Как работи изправител?

Съдържание

• Мостови изправител и изправител диод
• Силиконови и германиеви диоди
• Полувълнов изправител
• Пълно вълнен токоизправител
• Компоненти и приложения на токоизправители
• Използване на токоизправителни системи

Може да се чудите как електропроводи електрически токове на дълги разстояния за различни цели. И има различни "видове" електричество. Електричеството, което захранва електрическите железопътни системи, може да не е подходящо за домакински уреди като телефони и телевизори. Токоизправителите помагат чрез преобразуване между тези различни видове електричество.

Мостови изправител и изправител диод

Токоизправителите ви позволяват да преобразувате от променлив ток (променлив ток) в постоянен ток (постоянен ток). AC е ток, който се превключва между потоци назад и напред през равни интервали, докато DC тече в една посока. Обикновено разчитат на мостов изправител или изправител.

Всички токоизправители използват P-N кръстовища, полупроводникови устройства, които позволяват на електрически ток да тече само в една посока от образуването на p-тип полупроводници с n-тип полупроводници. Страната "p" има излишък от дупки (места, където няма електрони), така че е положително заредена. Страната "n" е отрицателно заредена с електрони във външните им обвивки.

Много схеми с тази технология са изградени с a мостов изправител, Мостовите токоизправители преобразуват променливотоковия ток в постоянен ток, използвайки неговата система от диоди, направени от полупроводников материал, или чрез метод на половин вълна, който изправя една посока на променливия сигнал, или метод с пълна вълна, който коригира и двете посоки на входния променлив ток.

Полупроводниците са материали, които пускат ток, защото са направени от метали като галий или металоиди като силиций, които са замърсени с материали като фосфор като средство за контрол на тока. Можете да използвате мостов изправител за различни приложения за широк диапазон от токове.

Мостовите токоизправители също имат предимството да извеждат повече напрежение и мощност в сравнение с другите токоизправители. Въпреки тези предимства, мостовите изправители страдат от необходимостта да използват четири диода с допълнителните диоди в сравнение с другите токоизправители, което води до спад на напрежението, което намалява изходното напрежение.

Силиконови и германиеви диоди

Учените и инженерите обикновено използват силиций по-често от германий при създаването на диоди. Силиконовите p-n кръстовища работят по-ефективно при по-високи температури от тези на германий. Силиконовите полупроводници позволяват по-лесно да тече електрическият ток и могат да бъдат създадени с по-ниски разходи.

Тези диоди се възползват от p-n кръстовището, за да преобразуват променливотоковия ток в постоянен ток като нещо като електрически "превключвател", който позволява потока на тока в посока напред или назад в зависимост от посоката на p-n съединение. Предварително отклонените диоди позволяват на тока да продължава да тече, докато обратните отклонени диоди го блокират. Това причинява силициевите диоди да имат напрежение напред от около 0,7 волта, така че те дават възможност за протичане на ток само ако е повече от волта. За германиеви диоди напрежението в предната част е 0,3 волта.

Анодният терминал на батерия, електрод или друг източник на напрежение, където окисляването се осъществява във верига, доставя отворите към катода на диод, образувайки p-n кръстовището. За разлика от тях катодът на източник на напрежение, където се наблюдава намаляване, осигурява електроните, които се изпращат до анода на диода.

Полувълнов изправител

Можете да изучавате как полувълнови изправители са свързани в схеми, за да се разбере как работят. Полувълновите токоизправители превключват между преместени напред и обратни пристрастия въз основа на положителния или отрицателния полу цикъл на входната AC вълна. Това е сигнал към товарен резистор, така че токът, преминаващ през резистора, е пропорционален на напрежението. Това се случва поради закона на Омс, който представлява напрежение V като продукт на тока аз и съпротива R в V = IR.

Можете да измерите напрежението през товарния резистор като захранващото напрежение V_с, което е равно на изходното DC напрежение V_от, Съпротивлението, свързано с това напрежение, зависи и от диода на самата верига. След това веригата на токоизправителя се превключва на обратната предубеденост, в която отнема отрицателния половин цикъл на входния променлив сигнал. В този случай през диода или веригата не протича ток, а изходното напрежение пада до 0. Изходният ток е еднопосочен.

Пълно вълнен токоизправител

••• Syed Hussain Ather

Пълните вълнови изправители, за разлика от тях, използват целия цикъл (с положителни и отрицателни половин цикли) на входния променлив сигнал. Четирите диода във верига на пълно вълновия изправител са разположени така, че когато входът на променливия сигнал е положителен, токът протича през диода от д₁ към съпротивлението на товара и обратно към източника на променлив ток през д₂, Когато променливият сигнал е отрицателен, токът приема д₃-load-д₄ вместо това. Съпротивлението на натоварването също извежда постояннотоковото напрежение от токоизправителя с пълна вълна.

Средната стойност на напрежението на токоизправител с пълна вълна е два пъти по-голяма от токоизправител с половин вълна и средно квадратно напрежение, метод за измерване на променливо напрежение на токоизправител с пълна вълна е times2 пъти по-голям от този на полувълнов изправител.

Компоненти и приложения на токоизправители

Повечето електронни уреди във вашето домакинство използват променлив ток, но някои устройства като лаптопи преобразуват този ток в постоянен ток, преди да го използват. Повечето лаптопи използват тип захранващо захранване с комутационен режим (SMPS), което позволява на изходното DC напрежение да има повече мощност за размера, цената и теглото на адаптера.

SMPS работят с изправител, осцилатор и филтър, които контролират модулация на импулсна ширина (метод за намаляване на мощността на електрически сигнал), напрежение и ток. Осцилаторът е източник на променлив ток, от който можете да определите амплитудата на тока и посоката, в която тече. Тогава адаптерът за променлив ток на лаптопите използва това, за да се свърже към източника на променлив ток и преобразува високото променливо напрежение в ниско постояннотоково напрежение - форма, която може да използва за захранване по време на зареждане.

Някои токоизправителни системи също използват изглаждаща верига или кондензатор, който им позволява да извежда постоянно напрежение, вместо такова, което варира във времето. Електролитичният кондензатор на изглаждащите кондензатори може да постигне капацитет между 10 до хиляди микрофаради (µF). Необходим е повече капацитет за по-голямо входно напрежение.

Други токоизправители използват трансформатори, които променят напрежението, използвайки четирипластови полупроводници, известни като тиристори редом с диодите. А токоизправителен контролиран силиций, друго име за тиристор, използва катод и анод, разделени от порта и четирите му слоя, за да създаде две p-n кръстовища, подредени един върху друг.

Използване на токоизправителни системи

Видовете токоизправителни системи варират в различните приложения, в които трябва да промените напрежение или ток. В допълнение към вече обсъжданите приложения, токоизправителите намират приложение в спояващото оборудване, електрическото заваряване, AM радиосигналите, импулсни генератори, умножители на напрежението и вериги за захранване.

Паялни ютии, които се използват за свързване на части от електрически вериги заедно, използват половин вълнови изправители за една посока на входния променлив ток. Техниките за електрическо заваряване, които използват мостови изправителни вериги, са идеални кандидати за осигуряване на стабилно, поляризирано постояннотоково напрежение.

AM радиото, което модулира амплитудата, може да използва полувълнови изправители за откриване на промени във входа на електрически сигнал. Импулс генериращи вериги, които генерират правоъгълни импулси за цифрови вериги, използват половин вълнови изправители за промяна на входния сигнал.

Токоизправителите в веригите за захранване преобразуват променлив ток в постоянен ток от различни захранвания. Това е полезно, тъй като постоянен ток се изпраща на дълги разстояния, преди той да бъде преобразуван в променлив ток за домакински ток и електронни устройства. Тези технологии използват чудесно мостовия изправител, който може да се справи с промяната на напрежението.