ATTENTION : Lors de cette expérience, ne pas toucher n’importe quelle partie du circuit pendant que sous tension. La source ca repose uniquement comme indiqué dans la Fig. 1 et 2, lorsque le générateur de fonction est une source. Ne mettez pas de terre le thyristor.
1. Configuration de la Source AC
Pour cette expérience, deux sources d’alimentation AC sont utilisés ; un transformateur variable (thyristor) à une faible fréquence de 60 Hz et un générateur de fonctions avec 10 V sinusoïdale sortie et 1 kHz fréquence de crête.
- Avant de commencer, connectez la sonde différentielle à un canal de portée et une sonde régulièrement à l’autre canal.
- Réglez les boutons sur les sondes comme suit : sonde différentielle à 20 X (ou 1/20) et la sonde régulière à 10 X. N’oubliez pas de mettre en marche la sonde différentielle.
- Sur le menu de chaque canal sur le champ d’application, définissez la sonde à 10 X. Pour la sonde différentielle, multipliez manuellement toute les mesures ou les résultats par deux pour atteindre les 20 X désiré.
- Pour configurer le générateur de fonctions, assurez-vous que le Ω 50 sortie est connectée à un câble BNC-à-alligator.
- Connecter les pinces crocodile à une sonde étendue normale d’observer la sortie de la fonction génératrice.
- Réglez la sortie à une sinusoïde à 10 V crête et une fréquence de 1 kHz avec décalage du zéro DC.
- Observer le générateur de fonctions de sortie et d’ajuster ses réglages pour obtenir la forme d’onde de sortie désirée.
- Une fois que votre signal est définie, débrancher le connecteur BNC mais gardez le générateur de fonctions pour maintenir ses paramètres. Débrancher la sonde du champ d’application de la sortie de la génératrice.
- Pour configurer le thyristor, assurez-vous que la sortie VARIAC (il ressemble à une prise régulière) n’est pas connectée à un câble.
- Garder le VARIAC et veillez à ce que son bouton est réglé à zéro.
- Réglez progressivement le bouton VARIAC à 5 % sortie. Ceci devrait produire autour de 10 v tension de crête.
Redresseur
2. charge résistive avec entrée haute fréquence
- Utiliser le générateur de fonctions comme la source ca mais garder il déconnecté du circuit pour l’instant.
- Sur le proto Conseil, construire le circuit représenté à la figure 1. La diode (D) est évalué à 50 V et 2 A alors que la résistance de charge (R) est de 51 Ω de 2A01G-T.
- S’assurer que la polarité de la diode. Le tableau de bord sur la diode est à la cathode.
- Avant de raccorder la sonde différentielle du circuit, relier les bornes de la sonde et ajuster sa forme d’onde mesurée sur l’écran pour afficher zéro tension d’offset.
- Connecter la sonde de tension différentielle bornes de la résistance de charge d’observer la tension de sortie V-out.
- Connecter une sonde régulièrement à travers le côté AC de respecter la tension d’entrée Ven.
- Connectez l’appareil au circuit.
- Régler la base de temps sur le champ d’application de montrer Ven et Vout pour jusqu'à quatre cycles fondamentaux de Ven. Faites une copie de l’onde.
- Effectuez un zoom avant sur la région de mise hors tension de diode et faites une copie de l’onde.
- Débranchez l’appareil et retirer la sonde différentielle pour les modifications de la charge. Garder le reste du circuit et les connexions qu’ils sont.
Figure 1 : Redresseur avec charge résistive
3. résistif-inductif charge avec entrée haute fréquence
- En utilisant le même circuit dans la Fig. 1, brancher un inducteur de mH 4,7 (L) en série avec la charge résistive tel qu’illustré à la Fig. 2.
- Connecter la sonde de tension différentielle bornes de la résistance de charge d’observer la tension résistance Vsurqui a la même forme d’onde que le courant de charge de R-L j’aides.
- Allumer la fonction génératrice sortie.
- Régler la base de temps sur le champ d’application de montrer Ven et Vout pour jusqu'à quatre cycles fondamentaux de Ven. Faites une copie de l’onde.
- Effectuez un zoom avant sur la région de mise hors tension de diode et observer le retard dans le temps de mise hors tension. Faites une copie de l’onde.
- Désactiver la sortie de générateur de fonction et déconnectez-le du circuit.
- Retirez l’inductance L et garder le reste du circuit, comme il est.
Figure 2 : Redresseur avec une charge R-L
4. résistive charge avec entrée basse fréquence
- Assurez-vous que la sortie VARIAC est à 5 % et déconnecté du circuit. Connecter la sonde différentielle à travers le thyristor, allumer le VARIAC et ajuster légèrement sa production pour atteindre 10 V crête.
- Capturer la forme d’onde sur le champ d’application à utiliser comme votre observation de tension d’entrée de référence.
- Désactiver le VARIAC, mais ne modifiez pas son réglage de la tension.
- En utilisant le même circuit de Fig. 1, c'est-à-dire avec l’inducteur déconnecté et la résistance étant la seule charge, branchez le VARIAC sortie en utilisant le câble plug-banane.
- Connecter la sonde de tension différentielle bornes de la résistance de charge d’observer la tension de sortie V-out.
- Tourner sur le transfo variable de sortie. Rester à l’écart du circuit et observer les formes d’onde sur la portée. Si vous souhaitez déboguer votre circuit, éteindre le VARIAC abord.
- Régler la base de temps sur le champ d’application à montrer Vout pour jusqu'à quatre cycles fondamentaux. Faites une copie de la forme d’onde.
- Effectuez un zoom avant sur la région de mise hors tension de diode et faites une copie de l’onde.
- Désactiver le thyristor et démonter votre circuit. Ne changez pas le réglage de la tension transformateur variable.
Redresseur
5. résistance
- Sur le proto Conseil, construire le circuit représenté sur la Fig. 3.
- S’assurer que la polarité de la diode. Le tableau de bord sur la diode est à la cathode.
- Une fois que le circuit est prêt, connectez le thyristor de sortie comme la source ca.
- Connecter la sonde de tension différentielle bornes de la résistance de charge d’observer la tension de sortie V-out.
- Tourner sur le transfo variable de sortie. Rester à l’écart du circuit et observer les formes d’onde sur la portée. Si vous souhaitez déboguer votre circuit, éteindre le VARIAC abord.
- Régler la base de temps sur le champ d’application à montrer Vout pour jusqu'à quatre cycles fondamentaux de Ven. Faites une copie de l’onde.
- Mesurer la valeur de crête à crête de Vsortie en utilisant les curseurs.
- Gardez les connexions de la sonde comme elles sont et éteindre le thyristor et démonter votre circuit.
- Ne changez pas le réglage de la tension transformateur variable.
Figure 3 . Redresseur avec charge résistive.
6. résistive charge avec condensateur de filtrage
- En utilisant le même circuit dans la Fig. 3, connecter un condensateur électrolytique (C) en parallèle avec la charge résistive, tel qu’illustré à la Fig. 4.
- S’assurer que la polarité du condensateur est correcte avec la borne (-) reliée au côté négatif de la charge.
- Tourner sur le transfo variable de sortie. Rester à l’écart du circuit et observer les formes d’onde sur la portée. Avant le débogage du circuit, le VARIAC hors tension.
- Régler la base de temps sur le champ d’application à montrer Vout pour jusqu'à quatre cycles fondamentaux du VIN. Faites une copie de l’onde.
- Mesurer la valeur de crête à crête de Vsortie en utilisant les curseurs et le AC option pour ce canal de couplage (couplage AC élimine l’offset DC d’un signal).
- Cela revenir de couplage DC une fois que la mesure est prise.
- Désactiver le transfo variable.
- Démonter le circuit et de nettoyer le banc.
Figure 4 . Redresseur avec charge résistive et un filtrage capacitif
Source : Ali Bazzi, département de génie électrique, Université du Connecticut, Storrs, CT.
Une alimentation CC est généralement considérée comme un d…
ATTENTION : Lors de cette expérience, ne pas toucher n’importe quelle partie du circuit pendant que sous tension. La source ca repose uniquement comme indiqué dans la Fig. 1 et 2, lorsque le générateur de fonction est une source. Ne mettez pas de terre le thyristor.
1. Configuration de la Source AC
Pour cette expérience, deux sources d’alimentation AC sont utilisés ; un transformateur variable (thyristor) à une faible fréquence de 60 Hz et un générateur de fonctions avec 10 V sinusoïdale sortie et 1 kHz fréquence de crête.
- Avant de commencer, connectez la sonde différentielle à un canal de portée et une sonde régulièrement à l’autre canal.
- Réglez les boutons sur les sondes comme suit : sonde différentielle à 20 X (ou 1/20) et la sonde régulière à 10 X. N’oubliez pas de mettre en marche la sonde différentielle.
- Sur le menu de chaque canal sur le champ d’application, définissez la sonde à 10 X. Pour la sonde différentielle, multipliez manuellement toute les mesures ou les résultats par deux pour atteindre les 20 X désiré.
- Pour configurer le générateur de fonctions, assurez-vous que le Ω 50 sortie est connectée à un câble BNC-à-alligator.
- Connecter les pinces crocodile à une sonde étendue normale d’observer la sortie de la fonction génératrice.
- Réglez la sortie à une sinusoïde à 10 V crête et une fréquence de 1 kHz avec décalage du zéro DC.
- Observer le générateur de fonctions de sortie et d’ajuster ses réglages pour obtenir la forme d’onde de sortie désirée.
- Une fois que votre signal est définie, débrancher le connecteur BNC mais gardez le générateur de fonctions pour maintenir ses paramètres. Débrancher la sonde du champ d’application de la sortie de la génératrice.
- Pour configurer le thyristor, assurez-vous que la sortie VARIAC (il ressemble à une prise régulière) n’est pas connectée à un câble.
- Garder le VARIAC et veillez à ce que son bouton est réglé à zéro.
- Réglez progressivement le bouton VARIAC à 5 % sortie. Ceci devrait produire autour de 10 v tension de crête.
Redresseur
2. charge résistive avec entrée haute fréquence
- Utiliser le générateur de fonctions comme la source ca mais garder il déconnecté du circuit pour l’instant.
- Sur le proto Conseil, construire le circuit représenté à la figure 1. La diode (D) est évalué à 50 V et 2 A alors que la résistance de charge (R) est de 51 Ω de 2A01G-T.
- S’assurer que la polarité de la diode. Le tableau de bord sur la diode est à la cathode.
- Avant de raccorder la sonde différentielle du circuit, relier les bornes de la sonde et ajuster sa forme d’onde mesurée sur l’écran pour afficher zéro tension d’offset.
- Connecter la sonde de tension différentielle bornes de la résistance de charge d’observer la tension de sortie V-out.
- Connecter une sonde régulièrement à travers le côté AC de respecter la tension d’entrée Ven.
- Connectez l’appareil au circuit.
- Régler la base de temps sur le champ d’application de montrer Ven et Vout pour jusqu'à quatre cycles fondamentaux de Ven. Faites une copie de l’onde.
- Effectuez un zoom avant sur la région de mise hors tension de diode et faites une copie de l’onde.
- Débranchez l’appareil et retirer la sonde différentielle pour les modifications de la charge. Garder le reste du circuit et les connexions qu’ils sont.
Figure 1 : Redresseur avec charge résistive
3. résistif-inductif charge avec entrée haute fréquence
- En utilisant le même circuit dans la Fig. 1, brancher un inducteur de mH 4,7 (L) en série avec la charge résistive tel qu’illustré à la Fig. 2.
- Connecter la sonde de tension différentielle bornes de la résistance de charge d’observer la tension résistance Vsurqui a la même forme d’onde que le courant de charge de R-L j’aides.
- Allumer la fonction génératrice sortie.
- Régler la base de temps sur le champ d’application de montrer Ven et Vout pour jusqu'à quatre cycles fondamentaux de Ven. Faites une copie de l’onde.
- Effectuez un zoom avant sur la région de mise hors tension de diode et observer le retard dans le temps de mise hors tension. Faites une copie de l’onde.
- Désactiver la sortie de générateur de fonction et déconnectez-le du circuit.
- Retirez l’inductance L et garder le reste du circuit, comme il est.
Figure 2 : Redresseur avec une charge R-L
4. résistive charge avec entrée basse fréquence
- Assurez-vous que la sortie VARIAC est à 5 % et déconnecté du circuit. Connecter la sonde différentielle à travers le thyristor, allumer le VARIAC et ajuster légèrement sa production pour atteindre 10 V crête.
- Capturer la forme d’onde sur le champ d’application à utiliser comme votre observation de tension d’entrée de référence.
- Désactiver le VARIAC, mais ne modifiez pas son réglage de la tension.
- En utilisant le même circuit de Fig. 1, c'est-à-dire avec l’inducteur déconnecté et la résistance étant la seule charge, branchez le VARIAC sortie en utilisant le câble plug-banane.
- Connecter la sonde de tension différentielle bornes de la résistance de charge d’observer la tension de sortie V-out.
- Tourner sur le transfo variable de sortie. Rester à l’écart du circuit et observer les formes d’onde sur la portée. Si vous souhaitez déboguer votre circuit, éteindre le VARIAC abord.
- Régler la base de temps sur le champ d’application à montrer Vout pour jusqu'à quatre cycles fondamentaux. Faites une copie de la forme d’onde.
- Effectuez un zoom avant sur la région de mise hors tension de diode et faites une copie de l’onde.
- Désactiver le thyristor et démonter votre circuit. Ne changez pas le réglage de la tension transformateur variable.
Redresseur
5. résistance
- Sur le proto Conseil, construire le circuit représenté sur la Fig. 3.
- S’assurer que la polarité de la diode. Le tableau de bord sur la diode est à la cathode.
- Une fois que le circuit est prêt, connectez le thyristor de sortie comme la source ca.
- Connecter la sonde de tension différentielle bornes de la résistance de charge d’observer la tension de sortie V-out.
- Tourner sur le transfo variable de sortie. Rester à l’écart du circuit et observer les formes d’onde sur la portée. Si vous souhaitez déboguer votre circuit, éteindre le VARIAC abord.
- Régler la base de temps sur le champ d’application à montrer Vout pour jusqu'à quatre cycles fondamentaux de Ven. Faites une copie de l’onde.
- Mesurer la valeur de crête à crête de Vsortie en utilisant les curseurs.
- Gardez les connexions de la sonde comme elles sont et éteindre le thyristor et démonter votre circuit.
- Ne changez pas le réglage de la tension transformateur variable.
Figure 3 . Redresseur avec charge résistive.
6. résistive charge avec condensateur de filtrage
- En utilisant le même circuit dans la Fig. 3, connecter un condensateur électrolytique (C) en parallèle avec la charge résistive, tel qu’illustré à la Fig. 4.
- S’assurer que la polarité du condensateur est correcte avec la borne (-) reliée au côté négatif de la charge.
- Tourner sur le transfo variable de sortie. Rester à l’écart du circuit et observer les formes d’onde sur la portée. Avant le débogage du circuit, le VARIAC hors tension.
- Régler la base de temps sur le champ d’application à montrer Vout pour jusqu'à quatre cycles fondamentaux du VIN. Faites une copie de l’onde.
- Mesurer la valeur de crête à crête de Vsortie en utilisant les curseurs et le AC option pour ce canal de couplage (couplage AC élimine l’offset DC d’un signal).
- Cela revenir de couplage DC une fois que la mesure est prise.
- Désactiver le transfo variable.
- Démonter le circuit et de nettoyer le banc.
Figure 4 . Redresseur avec charge résistive et un filtrage capacitif
Les redresseurs monophasés sont utilisés pour convertir la tension et le courant d’alimentation en courant continu, selon les besoins de l’alimentation des équipements et des appareils électroniques numériques. L’alimentation secteur standard fournie aux foyers et aux commerces est CA. Cependant, la plupart des appareils électroniques numériques sont conçus pour fonctionner en courant continu. Les redresseurs sont des dispositifs qui peuvent être utilisés pour transformer l’électricité CA en une alimentation CC compatible. Un redresseur fait passer le courant dans une seule direction, transformant ainsi une entrée CA bipolaire en une sortie redressée unipolaire. Les circuits redresseurs utilisent une ou plusieurs diodes pour ne laisser passer que le courant alternatif positif ou négatif, ce qui donne une source pulsée, qui est ensuite filtrée pour obtenir une tension et un courant continus réguliers et constants. Cette vidéo présente les concepts fondamentaux des circuits de redresseur et de diode, démontre plusieurs circuits de redresseur courants et teste la tension de sortie des circuits de redresseur avec des variations de tension d’entrée et de configuration de charge.
Les redresseurs sont des dispositifs utilisés dans les circuits électroniques pour faire passer le courant dans une direction et le bloquer dans l’autre direction. Les redresseurs ne permettent le passage du courant que lorsqu’une tension directe de seuil est dépassée. Les redresseurs à diode ont deux bornes, l’anode et la cathode, le courant circulant d’une cathode à l’autre et bloqué d’une cathode à l’autre. Les redresseurs monophasés à demi-onde transmettent la tension à travers une seule diode. Dans ce circuit, seule la moitié positive de la tension d’entrée CA est transmise à la sortie à travers la résistance de charge. Si la diode était inversée, seule la moitié négative de la tension d’entrée AC apparaîtrait aux bornes de la résistance. La tension pour la moitié négative du cycle AC est bloquée. Avec une seule polarité, la tension de sortie RMS, ou racine carrée, est réduite par rapport à celle de la tension d’entrée bipolaire. Les redresseurs à onde complète font passer les deux demi-cycles de la tension d’entrée CA à travers un circuit en pont à quatre diodes, comme illustré. Inverser la polarité de la moitié négative et obtenir une tension de sortie moyenne plus élevée aux bornes de la résistance de charge. Les redresseurs produisent un courant unidirectionnel, mais pulsé, dont l’effet est plus apparent dans les redresseurs demi-onde. Cependant, la sortie du redresseur est généralement filtrée par l’ajout d’une inductance en série avec la résistance de charge. Dans le redresseur pleine onde, un condensateur assemblé en parallèle à la résistance de charge a le même objectif. Cette vidéo illustre le fonctionnement d’un redresseur monophasé demi-onde et pleine onde avec différentes charges de sortie, des caractéristiques de désactivation de la diode et un filtrage de la tension de sortie CC à l’aide de différents circuits.
Pour cette démonstration de fonctionnement du redresseur, deux sources AC différentes sont utilisées, haute fréquence, une entrée d’un kilohertz, est produite à l’aide d’un générateur de fonctions avec une sortie sinusoïdale de crête de 10 volts. L’entrée basse fréquence 60 hertz est fournie par un variac. Ne touchez aucune partie du circuit sous tension. Lors de l’utilisation de la source du générateur de fonctions, les circuits sont mis à la terre comme indiqué. Ne mettez pas à la terre l’alimentation variac. Pour configurer le générateur de fonctions pour la sortie haute fréquence, connectez la sonde différentielle à un canal d’oscilloscope 1 et une sonde 10x au canal deux. Ajustez les facteurs d’échelle à 20x sur la sonde différentielle et à 10x sur la sonde 10x. Dans les menus des canaux de l’oscilloscope, réglez les deux sondes sur 10x. Pour la sonde différentielle, multipliez manuellement les mesures par deux pour atteindre la sortie souhaitée de 20x. Ensuite, connectez un câble BNC à alligator à la sortie de 50 ohms du générateur de fonctions et connectez les pinces crocodiles à la sonde de portée 10x. Réglez la sortie sur une forme d’onde sinusoïdale de 10 volts crête et 1 000 hertz avec un décalage CC nul. Une fois le signal réglé en conséquence, débranchez le connecteur bnc et la sonde de l’oscilloscope, mais laissez le générateur de fonctions allumé pour maintenir ses paramètres. Pour configurer le variac pour une sortie basse fréquence, assurez-vous que la prise de sortie est déconnectée et qu’elle est éteinte avec son bouton réglé à zéro. Ensuite, ajustez lentement le bouton variac à cinq pour cent de sortie pour atteindre une crête de 10 volts.
Tout d’abord, testez le redresseur demi-onde avec une tension d’entrée haute fréquence et une charge résistive. Construisez le circuit comme indiqué, en utilisant une résistance de charge de 51 ohms et une diode nominale de 50 volts et deux ampères. La polarité de la diode est indiquée par un symbole de tiret à l’extrémité de la cathode. Avant de connecter la sonde différentielle au circuit, connectez les bornes de la sonde ensemble et ajustez la forme d’onde à une tension de décalage nulle. Ensuite, connectez la sonde de tension différentielle à travers la résistance de charge pour observer la tension de sortie et la sonde 10x du côté AC pour observer la tension d’entrée. Ensuite, ajustez la base de temps sur l’oscilloscope pour afficher la tension d’entrée et de sortie pour quatre cycles de tension d’entrée. Débranchez le générateur de fonctions et retirez la sonde différentielle du circuit avant d’apporter des modifications. Ensuite, testez le redresseur demi-onde avec une entrée haute fréquence et une charge inductive résistive. Réutilisez le circuit, en ajoutant une inductance en série avec la résistance, comme indiqué. Comme décrit précédemment, connectez les sondes au circuit et affichez les formes d’onde de la tension d’entrée et de sortie. Éteignez le générateur de fonctions, débranchez la sonde différentielle et retirez l’inductance du circuit. Enfin, testez le redresseur demi-onde avec une entrée basse fréquence et une charge résistive. Connectez la sonde différentielle sur le variac et allumez-la. Ajustez le variac pour obtenir une sortie de crête de 10 volts, puis éteignez-le sans modifier son réglage de tension. Fixez la sortie variac au circuit résistif, comme indiqué. Ensuite, connectez la sonde de tension différentielle à travers la résistance de charge pour observer la tension de sortie. Allumez le variac. Ne touchez pas le circuit avec l’alimentation variac connectée et allumée. Comme décrit précédemment, affichez les formes d’onde de la tension d’entrée et de sortie.
Tout d’abord, testez le redresseur pleine onde avec une charge résistive. Construisez le circuit comme illustré et connectez les sondes et la sortie variac au circuit. Comme décrit précédemment, affichez les formes d’onde de la tension d’entrée et de sortie et mesurez les tensions de crête à crête. En conservant les connexions de la sonde, éteignez le variac et connectez un condensateur électrolytique en parallèle avec la charge résistive. Observez ensuite la tension d’entrée et de sortie.
La première figure montre quatre cycles d’une tension d’alimentation en courant alternatif et la sortie d’une charge résistive couplée à un redresseur demi-onde. Seul le demi-cycle positif de la tension alternative d’entrée traverse le redresseur à diode. Si la tension d’entrée du circuit redresseur demi-onde est sinusoïdale, alors la tension moyenne de sortie pour une diode unique avec une charge résistive est la tension de crête d’entrée divisée par pi. Lorsqu’une inductance est ajoutée en série avec la résistance de charge, la région d’arrêt de la diode est retardée. Cette combinaison d’inductance et de résistance est un filtre passe-bas. Lorsque la valeur de l’inductance est suffisamment grande, la composante oscillatoire de la sortie est bloquée, ne laissant que la composante CC constante. Pour un redresseur à pont complet, les demi-cycles positifs d’entrée passent à travers le circuit et les demi-cycles négatifs sont redressés en positifs. L’ajout d’un condensateur suffisamment grand filtre la majeure partie de l’ondulation de tension et fournit à la charge une tension continue constante.
Les redresseurs à diodes se trouvent dans la plupart des alimentations, des chargeurs, des variateurs de fréquence et dans de nombreux circuits de protection. Tout d’abord, les adaptateurs d’alimentation CA sont utilisés pour convertir l’alimentation des machines alimentées en courant continu ou pour recharger les batteries CC contenues dans les appareils. L’adaptateur peut être aussi simple qu’un circuit composé d’un transformateur pour abaisser la tension de l’alimentation murale de 120 volts, d’un redresseur à ondes pleines à quatre diodes et d’un condensateur pour lisser la tension de sortie CC. Les thyristors sont des redresseurs contrôlés en silicone couramment utilisés dans les gradateurs de lumière, les contrôleurs de vitesse de moteur et les régulateurs de tension. De par sa conception, le thyristor est destiné à alterner des couches de semi-conducteurs de type P et N utilisées pour créer une anode à l’extrémité de type P, une cathode à l’extrémité de type N et un saut de porte connecté à la couche de type P à côté de la cathode. Au-dessus d’un seuil de verrouillage, une impulsion de courant dans la porte fait passer le thyristor de l’arrêt à l’allumage, permettant un flux de courant direct de l’anode à la cathode. Celui-ci redresse le flux de courant dans une direction et régule la puissance de sortie à l’aide d’un mécanisme de commutation intégré.
Vous venez de regarder l’introduction de JoVE aux redresseurs monophasés. Vous devriez maintenant comprendre le fonctionnement des redresseurs monophasés, les circuits redresseurs courants et leur sortie, ainsi que certaines applications courantes des redresseurs. Merci d’avoir regardé.
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Q1: Why do single-phase rectifiers convert AC to DC?
Single-phase rectifiers transform AC supply voltage and current to DC because most digital electronics are designed to run on DC power, while standard mains power supplied to homes and commerce is AC. Rectifiers pass current in only one direction, converting bipolar AC input to unipolar rectified output that can be filtered into smooth, consistent DC voltage and current.
Q2: How does a half-wave rectifier differ from a full-wave rectifier?
A half-wave rectifier uses a single diode to pass only the positive half-cycle of AC input voltage to the output, resulting in reduced RMS output voltage. A full-wave rectifier uses a four-diode bridge circuit to pass both half-cycles of AC input, flipping the polarity of the negative half and yielding a higher average output voltage across the load resistor.
Q3: What role do diodes play in rectifier circuits?
Diodes are the core components of rectifier circuits, with two terminals—anode and cathode—that allow current to flow from anode to cathode while blocking reverse current. Rectifier circuits use one or more diodes to pass only positive or negative AC power, transforming bipolar AC into unipolar output that can be filtered to achieve smooth DC voltage and current.
Q4: How does filtering improve rectifier output?
Rectifiers produce pulsating DC output with voltage ripple. Filtering removes this ripple using inductors or capacitors. In half-wave rectifiers, an inductor in series with the load acts as a low-pass filter. In full-wave rectifiers, a capacitor in parallel with the load smooths the output. A sufficiently large capacitor filters out most voltage ripple, providing consistent DC voltage to the load.
Q5: What happens when you add an inductive load to a half-wave rectifier?
Adding an inductor in series with the load resistor delays the diode turn-off region and creates a low-pass filter effect. When the inductor value is sufficiently large, the oscillatory component of the output is blocked, leaving only the constant DC component. This combination smooths the pulsating output more effectively than a resistive load alone.
Q6: What are common applications of diode rectifiers?
Diode rectifiers are found in most power supplies, chargers, variable frequency drives, and protection circuits. AC power adapters use a transformer to step down voltage, a four-diode bridge full-wave rectifier, and a capacitor to smooth DC output. Thyristors, silicon-controlled rectifiers, are used in light dimmers, motor speed controllers, and voltage regulators for regulated power control.
Q7: How do thyristors differ from standard diode rectifiers?
Thyristors are silicon-controlled rectifiers with alternating P and N type semiconductor layers, including a gate terminal connected to control switching. Above a latching threshold, a current pulse into the gate switches the thyristor from off to on, allowing forward current flow. This design enables rectification in one direction while providing integrated switching and power regulation capabilities.
Chapters in this video
0:06
Overview
1:19
Principles of Single-Phase Rectifiers
3:19
AC Source Setup
5:14
Half-Wave Rectifier Test
7:30
Full-Wave Rectifier Test
8:12
Representative Results
9:28
Applications
10:53
Summary
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