Overview
Source : Ali Bazzi, département de génie électrique, Université du Connecticut, Storrs, CT.
Une alimentation CC est généralement considérée comme un dispositif qui fournit DC, ou unidirectionnel, tension et courant. Les batteries sont une telle alimentation, cependant, ils sont limités en termes de durée de vie et de la dépense. Une méthode alternative pour alimenter unidirectionnelle doit transformer aucune alimentation à courant continu à l’aide d’un redresseur.
Un redresseur est un dispositif qui passe en courant dans un sens et il bloque dans l’autre sens, ce qui permet la transformation de l’AC à DC. Redresseurs sont importants dans les circuits électroniques car ils permettent seulement actuels dans une certaine direction après qu’une certaine tension seuil vers l’avant à travers eux est vaincue. Un redresseur peut être une diode, un redresseur de contrôleur de silicium ou d’autres types de jonctions P-N de silicium. Diodes ont deux terminaux, l’anode et la cathode, où le courant circule d’anode à la cathode. Circuits de redresseur utilisent une ou plusieurs diodes qui changent des tensions et courants qui sont bipolaires, unipolaire sous tensions et courants qui peuvent être facilement filtrés pour atteindre des tensions continues et les courants.
Principles
Redresseurs diodes sont des dispositifs à semi-conducteurs de deux bornes qui passent actuelles dans un seul sens et le bloquer dans l’autre sens. Courant passe de l’anode à la cathode, mais pas de la cathode vers l’anode. Il n’y a généralement quelques fuite actuelle dans le sens de blocage (cathode à l’anode), mais il est très faible. Diodes de blocage courant ainsi besoin de bloquer un certain niveau de tension en face de la cathode vers l’anode, donc diodes sont évalués pour leur capacité actuelle et leur tension capacité de blocage. Lorsque la tension aux bornes de la diode est supérieure à cette tension de blocage cote, la diode exploite dans la région de ventilation où il se casse et passe actuellement les deux sens. Le fait que les diodes passent courants dans un sens mène aux capacités de rectification où AC peut être converti en DC.
Redresseurs demi-onde (Fig. 1 et Fig. 2) seulement passent la moitié de la tension d’entrée à la sortie alors qu’ils bloquent le négatif moitié en fournissant une tension de sortie nulle. Redresseurs pleine onde (Fig. 3 et Fig. 4) inverser la polarité de la moitié négative pour devenir positif en plus de passer le positif la moitié. Bien que les sorties de ces redresseurs ne sont pas lisses, ils sont par définition DC sorties, tant que le courant passe dans un seul sens. Toutefois, ces signaux de sortie est généralement filtrés afin de lisser la tension de sortie qui en résulte.
L’objectif de cette expérience est d’étudier le fonctionnement demi-onde et pleine onde redresseur monophasé pour la charge de différents types. Rectification, ainsi que les caractéristiques de la bifurcation de diodes, sont observés lorsque la diode courante atteint zéro. Filtrage de la tension de sortie DC à l’aide d’un condensateur électrolytique est aussi étudié.
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Procedure
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
Redresseurs monophasés sont utilisés pour convertir la tension d’alimentation AC et courant DC, tel que requis pour alimenter les équipements et appareils électroniques numériques. Alimentation électrique secteur standard de maisons et commerce est AC. Cependant, la plupart des appareils électroniques numériques sont conçus pour fonctionner sur courant continu. Redresseurs sont des dispositifs qui peuvent être utilisés pour transformer l’électricité AC à une alimentation DC compatible. Un redresseur passe actuel que dans un sens, transformant ainsi l’alimentation bipolaire à une sortie unipolaire rectifiée. Circuits de redresseur utilisent une ou plusieurs diodes pass seulement positive ou négative AC puissance, résultant en une source de pulsation, qui est alors filtré pour obtenir la tension DC lisse et uniforme et actuel. Cette vidéo présente les concepts fondamentaux de circuit redresseur et diode, montre plusieurs circuits communs de redresseur et teste la tension de sortie des circuits de redresseur avec des variations de tension d’entrée et configuration de chargement.
Redresseurs sont des dispositifs utilisés dans les circuits électroniques pour passer le courant dans un seul sens et le bloquer dans l’autre sens. Redresseurs permettent le passage du courant que lorsqu’une tension seuil est dépassée. Redresseurs diodes ont deux terminaux, l’anode et la cathode, avec actuels découlant de l’anode à la cathode et bloqués de cathode à l’anode. Monophasée redresseurs demi-onde traversent les tensions traversant une seule diode. Dans ce circuit, seule la moitié positive du Comité d’audit d’entrée tension transmet à la sortie des bornes de la résistance de charge. Si la diode était inversée, seul le point négatif la moitié de la tension d’entrée CA semblerait aux bornes de la résistance. Tension pour le semestre négatif le cycle à C.A. est bloquée. Avec qu’une seule polarité, le RMS ou quadratiques moyennes de racine, la tension de sortie est réduite par rapport à celle de la tension d’entrée bipolaire. Redresseurs pleine onde traversent les deux alternances de la tension d’entrée AC un circuit de pont de quatre diodes, tel qu’illustré. Tension de sortie aux bornes de la résistance de charge renversant la polarité de la moitié de négative et ce qui donne une moyenne plus élevée. Redresseurs entraîner un unidirectionnel, mais pulsatoire actuel avec l’effet plus apparent dans les redresseurs demi-onde. Toutefois, la sortie du redresseur est généralement filtrée par l’addition d’une inductance en série avec la résistance de charge. Le redresseur, un condensateur monté en parallèle à la résistance de charge sert le même but. Cette vidéo illustre la moitié et la sortie de fonctionnement redresseur monophasé pleine onde avec différentes charges, diode éteindre les caractéristiques et le filtrage de la tension de sortie DC à l’aide de différents circuits.
Pour cette démonstration du fonctionnement du redresseur, deux sources différentes d’AC sont utilisés, haute fréquence, un kilohertz d’entrée, est produite à l’aide d’un générateur de fonctions avec sortie sinusoïdale de crête de 10 volts. Basse fréquence 60 Hz entrée est fournie par un transformateur variable. Ne pas toucher n’importe quelle partie du circuit pendant que sous tension. Lorsque vous utilisez la source de générateur de fonction, les circuits sont mis à la terre comme indiqué. Ne mettez pas de terre l’alimentation transformateur variable. Pour configurer le générateur de fonctions pour la sortie de haute fréquence, connecter la sonde différentielle à un canal de l’oscilloscope on et un 10 x sonde au canal deux. Ajuster les facteurs d’échelle à 20 x sur la sonde différentielle et 10 x sur la sonde de 10 x. Dans le menu de canal de portée, définissez les deux sondes à 10 x. Pour la sonde différentielle, manuellement multiplier les mesures par deux pour atteindre 20 x le résultat désiré. Ensuite, branchez un connecteur BNC pour câble d’alligator à la sortie de 50 ohms du générateur de fonction et pinces crocodiles sur 10 x sonde portée. Réglez la sortie à un pic de 10 volts et 1 000 hertz de forme d’onde sinusoïdale avec décalage du zéro DC. Une fois que le signal est défini en conséquence, débrancher le connecteur bnc et sonde de portée, mais gardez le générateur de fonctions de conserver ses paramètres. Pour configurer le transfo variable pour la sortie de basse fréquence, assurez-vous que la prise de sortie est débranchée, et qu’il est éteint avec son bouton de réglage à zéro. Ensuite, réglez progressivement le bouton variac à cinq pour cent sortie pour atteindre le pic de 10 volts.
Tout d’abord, testez le redresseur avec une tension d’entrée de haute fréquence et une charge résistive. Construire le circuit comme indiqué, à l’aide d’une résistance de charge de 51 ohm et une diode cadencée à 50 volts et deux amplis. Polarité de la diode est marquée avec un symbole de tableau de bord à l’extrémité de la cathode. Avant de raccorder la sonde différentielle du circuit, relier les bornes de la sonde et ajustez la forme d’onde pour la tension de décalage de zéro. Ensuite, connecter la sonde de tension différentielle bornes de la résistance de charge d’observer la tension de sortie et la sonde de 10 x à travers le côté AC de respecter la tension d’entrée. Ensuite, ajuster la base de temps sur le champ d’application de montrer d’entrée et la tension de sortie à quatre cycles de tension d’entrée. Débranchez l’appareil et retirer la sonde différentielle du circuit avant d’effectuer toute modification. Ensuite, testez le redresseur avec haute fréquence d’entrée et une charge inductive résistive. Réutiliser le circuit, en ajoutant une inductance en série avec la résistance, comme indiqué. Comme décrit précédemment, connecter les sondes au circuit et afficher des formes d’onde de la tension d’entrée et de sortie. Désactiver le générateur de fonctions, déconnecter la sonde différentielle et retirer l’inductance du circuit. Enfin, tester le redresseur avec entrée de basses fréquences et une charge résistive. Brancher la sonde différentielle sur le transfo variable et allumez-le. Régler le transfo variable pour obtenir une sortie maximale de 10 volts, puis éteignez le transfo variable sans modifier ses réglages de tension. Fixez la sortie transfo variable sur le circuit résistif, comme illustré. Ensuite, connecter la sonde de tension différentielle bornes de la résistance de charge d’observer la tension de sortie. Allumez le transfo variable. Ne pas toucher le circuit avec la puissance transfo variable connecté et sur. Comme décrit précédemment, afficher des formes d’onde de la tension d’entrée et de sortie.
Tout d’abord, testez le redresseur avec une charge résistive. Construire le circuit comme indiqué et connectez les sondes et la sortie transfo variable sur le circuit. Comme décrit précédemment, afficher des formes d’onde de la tension d’entrée et de sortie et mesurer les tensions de crête à crête. Conserver les connexions de la sonde, éteignez le transfo variable et connecter un condensateur électrolytique en parallèle avec la charge résistive. Puis observez la tension d’entrée et de sortie.
La première figure montre quatre cycles d’une tension d’alimentation et la sortie d’une charge résistive couplé à un redresseur demi-onde. Seulement la moitié positive du cycle des passes d’entrée AC tension à travers le redresseur à diode. Si la tension d’entrée du circuit redresseur est sinusoïdale, la tension moyenne de sortie pour une seule diode 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 diode désactiver région est retardée. Cette combinaison de l’inductance et la résistance est un filtre passe-bas. Lorsque la valeur de l’inductance est suffisamment grande, la composante oscillatoire de la sortie est bloquée, laissant seulement la composante continue constante. Pour un redresseur pont complet, l’entrée positive alternances traversent le circuit et la moitié négative des cycles sont rectifiés à positive. Ajouter un condensateur suffisamment grand filtre la plupart de l’ondulation de tension et fournit la charge avec une tension continue cohérente.
Redresseurs diodes sont dans la plupart des alimentations, chargeurs, entraînements à fréquence variable et dans de nombreux circuits de protection. Tout d’abord, adaptateurs secteur servent à transformer le pouvoir pour machines CC fourni ou de piles de DC recharge contenues dans les appareils. L’adaptateur peut être aussi simple qu’un circuit composé d’un transformateur à démissionner de la tension de l’alimentation murale de 120 volts, un quatre diodes pont redresseur et d’un condensateur pour lisser la tension de sortie DC. Thyristors sont des redresseurs de silicone contrôlée couramment utilisés dans les gradateurs de lumière, les contrôleurs de vitesse du moteur et régulateurs de tension. Par sa conception, le thyristor est pour l’alternance de couches de semi-conducteurs de type P et N utilisé pour créer une anode à la fin de type P, une cathode à la fin de type N, et un saut de portail relié à la couche de type P à côté de la cathode. Au-delà d’un seuil de verrouillage, une impulsion de courant dans la porte bascule le thyristor d’off à on, permettant avant courant d’anode à la cathode. Cela corrige le flux de courant dans un sens et régule la puissance de sortie avec un mécanisme de commutation intégré.
Vous avez juste regardé introduction de JoVE à redresseurs monophasés. Vous devez maintenant comprendre comment monophasé redresseurs travail, circuits communs de redresseur et leur production et quelques applications courantes du redresseur. Merci de regarder.
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Results
Il est prévu qu’une charge résistive, couplée à un redresseur verrez le demi-cycle de la tension d’entrée positive puisque le redresseur à diode peut passer le courant dans un seul sens. Avec un pont redresseur, les moitié-cycles d’entrée positifs et négatifs soient corrigées pour être positif, mais ajouter un condensateur filtre la plupart de l’ondulation de la tension et fournir la charge avec une tension propre.
Lorsqu’une inductance est ajoutée en série avec la charge, il est prévu que la diode désactiver sera retardée. Cela peut s’expliquer comme suit : Diodes désactiver sous deux conditions (qui doivent coexister) 1) le courant dans la diode doit s’adresser à zéro et 2) la tension aux bornes de la diode (tension de cathode-Anode) est inférieur au seuil de mise en marche. Lorsque l’inducteur est en série avec la charge, il stocke l’énergie et agira comme une source de courant lorsque la source n’est pas disponible ou va négative à côté anode de la diode. Par conséquent, inductance maintiendra la diode comme avant-centre partialité jusqu'à ce que l’énergie de l’inducteur est dissipée. Des équations essentielles qui régissent les circuits de base redresseur avec entrée Ven=V0cos (ωt) :
Simple diode et charge résistive : < Vsur> =V0/π (1)
Pont de diodes et charge résistive : <Vout> = 2V0/π (2)
Pont de diodes, le courant de charge source : < Vsur> = 2V0/π (3)
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Applications and Summary
Redresseurs diodes sont presque dans chaque bloc d’alimentation, chargeur, entraînement à fréquence variable et dans de nombreux circuits de protection. Plupart des blocs d’alimentation DC ou réglable AC alimentations utilisent redresseurs diodes pour convertir AC à DC, puis à l’AC réglable si nécessaire comme dans les alimentations AC et fréquence variable lecteurs. Applications dans les convertisseurs électroniques de puissance sont communes pour tension de blocage et pour l’énergie déjanté en bobines, relais électromécaniques et enroulements du moteur. Applications de la diode s’étendent au-delà des applications d’électronique de puissance à faible puissance électronique, systèmes de communication et les applications d’éclairage.
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