseur demi-onde qui convertit uniquement le demi-cycle positif et bloque le demi-cycle négatif.

• Rectificateur demi-onde négatif:

Un redresseur demi-onde négatif convertit uniquement le demi-cycle négatif du courant alternatif en courant continu.

Dans tous les types de redresseurs, un redresseur demi-onde est le plus simple de tous car il n’est composé que d’une seule diode.

Une diode permet la circulation du courant dans une seule direction connue sous le nom de polarisation directe. Une résistance de charge RL est connectée en série avec la diode.

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Mi-cycle positif:

Pendant le demi-cycle positif, l’anode de la borne de la diode deviendra positive et la cathode deviendra négative connue sous le nom de polarisation directe. Et elle permettra au cycle positif de circuler.

Mi-cycle négatif:

Pendant le demi-cycle négatif, l’anode deviendra négative et la cathode deviendra positive, ce qui est connu comme une polarisation inverse. Ainsi, la diode bloquera le cycle négatif.

Donc, lorsqu’une source de courant alternatif est connectée au redresseur demi-onde, seul le demi-cycle circulera à travers lui comme le montre la figure ci-dessous.

La sortie de ce redresseur est prise aux bornes de la résistance de charge RL. Si on regarde le graphique entrée-sortie, il montre un demi-cycle positif pulsé de l’entrée.

La sortie du redresseur demi-onde a trop d’ondulations &il n’est pas très pratique d’utiliser cette sortie comme source de courant continu. Pour lisser cette sortie pulsée, on introduit un condensateur aux bornes de la résistance. Le condensateur se charge pendant le cycle positif et se décharge pendant le cycle négatif pour donner un signal de sortie lisse.

Ces types de redresseurs gaspillent la puissance du demi-cycle de l’entrée AC.

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Rectificateur pleine onde :

Un redresseur pleine onde convertit les demi-cycles positifs et négatifs du courant alternatif (AC) en courant continu (DC). Il fournit une tension de sortie double par rapport au redresseur demi-onde

Un redresseur pleine onde est composé de plus d’une diode.

Il existe deux types de redresseur pleine onde.

1. Rredresseur en pont
2. Rredresseur à prise centrale

Rredresseur en pont

Un redresseur en pont utilise quatre diodes pour convertir les deux demi-cycles du courant alternatif d’entrée en courant continu de sortie.

Dans ce type de redresseur, les diodes sont connectées sous une forme spécifique comme indiqué ci-dessous.

Mi-cycle positif:

Pendant le demi-cycle positif d’entrée, la diode D1 & D2 devient de polarisation directe tandis que D3 & D4 devient de polarisation inverse. La diode D1 & D2 forme une boucle fermée qui fournit une tension de sortie positive aux bornes de la résistance de charge RL.

Mi-cycle négatif:

Pendant le demi-cycle négatif, la diode D3 & D4 devient polarisée en direct tandis que D1 & D2 devient polarisée en inverse. Mais la polarité aux bornes de la résistance de charge RL reste la même et fournit une sortie positive aux bornes de la charge.

La sortie du redresseur pleine onde a de faibles ondulations par rapport au redresseur demi-onde mais tout de même, elle n’est pas lisse et régulière.

Afin de rendre la tension de sortie lisse &régulière, un condensateur est placé à la sortie comme le montre la figure ci-dessous.

La charge du condensateur &se décharge ce qui fait des transitions lisses entre les demi-cycles.

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Fonctionnement du circuit redresseur à pont

D’après le schéma du circuit, il est évident que les diodes sont connectées d’une manière particulière. Cette disposition unique donne son nom au convertisseur. Dans le redresseur à pont, la tension qui est donnée en entrée peut provenir de n’importe quelle source. Elle peut provenir d’un transformateur utilisé pour augmenter ou diminuer la tension ou du secteur de notre alimentation domestique. Dans cet article, nous utilisons un transformateur à prise centrale 6-0-6 pour fournir une tension alternative.

Dans la première phase de travail du redresseur, pendant le demi-cycle positif, les diodes D3-D2 sont polarisées dans le sens direct et conduisent. Les diodes D1-D4 sont polarisées en inverse et ne conduisent pas dans ce demi-cycle, agissant comme des interrupteurs ouverts. Ainsi, nous obtenons un demi-cycle positif à la sortie. Inversement, dans le demi-cycle négatif, les diodes D1-D4 se polarisent dans le sens direct, et commencent à conduire alors que les diodes D3-D2 se polarisent en sens inverse et ne conduisent pas dans ce demi-cycle.

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De nouveau, nous obtenons un demi-cycle positif à la sortie. A la fin du processus de redressement, la partie négative du courant alternatif est convertie en un cycle positif. La sortie du redresseur est constituée de deux impulsions demi-positives de même fréquence et de même amplitude que celle de l’entrée.

Contrairement au fonctionnement d’un redresseur demi-onde, le redresseur en pont complet possède une autre branche qui lui permet de conduire pour la moitié négative de la forme d’onde de la tension, ce que le redresseur en demi-pont n’avait aucun moyen de faire. Ainsi, la tension moyenne à la sortie du redresseur en pont complet est double de celle du redresseur en demi-pont.

Bien que nous utilisions quatre diodes de puissance individuelles pour réaliser un redresseur en pont à onde complète, des composants de redresseur en pont préfabriqués sont disponibles « sur étagère » dans une gamme de différentes tailles de tension et de courant qui peuvent être utilisés directement pour réaliser un circuit fonctionnel.

La forme d’onde de la tension de sortie après le redressement n’est pas un courant continu correct, nous pouvons donc essayer de la transformer davantage en une forme d’onde continue en utilisant un condensateur à des fins de filtrage. Les condensateurs de lissage ou de réservoir qui sont connectés en parallèle avec la charge à travers la sortie du circuit redresseur de pont pleine onde augmente le niveau de sortie DC moyen à la tension DC moyenne requise à la sortie parce que le condensateur agit non seulement comme un composant de filtrage, mais il se charge et se décharge périodiquement augmentant efficacement la tension de sortie.

Le condensateur se charge jusqu’à ce que la forme d’onde aille à son pic et se décharge uniformément dans le circuit de charge quand la forme d’onde commence à aller bas. Ainsi, lorsque la sortie devient faible, le condensateur maintient la tension d’alimentation appropriée dans le circuit de charge, créant ainsi le courant continu.

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Avantages d’un redresseur à pont:

1. faible ondulation du signal continu de sortie
2. Haut rendement du redresseur
3. faible perte de puissance

Inconvénients du redresseur à pont :

1. Le redresseur en pont est plus complexe qu’un redresseur demi-onde
2. Plus de perte de puissance par rapport au redresseur pleine onde à prise centrale.

Rredresseur à prise centrale

Ce type de redresseur pleine onde utilise un transformateur à prise centrale &deux diodes.

Un transformateur à prise centrale est un transformateur à double tension qui possède deux entrées (I1 & I2) et trois bornes de sortie (T1, T2, T3). La borne T2 est connectée au centre de la bobine de sortie qui agit comme une masse de référence (référence o volt). La borne T1 produit une tension positive et la borne T3 produit une tension négative par rapport à la T2.

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La conception du redresseur à prise centrale est donnée ci-dessous :

Mi-cycle positif :

Pendant le demi-cycle positif d’entrée, le T1 produira une tension positive et le T2 une tension négative. La diode D1 deviendra une polarisation directe &la diode D2 deviendra une polarisation inverse. Cela fait un chemin étroit de T1 à T2 à travers la résistance de charge RL comme indiqué ci-dessous.

Mi-cycle négatif :

Maintenant pendant le demi-cycle négatif de l’entrée, T1 va générer un cycle négatif & T2 va générer un cycle positif. Cela va mettre la diode D1 en polarisation inverse & la diode D2 en polarisation directe. Mais la polarité aux bornes de la résistance de charge RL est toujours la même car le courant emprunte le chemin de T3 à T1 comme le montre la figure ci-dessous.

La sortie CC d’un redresseur à prise centrale a également des ondulations et ce n’est pas un CC lisse & régulier. Un condensateur à la sortie éliminera l’ondulation et fera une sortie CC régulière.

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Rectificateur contrôlé :

Un type de redresseur dont la tension de sortie peut être variée ou modifiée est appelé redresseur contrôlé.

La nécessité d’un redresseur contrôlé est apparente lorsque nous examinons les défauts d’un redresseur à pont non contrôlé. Pour transformer un redresseur non contrôlé en un redresseur contrôlé, nous utilisons des dispositifs à semi-conducteurs contrôlés par le courant, comme les SCR, les MOSFET et les IGBT. Nous avons le contrôle total lorsque les SCR sont activés ou désactivés en fonction des impulsions de grille que nous leur appliquons. Ils sont généralement plus préférés que leurs homologues non contrôlés.

Il est composé d’un ou de plus d’un SCR (Silicon Controlled Rectifier).

Un SCR, également connu sous le nom de thyristor est une diode à trois bornes. Ces bornes sont l’anode, la cathode &une entrée de contrôle connue sous le nom de Gate.

Comme une simple diode, un SCR conduit en polarisation avant et bloque le courant en polarisation arrière mais il ne commence à conduire en avant que lorsqu’il y a une impulsion à l’entrée de la gate. Ainsi, la tension de sortie peut être contrôlée en utilisant l’entrée de la grille.

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Types de redresseurs commandés

Il existe deux types de redresseurs commandés.

Redresseur commandé à demi-onde

Le redresseur commandé à demi-onde est constitué d’un seul SCR (Silicon Controlled Rectifier).

Le redresseur demi-onde contrôlé a la même conception que le redresseur demi-onde non contrôlé, sauf que nous remplaçons la diode par un SCR comme le montre la figure ci-dessous.

Un SCR ne conduit pas en polarisation inverse, il bloquera donc le demi-cycle négatif.

Pendant le demi-cycle positif, le SCR conduira le courant à une condition lorsqu’une impulsion est appliquée à l’entrée de la grille. L’entrée de la grille est, bien sûr, un signal d’impulsion périodique qui est conçu pour activer le SCR à chaque demi-cycle positif.

De cette façon, nous pouvons contrôler la tension de sortie de ce redresseur.

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La sortie du SCR est également une tension/courant continu pulsé. Ces impulsions sont supprimées en utilisant un condensateur parallèle à la résistance de charge RL.

Redresseur commandé à pleine onde

Un type de redresseur qui convertit à la fois le demi-cycle positif et négatif du courant alternatif en courant continu ainsi que contrôle l’amplitude de sortie est connu comme un redresseur commandé à pleine onde.

Tout comme le redresseur non contrôlé, le redresseur pleine onde contrôlé a deux types.

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Rredresseur à pont contrôlé

Dans ce redresseur, le pont de diodes est remplacé par un pont SCR (Thyristor) avec la même configuration comme indiqué dans la figure ci-dessous.

Mi-cycle positif:

Pendant le cycle positif, le SCR (thyristor) T1 & T2 sera conducteur lorsque l’impulsion de la gâchette sera appliquée. T3 & T4 seront en polarisation inversée, ils bloqueront donc le courant. La tension de sortie sera établie aux bornes de la résistance de charge RL comme indiqué ci-dessous.

Memi-cycle négatif:

Pendant le demi-cycle négatif, le thyristor T3 & T4 deviendra polarisé dans le sens direct en considérant l’impulsion d’entrée de la gâchette & le T1 & T2 deviendra polarisé dans le sens inverse. La tension de sortie apparaîtra aux bornes de la résistance de charge RL.

A la fin de la sortie, un condensateur est utilisé pour éliminer les ondulations et rendre la sortie régulière & lisse.

Redresseur à prise centrale contrôlée :

Tout comme le redresseur à prise centrale non contrôlé, cette conception utilise deux SCR remplaçant les deux diodes.

Les deux commutations de ces SCR seront temporisées différemment selon la fréquence alternative d’entrée.

Son fonctionnement est le même que celui du redresseur non contrôlé & son design schématique est donné ci-dessous.

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Redresseurs monophasés et triphasés

Cette classification est basée sur le type d’entrée sur lequel un redresseur fonctionne. La dénomination est assez simple. Lorsque l’entrée est monophasée, le redresseur est appelé redresseur monophasé et lorsque l’entrée est triphasée, il est appelé redresseur triphasé.

Le redresseur à pont monophasé est composé de quatre diodes, tandis qu’un redresseur triphasé utilise six diodes disposées d’une manière particulière pour obtenir la sortie désirée. Il peut s’agir de redresseurs contrôlés ou non contrôlés selon les composants de commutation utilisés dans chaque redresseur tels que les diodes, les thyristors, et ainsi de suite.

Comparaison des redresseurs

Le tableau suivant montre la compassion entre les différents types de redresseurs tels que le redresseur demi-onde, le redresseur pleine onde et le redresseur à prise centrale.

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Applications Des Redresseurs

Basiquement, presque tous les circuits électroniques fonctionnaient sur des tensions continues. Le but principal de l’utilisation du redresseur est pour la rectification qui signifie convertir les tensions alternatives en tensions continues. Son moyen, les redresseurs sont utilisés dans presque tous les redressements de puissance et les appareils électroniques.

Ci-après est la liste des applications communes et des utilisations de différents redresseurs.

• Rectification c’est-à-dire la conversion des tensions continues en tensions alternatives.
• Les redresseurs sont utilisés dans la soudure électrique pour fournir la tension polarisée.
• Il est également utilisé dans la traction, le matériel roulant et les moteurs de traction triphasés utilisés pour faire rouler les trains.
• Les redresseurs demi-onde sont utilisés dans les anti-moustiques et le fer à souder.
• Le redresseur demi-onde est également utilisé dans la radio AM comme détecteur et détecteur de crête de signal.
• Les redresseurs sont également utilisés dans la modulation, la démodulation et les multiplicateurs de tension.

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