Hvordan fungerer en ensretter?

Indhold

• Bridge-ensretter og ensretter-diode
• Silicium- og Germanium-dioder
• Half Wave Rectifier Circuit
• Justeringskreds i fuld bølge
• Likretterkomponenter og applikationer
• Anvendelser af ensretter systemer

Du kan undre dig over, hvordan kraftledninger elektriske strømme over lange afstande til forskellige formål. Og der er forskellige "typer" af elektricitet. Den elektricitet, der driver elektriske jernbanesystemer, er muligvis ikke passende til husholdningsapparater som telefoner og tv-apparater. Likretter hjælper ved at konvertere mellem disse forskellige typer elektricitet.

Bridge-ensretter og ensretter-diode

Rektifikatorer giver dig mulighed for at konvertere fra vekselstrøm (AC) til likestrøm (DC). AC er strøm, der skifter mellem at flyde baglæns og fremad med regelmæssige intervaller, mens DC strømmer i en enkelt retning. De er generelt afhængige af en bro ensretter eller en ensretter diode.

Alle ensretter bruger P-N-kryds, halvlederenheder, der lader elektrisk strøm flyde i en enkelt retning fra dannelsen af ​​p-type halvledere med n-typen halvledere. "P" -siden har et overskud af huller (steder, hvor der ikke er elektroner), så det er positivt ladet. Den "n" side er negativt ladet med elektroner i deres ydre skaller.

Mange kredsløb med denne teknologi er bygget med en bro ensretter. Broens ensretter konverterer AC til DC ved hjælp af dets system af dioder lavet af et halvledermateriale i enten en halvbølgemetode, der ensretter en retning af vekselstrømsignalet eller en fuldbølgemetode, der beretter begge retninger for indgangs AC.

Halvledere er materialer, der lader strøm flyde, fordi de er lavet af metaller som gallium eller metalloider som silicium, der er kontamineret med materialer som fosfor som et middel til at kontrollere strøm. Du kan bruge en bro ensretter til forskellige applikationer til en lang række strømme.

Broens ensretter har også fordelen ved at give mere spænding og effekt end andre ensretter. På trods af disse fordele lider broudrettere ved at skulle bruge fire dioder sammen med de ekstra dioder sammenlignet med andre ensrettere, hvilket forårsager et spændingsfald, der reducerer udgangsspændingen.

Silicium- og Germanium-dioder

Forskere og ingeniører bruger generelt silicium oftere end germanium til at skabe dioder. Silicon p-n-kryds fungerer mere effektivt ved højere temperaturer end germanium. Silicon halvledere lader elektrisk strøm flyde lettere og kan oprettes med lavere omkostninger.

Disse dioder drager fordel af p-n-krydset til at konvertere vekselstrøm til DC som en slags elektrisk "switch", der lader strømmen strømme i enten fremad- eller bagudretning baseret på p-n-krydsretningen. Fremadrettede dioder lader strømmen fortsætte med at strømme, mens omvendte partiske dioder blokerer den. Det er dette, der får siliciumdioder til at have en fremadspænding på ca. 0,7 volt, så de kun lader strømmen strømme, hvis dens mere end volt er. For germaniumdioder er forspændingen 0,3 volt.

Anodeterminalen på et batteri, elektrode eller anden spændingskilde, hvor oxidation finder sted i et kredsløb, forsyner hullerne til katoden i en diode ved dannelse af p-n-forbindelsen. I modsætning hertil tilvejebringer katoden i en spændingskilde, hvor reduktion finder sted, de elektroner, der sendes til dioden.

Half Wave Rectifier Circuit

Du kan studere hvordan halvbølge ensretter er forbundet i kredsløb for at forstå, hvordan de fungerer. Halvbølgeudrettere skifter mellem at være forspændt forspændt og omvendt forspændt baseret på den positive eller negative halvcyklus af indgangs AC-bølgen. Det er dette signal til en belastningsmodstand, således at strømmen, der strømmer gennem modstanden, er proportional med spænding. Dette sker på grund af Ohms Law, som repræsenterer spænding V som produkt af nuværende jeg og modstand R i V = IR.

Du kan måle spændingen over belastningsmodstanden som forsyningsspændingen V_s, der er lig med udgangs-DC-spændingen V_ud. Modstanden forbundet med denne spænding afhænger også af dioden i selve kredsløbet. Derefter skifter ensretterkredsløbet til at være omvendt forspændt, hvor det tager den negative halvcyklus af indgangs AC-signalet. I dette tilfælde strømmer ingen strøm gennem dioden eller kredsløbet, og udgangsspændingen falder til 0. Udgangsstrømmen er derefter ensrettet.

Justeringskreds i fuld bølge

••• Syed Hussain Ather

I modsætning hertil anvender fuldbølgeudrettere hele cyklussen (med positive og negative halvcyklusser) af indgangs AC-signalet. De fire dioder i et fuldbølgeudretterkredsløb er arrangeret således, at når vekselstrømsignalindgangen er positiv, strømmer strømmen over dioden fra D₁ til belastningsmodstanden og tilbage til vekselstrømskilden gennem D₂. Når vekselstrømsignalet er negativt, tager strømmen D₃-belastning-D₄ sti i stedet. Belastningsmodstanden udsender også jævnspændingen fra fuldbølgeudretteren.

Den gennemsnitlige spændingsværdi for en fuldbølgeudretter er dobbelt så stor som en halvbølge ensretter, og rod betyder kvadratisk spænding, en metode til måling af vekselstrømspænding for en fuldbølgeudretter er √2 gange den for en halvbølge ensretter.

Likretterkomponenter og applikationer

De fleste af de elektroniske apparater i dit husholdning bruger vekselstrøm, men nogle enheder som bærbare computere konverterer denne strøm til DC, før de bruges. De fleste bærbare computere bruger en type switched mode strømforsyning (SMPS), der giver udgangs-DC-spændingen mere strøm til adapterens størrelse, pris og vægt.

SMPS fungerer ved hjælp af en ensretter, oscillator og filter, der styrer pulsbreddemodulering (en metode til at reducere effekten af ​​et elektrisk signal), spænding og strøm. Oscillatoren er en AC-signalkilde, hvorfra du kan bestemme amplituden af ​​strømmen og den retning, den flyder. Laptops vekselstrømsadapter bruger derefter denne til at oprette forbindelse til vekselstrømskilden og konverterer den høje vekselstrømspænding til lav DC spænding, en form den kan bruge til at strømforsyne sig selv under opladning.

Nogle ensrettersystemer bruger også et udjævningskredsløb eller kondensator, der lader dem udsende en konstant spænding i stedet for et, der varierer over tid. Den elektrolytiske kondensator for udjævningskondensatorer kan opnå kapacitanser mellem 10 til tusinder af mikrofarader (µF). Mere kapacitet er nødvendig for større indgangsspænding.

Andre ensrettere bruger transformatorer, der ændrer spænding ved hjælp af firlags halvledere kendt som tyristorer sammen med dioder. EN siliciumstyret ensretter, et andet navn for en tyristor, bruger en katode og en anode adskilt af en port og dens fire lag til at skabe to p-n-kryds, der er arrangeret et oven på det andet.

Anvendelser af ensretter systemer

Typerne af ensrettersystemer varierer på tværs af applikationer, hvor du har brug for at ændre spænding eller strøm. Ud over de allerede diskuterede applikationer finder ensrettere anvendelse i loddeudstyr, elektrisk svejsning, AM-radiosignaler, pulsgeneratorer, spændingsmultiplikatorer og strømforsyningskredsløb.

Loddejern, der bruges til at forbinde dele af elektriske kredsløb sammen, bruger halvbølgeudrettere for en enkelt retning af indgangsstrømmen. Elektriske svejseteknikker, der bruger bro-ensretterkredsløb er ideelle kandidater til at levere forsyningsstabil, polariseret jævnspænding.

AM-radio, der modulerer amplitude, kan bruge halvbølgeregulatorer til at detektere ændringer i elektrisk signalindgang. Pulsgenererende kredsløb, der genererer rektangulære impulser til digitale kredsløb, bruger halvbølgelige ensrettere til at ændre indgangssignalet.

Likrettere i strømforsyningskredsløb konverterer AC til DC fra forskellige strømforsyninger. Dette er nyttigt, da DC generelt sendes over lange afstande, før det konverteres til vekselstrøm til husholdningselektricitet og elektroniske enheder. Disse teknologier gør stor brug af broens ensretter, der kan håndtere ændringen i spænding.