O diodă oferă curentului un sens preferențial.

Într-un model simplu, o diodă conduce ușor într-un sens și se opune curentului în celălalt. Diodele reale au o cădere de tensiune în conducție directă și limite de curent, temperatură și tensiune inversă.

Circuitele redresoare folosesc acest comportament direcțional pentru a transforma o intrare alternativă într-o ieșire cu o singură polaritate.

Redresat nu înseamnă neted.

Un redresor monoalternanță utilizează o jumătate din fiecare ciclu de intrare. Un redresor dublă alternanță utilizează ambele jumătăți; configurația în punte dirijează curentul prin sarcină în același sens la fiecare semialternanță.

Rezultatul este DC pulsatoriu. Redresarea singură nu face tensiunea de ieșire constantă.

1. Intrare AC: polaritatea se inversează

Tensiunea de intrare AC pe parcursul a două cicluriO undă sinusoidală de 50 hertz crește până la plus 12 volți și scade până la minus 12 volți. Două cicluri complete ocupă 40 milisecunde.Tensiune (V)-12012010203040Timp (ms)

2. Monoalternanță: rămân doar semialternanțele pozitive

Ieșirea redresorului monoalternanțăIeșirea urmărește semiperioadele pozitive ale intrării și este zero în jumătățile negative. Apar două impulsuri pozitive în 40 milisecunde.Tensiune (V)-12012010203040Timp (ms)

3. Bialternanță: ambele semialternanțe produc ieșire pozitivă

Ieșirea redresorului bialternanțăAmbele jumătăți ale fiecărui ciclu de intrare produc impulsuri pozitive. Apar patru impulsuri în 40 milisecunde: rata impulsurilor de ieșire este de 100 hertz.Tensiune (V)-12012010203040Timp (ms)
Grafice originale ale tensiunii ideale, toate cu aceleași scări de timp și tensiune. Intrarea este de 12 V vârf la 50 Hz; este un exemplu didactic, nu o specificație de alimentare de rețea sau comandă de ascensor. Căderile de tensiune ale diodelor sunt omise. Graficele monoalternanță și dublă alternanță compară două configurații diferite de redresor.

Urmăriți un ciclu al semnalului de intrare: 50 Hz înseamnă 50 de cicluri complete pe secundă, deci un ciclu durează 20 de milisecunde. Ieșirea redresată monoalternanță are un impuls în acest interval; ieșirea redresată bialternanță are două. Semialternanța negativă a fost redirecționată, nu eliminată din ieșirea bialternanță.

Filtrarea și stabilizarea au roluri diferite.

Redresarea, filtrarea și stabilizarea rezolvă probleme diferite. Redresarea menține o singură polaritate la ieșire. Filtrarea reduce creșterea și scăderea dintre impulsuri. Stabilizarea controlează ieșirea în jurul unei valori țintă alese.

Un condensator de netezire poate alimenta o sarcină între impulsurile de încărcare. Un stabilizator răspunde condițiilor variabile pentru a menține ieșirea în domeniul său specificat.

4. Filtrare: umpleți golurile dintre vârfuri

Ieșire bialternanță cu un condensator de acumulareTensiunea portocalie a condensatorului rămâne pozitivă, dar scade între intervalele de încărcare. Tensiunea redresată dublă alternanță, gri întrerupt, este arătată pentru comparație. Ambele folosesc aceleași axe ca graficele anterioare.Tensiune (V)-12012010203040Timp (ms)

Curba portocalie este tensiunea condensatorului. Curba întreruptă este tensiunea redresată disponibilă. În apropierea fiecărui vârf, redresorul alimentează sarcina și reîncarcă condensatorul; între aceste intervale, energia stocată alimentează sarcina, iar tensiunea condensatorului scade.

5. Stabilizare: controlați o valoare țintă de ieșire

Valoarea țintă ideală a ieșirii stabilizateO linie portocalie orizontală la 8 volți ilustrează o țintă ideală de ieșire stabilizată pe aceeași fereastră de 40 milisecunde. Nu este tensiunea condensatorului sau un răspuns măsurat al stabilizatorului.Tensiune (V)-12012010203040Timp (ms)

Linia dreaptă reprezintă o ieșire stabilizată ideală de 8 V. Este o etapă separată, nu rezultatul produs doar de un condensator de filtrare. Un stabilizator real are nevoie de tensiune de intrare suficientă și de putere disponibilă și are limite, toleranțe și o anumită ondulație reziduală.

Toate cele cinci grafice folosesc axe identice. Exemplul de filtrare presupune o punte ideală dublă alternanță, o sursă ideală de 12 V vârf, o sarcină rezistivă de 1 kΩ și un condensator de 50 µF (RC = 50 ms), după stabilizarea pornirii. Rezistența sursei, căderile diodelor și pierderile componentelor sunt omise. Linia de stabilizare de 8 V ilustrează doar o țintă, presupunând rezervă suficientă de tensiune la intrare și capacitate de ieșire; nu este un regulator simulat sau o specificație de circuit.

Surse liniare și surse în comutație.

O sursă liniară poate folosi un transformator la frecvența rețelei, urmat de redresare, filtrare și stabilizare. O sursă în comutație controlează transferul de energie prin comutare electronică rapidă.

Multe surse în comutație includ un transformator de înaltă frecvență; altele nu sunt izolate. Proiectarea completă stabilește izolarea și protecția oferite.

Luați în considerare alimentarea și sarcina împreună.

O sarcină conceptuală de comandă la 24 V DC

Dacă sarcina consumă constant 0.5 A, aceasta primește 12 W. O sursă dimensionată să furnizeze 2 A nu impune în mod normal 2 A prin acea sarcină.

Controlerele și senzorii ascensorului pot depinde de o sursă DC comună. Pierderea mai multor semnale poate implica astfel alimentarea sau distribuția, nu mai mulți senzori defecți fără legătură. Diagnosticarea reală necesită documentația instalației.

O privire mai atentă

Ondulația este variația rămasă la o ieșire DC. Într-un redresor simplu monofazat dublă alternanță alimentat la 50 Hz, impulsurile redresate apar la 100 Hz. Aceasta diferă de frecvența de comutație a unei surse în comutație.

Graficul condensatorului de filtrare este un exemplu calculat: cât timp redresorul ideal conduce, condensatorul urmărește sursa redresată; între intervalele de încărcare se descarcă prin sarcină conform V(t + Δt) = V(t)e^(−Δt/RC). Este un model simplificat cu sarcină de rezistență constantă. Pentru ondulație mică și curent de sarcină aproximativ constant, o estimare uzuală este ΔV ≈ I/(fᵣC), unde fᵣ este frecvența impulsurilor redresate (100 Hz pentru redresarea monofazată dublă alternanță a unei intrări de 50 Hz). Capacitatea mai mare poate reduce ondulația, dar modifică cerințele curentului de încărcare; nu adaugă stabilizare.

Verificați ce ați înțeles

Este suficient doar un redresor pentru a obține DC perfect constant?

Arată explicația

Nu. Ieșirea sa poate fi pulsatorie. Filtrarea și stabilizarea îndeplinesc funcții suplimentare.

Lecturi suplimentare.

Lecturi opționale pentru aprofundarea acestei lecții.