Ce este redresorul? Tipuri de redresoare și funcționarea lor

Diferite tipuri de redresoare – Funcționare și aplicații

În electronică, circuitul redresor este cel mai utilizat circuit deoarece aproape toate aparatele electronice funcționează pe curent continuu (DC), dar disponibilitatea surselor de curent continuu sunt limitate, cum ar fi prizele electrice din casele noastre care furnizează curent alternativ (AC). Redresorul este candidatul perfect pentru acest loc de muncă în industrii & Casnice pentru a converti AC în DC. Chiar și încărcătoarele noastre de telefoane mobile folosesc redresoare pentru a converti curentul alternativ de la prizele noastre de acasă în curent continuu. Diferite tipuri de redresoare sunt utilizate pentru aplicații specifice.

Avem în principal două tipuri de tipuri de tensiune prezente care sunt utilizate pe scară largă în zilele noastre. Acestea sunt tipurile de tensiune alternativă și tensiune continuă. Aceste tipuri de tensiune pot fi convertite de la un tip la altul folosind circuite speciale concepute pentru acea conversie specială. Aceste conversii au loc pretutindeni.

Alimentația noastră principală pe care o primim de la rețelele electrice este de natură alternativă, iar aparatele pe care le folosim în casele noastre necesită, în general, o mică tensiune continuă. Acest proces de conversie a curentului alternativ în curent continuu primește numele de rectificare. Conversia curentului alternativ în curent continuu este precedată de un proces ulterior care poate implica filtrare, conversie DC-DC și așa mai departe. Una dintre cele mai comune părți ale unei surse de alimentare electronică este un redresor în punte.

Multe circuite electronice necesită o sursă de alimentare cu curent continuu redresat pentru alimentarea diferitelor componente electronice de bază de la rețeaua de curent alternativ disponibilă. Podul redresor simplu este utilizat într-o varietate de dispozitive electronice de alimentare bazate pe curent alternativ.

Un alt mod de a privi circuitul redresor este că, se poate spune că, acesta convertește curenții în loc de tensiuni. Acest lucru are un sens mai intuitiv, deoarece suntem mai obișnuiți să folosim curentul pentru a defini natura unei componente. Concis, un redresor ia un curent care are atât componente negative cât și pozitive și îl redresează astfel încât să rămână doar componenta pozitivă a curentului.

Redresoarele în punte sunt utilizate pe scară largă în sursele de alimentare care furnizează tensiunea continuă necesară pentru componentele sau dispozitivele electronice. Cele mai eficiente dispozitive de comutație ale căror caracteristici sunt cunoscute pe deplin sunt diodele. Teoretic, în locul diodelor se poate folosi orice comutator cu semiconductori care poate fi controlat sau nu.

• Post conex: Tipuri de diode și aplicațiile lor

De obicei, tipurile de redresoare sunt clasificate în funcție de ieșirea lor. În acest articol, vom discuta mai multe tipuri de redresoare, cum ar fi:

• Rectificatoare monofazate
• Rectificatoare trifazate
• Rectificatoare controlate
• Rectificatoare necontrolate

Rectificatoare cu jumătate de undă

• Rectificatoare cu undă completă
• Rectificatoare cu punte
• Rectificatoare cu centru-Redresoare cu robinet

Ce este un redresor?

Un redresor este un dispozitiv electric care este alcătuit din una sau mai multe diode care transformă curentul alternativ (AC) în curent continuu (DC). Este utilizat pentru rectificare, unde procesul de mai jos arată că acesta convertește curentul alternativ în curent continuu..

Ce este rectificarea?

Rectificarea este procesul de conversie a curentului alternativ (care își schimbă periodic direcția) în curent continuu (curge într-o singură direcție).

• Related Post: Diferite tipuri de relee, construcția și funcționarea lor & Aplicații

Tipuri de redresoare

Există în principal două tipuri de redresoare:

1. Director necontrolat
2. Director controlat

Directoarele în punte sunt de mai multe tipuri și bazele de clasificare pot fi multe, pentru a numi doar câteva, tipul de alimentare, configurațiile circuitului în punte, capacitatea de control etc. Redresoarele în punte pot fi clasificate, în linii mari, în redresoare monofazate și trifazate, în funcție de tipul de intrare pe care funcționează. Ambele tipuri includ aceste clasificări suplimentare care pot fi făcute atât în redresoare monofazate, cât și trifazate.

Clasificarea suplimentară se bazează pe dispozitivele de comutare pe care le folosește redresorul, iar tipurile sunt redresoare necontrolate, semicontrolate și complet controlate. Unele dintre tipurile de redresoare sunt discutate mai jos.

Bazat pe tipul de circuit de redresare face, redresoarele sunt clasificate în două categorii.

• Director cu jumătate de undă
• Director cu undă completă

Directorul cu jumătate de undă convertește doar jumătate din unda de curent alternativ în semnal de curent continuu, în timp ce redresorul cu undă completă convertește semnalul complet de curent alternativ în curent continuu.

Directorul de punte este cel mai frecvent utilizat redresor în electronică și acest raport se va ocupa de funcționarea și realizarea unuia. Circuitul redresorului cu punte simplă este cea mai populară metodă de redresare a undelor complete.

Vom discuta atât redresoarele controlate, cât și cele necontrolate (punte cu jumătate de undă și punte cu unde complete) în detaliu, cu diagrame de circuit și funcționare, după cum urmează.

• Related Post: Tipuri de transformatoare și aplicațiile lor

Redresor necontrolat:

Tipul de redresor a cărui tensiune de ieșire nu poate fi controlată se numește redresor necontrolat.

Un redresor folosește întrerupătoare pentru a funcționa. Întrerupătoarele pot fi de diferite tipuri, în linii mari, întrerupătoare controlabile și întrerupătoare necontrolabile. O diodă este un dispozitiv unidirecțional care permite trecerea curentului într-o singură direcție. Funcționarea unei diode nu este controlată, deoarece aceasta va conduce atâta timp cât este polarizată în sens direct.

Cu o configurație de diode în orice redresor dat, redresorul nu este pe deplin sub controlul operatorului, astfel încât aceste tipuri de redresoare se numesc redresoare necontrolate. Acesta nu permite ca puterea să varieze în funcție de cerința de sarcină. Deci, acest tip de redresor este utilizat în mod obișnuit în sursele de alimentare constante sau fixe.

• Related Post: Filtre, tipuri de filtre și aplicațiile lor

Directorul necontrolat utilizează numai diode și oferă o tensiune de ieșire fixă care depinde numai de intrarea de curent alternativ.

Tipurile de redresoare necontrolate:

Directoarele necontrolate sunt în continuare împărțite în două tipuri:

1. Director cu jumătate de undă
2. Director cu undă completă

Redresor cu jumătate de undă:

Un tip de redresor care convertește numai jumătatea de ciclu a curentului alternativ (AC) în curent continuu (DC) este cunoscut sub numele de redresor de jumătate de undă.

• Reducător pozitiv de jumătate de undă:

Un redresor de jumătate de undă care convertește numai jumătatea de ciclu pozitivă și blochează jumătatea de ciclu negativă.

• Rectificator de jumătate de undă negativ:

Un redresor de jumătate de undă negativ convertește numai jumătatea de ciclu negativ al curentului alternativ în curent continuu.

Dintre toate tipurile de redresoare, un redresor cu jumătate de undă este cel mai simplu dintre toate, deoarece este compus dintr-o singură diodă.

O diodă permite circulația curentului într-o singură direcție cunoscută sub numele de polarizare directă. O rezistență de sarcină RL este conectată în serie cu dioda.

• Post conex: Diferite tipuri de senzori cu aplicații

Mijloc pozitiv:

În timpul semicercului pozitiv, anodul terminal al diodei va deveni pozitiv, iar catodul va deveni negativ, cunoscut sub numele de polarizare directă. Și va permite ciclul pozitiv să treacă prin ea.

Mijloc negativ:

În timpul semicercului negativ, anodul va deveni negativ și catodul va deveni pozitiv, cunoscut sub numele de polarizare inversă. Deci dioda va bloca ciclul negativ.

Atunci, când o sursă de curent alternativ este conectată la redresorul cu jumătate de undă, doar jumătate de ciclu va trece prin el, așa cum se arată în figura de mai jos.

Si ieșirea acestui redresor este luată pe rezistența de sarcină RL. dacă ne uităm la graficul de intrare-ieșire, acesta arată un semiciclu pozitiv pulsatoriu al intrării.

Ieșirea redresorului cu jumătate de undă are prea multe ondulații & nu este foarte practic să folosim această ieșire ca sursă de curent continuu. Pentru a netezi această ieșire pulsatorie, se introduce un condensator pe rezistor. Condensatorul se va încărca în timpul ciclului pozitiv și se va descărca în timpul ciclului negativ pentru a da un semnal de ieșire neted.

Aceste tipuri de redresoare irosesc puterea semicercului intrării de curent alternativ.

• Related Post: Tipuri de întrerupătoare. Construcția sa, funcționarea & Aplicații

Redresor cu undă completă:

Un redresor de undă completă convertește ambele semicercuri pozitive și negative ale curentului alternativ (AC) în curent continuu (DC). Acesta oferă o tensiune de ieșire dublă în comparație cu redresorul cu jumătate de undă

Un redresor cu undă completă este alcătuit din mai mult de o diodă.

Există două tipuri de redresoare cu undă completă.

1. Directorul în punte
2. Directorul cu punte centrală

Directorul în punte

Un redresor în punte utilizează patru diode pentru a converti ambele semicercuri ale curentului alternativ de intrare în curent continuu de ieșire.

În acest tip de redresor, diodele sunt conectate într-o formă specifică, așa cum este prezentată mai jos.

Mijociclu pozitiv:

În timpul semicercului pozitiv de intrare, dioda D1 & D2 devine polarizată în sens direct, în timp ce D3 & D4 devine polarizată în sens invers. Dioda D1 & D2 formează o buclă închisă care furnizează o tensiune de ieșire pozitivă pe rezistorul de sarcină RL.

Mijociclu negativ:

În timpul semicercului negativ, dioda D3 & D4 devine polarizată în sens direct în timp ce D1 & D2 devine polarizată în sens invers. Dar polaritatea pe rezistorul de sarcină RL rămâne aceeași și oferă o ieșire pozitivă pe sarcină.

Ieșirea redresorului cu undă completă are ondulații reduse în comparație cu cea a redresorului cu jumătate de undă, dar totuși, nu este netedă și constantă.

Pentru a face ca tensiunea de ieșire să fie netedă & stabilă, la ieșire se plasează un condensator, așa cum se arată în figura de mai jos.

Capacitarea condensatorului se încarcă &se descarcă, ceea ce face tranziții netede între semicercuri.

• Related Post: Tipuri de siguranțe fuzibile – Construcția, funcționarea & Aplicații

Funcționarea circuitului redresorului în punte

Din schema de circuit reiese că diodele sunt conectate într-un mod particular. Acest aranjament unic dă numele convertorului. În redresorul în punte, tensiunea care este dată ca intrare poate fi de la orice sursă. Aceasta poate proveni de la un transformator care este utilizat pentru a mări sau micșora tensiunea sau poate proveni de la rețeaua de alimentare domestică. În acest articol, folosim un transformator cu priză centrală 6-0-6 pentru a furniza tensiune alternativă.

În prima fază de funcționare a redresorului, în timpul semicercului pozitiv, diodele D3-D2 sunt polarizate în sens direct și conduc. Diodele D1-D4 sunt polarizate invers și nu conduc în această jumătate de ciclu, acționând ca întrerupătoare deschise. Astfel, obținem un semicerc pozitiv la ieșire. Dimpotrivă, în semicercul negativ, diodele D1-D4 sunt polarizate în sens direct și încep să conducă, în timp ce diodele D3-D2 sunt polarizate invers și nu conduc în acest semicerc.

• Related Post: Tipuri de inductori și aplicațiile lor

Încă o dată, obținem un semicerc pozitiv la ieșire. La sfârșitul procesului de redresare, partea negativă a curentului alternativ este transformată într-un ciclu pozitiv. Ieșirea de la redresor este formată din două jumătăți de impulsuri pozitive cu aceeași frecvență și magnitudine ca cea de la intrare.

În contrast cu funcționarea unui redresor cu jumătate de undă, redresorul cu punte completă are o altă ramură care îi permite să conducă pentru jumătatea negativă a formei de undă a tensiunii, ceea ce redresorul cu jumătate de punte nu avea cum să facă. Astfel, tensiunea medie la ieșirea redresorului în punte completă este dublă față de cea a redresorului în jumătate de punte.

Deși noi folosim patru diode de putere individuale pentru a realiza un redresor în punte cu undă completă, componentele prefabricate ale redresoarelor în punte sunt disponibile „din comerț” într-o gamă de dimensiuni diferite de tensiune și curent care pot fi folosite direct pentru a realiza un circuit funcțional.

Forma de undă a tensiunii de ieșire după redresare nu este un curent continuu propriu-zis, așa că putem încerca să o transformăm mai mult într-o formă de undă de curent continuu folosind un condensator în scop de filtrare. Condensatoarele de netezire sau de rezervor care sunt conectate în paralel cu sarcina la ieșirea circuitului redresorului în punte cu undă completă măresc nivelul mediu de ieșire în curent continuu până la tensiunea medie de curent continuu necesară la ieșire, deoarece condensatorul nu numai că acționează ca o componentă de filtrare, dar se încarcă și se descarcă periodic, crescând în mod eficient tensiunea de ieșire.

Capacitorul se încarcă până când forma de undă ajunge la vârf și se descarcă în mod uniform în circuitul de sarcină atunci când forma de undă începe să scadă. Astfel, atunci când ieșirea scade, condensatorul menține alimentarea corespunzătoare a tensiunii în circuitul de sarcină, creând astfel curentul continuu.

• Related Post: Tipuri de baterii și celule și aplicațiile lor

Vantajele unui redresor în punte:

1. Undații reduse în semnalul de ieșire de curent continuu
2. Eficiență ridicată a redresorului
3. Pierderi reduse de putere

Dezvantajele redresorului în punte:

1. Directorul în punte este mai complex decât un redresor cu jumătate de undă
2. Pierdere de putere mai mare în comparație cu redresorul cu undă completă cu priză centrală.

Redresor cu priză centrală

Acest tip de redresor cu undă completă utilizează un transformator cu priză centrală & două diode.

Un transformator cu priză centrală este un transformator cu două tensiuni care are două intrări (I1 & I2) și trei terminale de ieșire (T1, T2, T3). Terminalul T2 este conectat la centrul bobinei de ieșire, care acționează ca o masă de referință (referință de o volt). Terminalul T1 produce o tensiune pozitivă, iar terminalul T3 produce o tensiune negativă în raport cu T2.

• Post conex: Tipuri de porți logice digitale – Tabelele de adevăr ale logicii booleene & Aplicații

Construcția redresorului cu priză centrală este prezentată mai jos:

Mijociclu pozitiv:

În timpul semicercului pozitiv de intrare, T1 va produce o tensiune pozitivă, iar T2 va produce o tensiune negativă. Dioda D1 va deveni polarizată în sens direct & dioda D2 va deveni polarizată în sens invers. Acest lucru face o cale strânsă de la T1 la T2 prin rezistența de sarcină RL, așa cum se arată mai jos.

Mijociclu negativ:

Acum, în timpul semicercului negativ de intrare, T1 va genera un ciclu negativ & T2 va genera un ciclu pozitiv. Acest lucru va pune dioda D1 în polarizare inversă & dioda D2 în polarizare directă. Dar polaritatea pe rezistorul de sarcină RL este în continuare aceeași, deoarece curentul parcurge traseul de la T3 la T1, așa cum se arată în figura de mai jos.

Ieșirea de curent continuu a unui redresor cu priză centrală are, de asemenea, ondulații și nu este un curent continuu neted & stabil. Un condensator la ieșire va elimina ondulația și va face o ieșire de curent continuu stabil.

• Post conex: Tipuri de rezistențe | Fixă, variabilă, liniară & Neliniară

Redresor controlat:

Un tip de redresor a cărui tensiune de ieșire poate fi variată sau modificată se numește redresor controlat.

Necesitatea unui redresor controlat este evidentă atunci când analizăm neajunsurile unui redresor în punte necontrolat. Pentru a transforma un redresor necontrolat într-unul controlat, folosim dispozitive cu semiconductori controlați de curent, cum ar fi SCR-uri, MOSFET-uri și IGBT-uri. Avem controlul total atunci când SCR-urile sunt pornite sau oprite în funcție de impulsurile de poartă pe care le aplicăm. Acestea sunt, în general, mai preferate decât omologii lor necontrolați.

Este compus din unul sau mai multe SCR (redresor controlat cu siliciu).

Un SCR, cunoscut și sub numele de tiristor, este o diodă cu trei terminale. Aceste terminale sunt anodul, catodul & și o intrare de control cunoscută sub numele de poartă.

La fel ca o simplă diodă, un SCR conduce în polarizare directă și blochează curentul în polarizare inversă, dar începe să conducă în sens direct numai atunci când există un impuls la intrarea porții. Deci, tensiunea de ieșire poate fi controlată folosind intrarea porții.

• Related Post: Tipuri de circuite integrate. Clasificarea circuitelor integrate și limitarea lor

Tipuri de redresoare controlate

Există două tipuri de redresoare controlate.

Redresor controlat pe jumătate de undă

Directorul controlat pe jumătate de undă este alcătuit dintr-un singur SCR (redresor controlat cu siliciu).

Directorul controlat pe jumătate de undă are același design ca și redresorul necontrolat pe jumătate de undă, cu excepția faptului că înlocuim dioda cu un SCR, așa cum se arată în figura de mai jos.

Un SCR nu conduce în polarizare inversă, astfel încât va bloca semicercul negativ.

În timpul semicercului pozitiv, SCR-ul va conduce curentul într-o singură condiție atunci când se aplică un impuls la intrarea porții. Intrarea porții este, bineînțeles, un semnal de impuls periodic care este conceput pentru a activa SCR-ul la fiecare semicerc pozitiv.

În acest fel, putem controla tensiunea de ieșire a acestui redresor.

• Post conex: Contoare și diferite tipuri de contoare electronice

Sursa SCR-ului este, de asemenea, o tensiune/curent continuu pulsatoriu. Aceste impulsuri sunt eliminate prin utilizarea unui condensator paralel cu rezistența de sarcină RL.

Director controlat cu undă completă

Un tip de redresor care convertește atât semicercul pozitiv cât și cel negativ al curentului alternativ în curent continuu, precum și controlează amplitudinea de ieșire este cunoscut sub numele de redresor controlat cu undă completă.

La fel ca și redresorul necontrolat, redresorul controlat cu undă completă are două tipuri.

• Related Post: Tipuri de condensatoare | Fixe, variabile, polare & nepolare

Redresor cu punte controlată

În acest redresor, puntea de diode este înlocuită cu o punte SCR (Thyristor) cu aceeași configurație, așa cum se arată în figura de mai jos.

Mijociclu pozitiv:

În timpul ciclului pozitiv, SCR-ul (tiristorul) T1 & T2 va conduce atunci când este aplicat impulsul de poartă. T3 & T4 va fi polarizat invers, deci va bloca curentul. Tensiunea de ieșire va fi stabilită pe rezistența de sarcină RL, așa cum se arată mai jos.

Mijocul negativ:

În timpul semicercului negativ, tiristorul T3 & T4 va deveni polarizat în sens direct având în vedere impulsul de intrare de poartă & T1 & T2 va deveni polarizat în sens invers. Tensiunea de ieșire va apărea pe rezistorul de sarcină RL.

La capătul ieșirii, se folosește un condensator pentru a elimina ondulațiile și face ca ieșirea să fie constantă & netedă.

Direcționerul cu punte centrală controlată:

La fel ca și redresorul necontrolat de tip center-tap, acest proiect utilizează două SCR care înlocuiesc cele două diode.

Ambele comutații SCR vor fi temporizate diferit în funcție de frecvența de intrare de curent alternativ.

Funcționarea sa este aceeași ca și cea a redresorului necontrolat &, schema sa este prezentată mai jos.

• Post conex: Tipuri de zăbrele – SR & Zăbrele D

Redresoare monofazate și trifazate

Această clasificare se bazează pe tipul de intrare pe care funcționează un redresor. Denumirea este destul de simplă. Când intrarea este monofazată, redresorul se numește redresor monofazat, iar când intrarea este trifazată, se numește redresor trifazat.

Redresorul în punte monofazat este format din patru diode, în timp ce un redresor trifazat folosește șase diode dispuse într-un anumit mod pentru a obține ieșirea dorită. Acestea pot fi redresoare controlate sau necontrolate, în funcție de componentele de comutare utilizate în fiecare redresor, cum ar fi diode, tiristoare și așa mai departe.

Compararea redresoarelor

Tabelul următor arată compasiunea dintre diferitele tipuri de redresoare, cum ar fi redresorul cu jumătate de undă, redresorul cu undă completă și redresorul cu priză centrală.

• Related Post: Autotransformator – Tipurile, funcționarea, avantajele și aplicațiile sale

Aplicații ale redresoarelor

În principiu, aproape toate circuitele electronice au funcționat pe tensiuni continue. Scopul principal al utilizării redresoarelor este redresarea, ceea ce înseamnă convertirea tensiunilor de curent alternativ în tensiuni de curent continuu. Adică, redresoarele sale sunt utilizate în aproape toate aparatele de rectificare a energiei și în aparatele electronice.

Mai jos este lista aplicațiilor și utilizărilor comune ale diferitelor redresoare.

• Rectificarea, adică convertirea tensiunilor de curent continuu în tensiuni de curent alternativ.
• Rectificatoarele sunt utilizate în sudarea electrică pentru a furniza tensiunea polarizată.
• Se utilizează, de asemenea, în tracțiune, în materialul rulant și în motoarele de tracțiune trifazate utilizate pentru mersul trenurilor.
• Directoarele cu jumătate de undă sunt utilizate în repelentul de țânțari și în fierul de lipit.
• Directoarele cu jumătate de undă sunt, de asemenea, utilizate în radio AM ca detector și detector de vârf de semnal.
• Rectificatoarele sunt folosite și în modulație, demodulație și multiplicatori de tensiune.

• Tipuri de filtre trece în sus active
• Tipuri de filtre trece în sus pasive
• Tipuri de filtre trece în jos active
• Tipuri de filtre trece în jos pasive
• Tipuri de DEMUX-uri – Aplicații ale demultiplexorului
• Tipuri de MUX – Aplicații ale multiplexorului digital
• Tipuri de sumatoare binare &Subtractor
• Tipuri de codificatoare binare
• Tipuri de decodificatoare binare

.