Redresor

Deasupra, curent continuu; în centru, pulsând unidirecțional, deoarece îndreptat la o jumătate de undă; dedesubt, îndreptată la jumătate de undă dublă

Redresorul este un dispozitiv folosit pentru a transforma un semnal alternativ într-unul unidirecțional (întotdeauna pozitiv sau întotdeauna negativ). Aceasta se numește îndreptare . ^[1]

Funcționarea sa derivă din cea a diodei , datorită prerogativei sale de conducere extrem de disimetrică, în circuite alimentate de tensiune alternativă, permite trecerea curentului din anod către catod cu o mică cădere de tensiune, blocând în același timp trecerea curentului în sens invers. sens. Prin urmare, este posibil să se compare dioda cu circuit închis în cazul curenților direcți și cu un circuit deschis pentru curenți inversi.

În electronică și electrotehnică își găsește aplicația practică ca transformator de formă de undă: este de fapt folosit pentru a transforma curentul electric din alternativ în direct .

De asemenea, se numește deseori un pod redresor deoarece unul dintre primele circuite de rectificare a curentului alternativ a fost podul Graetz , numit după fizicianul german Leo Graetz , care l-a dezvoltat la sfârșitul secolului al XIX-lea .

Interpretarea operației

Interpretarea operației este după cum urmează: în corespondență cu jumătatea de undă pozitivă a tensiunii aplicate, dioda funcționează ca un circuit închis, adică polarizarea este directă, iar căderea de tensiune peste ea este neglijabilă și practic independentă de curentul care curge prin ea. $u_{AK}=0$ ${\ displaystyle u_ {AK} = 0}$ ${\ displaystyle u_ {AK} = 0}$ . Tensiunea peste sarcină este, prin urmare, egală cu cea a tensiunii aplicate.

{\ displaystyle u_ {u} = u_ {i} -u_ {AK}}

dar fiind $u_{AK}=0$ ${\ displaystyle u_ {AK} = 0}$ ${\ displaystyle u_ {AK} = 0}$ , veți avea deci un $u_{u}=u_{i}$ ${\ displaystyle u_ {u} = u_ {i}}$ ${\ displaystyle u_ {u} = u_ {i}}$ . Rezistența este afectată de un curent variabil, legat de forma tensiunii, de valoare:

{\ displaystyle i = {\ frac {u_ {i}} {R}}}

în corespondență cu jumătatea de undă negativă, dioda se comportă ca un circuit deschis, deoarece este invers polarizată. Prin urmare, se comportă ca o rezistență de valoare practic infinită, prin urmare curentul care curge prin sarcină este zero i = 0. Prin urmare, căderea de tensiune peste sarcină fiind zero, $u_{u}=R\cdot i$ ${\ displaystyle u_ {u} = R \ cdot i}$ ${\ displaystyle u_ {u} = R \ cdot i}$ , tensiunea de intrare este aplicată complet pe diodă. Valoarea medie a tensiunii pe rezistor pentru acest circuit, denumită și redresor cu jumătate de undă, este:

{\ displaystyle U_ {um} = {\ frac {U_ {uM}} {\ pi}}}

Redresor cu o singură undă

Semnalul de intrare sinusoidal este aplicat unei diode în serie cu rezistorul de sarcină . În cazul în care catodul se confruntă cu sarcina, dioda permite să treacă numai jumătățile de undă pozitive, lăsând valoarea tensiunii la zero în corespondență cu semiondele negative.

Redresor cu jumătate de undă dublu

Redresor cu tub de vid încălzit direct.

Folosind un transformator cu secundar echipat cu un robinet cu jumătate de înfășurare sau numit și transformator cu filet central, este posibil să se obțină două tensiuni defazate cu 180 °, care pot fi rectificate individual prin intermediul a două diode . Tensiunea totală a transformatorului secundar trebuie să fie dublă față de cea necesară pentru rectificarea cu o jumătate de undă.

Podul Graetz

Redresoare de pod utilizate în electronică

Diagrama punții redresoare cu diode de siliciu.

Prin adoptarea a patru diode dispuse într-o configurație de pod Graetz este posibil să se obțină un semnal care este suma unei jumătăți de undă pozitive plus jumătatea de undă negativă inversată (jumătate de undă dublă). Această soluție, utilizată pe scară largă în sursele de alimentare, facilitează filtrarea și nivelarea ulterioară a tensiunii pentru a obține un curent continuu, fără a necesita un transformator cu înfășurare dublă cu robinet central. Principalul dezavantaj al acestei metode este acela de a avea o cădere de tensiune egală cu cea a două diode în serie, deci de aproximativ 1,4 volți . Prin urmare, la redresarea tensiunilor foarte mici există o pierdere și o distorsiune excesivă.

O configurație similară constând din șase diode permite rectificarea unei tensiuni trifazate folosind toate cele trei faze (chiar mai mult de trei într-un sistem polifazat, folosind un număr adecvat de diode).

Schema redresor pentru sistemul trifazat

Performanța energetică

Fiecare diodă, atunci când curentul este trecut, are o scădere relativ constantă a potențialului peste capetele sale. Pentru diodele de siliciu această valoare este în jur de 0,7 volți . Puterea disipată de fiecare diodă este dată de tensiunea prezentă în ea datorită curentului care curge prin ea. Deoarece într-o punte redresoare, în timpul fiecărei jumătăți de undă, conduc două diode, puterea totală disipată este egală cu dublul celei disipate de o singură diodă.

Exemplu: presupunând o cădere de 1 V, cu un curent efectiv de 10 A , fiecare diodă disipează 10 W. Deoarece două diode conduc în permanență, puterea continuă totală disipată este de 20 W, care trebuie scăzută din puterea de intrare pentru a obține valoarea puterii de ieșire. De asemenea, se înțelege că dispozitivele de redresare trebuie, în general, să fie răcite cu ajutorul unor aripioare metalice și, eventual, cu ventilatoare, cu excepția cazului în care curenții sunt limitați la câțiva amperi. În cele mai mari aparate de îndreptare, răcirea este adesea efectuată de un circuit hidraulic.

Inginerie

Sistem de curent trifazat (negru, maro și gri) plus un semnal rectificat de la o punte trifazată (albastru).

O punte redresoare poate fi realizată prin conectarea adecvată a diodelor simple, dar există o mare varietate de dispozitive integrate gata de utilizare pe piață. Soluția cu diodă unică este potrivită în special pentru curenți mari, deoarece facilitează disiparea căldurii.

Redresorul poate primi curent alternativ de la un transformator de reducere sau direct de la rețeaua electrică. Semnalul pulsatoriu la ieșirea de la un redresor poate fi considerat ca suprapunerea unei componente pulsatorii și a unei componente continue care traduce valoarea sa medie. Din acest motiv, pentru nivelarea curentului continuu produs, la ieșirea redresorului este plasat un circuit RC low-pass, care are scopul de a limita componenta pulsatorie. Adesea rezistența nu este adăugată, ci constituită din rezistențele interne ale conductorilor, diodelor și condensatorului .

Pentru a vă face o idee aproximativă a tensiunii nivelate, utilizați formula:

{V_{o}}=V_{\text{eff}}\cdot {\sqrt {2}}

{\ displaystyle {V_ {o}} = V _ {\ text {eff}} \ cdot {\ sqrt {2}}}

{\ displaystyle {V_ {o}} = V _ {\ text {eff}} \ cdot {\ sqrt {2}}}

unde V _eff este tensiunea efectivă care intră în redresor. De exemplu, de la o tensiune alternativă cu o valoare efectivă de 12 V, care ar fi 70% din valoarea de vârf egală cu 17 V, care este destinată să scadă odată cu aplicarea unei sarcini și din care scade tensiunea dată de conductorul diode, aproximativ 1,5-2 V în total.

Atât în cazul redresoarelor cu jumătate de undă, cât și cu cele cu două jumătăți de undă, parametrii care trebuie luați în considerare pentru alegerea dispozitivului sunt:

Tensiunea nominală maximă: fiecare diodă trebuie să reziste la o tensiune inversă egală cu tensiunea de vârf fără a se defecta. Utilizate în mod obișnuit sunt diodele cu tensiuni de rupere de peste 1 kV.
Curent nominal maxim: acest parametru este o funcție a puterii dispozitivului utilizat. Acesta este curentul continuu, presupunând că dispozitivul este răcit corespunzător. Sunt posibile supracurenți momentan, de exemplu la pornire în timpul încărcării condensatoarelor.

Redresor de precizie sau super diodă

Același subiect în detaliu: redresor de precizie .

Dacă semnalul de rectificat are o tensiune foarte mică, căderea de tensiune a diodei nu este neglijabilă. Deoarece conducerea începe numai după ce valoarea pragului este depășită, semnalele mai mici sunt suprimate cu totul. Chiar și dincolo de prag, căderea de tensiune este scăzută din semnal.

Pentru a depăși acest dezavantaj, în instrumentele de măsurare și alte dispozitive în care este necesară rectificarea precisă a semnalului, sunt utilizate diode inserate în circuitul de feedback al unui amplificator operațional (figura din lateral).

În acest circuit, amplificatorul funcționează ca un adept, aducând valoarea lui V _o la aceeași valoare a lui V _i . Pentru ca această condiție să apară, este necesar ca:

$V_{i}>={\frac {V_{d}}{G}}$ ${\ displaystyle V_ {i}> = {\ frac {V_ {d}} {G}}}$ ${\ displaystyle V_ {i}> = {\ frac {V_ {d}} {G}}}$

unde V _d este căderea de tensiune pe diodă și G este câștigul amplificatorului operațional. Deoarece G este de obicei în sute de mii sau milioane, tensiunea de prag este redusă cu un factor echivalent în raport cu tensiunea de cădere și, prin urmare, eroarea se datorează în principal erorilor amplificatorului operațional, în special cauzate de dezechilibrul intrării tensiunea, viteza și curentul de intrare al terminalului inversor.

Tehnologii redresoare

Redresor cu oxid de cupru și seleniu. Fiecare lamelă este echivalentă cu o diodă.

Evoluția tehnicii a condus la utilizarea diferitelor tipuri de redresoare. Toate dispozitivele inventate se bazează pe un fenomen fizic care permite trecerea electronilor într-o singură direcție. Principalele soluții sunt indicate aici în ordine cronologică:

Convertor rotativ (uneori numit dinamotor): este un motor în curent alternativ cuplat la un generator de curent continuu. Este potențial reversibil.
Diodă de vid: este o supapă termionică în care catodul emite electroni care sunt absorbiți de anod determinând debitul de curent. Deoarece anodul este rece, nu poate emite electroni în sens invers.
Redresor cu mercur și ignitron : acestea sunt supape speciale cu catod rece în care este exploatat arcul electric produs într-un vapor de mercur, care permite trecerea curentului într-o direcție. Utilizarea acestui dispozitiv a fost utilizată pe scară largă în rectificarea tensiunii destinate transportului feroviar, unde dioda de vid nu a putut funcționa.
Electrolitic: exploatează polarizarea unei celule electrochimice .
Pentru oxidul de cupru și seleniu : oxizii metalici cuplați la metale au caracteristica de a se comporta ca niște diode. Mai multe foi de seleniu oxidat pe o parte și cupru au fost stivuite pentru a forma o conexiune în serie.
Cristal: dacă un vârf metalic este presat pe anumite cristale, în special galena , se creează o diodă ca urmare a puterii de dispersie a vârfurilor . Acest efect a fost folosit (și este încă folosit în scopuri educaționale) în unele radiouri vechi.
Semiconductor : este tehnologia dominantă în prezent, bazată inițial pe germaniu , acum pe siliciu , folosită pentru a produce diode și tiristoare . Se compune din joncțiunea a două părți semiconductoare dopate cu impurități în sens opus (joncțiunea pn).
Diodă Schottky : este similară cu dioda semiconductoare, cu diferența că una dintre cele două părți este realizată dintr-un metal, realizând o joncțiune metal-semiconductor. Este un descendent, prin principiu de funcționare, al redresorului de cristal.
Cu carbură de siliciu (SiC), o nouă tehnologie care permite crearea de diode redresoare fără recuperare inversă. Această caracteristică este esențială în aplicațiile de înaltă frecvență și viteză de comutare și în amplificatoarele audio HiFi pentru a reduce zgomotul de rectificare introdus în circuit.

Bibliografie

Adel Sedra , KC Smith, Circuite for microelectronics , editat de Aldo Ferrari, ediția a IV-a, Roma, Edizioni Ingegneria 2000, pp. 179-190, ISBN 88-86658-15-X .

^[1]

Notă

^ ^a ^b Paul Horowitz, The art of electronic , ediția a treia, 2015, ISBN 978-0-521-80926-9 ,OCLC 904400036 . Adus la 16 iunie 2021 .

Alte proiecte

Wikționarul conține lema dicționarului " redresor "
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre redresor

linkuri externe

Rectifier , pe Treccani.it - Enciclopedii online , Institutul Enciclopediei Italiene .
( EN ) Rectifier , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
Două redresoare cu jumătate de undă cu LM358 , pe webalice.it . Adus la 25 noiembrie 2011 (arhivat din original la 4 martie 2016) .

Controlul autorității	Tesauro BNCF 55058 · LCCN (EN) sh85041638 · GND (DE) 4021239-7 · BNF (FR) cb11966722s (dată) · NDL (EN, JA) 00.570.368

Portal electronic : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de electronică

[:0-1] Paul Horowitz, The art of electronic , ediția a treia, 2015, ISBN 978-0-521-80926-9 ,OCLC 904400036 . Adus la 16 iunie 2021 .

[1]