Η δίοδος ως ανορθωτής και τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά της

Τι είναι ο Rectifier

Από το χαρακτηριστικό V-I μιας διόδου διακλάδωσης, έχουμε την τάση να βλέπουμε ότι επιτρέπει στο ρεύμα να περνά μόνο προς τα εμπρός. Το ρεύμα ρέει μόνο κατά τη διάρκεια του προς τα εμπρός τμήματος του κύκλου όταν εφαρμόζεται εναλλασσόμενη τάση σε μια δίοδο.

Ένας ανορθωτής είναι μια συσκευή που μετατρέπει το εναλλασσόμενο ρεύμα σε συνεχές ρεύμα χρησιμοποιώντας μία ή περισσότερες διόδους επαφής. Γίνεται χρησιμοποιώντας μια δίοδο ή μια δέσμη διόδων. Ανορθωτές μισού κύματος χρησιμοποιήστε μία δίοδο, ενώ ένας ανορθωτής πλήρους κύματος χρησιμοποιεί πολλαπλές διόδους. Ένας ανορθωτής μισού κύματος λειτουργεί εκμεταλλευόμενο το γεγονός ότι οι δίοδοι επιτρέπουν στο ρεύμα να ρέει μόνο προς μία κατεύθυνση.

Σώμα

Τι είναι ο ανορθωτής;

Από το χαρακτηριστικό V-I μιας διόδου διακλάδωσης, βλέπουμε ότι επιτρέπει στο ρεύμα να περάσει μόνο όταν είναι σε προώθηση. Το ρεύμα ρέει μόνο κατά τη διάρκεια του προς τα εμπρός τμήματος του κύκλου όταν εφαρμόζεται εναλλασσόμενη τάση σε μια δίοδο.

Ανορθωτής μισού κύματος

Ένα ολόκληρο κύκλωμα ανορθωτή μισού κύματος αποτελείται από τρία κύρια μέρη:

1. Μια ηλεκτρική συσκευή
2. Φορτίο αντίστασης
3. Μια δίοδος

Το δευτερεύον μιας ηλεκτρικής συσκευής παρέχει την καθορισμένη τάση εναλλασσόμενου ρεύματος στους ακροδέκτες Α και Β. Μόλις η τάση στο Α είναι θετική, η δίοδος πολώνεται προς τα εμπρός και άγει. Μόλις το Α είναι αρνητικό, η δίοδος έχει αντίστροφη πόλωση και δεν αγώγει. Το αντίστροφο ρεύμα κορεσμού μιας διόδου είναι αμελητέο και μπορεί να θεωρηθεί ως επαρκές έως μηδέν για πρακτικούς σκοπούς. (Η τάση αντίστροφης διάσπασης της διόδου θα πρέπει να είναι αρκετά μεγαλύτερη από την εναλλασσόμενη τάση ύψους στο δευτερεύον μέρος της ηλεκτρικής συσκευής για να προστατεύεται η δίοδος από την αντίστροφη βλάβη.)   

Επομένως, μέσα στον θετικό μισό κύκλο του AC, υπάρχει ρεύμα μέσω της ηλεκτρικής συσκευής φορτίου RL και παίρνουμε τάση εξόδου, ενώ δεν υπάρχει ρεύμα στον αρνητικό μισό κύκλο. Μέσα στον επόμενο θετικό μισό κύκλο, για άλλη μια φορά, παίρνουμε την τάση εξόδου. Ως αποτέλεσμα, ενώ η τάση εξόδου ποικίλλει, περιορίζεται μόνο σε μία κατεύθυνση και δηλώνεται ότι διορθώνεται. Δεδομένου ότι η διορθωμένη έξοδος αυτού του κυκλώματος είναι μόλις το μισό του κύματος εναλλασσόμενου ρεύματος εισόδου, είναι γνωστό ως ανορθωτής μισού κύματος.

Ανορθωτής πλήρους κύματος

Η θυματοποίηση του κυκλώματος δύο διόδων, προσφέρει διορθωμένη τάση εξόδου συγκρίσιμη με κάθε θετική επιπλέον του αρνητικού μισού κύκλου AC. Ως εκ τούτου, ονομάζεται ανορθωτής πλήρους κύματος. Εδώ η πλευρά p των δύο διόδων συνδέεται με τα άκρα του δευτερεύοντος του μετασχηματιστή. Οι δίοδοι ως ανορθωτής συνδέονται κατά μήκος και επομένως η έξοδος λαμβάνεται μεταξύ αυτού του κοινού σκοπού των διόδων και του κέντρου του δευτερεύοντος του μετασχηματιστή. Έτσι, για έναν ανορθωτή πλήρους κύματος, στο δευτερεύον της ηλεκτρικής συσκευής δίνεται ένας κεντρικός ήχος, επομένως είναι γνωστός ως μετασχηματιστής κεντρικής βρύσης.

Όπως είναι συχνά ορατό, η τάση που διορθώνεται με κάθε δίοδο είναι ελαφρώς το 1/2 της πλήρους δευτερεύουσας τάσης. Κάθε δίοδος διορθώνει μόνο το 1/2 του κύκλου, αλλά και οι δύο το επιτυγχάνουν αυτό για τους εμπορικούς κύκλους. Έτσι, η έξοδος μεταξύ των μη ασυνήθιστων τερματικών θέσεων και κατά συνέπεια της μεσαίας όψης του μετασχηματιστή θα γίνει έξοδος ανορθωτή. (Σημειώστε ότι υπάρχει κάποιο άλλο κύκλωμα ανορθωτών πλήρους κύματος που δεν αγαπά έναν μετασχηματιστή μεσαίας βρύσης· ωστόσο, ονειρεύεται 4 διόδους.) Ας υποθέσουμε ότι η τάση εισόδου στο Α με εκτίμηση στη μεσαία βρύση αμέσως είναι τεράστια. Είναι σαφές ότι, εκείνη τη στιγμή, η τάση στο Β που βρίσκεται εκτός στοιχείου είναι τρομερή. Έτσι, η δίοδος D1 λαμβάνει μπροστινή πόλωση και αγωγιμότητα (την ίδια στιγμή που η αντίθετη πόλωση της D2 δεν είναι πάντα αγώγιμη). Ως εκ τούτου, κατά τη διάρκεια αυτού του τεράστιου 1/2 του κύκλου, θα έχουμε προδιάθεση να λάβουμε μια τάση εξόδου (και μια τάση εξόδου σε όλο το εργαλείο ηλεκτρικού βάρους RL) στη διαδρομή του κύκλου AC, μόλις η τάση στο Το Α γίνεται τρομερό με τη σχετική μεσαία βρύση, η τάση στο Β μπορεί να είναι τεράστια. Έτσι, θα έχουμε προδιάθεση να πάρουμε τάση εξόδου σε κάποιο σημείο κάθε τρομερής ομοιότητας λόγω του τρομερού 1/2 του κύκλου. Προφανώς, αυτό μπορεί να είναι ένα πιο εξαιρετικό κύκλωμα χαμηλού κόστους για την απόκτηση διορθωμένης τάσης από τον ανορθωτή μισού κύματος.

Η ανορθωμένη τάση είναι στο στυλ των παλμών με τη μορφή ημιημιτονοειδή. Αν και είναι μονής κατεύθυνσης, δεν έχει σταδιακή αξία. Για να προκληθεί σταθερή έξοδος DC από την παλμική τάση, συνήθως, ένας συμπυκνωτής συνδέεται στους ακροδέκτες εξόδου (παράλληλα με το φορτίο RL). Κάποιος μπορεί να χρησιμοποιήσει ακόμη και μια σειρά επαγωγής με RL για ισοδύναμο σκοπό.

Τεύχος Ripple του half Wave Rectifier

Το «Ripple» είναι ότι το ανεπιθύμητο στοιχείο εναλλασσόμενου ρεύματος παραμένει μόλις αλλάξει η κυματομορφή της τάσης AC σε κυματομορφή DC. Ακόμη και αν υποθέσουμε ότι έχουμε την τάση να κάνουμε το καλύτερο δυνατό για να απαλλαγούμε από όλα τα εξαρτήματα εναλλασσόμενου ρεύματος, υπάρχει ακόμα κάποια πινελιά στην πτυχή εξόδου που πάλλεται η κυματομορφή DC. Αυτό το ανεπιθύμητο εξάρτημα AC ονομάζεται «κυματισμός». Χρησιμοποιούμε τον παράγοντα κυματισμού (εκφράζεται με ή r) για να προσδιορίσετε πόσο επιτυχώς ο ανορθωτής μισού κύματος θα μετατρέψει την εναλλασσόμενη τάση σε τάση συνεχούς ρεύματος. Ο παράγοντας κυματισμού είναι μια αριθμητική σχέση μεταξύ της τιμής RMS της τάσης AC (στην πλευρά εισόδου) και της τάσης συνεχούς ρεύματος του ανορθωτή (στην πλευρά εξόδου).

Πλεονεκτήματα του ανορθωτή μισού κύματος:

ανορθωτής μισού κύματος θα μπορούσε να είναι ένα απλό κύκλωμα.

Είναι ένα περιστασιακό κόστος.

Μπορούμε να το χρησιμοποιήσουμε.

μπορούμε απλά να κατασκευάσουμε.

Μειονεκτήματα του ανορθωτή μισού κύματος:

Το πρόβλημα χρήσης ηλεκτρικής συσκευής είναι χαμηλό.

Παράγουν μια περιστασιακή τάση εξόδου.

Κορεσμός συνεχούς ρεύματος του πυρήνα του μετασχηματιστή που οδηγεί σε ρεύμα μαγνήτισης και επιπλέον, κάποιες απώλειες φυσικών φαινομένων και δημιουργία αρμονικών.

Η απόδοση της εγκατάστασης και επομένως η ισχύς διόρθωσης είναι αρκετά χαμηλή. Αυτό μπορεί να οφείλεται στο πραγματικό γεγονός ότι η ισχύς παρέχεται αποκλειστικά σε όλο τον απλό κύκλο κλασμάτων της εναλλασσόμενης τάσης εισόδου.

Ο συντελεστής κυματισμού είναι υψηλός και απαιτείται περίπλοκο φιλτράρισμα για να εγκαταλειφθεί η σταθερή έξοδος συνεχούς ρεύματος.

Επιτρέπουν μόνο μισό κύκλο διαμέσου ανά ημιτονοειδές κύμα και επίσης ο κύκλος συνεργάτη χάνεται. Αυτό οδηγεί σε απώλεια ισχύος.

Συμπέρασμα 

Μια Δίοδος ως ανορθωτής δεν θα μπορούσε να είναι παρά μια απλή δίοδος που μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε συνεχές ρεύμα. Ένας ανορθωτής μισού κύματος είναι ένα στυλ του rectifier που μετατρέπει τον θετικό μισό κύκλο της εισόδου σε ένα άμεσο ρεύμα που αναφέρεται ως σήμα εξόδου. Αλλά σε αυτό, έχουμε έναν υψηλό παράγοντα κυματισμού που σημαίνει ότι η έξοδος δεν είναι εντελώς DC. Αυτό είναι το μειονέκτημα του ανορθωτή μισού κύματος. Για να μετατρέψουμε το εναλλασσόμενο ρεύμα πλήρους κύκλου σε DC χρειαζόμαστε έναν ανορθωτή πλήρους κύματος.