Redresseurs monophasés

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.

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.

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.

1. Avant de commencer, connectez la sonde différentielle à un canal de portée et une sonde régulièrement à l’autre canal.
2. 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.
3. 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.
4. Pour configurer le générateur de fonctions, assurez-vous que le Ω 50 sortie est connectée à un câble BNC-à-alligator.
   1. Connecter les pinces crocodile à une sonde étendue normale d’observer la sortie de la fonction génératrice.
   2. Réglez la sortie à une sinusoïde à 10 V crête et une fréquence de 1 kHz avec décalage du zéro DC.
   3. Observer le générateur de fonctions de sortie et d’ajuster ses réglages pour obtenir la forme d’onde de sortie désirée.
   4. 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.
5. Pour configurer le thyristor, assurez-vous que la sortie VARIAC (il ressemble à une prise régulière) n’est pas connectée à un câble.
   1. Garder le VARIAC et veillez à ce que son bouton est réglé à zéro.
   2. 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

1. Utiliser le générateur de fonctions comme la source ca mais garder il déconnecté du circuit pour l’instant.
2. 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.
   1. S’assurer que la polarité de la diode. Le tableau de bord sur la diode est à la cathode.
3. 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.
   1. Connecter la sonde de tension différentielle bornes de la résistance de charge d’observer la tension de sortie V-_out.
   2. Connecter une sonde régulièrement à travers le côté AC de respecter la tension d’entrée V_en.
   3. Connectez l’appareil au circuit.
4. Régler la base de temps sur le champ d’application de montrer V_en et V_out pour jusqu'à quatre cycles fondamentaux de V_en. Faites une copie de l’onde.
   1. Effectuez un zoom avant sur la région de mise hors tension de diode et faites une copie de l’onde.
5. 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

1. 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.
2. Connecter la sonde de tension différentielle bornes de la résistance de charge d’observer la tension résistance V_surqui a la même forme d’onde que le courant de charge de R-L j’ai_des.
3. Allumer la fonction génératrice sortie.
4. Régler la base de temps sur le champ d’application de montrer V_en et V_out pour jusqu'à quatre cycles fondamentaux de V_en. Faites une copie de l’onde.
   1. 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.
   2. Désactiver la sortie de générateur de fonction et déconnectez-le du circuit.
   3. 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

1. 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.
   1. Capturer la forme d’onde sur le champ d’application à utiliser comme votre observation de tension d’entrée de référence.
   2. Désactiver le VARIAC, mais ne modifiez pas son réglage de la tension.
2. 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.
3. Connecter la sonde de tension différentielle bornes de la résistance de charge d’observer la tension de sortie V-_out.
4. 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.
5. Régler la base de temps sur le champ d’application à montrer V_out pour jusqu'à quatre cycles fondamentaux. Faites une copie de la forme d’onde.
   1. Effectuez un zoom avant sur la région de mise hors tension de diode et faites une copie de l’onde.
6. Désactiver le thyristor et démonter votre circuit. Ne changez pas le réglage de la tension transformateur variable.

Redresseur

5. résistance

1. Sur le proto Conseil, construire le circuit représenté sur la Fig. 3.
   1. S’assurer que la polarité de la diode. Le tableau de bord sur la diode est à la cathode.
2. Une fois que le circuit est prêt, connectez le thyristor de sortie comme la source ca.
3. Connecter la sonde de tension différentielle bornes de la résistance de charge d’observer la tension de sortie V-_out.
4. 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.
5. Régler la base de temps sur le champ d’application à montrer V_out pour jusqu'à quatre cycles fondamentaux de V_en. Faites une copie de l’onde.
   1. Mesurer la valeur de crête à crête de V_sortie en utilisant les curseurs.
6. Gardez les connexions de la sonde comme elles sont et éteindre le thyristor et démonter votre circuit.
   1. Ne changez pas le réglage de la tension transformateur variable.

Figure 3 . Redresseur avec charge résistive.

6. résistive charge avec condensateur de filtrage

1. 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.
   1. S’assurer que la polarité du condensateur est correcte avec la borne (-) reliée au côté négatif de la charge.
2. 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.
3. Régler la base de temps sur le champ d’application à montrer V_out pour jusqu'à quatre cycles fondamentaux du VIN. Faites une copie de l’onde.
   1. Mesurer la valeur de crête à crête de V_sortie en utilisant les curseurs et le AC option pour ce canal de couplage (couplage AC élimine l’offset DC d’un signal).
4. Cela revenir de couplage DC une fois que la mesure est prise.
5. Désactiver le transfo variable.
6. Démonter le circuit et de nettoyer le banc.

Figure 4 . Redresseur avec charge résistive et un filtrage capacitif

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 V_en=V₀cos (ωt) :

Simple diode et charge résistive : < V_sur> =V₀/π (1)

Pont de diodes et charge résistive : <V_out> = 2V₀/π (2)

Pont de diodes, le courant de charge source : < V_sur> = 2V₀/π (3)

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.