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
2. Monoalternanță: rămân doar semialternanțele pozitive
3. Bialternanță: ambele semialternanțe produc ieșire pozitivă
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
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
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.
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.
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.
- OMRON: principiile surselor de alimentare (PDF) (Document în engleză)
Începeți cu schema de conversie de la pagina 1, apoi schema redresorului de la pagina 3. Pagina 4 explică ondulația și zgomotul. Acestea sunt ilustrații tehnice ale unei surse în comutație.
- Analog Devices: funcționarea redresorului și filtrare
Secțiunile 6.1.1–6.1.3 compară redresarea monoalternanță și dublă alternanță, apoi arată de ce un condensator de netezire lasă totuși ondulație. Folosiți-le alături de graficele ideale ale tensiunii din lecție.
- Analog Devices: stabilizare liniară și în comutație
Secțiunea inițială despre stabilizatorul liniar explică reacția, rezerva de tensiune de intrare și limitele ieșirii. Este o lectură suplimentară utilă după separarea redresării, netezirii și stabilizării.