Tek Fazlı Redresörler

Tek fazlı doğrultucular, ekipmana ve dijital elektronik cihazlara güç sağlamak için gerektiği gibi AC besleme voltajını ve akımını DC'ye dönüştürmek için kullanılır. Evlere ve ticarete sağlanan standart şebeke gücü AC'dir. Bununla birlikte, çoğu dijital elektronik, DC gücüyle çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Redresörler, AC elektriği uyumlu bir DC kaynağına dönüştürmek için kullanılabilen cihazlardır. Bir doğrultucu, akımı yalnızca bir yönde geçirir, böylece bipolar AC girişini tek kutuplu doğrultulmuş bir çıkışa dönüştürür. Doğrultucu devreleri, yalnızca pozitif veya negatif AC gücünü iletmek için bir veya daha fazla diyot kullanır, bu da titreşimli bir kaynakla sonuçlanır ve bu daha sonra düzgün, tutarlı, DC voltaj ve akım elde etmek için filtrelenir. Bu video, temel doğrultucu ve diyot devre kavramlarını tanıtır, birkaç yaygın doğrultucu devresini gösterir ve doğrultucu devrelerinin voltaj çıkışını voltaj girişi ve yükleme konfigürasyonundaki değişikliklerle test eder.

Doğrultucular, elektronik devrelerde akımı bir yönde geçirmek ve diğer yönde bloke etmek için kullanılan cihazlardır. Doğrultucular, yalnızca bir eşik ileri voltajı aşıldığında akımın geçişine izin verir. Diyot doğrultucuların anot ve katot olmak üzere iki terminali vardır, akım anottan katoda akar ve katottan anoda bloke edilir. Tek fazlı yarım dalga doğrultucular, voltajı tek bir diyot üzerinden geçirir. Bu devrede, AC giriş voltajının yalnızca pozitif yarısı, yük direnci boyunca çıkışa iletir. Diyot ters çevrilirse, direnç boyunca AC giriş voltajının yalnızca negatif yarısı görünecektir. AC döngüsünün negatif yarısı için voltaj engellendi. Yalnızca bir polarite, RMS veya kök ortalama kare ile çıkış voltajı, iki kutuplu giriş voltajınınkine kıyasla azaltılır. Tam dalga doğrultucular, gösterildiği gibi AC giriş voltajının her iki yarım döngüsünü de dört diyotlu bir köprü devresi boyunca geçirir. Negatif yarının polaritesini çevirmek ve yük direnci boyunca daha yüksek bir ortalama çıkış voltajı elde etmek. Doğrultucular, tek yönlü, ancak titreşimli bir akımla sonuçlanır ve etki yarım dalga doğrultucularda daha belirgindir. Bununla birlikte, doğrultucunun çıkışı tipik olarak yük direnci ile seri olarak bir indüktörün eklenmesiyle filtrelenir. Tam dalga doğrultucuda, yük direncine paralel olarak monte edilmiş bir kondansatör aynı amaca hizmet eder. Bu video, farklı çıkış yükleri, diyot kapanma özellikleri ve farklı devreler kullanarak DC çıkış voltajının filtrelenmesi ile yarım ve tam dalga tek fazlı doğrultucu çalışmasını gösterir.

Doğrultucu çalışmasının bu gösterimi için iki farklı AC kaynağı kullanılır, yüksek frekanslı, bir kilohertz girişli, 10 voltluk tepe sinüzoidal çıkışlı bir fonksiyon üreteci kullanılarak üretilir. Düşük frekanslı 60 hertz girişi bir varyak tarafından sağlanır. Enerji verildiğinde devrenin herhangi bir parçasına dokunmayın. Fonksiyon üreteci kaynağını kullanırken, devreler gösterildiği gibi topraklanır. Varyak beslemesini topraklamayın. Fonksiyon üretecini yüksek frekans çıkışı için ayarlamak için, diferansiyel probu bir osiloskop kanal bir'e ve 10x probu ikinci kanala bağlayın. Ölçeklendirme faktörlerini diferansiyel probda 20x'e ve 10x probda 10x'e ayarlayın. Kapsam kanalı menülerinde, her iki probu da 10x olarak ayarlayın. Diferansiyel prob için, istenen 20x çıkışa ulaşmak için ölçümleri manuel olarak iki ile çarpın. Ardından, fonksiyon üretecinin 50 ohm çıkışına bir BNC - timsah kablosu bağlayın ve timsah klipslerini 10x dürbün probuna bağlayın. Çıkışı sıfır DC ofseti ile 10 voltluk bir tepe noktasına ve 1.000 hertz sinüzoidal dalga formuna ayarlayın. Sinyal buna göre ayarlandıktan sonra, bnc konektörünün ve kapsam probunun bağlantısını kesin, ancak ayarlarını korumak için fonksiyon üretecini açık tutun. Varyak'ı düşük frekans çıkışına ayarlamak için, çıkış yuvasının bağlantısının kesildiğinden ve düğmesi sıfıra ayarlıyken kapalı olduğundan emin olun. Ardından, 10 voltluk tepe noktası elde etmek için varyak düğmesini yavaşça yüzde beş çıkışa ayarlayın.

İlk olarak, yarım dalga doğrultucuyu yüksek frekanslı bir giriş voltajı ve dirençli bir yük ile test edin. 51 ohm'luk bir yük direnci ve 50 volt ve iki amper için derecelendirilmiş bir diyot kullanarak devreyi gösterildiği gibi oluşturun. Diyot polaritesi, katot ucunda bir çizgi sembolü ile etiketlenmiştir. Diferansiyel probu devreye bağlamadan önce, probun terminallerini birbirine bağlayın ve dalga formunu sıfır ofset voltajına ayarlayın. Ardından, çıkış voltajını gözlemlemek için diferansiyel voltaj probunu yük direnci boyunca ve giriş voltajını gözlemlemek için 10x probu AC tarafı boyunca bağlayın. Ardından, dört döngü giriş voltajı için giriş ve çıkış voltajını göstermek üzere kapsam üzerindeki zaman tabanını ayarlayın. Herhangi bir değişiklik yapmadan önce fonksiyon üretecinin bağlantısını kesin ve diferansiyel probu devreden çıkarın. Ardından, yarım dalga doğrultucuyu yüksek frekans girişi ve dirençli bir endüktif yük ile test edin. Gösterildiği gibi dirençle seri olarak bir indüktör ekleyerek devreyi yeniden kullanın. Daha önce açıklandığı gibi, probları devreye bağlayın ve giriş ve çıkış voltajının dalga formlarını görüntüleyin. Fonksiyon jeneratörünü kapatın, diferansiyel probu ayırın ve indüktörü devreden çıkarın. Son olarak, yarım dalga doğrultucuyu düşük frekans girişi ve dirençli bir yük ile test edin. Diferansiyel probu varyak boyunca bağlayın ve açın. 10 voltluk bir tepe çıkışı elde etmek için varyakı ayarlayın, ardından voltaj ayarını değiştirmeden varyakı kapatın. Varyak çıkışını gösterildiği gibi dirençli devreye takın. Ardından, çıkış voltajını gözlemlemek için diferansiyel voltaj probunu yük direnci boyunca bağlayın. Varyak'ı açın. Varyak gücü bağlı ve açıkken devreye dokunmayın. Daha önce açıklandığı gibi, giriş ve çıkış voltajının dalga formlarını görüntüleyin.

İlk olarak, tam dalga doğrultucuyu dirençli bir yük ile test edin. Devreyi gösterildiği gibi oluşturun ve probları ve varyak çıkışını devreye bağlayın. Daha önce açıklandığı gibi, giriş ve çıkış voltajının dalga biçimlerini görüntüleyin ve tepeden tepeye voltajları ölçün. Prob bağlantılarını koruyarak, varyakı kapatın ve dirençli yüke paralel olarak bir elektrolitik kondansatör bağlayın. Ardından giriş ve çıkış voltajını gözlemleyin.

İlk şekil, bir AC besleme voltajının dört döngüsünü ve bir yarım dalga doğrultucuya bağlı dirençli bir yükten gelen çıkışı göstermektedir. Giriş AC voltajının yalnızca pozitif yarım döngüsü diyot doğrultucudan geçer. Yarım dalga doğrultucu devresinin giriş voltajı sinüzoidal ise, dirençli yüke sahip tek bir diyot için ortalama voltaj çıkışı, giriş tepe voltajının pi'ye bölünmesiyle elde edilir. Yük direnci ile seri olarak bir indüktör eklendiğinde, diyot kapanma bölgesi gecikir. Bu indüktör ve direnç kombinasyonu düşük geçiren bir filtredir. İndüktörün değeri yeterince büyük olduğunda, çıkışın salınım bileşeni bloke edilir ve geriye sadece sabit DC bileşeni kalır. Tam köprü doğrultucu için, giriş pozitif yarım döngüleri devreden geçer ve negatif yarım döngüler pozitif olarak doğrultulur. Yeterince büyük bir kapasitör eklemek, voltaj dalgalanmasının çoğunu filtreler ve yüke tutarlı bir DC voltajı sağlar.

Diyot doğrultucular çoğu güç kaynağında, şarj cihazında, değişken frekanslı sürücüde ve birçok koruma devresinde bulunur. İlk olarak, AC güç adaptörleri, DC ile beslenen makinelerin gücünü dönüştürmek veya cihazlarda bulunan DC pilleri şarj etmek için kullanılır. Adaptör, 120 voltluk duvar kaynağından voltajı düşürmek için bir transformatör, dört diyot köprülü tam dalga doğrultucu ve DC çıkış voltajını yumuşatmak için bir kapasitörden oluşan bir devre kadar basit olabilir. Tristörler, ışık kısıcılarda, motor hız kontrol cihazlarında ve voltaj regülatörlerinde yaygın olarak kullanılan silikon kontrollü doğrultuculardır. Tasarım gereği, tristör, P tipi uçta bir anot, N tipi uçta bir katot ve katodun yanındaki P tipi katmana bağlı bir kapı sıçraması oluşturmak için kullanılan P ve N tipi yarı iletkenlerin alternatif katmanları içindir. Bir kilitleme eşiğinin üzerinde, kapıya giren bir akım darbesi, tristörü kapalıdan açık konuma getirerek anottan katoda ileri akım akışına izin verir. Bu, akım akışını tek yönde düzeltir ve entegre bir anahtarlama mekanizması ile çıkış gücünü düzenler.

JoVE'nin tek fazlı doğrultucularla tanışmasını az önce izlediniz. Artık tek fazlı doğrultucuların nasıl çalıştığını, ortak doğrultucu devrelerini ve çıkışlarını ve bazı yaygın doğrultucu uygulamalarını anlamalısınız. İzlediğiniz için teşekkürler.