Что такое выпрямитель тока. Выпрямитель тока: принцип работы, виды и применение

Что такое выпрямитель тока. Как работает выпрямитель напряжения. Какие бывают типы выпрямителей. Где применяются выпрямители в электронике и электротехнике.

Что такое выпрямитель тока и для чего он нужен

Выпрямитель тока — это устройство, которое преобразует переменный электрический ток в постоянный или пульсирующий ток одного направления. Основная задача выпрямителя — получить из переменного напряжения сети постоянное напряжение, необходимое для питания различных электронных устройств.

Принцип работы выпрямителя основан на использовании элементов с односторонней проводимостью, которые пропускают ток только в одном направлении. В качестве таких элементов обычно применяются полупроводниковые диоды.

Основные виды выпрямителей

Существует несколько основных типов выпрямителей:

• Однополупериодный выпрямитель
• Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой
• Мостовой выпрямитель
• Трехфазный выпрямитель

Рассмотрим принцип работы и особенности каждого из этих видов выпрямителей.

Однополупериодный выпрямитель

Это самая простая схема выпрямителя, состоящая из одного диода. Принцип работы:

1. В положительный полупериод входного переменного напряжения диод открыт и пропускает ток.
2. В отрицательный полупериод диод закрыт и ток не проходит.
3. В результате на выходе получается пульсирующее напряжение одной полярности.

Недостаток такой схемы — большие пульсации выходного напряжения и низкий КПД. Поэтому однополупериодные выпрямители применяются редко, в основном в маломощных устройствах.

Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой

Эта схема использует оба полупериода входного напряжения, что повышает эффективность выпрямления. Принцип работы:

1. Трансформатор имеет вторичную обмотку с отводом от средней точки.
2. В положительный полупериод открыт один диод, в отрицательный — другой.
3. Ток всегда течет через нагрузку в одном направлении.

Преимущества: меньше пульсации, выше КПД. Недостаток — необходимость в трансформаторе со средней точкой.

Мостовой выпрямитель

Наиболее распространенная схема выпрямителя на четырех диодах, соединенных в мост. Как работает мостовой выпрямитель:

1. В положительный полупериод открыты два диода, пропуская ток через нагрузку.
2. В отрицательный полупериод открываются два других диода.
3. Ток через нагрузку всегда течет в одном направлении.

Достоинства мостовой схемы: высокий КПД, низкие пульсации, не требует трансформатора со средней точкой. Поэтому мостовые выпрямители широко применяются в источниках питания.

Трехфазный выпрямитель

Применяется для выпрямления трехфазного переменного тока в мощных промышленных установках. Существуют различные схемы трехфазных выпрямителей:

• Трехфазная однополупериодная (на 3 диодах)
• Трехфазная мостовая (схема Ларионова на 6 диодах)
• Трехфазная схема с нулевой точкой

Трехфазные выпрямители обеспечивают низкий уровень пульсаций и высокий КПД при больших мощностях.

Сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения

Для получения постоянного напряжения с малыми пульсациями на выходе выпрямителя устанавливают сглаживающий фильтр. Основные типы фильтров:

• Емкостный фильтр (конденсатор параллельно нагрузке)
• Индуктивный фильтр (дроссель последовательно с нагрузкой)
• LC-фильтр (индуктивно-емкостной)
• RC-фильтр (резистивно-емкостной)

Выбор типа фильтра зависит от требуемого качества выпрямления и мощности нагрузки.

Применение выпрямителей

Выпрямители находят широкое применение в различных областях электроники и электротехники:

• Источники питания электронных устройств
• Зарядные устройства для аккумуляторов
• Сварочные аппараты
• Электропривод на постоянном токе
• Гальванические производства
• Электротранспорт (электровозы, трамваи, троллейбусы)
• Системы катодной защиты от коррозии

По сути, выпрямители используются везде, где требуется преобразование переменного тока в постоянный.

Современные тенденции в разработке выпрямителей

Основные направления совершенствования выпрямительных устройств:

• Повышение КПД и снижение потерь
• Уменьшение габаритов и веса
• Улучшение качества выходного напряжения
• Повышение надежности
• Расширение функциональных возможностей

Для этого применяются новые полупроводниковые приборы (MOSFET, IGBT), используются высокочастотные импульсные схемы, внедряются микропроцессорные системы управления.

Заключение

Выпрямители являются важнейшими элементами современной силовой электроники. Они обеспечивают питание постоянным током огромного количества электронных устройств и электротехнических установок. Развитие технологий позволяет создавать все более совершенные и эффективные выпрямительные устройства.

Выпрямитель тока — это… Что такое Выпрямитель тока?

        преобразователь электрического тока переменного направления в ток постоянного направления. Большинство мощных источников электрической энергии вырабатывают ток переменного направления (см. Переменный ток). Однако многие электрические устройства на городском и железнодорожном транспорте, в химической и радиотехнической промышленности, в цветной металлургии и др. работают на токе постоянного направления (см. Постоянный ток) различного напряжения. В простейшем случае переменный ток выпрямляется вентилем электрическим (См. Вентиль электрический), пропускающим ток (например, синусоидальный) только или преимущественно в одном направлении. По видам применяемых вентилей В. т. подразделяют на электроконтактные, кенотронные, газотронные, тиратронные, ртутные, полупроводниковые и тиристорные.

         Различают схемы В. т. однополупериодные, двухполупериодные с нулевым выводом и мостовые. На рис. 1, а приведена однополупериодная схема выпрямителя однофазного тока. Основные элементы В. т.: трансформатор Тр, вентиль В и сглаживающий фильтр С. Напряжение U₁, обычно синусоидальное, от источника переменного тока через трансформатор Тр подаётся на вентиль В. Ток J в нагрузке R_н течёт только при положительной полярности подводимого напряжения, т. е. при открытом состоянии В. Конденсатор С заряжается положительными полуволнами пульсирующего тока, а в паузах, соответствующих по времени отрицательным полуволнам, разряжается на нагрузку. Таким образом, пульсирующий ток сглаживается, усредняется.

         Однополупериодные однофазные схемы В. т. применяют главным образом в маломощных устройствах с ёмкостным или индуктивным сглаживающим фильтром. Основное преимущество — простота и малое число вентилей; недостатки — большие пульсации выпрямленного напряжения и высокое обратное напряжение на вентилях (при ёмкостном фильтре).

         В двухполупериодной схеме В. т. (рис. 1, б) применяют трансформатор со средней точкой во вторичной обмотке. Благодаря такому соединению обмотки с вентилями выпрямленный ток формируется из обеих полуволн тока. Частота пульсаций выпрямленного тока при этом возрастает в два раза по сравнению с однополупериодным В. т. (так, если U₁ — напряжение промышленной частоты 50 гц, то частота пульсации тока на нагрузке будет 100 гц), что облегчает сглаживание. Мостовая схема В. т. (рис. 1, в) также двухполупериодная, но вторичная обмотка трансформатора выполнена без средней точки и имеет в два раза меньшее количество витков по сравнению со вторичной обмоткой трансформатора на

рис. 1, б. Дополнительное сглаживание выпрямленного тока в этих схемах обеспечивается индуктивно-ёмкостными либо резистивно-ёмкостными фильтрами (см. Электрический фильтр). Указанные схемы В. т. применяют обычно в системах питания устройств, у которых потребляемая мощность не превышает нескольких квт (радиоприёмники, телевизоры, некоторые устройства автоматики и телемеханики и др.), и лишь в отдельных случаях для питания мощных (до тысячи квт) устройств (например, двигателей электровозов). Существуют В. т., в которых наряду с выпрямлением тока осуществляется умножение выпрямленного напряжения. Схемы с умножением обычно применяют в высоковольтных установках, предназначенных для испытания электрической изоляции, а также в рентгеновских установках, электронных осциллографах и т.п.          В трёхфазных цепях (См. Трёхфазная цепь) для питания мощных промышленных установок, во избежание несимметричности нагрузки на сеть электроснабжения, применяют схемы трёхфазных В. т. Первичная обмотка трансформатора в таких В. т. соединяется в звезду или треугольник. В зависимости от числа вторичных обмоток трансформатора различают 3-, 6-, 12-, 18-фазные и т.д. однополупериодные и мостовые выпрямители трёхфазного тока. На рис. 2, а приведена трёхфазная однополупериодная схема. Первичная обмотка трансформатора соединена треугольником, а вторичная — звездой. Фазные токи i₁, i₂, i₃ выпрямляются и суммируются, образуя выпрямленный выходной ток J. В мостовой трёхфазной схеме (рис. 2, б) обе обмотки трансформатора соединены звездой. Основные преимущества её такие же, как и у однофазных схем В. т.

         Лит.: Каганов И. Л., Электронные и ионные преобразователи, ч. 1—3, М. — Л., 1950—56.

         М. М. Гельман.

        

        Рис. 1. Схемы выпрямителей однофазного тока: а — однополупериодная; б — двухполупернодная; в — мостовая.

        

        Рис. 2. Схемы выпрямителей трёхфазного тока: а — однополупериодная; б — двухполупериодная мостовая.

Выпрямители переменного тока

Выпрямители переменного тока

Подробности

Категория: Электротехника

Выпрямители переменного тока

Электростанции вырабатывают переменный ток. Однако 25-30% электрической энергии используется в устройствах, работающих на постоянном токе. Для преобразования переменного тока в постоянный ток применяют выпрямители.
Для выпрямления переменного тока раньше использовались электромагнитные преобразователи, ртутные, ионные, электронные лампы. В настоящее время в основном применяются полупроводниковые выпрямители. Они проще по конструкции, меньше по размерам, надежнее при эксплуатации, удобнее при обслуживании и имеют более высокий КПД.

Полупроводники по электропроводимости занимают промежуточное место между проводниками и изоляторами. Для них характерно наличие двух типов проводимости: электронной, или  n-проводимости, за счет свободных электронов; дырочной, или p-проводимости, за счет валентных электронов (дырок). Введение определенных примесей позволяет получать полупроводники проводимости n— или p-типа. Если полупроводник имеет две зоны с различными типами проводимости, то на их границе образуется n-p-переход, обладающий односторонней проводимостью электрического тока.

Действительно, при подключении положительного полюса источника к зоне с проводимостью р-типа, а отрицательного — к зоне с проводимостью n-типа дырки будут отталкиваться положительным потенциалом источника тока, а электроны — отрицательным. В результате этого они движутся навстречу друг другу, частично рекомбинируя в зоне перехода, а затем притягиваются к электродам источника питания, обеспечивая прохождение электрического тока через диод (рис. справа, а). Если же последний подключить иначе (рис. справа, б), то зона перехода обедняется носителями зарядов, а его сопротивление резко возрастает и ток через диод не проходит.

Одностороннюю проводимость диода демонстрируют с помощью установки, схематически изображенной на рис. слева.

Такая конструкция диода имеет специфическую зависимость тока от напряжения и имеет вид «клюшки». Для резистора вольт-амперная характеристика имеет вид прямой линии.

 

Для наблюдения
осциллограммы вольт-амперной характеристики диода, выражающей зависимость величины проходящего через него тока от приложенного напряжения, собирают установку, изображенную на рис. справа, а. Используя вольт-амперную характеристику диода, можно объяснить его свойство выпрямлять переменный ток, нарисовав графики тока и напряжения (рис. справа, б). Если включить генератор развертки осциллографа в установке, то можно наблюдать осциллограмму выпрямленного тока.

Для проводника развернутая диаграмма тока имеет вид синусоиды. 

С помощью выпрямителей получают пульсирующий ток, направление которого не меняется, а меняется величина.  Для  того, чтобы сгладить   пульсацию   тока, последовательно  с диодом включают дроссель (катушка с сердечником), а параллельно — конденсаторы большой емкости (рис. слева). Дроссель и конденсаторы представляют собой фильтр, который сглаживает пульсацию тока. На выходе выпрямителя получают постоянный ток по величине и направлению.

Для выпрямления переменного тока используют три вида выпрямителей: однополупериодный (рис. справа, а), двухполупериодный со средней точкой (рис. справа, б) и двухполупериодный по мостовой схеме (рис. справа, в).
Полупроводниковые диоды разнообразны по конструкции и назначению. Для сильных токов применяют плоскостные диоды, а для слабых токов — точечные диоды.

Выпрямитель напряжения: история и разновидности

Выпрямитель напряжения – это не совсем правильное сочетание слов, относящееся к схемам на различных выпрямителях тока. К последним относятся, прежде всего, диоды. Ранее использовались кенотроны различной конструкции.

Из истории вопроса

Выпрямить удаётся исключительно ток, впрочем, если применить слово к напряжению, профессионалу термин останется понятым. Электроны способны двигаться по проводу в обоих направлениях, в зависимости от разницы потенциалов. Происходящее называется переменным током, током переменного направления. Чтобы электроны постоянно двигались прямо и не сворачивали, требуется выпрямитель.

Следовательно, определение уточняется. Выпрямителем (напряжения) тока называется прибор, заставляющий электроны в цепи двигаться лишь в единственном направлении. Присутствует разница между профессиональной средой и любителями:

1. Ученикам в школе рассказывают, что прямым называется постоянный ток. На уровне класса физики не происходит деления. Возможно, чтобы не путать учащихся.
2. Профессионалы импульсы одной полярности уже называют выпрямленным напряжением (током). В этом свете простой диодный вентиль без сглаживающего фильтра считается выпрямителем в полном смысле слова.

Таким образом, словосочетание, указанное выше, допустимо трактовать по-разному. Если требуется постоянный ток, как в аккумуляторе, но из розетки, искомый прибор полагается называть:

• Адаптер постоянного тока.
• Блок питания постоянного тока.
• Преобразователь постоянного тока.

Но не выпрямитель. Под последним понимается просто срезание отрицательной части тока и напряжения. Обработке подвергаются оба параметра, вытекая из закона Ома для участка цепи. Переозвучим: если на концах цепи без разрывов присутствует напряжение, потечёт ток. Единственное исключение из правила даёт конденсатор. В традиционном физическом классе не рассматривается при упоминании законов Ома. Зато в высшей школе преподают, что ёмкостное сопротивление изменяет сдвиг фаз между напряжением и током.

Обобщая: выпрямитель выпрямляет сразу два параметра, ток и напряжение. В первом случае присутствует однонаправленное движение электронов, во втором – градиент разницы потенциалов постоянен. Выпрямляющие свойства в противовес общественному мнению первоначально открыты в полупроводниках. Электронные лампы изобрели намного позднее в результате изысканий Томаса Эдисона и прочих (см. Лампа накаливания).

Открытие по полупроводникам сделано в 1874 году Карлом Фердинандом Брауном вскоре после перебазирования к новому месту назначения научного руководителя Георга Квинке. Университет не нашёл подходящей должности, открыватель эффекта выпрямления начинает преподавать в средней школе. Обширный досуг предоставляет Брауну достаточно времени для научной деятельности, в свет выходит первая работа по искусственным и натуральным окислам меди, платины, нейзильбера, пирита, халькопирита, галенита.

Исследование тетраэдра из блеклой породы показало анизотропность найденных свойств. Подводя к каждой из 8 граней серебряную проволоку, учёный измерял ток при помощи мультипликатора (гальванометр). Напряжение вольтова столба постоянно перепроверялось, памятуя печальный опыт Георга Ома. Требование возникло, когда учёный обнаружил нелинейность проводимости контакта металл-кристалл. Сегодня эту половинку параболы видим на любой вольт-амперной характеристике диода. Собственно, так и обнаружились выпрямляющие свойства минералов. Остаётся лишь сожалеть, что перевод работы на русский язык отсутствует, а английский доступен лишь за солидную сумму денег, но упорные читатели пусть покоряют немецкий!

Ламповые выпрямители

Согласно статистике на момент середины 70-х годов из всей производимой в СССР энергии примерно четверть требовалось преобразовать в постоянный ток. Для действия потребовались дешёвые и качественные приборы, нежели предложенные потребителям сталинскими заводами.

Уже выедены были многочисленные технические решения, но большая часть электрических схем реализовывалась на лампах: диодах, триодах и пр. На рисунке представлены застойные варианты выпрямителей, взятые из книги Мазеля К.Б. издания 1951 года. Безусловным достоинством схем признана понятность читателю. Описание однополупериодного лампового выпрямителя:

1. Переменный ток подаётся на трансформатор с двумя вторичными обмотками, одна предназначена целиком для подогрева катода (на рисунке – справа, дуга).
2. Стрелка с направлением тока не вводит в заблуждение: электроны движутся внутри вакуума в противоположном направлении.
3. Цепь катода включена в заземлённый контур, чтобы замкнуть путь для выходного тока. Электроны, разогревающие активный слой, сюда не ответвляются в силу очевидных причин.
4. На выходе стоит полосовой фильтр из индуктивности и ёмкостей, служащий для отсеивания ненужных гармоник.

Двухполупериодный действует аналогичным образом, вместо диодной лампы используется двуханодный кенотрон. В результате появляется возможность повышения КПД. Выходной ток снимается через среднюю точку, где всегда течёт в направлении, указанном на рисунке. Схема представляет аналог диодного моста.

Первый вариант схемы используется для удешевления конструкции и уменьшения габаритов. Одновременно сильнее расходуется запас батарейки. Причина – выпрямляется лишь единственный полупериод колебания входного напряжения питания. На выходе фильтра, как правило, сохраняется остаточная частота пульсаций, совпадающая с сетевой. Уже в сталинские времена схемы иногда оборудовали селеновыми или купроксными полупроводниковыми диодами. Напомним, на основе оксида меди в 1874 году Карл Фердинанд Браун открыл выпрямляющие свойства неметаллических элементов (см. Полупроводниковый диод).

Двухполупериодная схема прежде считалась распространенной для питания маломощных радиоприёмников. Частота пульсаций выходит удвоенной, зато амплитуда меньше, нежели в однополупериодной схеме при эквивалентных фильтрах гармоник. Большой минус: число витков рабочей обмотки приходится увеличивать, чтобы достичь схожего коэффициента передачи каскада. Следовательно, схема более высоковольтная.

Выпрямитель на лампах с удвоением напряжения

Схема с умножением напряжения (вдвое) собирается на двух кенотронах (ламповых диодах). Это станет платой за увеличенный вольтаж. Как легко увидеть из рисунка, кенотроны включены навстречу, за счёт чего первый пропускает ток в положительном направлении, а второй – в отрицательном. Несомненный плюс схемы: трансформатор приобретает меньшие размеры, а вторичная обмотка находится под меньшим напряжением. Цепи подогрева раздельные для обеих ламп, иного не дано: катод кенотрона закорачивался бы на анод.

Пунктиром здесь показана схема снятия напряжения без его удвоения, допустимо использовать с потерей КПД системы. Недостаточность фильтрации в современной электронике легко повысить, применяя схемы, обычные для импортной техники, одна представлена на рисунке. Это типичное техническое решение для стиральных машин, требующее присутствия в доме системы заземления TN-S. Рабочий и защитный нулевые проводники не должны соприкасаться в любой точке. Это обеспечивает качественную фильтрацию помех по фазе и нейтрали одновременно, что в конечном итоге продлит жизнь электроники в доме.

Частота пульсация в схеме с удвоением удвоенная, используются оба полупериода. Кенотроны возможно заменить на полупроводниковые диоды без потери работоспособности схемы. Рекомендуется обеспечить раздельное питание катодов кенотрона, дополнительная особенность: при непосредственном заземлении одного конца вторичной обмотки нейтраль выходного напряжения соединять с грунтом уже нельзя. Лучше такое заземление выполнять через конденсатор ёмкостью 500 – 1000 мкФ.

Простые диоды возможно заменить на двуханодные кенотроны с катодами, электрически изолированными от единой нити накала. Это делается, когда есть общий (на прибор) питающий трансформатор. Тогда нить накала питается из общей сети (питания накала) и отделяется от остальной части бареттером (вакуумным ограничителем тока). В остальном схема мало отличается от представленной выше.

Полупроводниковые схемы выпрямителей

Полупроводниковый выпрямитель с учетверением напряжения порадует любителей домашних экспериментов. При помощи такой штуковины удастся сильно намагнитить металлический стержень, как Араго в 1820 году (о чем известно из его собственной заметки, опубликованной в томе XV журнала Annales de chimie et de physique). За четыре года до изобретения Вильяма Стерджена! Араго наблюдал действие проволоки с электрическим током на металлические опилки, но не придал наблюдению оттенка практичности или коммерциализации.

Схема простая, но демонстрирует недостаток – нужно где-то набрать четыре высоковольтных конденсатора. Напряжение каждого указано на изображении, и этим допустимо руководствоваться при отборе. Конденсаторы не должны быть электролитическими, знак на контактах поменяется. Плюс и минус указаны только для иллюстрации образования выходного напряжения.

На положительном полупериоде заряжается нижняя пара ёмкостей, а на отрицательной – верхняя. Конденсаторы в каждой паре включены параллельно (см. параллельное включение конденсаторов) и последовательно (см. последовательное включение конденсаторов) одновременно. Смотря по какому полупериоду пришло время. Номиналы лучше брать одинаковыми.

Кенотроны и твердотельные выпрямители

Выше намеренно не приводятся все известные схемы на твердотельной электронике, часть увидите в теме диодный мост. Найдутсятам и трёхфазные технические решения, в том числе принадлежащие Ларионову. Важнее рассмотреть критерии выбора кенотронов. Тематика древняя, литературу найти сложно среди интернетского завала, появляется смысл остановиться подробнее на старой элементной базе.

В аудиозаписи и на концертах ламповые усилители популярны и поныне. Стоят немалых денег. Купить сумеет не каждый, а вот собрать собственноручно… Артисты утверждают, что звук получается насыщенный объёмный. Авторам приходилось даже слышать, что, мол, от вибраций колонок в лампах электроны летят по-особенному. Оттого и звучание столь своеобразное.

• Важным параметром считается максимально допустимое обратное напряжение. Как в случае с твердотельной техникой, способно повредить: образуется лавинный пробой за счёт эмиссии электронов с анода. Сопровождающийся значительной температурой, сожжёт лампу.
• Внутренним сопротивлением называется величина, обратная проводимости лампы в открытом состоянии. Определяется из вольт-амперной характеристики прибора (см. рис.). Как для обычного диода потребуется разницу потенциалов поделить на ток. Значения берутся по выбранной рабочей точке, либо по максимуму входного напряжения.
• Максимальные ток в импульсе и напряжение способны превышать средние выпрямленные значения. Потребуется убедиться, что лампа не сгорит в имеющихся условиях.

Значение, Определение, Предложения . Что такое выпрямитель

В электронику телевизора входит выпрямитель для преобразования переменного тока в постоянный.

В виду того, что выпрямитель не оснащен системой контроля, сумма гармонических составляющих невелика.

Нет,я не думаю, что Линдси нужно Бразильский выпрямитель для волос, Ронни.

А это — селениевый выпрямитель.

Кто-то выключил мой влагопоглотитель чтоб включить выпрямитель для волос.

Так или иначе, я завещала всё своё имущество. Мой выпрямитель для волос, мой телевизор, мой глобус.

Поскольку выпрямитель проводит ток только в прямом направлении, любая энергия, выделяемая конденсатором, будет поступать в нагрузку.

Начальный этап преобразования переменного тока в постоянный заключается в передаче переменного тока через выпрямитель.

В этот момент выпрямитель снова проводит ток и подает его в резервуар до тех пор, пока не будет достигнут пик напряжения.

Аналогичным образом, статья Марка Ратнера и Ари Авирама 1974 года иллюстрировала теоретический молекулярный выпрямитель.

Емкостный источник питания обычно имеет выпрямитель и фильтр для получения постоянного тока от пониженного переменного напряжения.

Простые диодные схемы, клиппирование, зажим, выпрямитель.

SMPS, предназначенный для ввода переменного тока, обычно может работать от источника постоянного тока, потому что постоянный ток будет проходить через выпрямитель без изменений.

Выпрямитель вырабатывает нерегулируемое напряжение постоянного тока, которое затем подается на большой фильтрующий конденсатор.

Они состоят из анодов, подключенных к источнику постоянного тока, часто трансформатор-выпрямитель, подключенный к источнику переменного тока.

Концепция молекулярной электроники была опубликована в 1974 году, когда Авирам и Ратнер предложили органическую молекулу,которая могла бы работать как выпрямитель.

Проблема в том, что выпрямитель является нелинейным устройством, поэтому входной ток сильно нелинейен.

Когда происходит потеря мощности, выпрямитель просто выпадает из цепи, а батареи сохраняют мощность постоянной и неизменной.

Вход ИБП с двойным преобразованием-это, по сути, большой выпрямитель.

Соответствующий инвертор / выпрямитель обеспечивает около 2-3% потерь энергии в каждом направлении.

В то время как Heartbreaker и Maverick использовали только один ламповый выпрямитель 5AR4, Solo использовал две трубки 5U4G.

Я думаю, что желательным моментом является преобразование переменного тока в постоянный через выпрямитель.

Генератор переменного тока-это устройство переменного тока, которое использует выпрямитель для производства постоянного тока для зарядки аккумулятора.

Этот выпрямитель теперь требует шести диодов, по одному подключенных к каждому концу вторичной обмотки каждого трансформатора.

Управляемый трехфазный мостовой выпрямитель использует тиристоры вместо диодов.

При разомкнутом переключателе эта схема действует как обычный мостовой выпрямитель.

При закрытом выключателе он действует как выпрямитель удвоения напряжения.

Для преобразования переменного тока в постоянный в электровозах может быть использован синхронный выпрямитель.

Электролитический выпрямитель был устройством с начала двадцатого века, которое больше не используется.

Исследовательские проекты пытаются разработать унимолекулярный выпрямитель, единственную органическую молекулу,которая будет функционировать как выпрямитель.

В 1909 году Исаак К. Шеро запатентовал первый выпрямитель для волос, состоящий из двух плоских утюжков, которые нагреваются и прижимаются друг к другу.

Другие результаты

Выпрямители

 

4.3. Выпрямители

 

Из курса физики Вам известно, что выпрямитель представляет собой прибор, преобразующий переменный по величине и направлению ток в ток одного направления. Выпрямители относятся к вторичным источникам электропитания.

Простейший выпрямитель переменного тока состоит из трансформатора и полупроводникового диода (рис. 4.11 а). Для простоты будем считать трансформатор и диод идеальными, то есть у трансформатора активное сопротивление обмоток равно нулю, прямое сопротивление диода также равно нулю, а обратное сопротивление диода равно бесконечности (обратным током можно пренебречь).

На вход выпрямителя со вторичной обмотки трансформатора подается синусоидальное напряжение (рис. 4.11 б). В первый полупериод, когда на верхней (по схеме) точке обмотки положительный потенциал относительно нижней точки, диод открыт и через нагрузочный резистор протекает ток. Во второй полупериод (полярность напряжения указана в скобках) диод закрыт и ток в резисторе отсутствует. Таким образом, выходное напряжение (оно снимается с нагрузочного резистора) имеет форму половинок синусоиды (рис. 4.11в). Оно называется пульсирующим.

Рассмотренный выпрямитель называется однополупериодным, поскольку в нем используются только половины каждого из периодов сетевого напряжения. Схема однополупериодного выпрямителя в практике применяется очень редко, поскольку получается большой коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения (по сравнению с двухполупериодным выпрямителем при одинаковых сопротивлениях нагрузки).

В практике применяются двухполупериодные выпрямители. Они бывают мостовыми и с выводом от средней точки вторичной обмотки трансформатора. В двухполупериодных выпрямителях используются оба полупериода напряжения сети, поэтому они являются более эффективными, чем однополупериодные.

Рассмотрим работу двухполупериодного выпрямителя с двумя диодами и выводом от средней точки вторичной обмотки трансформатора (рис. 4.12а). Его можно рассматривать как совокупность двух однополупериодных выпрямителей, к которым подсоединен один и тот же резистор нагрузки.

Пусть в первый полупериод на верхней (по схеме) точке обмотки трансформатора оказался положительный потенциал относительно нижней точки и, соответственно, относительно средней точки. Тогда ток будет протекать от верхней точки обмотки через диод VD1 к выводу “+”, через резистор нагрузки к выводу “-” и средней точке обмотки. Во второй полупериод на нижней (по схеме) точке обмотки окажется положительный потенциал относительно средней и верхней точки. Ток в этом случае будет протекать от нижней точки обмотки через диод VD2 к выводу “+”, через резистор нагрузки к выводу “-” и средней точке вторичной обмотки трансформатора. Таким образом, ток через резистор все время протекает в одном направлении и на выходе получается форма напряжения, изображенная на рисунке 4.12 в.

Недостатком рассмотренного выпрямителя является то, что в каждый из полупериодов напряжение снимается только с половины вторичной обмотки трансформатора. Более экономичным является двухполупериодный выпрямитель, собранный на четырех диодах (рис. 4.13 а). Эта схема называется мостовой, поскольку в ней применен диодный мост. К одной из диагоналей моста присоединяют вторичную обмотку трансформатора, а к другой — нагрузочный резистор. Иногда на схемах диодный мост изображают с помощью одного диода (рис. 4.13 б).

В положительный полупериод сетевого напряжения (сверху по схеме на обмотке “+”, снизу “-”) ток протекает от верхней точки обмотки через диод VD2 к клемме “+”, через резистор нагрузки к клемме “-”, через  диод VD4  к

нижней точке обмотки. В отрицательный полупериод сетевого напряжения (полярность показана в скобках) ток протекает от нижней точки обмотки через диод VD3 к клемме “+”, через резистор нагрузки к клемме “-”, через диод VD1 к верхней точке обмотки. Таким образом, каждая пара диодов работает поочередно и оба полупериода ток через резистор нагрузки имеет одно и то же направление.

Для питания операционных усилителей необходимо иметь два источника питания разной полярности, имеющих общую точку. На рисунке 4.13в показана схема выпрямителя, обеспечивающего двухполупериодное выпрямление каждого из напряжений на резисторах R_Н1, R_Н2

 Выпрямленное напряжение, получаемое на выходе всех рассмотренных типов выпрямителей, является пульсирующим; в нем можно выделить постоянную и переменную составляющие. Постоянная составляющая выпрямленного напряжения — это среднее значение напряжения за период. Коэффициент пульсаций — это отношение амплитуды первой гармоники выпрямленного напряжения к постоянной составляющей выпрямленного напряжения. Для нормальной работы большинства электронных устройств необходимо, чтобы пульсации напряжения были как можно меньше. Поэтому на выходе выпрямителей достаточно часто устанавливают сглаживающие фильтры, уменьшающие пульсации выпрямленного напряжения.

Основными элементами фильтров служат конденсаторы, катушки индуктивности и транзисторы, сопротивления которых различны для постоянного и переменного токов. В зависимости от используемых элементов различают емкостные, индуктивные и электронные фильтры.

Простейшим емкостным фильтром служит конденсатор, включаемый параллельно резистору нагрузки. Рассмотрим, как изменится выходное напряжение при использовании такого фильтра в однополупериодном выпрямителе (рис. 4.14а). В интервал времени Dt положительного полупериода сетевого напряжения конденсатор через открытый диод заряжается в полярности, указанной на схеме. Когда напряжение на вторичной обмотке трансформатора становится меньше напряжения, до которого зарядился конденсатор, он начинает разряжаться через нагрузочный резистор. Причем направление разрядного тока совпадает с направлением тока, протекающего в резисторе через открытый диод. В следующий положительный полупериод конденсатор через открытый диод снова заряжается и процессы разрядки повторяются. Тем самым заполняются паузы в токе, протекающем через резистор, и пульсации выпрямленного напряжения сглаживаются (рис. 4.14 в).

В выпрямителях применяются емкостно — индуктивные, емкостно — резистивные и электронные фильтры. Простейшие варианты схем таких фильтров приведены на рисунках 4.15 а, б, в соответственно. Емкостно-резистивные фильтры в настоящее время применяются очень редко и при очень небольших токах нагрузки. Для фильтрации выпрямленного напряжения достаточно часто используются электронные фильтры. В качестве примера на рисунке 4.16 приведена схема электронного фильтра, примененного в экономичном импульсном стабилизаторе напряжения [42]. Ток базы транзистора VT2 протекает по цепи: плюс источника, резистор R2, переход баз-эмиттер транзистора, резистор нагрузки, минус источника. Ток базы транзистора VT1 протекает по цепи: плюс источника питания, переход эмиттер-база  транзистора VT1, выводы коллектор-эмиттер транзистора VT2, резистор нагрузки, минус источника питания. Напряжение на конденсаторе С₂ изменяется в основном за счет изменения силы тока базы транзистора VT2, а ток базы этого транзистора существенно меньше тока нагрузки (транзисторы должны иметь большой коэффициент усиления по  току).

Для получения высоких напряжений обычно используют схемы умножения напряжения. На рисунке 4.17а приведена схема умножителя напряжения. Умножители напряжения позволяют получить большое значение выпрямленного напряжения при не очень больших обратных напряжениях, приложенных к диодам. Выпрямители по схеме умножения напряжения используют для питания электронно-лучевых трубок осциллографов и телевизоров.

Если в распоряжении пользователя нет полупроводниковых диодов с необходимым обратным напряжением, то диоды можно включать последовательно для повышения допустимого обратного напряжения. Чтобы диоды не вышли из строя из-за разброса их обратных сопротивлений параллельно каждому диоду подключают резисторы сопротивлением 30-100 кОм (рис. 4.17 б). Сопротивление резисторов должно быть одинаковым и меньше наименьшего из обратных сопротивлений диодов. Тогда к каждому из диодов будут приложены примерно одинаковые обратные напряжения.

Если нужно получить прямой ток, больший предельного тока одного диода, используют параллельное соединение диодов (рис. 4.17в). Чтобы диоды не вышли из строя из-за разброса прямых токов (даже у однотипных диодов разброс может составлять десятки процентов) последовательно с диодами включают уравнительные резисторы сопротивлением десятые доли ома или единицы ом. Сопротивления резисторов подбирают экспериментально, чтобы токи через диоды были одинаковыми.

 

 

однофазные и трехфазные схемы, мостовой выпрямитель

Электрическую энергию удобно транспортировать и преобразовывать по величине в виде переменного напряжения. Именно в таком виде она подается к конечному потребителю. Но для питания многих устройств нужно все-таки постоянное напряжение.

Для чего нужен выпрямитель в электротехнике

Задача преобразования переменного напряжения в постоянное возложена на выпрямители. Это устройство широко применяется, и главные сферы использования выпрямляющих устройств в радио- и электротехнике:

• формирование постоянного тока для силовых электроустановок (тяговые подстанции, электролизные установки, системы возбуждения синхронных генераторов) и мощных двигателей постоянного тока;
• источники питания для электронных приборов;
• детектирование модулированных радиосигналов;
• формирование постоянного напряжения, пропорционального уровню входного сигнала, для построения систем автоматической регулировки усиления.

Полная область применения выпрямителей обширна, и перечислить её в рамках одного обзора невозможно.

Принципы работы выпрямителей

В основу работы выпрямительных устройств положено свойство односторонней проводимости элементов. Делать это можно разными способами. Многие пути для промышленного применения отошли в прошлое – например, применение механических синхронных машин или электровакуумных приборов. Сейчас применяются вентили, проводящие ток в одну сторону. Не так давно для мощных выпрямителей применялись ртутные устройства. На сегодняшний момент они практически вытеснены полупроводниковыми (кремниевыми) элементами.

Типовые схемы выпрямителей

Выпрямляющее устройство может быть построено по различным принципам. Анализируя схемы устройств, надо помнить, постоянным напряжение на выходе любого выпрямителя можно назвать лишь условно. Этот узел выдает пульсирующее однонаправленное напряжение, которое в большинстве случаев надо сглаживать фильтрами. Часть потребителей требует еще и стабилизации выпрямленного напряжения.

Однофазные выпрямители

Самым простым выпрямителем переменного напряжения служит одиночный диод.

Он пропускает к потребителю положительные полуволны синусоиды и «срезает» отрицательные.

Область применения такого устройства невелика – в основном, выпрямители импульсных блоков питания, работающих на относительно высоких частотах. Хотя оно и выдает ток, текущий в одном направлении, у него есть существенные недостатки:

• высокий уровень пульсаций – для сглаживания и получения постоянного тока потребуется большой и громоздкий конденсатор;
• неполное использование мощности понижающего (или повышающего) трансформатора, ведущее к увеличению потребных массогабаритных показателей;
• средняя ЭДС на выходе составляет меньше половины подведенной ЭДС;
• повышенные требования к диоду (с другой стороны – нужен всего один вентиль).

Поэтому большее распространение получила двухполупериодная (мостовая) схема.

Здесь ток через нагрузку течёт дважды за период в одном направлении:

• положительная полуволна по пути, обозначенному красными стрелками;
• отрицательная полуволна по пути, обозначенному зелеными стрелками.

Отрицательная волна не пропадает, а также используется, поэтому мощность входного трансформатора используется полнее. Средняя ЭДС в два раза больше, чем у однополупериодного варианта. Форма пульсирующего тока гораздо ближе к прямой, но сглаживающий конденсатор все же потребуется. Его ёмкость и габариты будут меньше, чем в предыдущем случае, потому что частота пульсаций составляет удвоенную частоту сетевого напряжения.

Если есть трансформатор с двумя одинаковыми обмотками, которые можно соединить последовательно или с обмоткой, имеющей отвод от середины, двухполупериодный выпрямитель можно построить по другой схеме.

Этот вариант фактически является удвоенной схемой однополупериодного выпрямителя, но обладает всеми достоинствами двухполупериодного. Недостатком является необходимость применения трансформатора специфической конструкции.

Если трансформатор изготавливается в любительских условиях, нет препятствий намотать вторичную обмотку так, как требуется, но придется применить железо несколько увеличенных размеров. Зато вместо 4 диодов используется только 2. Это позволит скомпенсировать проигрыш в массогабаритных показателях, и даже выиграть.

Если выпрямитель рассчитан на большой ток и вентили надо устанавливать на радиаторах, то установка в два раза меньшего количества диодов дает существенную экономию. Ещё надо учитывать, что такой выпрямитель имеет вдвое большее внутреннее сопротивление, по сравнению с собранным по мостовой схеме, поэтому нагрев обмоток трансформатора и связанные с этим потери также будут выше.

Трёхфазные выпрямители

От предыдущей схемы логично перейти к выпрямителю трехфазного напряжения, собранного по подобному принципу.

Форма выходного напряжения гораздо ближе к прямой линии, уровень пульсаций всего 14%, а частота равна утроенной частоте сетевого напряжения.

И все же исходник этой схемы – однополупериодный выпрямитель, поэтому многие недостатки не удается изжить даже с помощью трехфазного источника напряжения. Главным из них является не полное использование мощности трансформатора, и средняя ЭДС равна 1,17⋅E_2eff (эффективное значение ЭДС вторичной обмотки трансформатора).

Лучшие параметры имеет мостовая трёхфазная схема.

Здесь амплитуда пульсаций выходного напряжения составляет те же 14%, но частота равна ушестеренной частоте входного переменного напряжения, поэтому ёмкость фильтрующего конденсатора будет наименьшей из всех представленных вариантов. А выходная ЭДС будет вдвое выше, чем в предыдущей схеме.

Этот выпрямитель применен с выходным трансформатором, имеющим вторичную обмотку по схеме «звезда», но тот же самый узел вентилей будет гораздо менее эффективен при использовании совместно с трансформатором, выход которого включен по схеме «треугольника».

Здесь амплитуда и частота пульсаций такая же, как в предыдущей схеме. Но средняя ЭДС меньше, чем в предыдущей схеме в  раз. Поэтому такое включение используется редко.

Выпрямители с умножением напряжения

Можно построить выпрямитель, выходное напряжение которого будет кратно больше входного. Например, существуют схемы с удвоением напряжения:

Здесь конденсатор С1 заряжается во время отрицательного полупериода и включается последовательно с положительной волной входной синусоиды. Недостатком такого построения является невысокая нагрузочная способность выпрямителя, а также то, что конденсатор С2 находится под удвоенным значением напряжения. Поэтому такую схему используют в радиотехнике для выпрямления с удвоением маломощных сигналов для амплитудных детекторов, в качестве измеряющего органа в схемах автоматической регулировки усиления и т.д.

В электротехнике и силовой электронике применяют другой вариант схемы удвоения.

Удвоитель, собранный по схеме Латура, имеет большую нагрузочную способность. Каждый из конденсаторов находится под входным напряжением, поэтому по массогабаритным показателям этот вариант также выигрывает у предыдущего. Во время положительного полупериода заряжается конденсатор С1, во время отрицательного – С2. Ёмкости включены последовательно, а по отношению к нагрузке – параллельно, поэтому напряжение на нагрузке равно сумме напряжений заряженных конденсаторов. Частота пульсаций равна удвоенной частоте сетевого напряжения, а величина зависит от значения емкостей. Чем они больше, тем меньше пульсации. И здесь надо найти разумный компромисс.

Недостатком схемы считается запрет на заземление одного из выводов нагрузки – один из диодов или конденсаторов в этом случае окажется закороченным.

Эту схему можно каскадировать любое число раз. Так, повторив принцип включения дважды, можно получить схему с учетверением напряжения и т.д.

Первый по схеме конденсатор должен выдерживать напряжение источника питания, остальные – удвоенное напряжение питания. Все вентили должны быть рассчитаны на двойное обратное напряжение. Разумеется, для надежной работы схемы все параметры должны иметь запас не менее 20%.

Если нет подходящих диодов, их можно соединять последовательно — при этом максимально допустимое напряжение кратно увеличится.  Но параллельно каждому диоду надо включить выравнивающие резисторы. Это необходимо сделать, потому что в противном случае из-за разброса параметров вентилей обратное напряжение может распределиться между диодами неравномерно. Итогом может стать превышение наибольшего значения для одного из диодов. А если каждый элемент цепочки зашунтировать резистором (их номинал должен быть одинаковым), то и обратное напряжение распределится строго одинаково. Сопротивление каждого резистора должно быть примерно в 10 раз меньше обратного сопротивления диода. В этом случае действие дополнительных элементов на работу схемы будет минимизировано.

Параллельное соединение диодов в этой схеме вряд ли понадобится, токи здесь невелики. Но может пригодиться в других схемах выпрямителей, где нагрузка потребляет серьезную мощность. Параллельное соединение кратно увеличивает допустимый ток через вентиль, но всё портит отклонение параметров. В итоге один диод может взять на себя наибольший ток и не выдержать его. Чтобы этого избежать, последовательно с каждым диодом ставят резистор.

Номинал сопротивления выбирают так, чтобы при максимальном токе падение напряжения на нём составило 1 вольт. Так, при токе в 1 А сопротивление должно быть 1 Ом. Мощность в этом случае должна быть не менее 1 Вт.

В теории увеличивать кратность напряжения можно до бесконечности. На практике следует помнить, что нагрузочная способность таких выпрямителей резко падает с каждым дополнительным каскадом. В итоге можно прийти к ситуации, когда просадка напряжения на нагрузке превысит кратность умножения и сделает работу выпрямителя бессмысленной. Этот недостаток свойственен всем подобным схемам.

Часто такие умножители напряжения выпускаются единым модулем в хорошей изоляции. Подобные приборы применялись, например, для создания высокого напряжения в телевизорах или осциллографах с электронно-лучевой трубкой в качестве монитора. Также известны схемы удвоения с использованием дросселей, но распространения они не получили – намоточные детали сложны в изготовлении и не очень надежны в эксплуатации.

Схем выпрямителей существует достаточно много. Учитывая широкую сферу применения данного узла, важно подойти к выбору схемы и расчету элементов осознанно. Только в этом случае гарантируется долгая и надежная работа.

ИСТОЧНИК ТОКА (ВЫПРЯМИТЕЛЬ) 300 АМПЕР 120 ВОЛЬТ блок питания 120в

Общие технические данные
(высокочастотный инверторный выпрямитель)

Наименование выпрямителя:	UNIV-300A/120В
Напряжение питающей сети:	трехфазное; 380В ±10%; 50Гц
Номинальный выходной ток:	300А
Номинальное выходное напряжение:	120В
Диапазон регулировки выходного тока:	0…100%
Диапазон регулировки выходного напряжения:	0…100%
Дискретность (шаг) регулировки тока/напряжения:	1А /0.1В
Выходная мощность выпрямителя:	36000 Вт
Точность отображения параметров на дисплее:	±1% ±1 разряд
Режим стабилизации выходного тока:	Да
Режим стабилизации выходного напряжения:	Да
Коэффициент мощности,не менее:	0.86
Отклонение поддерживаемого параметра:	Не более 2 %
Сопротивление изоляции:	Более 5 МОм
Система охлаждения выпрямителя:	Принудительное воздушное
Эффективность (КПД) в номинальном режиме:	≥ 87%
Встроенные функции защиты:	Защита от к.з., защита от перегрузки по току, напряжению, защита от перегрева
Рабочее положение выпрямителя:	Горизонтальное
Климатическое исполнение (по ГОСТ15150) :	УХЛ4
Степень защиты корпуса:	IP32
Ресурс работы, не менее:	20000 часов
Срок службы, не менее:	10 лет
Температура эксплуатации:	— 15°/±45° С (защита от перегрева)
Температура хранения:	— 30°/±60° С
Относительная влажность воздуха:	< 75 %
Гарантийный срок эксплуатации:	2 года

Высокочастотный инверторный (реверсивный / не реверсивный) выпрямитель UNIV-300А/120В с функциями регулировки, стабилизации и поддержания выходного тока, и регулировки, стабилизации и поддержания выходного напряжения.

Возможное оснащение: пульт дистанционного управления, сенсорная (HMI) панель, реверс (автоматический или автоматический программируемый), включение/выключение по внешнему контакту (“сухой контакт”), различные интерфейсы управления: аналоговый 4-20мА («токовая петля»), цифровые RS-232, RS-485.

Область применения:питание гальванических ванн, обеспечение работы различного электротехнического оборудования, для работы усилителей, для электрохимической очистки воды,обеспечения работы установок испытательных стендов, станков, различного промышленного оборудования, для работы нагревателей, электромагнитов, светового оборудования, блоков розжига, для зарядки аккумуляторов и др.

Гарантийный срок эксплуатации: 24 месяца

Габаритные размеры: 510 х 490 х 950 мм

Масса выпрямителя: 83 кг

Что такое выпрямитель? — Определение из Техопедии

Что означает выпрямитель?

Выпрямитель — это электрическое устройство, состоящее из одного или нескольких диодов, которое преобразует переменный ток (AC) в постоянный (DC). Диод похож на односторонний клапан, который пропускает электрический ток только в одном направлении. Этот процесс называется исправлением.

Выпрямитель может иметь форму нескольких различных физических форм, таких как твердотельные диоды, ламповые диоды, ртутные дуговые клапаны, кремниевые выпрямители и различные другие полупроводниковые переключатели на основе кремния.

Выпрямители

используются в различных устройствах, в том числе:

• Источники питания постоянного тока
• Радиосигналы или детекторы
• Источник энергии вместо генерирующего тока
• Системы передачи электроэнергии постоянного тока высокого напряжения
• Некоторые бытовые приборы используют выпрямители мощности для создания энергии, например ноутбуки или портативные компьютеры, игровые системы и телевизоры.

Techopedia объясняет выпрямитель

Выпрямитель — это электрическое устройство, преобразующее переменный ток в постоянный.Переменный ток регулярно меняет направление, тогда как постоянный ток течет только в одном направлении.

Выпрямление производит тип постоянного тока, который включает в себя активные напряжения и токи, которые затем преобразуются в тип постоянного напряжения постоянного напряжения, хотя это зависит от конечного использования тока. Ток может течь непрерывно в одном направлении, и ток не может течь в противоположном направлении.

В определенных схемах почти все выпрямители содержат более одного диода.Выпрямитель также имеет разные формы волны, такие как:

• Полуволна: либо положительная, либо отрицательная волна проходит, а другая волна блокируется. Это неэффективно, потому что только половина входной формы волны достигает выхода.
• Full Wave: обращает отрицательную часть формы волны переменного тока и объединяет ее с положительной.
• Однофазный переменный ток: два диода могут образовывать двухполупериодный выпрямитель, если трансформатор с центральным отводом. Если нет центрального отвода, необходимы четыре диода, расположенные в виде моста.
• Трехфазный переменный ток: обычно используются три пары диодов

Одна из ключевых проблем выпрямителей заключается в том, что мощность переменного тока имеет пики и минимумы, которые могут не обеспечивать постоянное напряжение постоянного тока. Обычно сглаживающая схема или фильтр должны быть соединены с силовым выпрямителем для создания плавного постоянного тока.

Выпрямитель

— Что такое выпрямитель

В а большое количество электронных схем, нам требуется постоянное напряжение для операция.Мы можем легко преобразовать переменное напряжение или переменный ток в постоянное напряжение или постоянный ток с помощью устройства под названием P-N переходной диод.

Один из наиболее важных применений диода с P-N переходом является исправление переменного Ток (переменный ток) в постоянный Ток (постоянный ток). P-N-переходный диод позволяет электрическому ток только в прямом смещении и блокирует электрические ток в условиях обратного смещения.Проще говоря, диод пропускает электрический ток в одном направлении. Это уникальное свойство диода позволяет ему действовать как выпрямитель.

Выпрямитель определение

А выпрямитель — это электрическое устройство, которое преобразует переменный Ток (AC) в постоянный ток (DC) с помощью одного или нескольких P-N переходные диоды.

Что такое выпрямитель?

Когда напряжение подается на диод P-N перехода таким образом что положительный полюс батареи подключен к Полупроводник p-типа и отрицательная клемма аккумулятора подключен к полупроводнику n-типа, диод называется быть вперед пристрастный.

Когда это прямое напряжение смещения прикладывается к переходу P-N диод, большое количество свободных электроны (основные носители) в n-типе полупроводник испытывает силу отталкивания от отрицательная клемма АКБ аналогично большое количество отверстий (большинство носители) в р-типе полупроводник испытывает силу отталкивания от положительный полюс аккумуляторной батареи.

как в результате свободные электроны в полупроводнике n-типа начинают переходя от n-стороны к p-стороне, аналогично отверстия в p-образной полупроводник начинает двигаться от стороны p к стороне n.

ср знать, что электрический ток означает поток носителей заряда (свободные электроны и дырки). Следовательно, поток электронов с n-стороны на p-сторону и поток отверстий со стороны p на n-сторона проводит электрический ток.Большинство перевозчиков производят электрический ток в состоянии прямого смещения. Так что электрический ток, производимый в условиях прямого смещения, также известный как большинство текущих.

Когда напряжение подается на диод P-N перехода таким образом что положительный полюс батареи подключен к полупроводник n-типа и отрицательная клемма аккумулятора подключен к полупроводнику p-типа, диод называется быть обратным пристрастный.

Когда это обратное напряжение смещения прикладывается к переходу P-N диод, большое количество свободных электронов (основных носителей заряда) в опыт работы с полупроводниками n-типа сила притяжения от положительной клеммы аккумулятора аналогично большое количество дырок (основных носителей) в Полупроводник p-типа испытывает силу притяжения со стороны отрицательная клемма аккумуляторной батареи.

как в результате свободные электроны (основные носители) в n-типе полупроводник удаляется от P-N перехода и притягивается к плюсовой клемме АКБ аналогично отверстиям (основные носители) в полупроводнике p-типа удаляется от соединения P-N и притягивается к отрицательной клемме батареи.

Следовательно, электрический ток не проходит через P-N соединение.Однако миноритарные перевозчики (бесплатно электронов) в полупроводнике p-типа испытывают отталкивающее усилие с отрицательной клеммы аккумулятора аналогично неосновные носители (дырки) в полупроводнике n-типа испытать отталкивающую силу от положительного вывода аккумулятор.

как в результате неосновные носители свободных электронов в p-типе полупроводник и дырки неосновных носителей в n-типе полупроводник начинает течь через переход.Таким образом, электрический ток производится в диоде обратного смещения из-за миноритарные перевозчики. Однако электрический ток производил по неосновным перевозчикам очень мало. Так что меньшинство ток несущей в состоянии обратного смещения не учитывается.

Таким образом, диод P-N перехода пропускает электрический ток в прямом смещении состояние и блокирует электрический ток в обратном смещении состояние.Проще говоря, диод с P-N переходом позволяет электрический ток только в одном направлении. Это уникальное свойство диода позволяет ему действовать как выпрямитель.

Напряжение прямого смещения и обратного смещения, приложенное к диоду, составляет ничего, кроме постоянного напряжения. Напряжение постоянного тока производит ток который всегда течет в одном направлении (либо в прямом направлении или в обратном направлении).

Но напряжение переменного тока производит ток, который всегда меняет свое направление много раз в секунду (вперед-назад и назад вперед).

ср наблюдали, как диод ведет себя при постоянном напряжении (вперед напряжение смещения и обратное напряжение смещения). Теперь давайте посмотрим на диод P-N перехода, когда напряжение переменного тока применяется к нему.

Переменное напряжение или переменный ток часто представляется синусоидальным форма волны, тогда как постоянный ток представлен прямой горизонтальная линия.

В синусоидальной формы волны, верхний полупериод представляет положительный полупериод, а нижний полупериод представляет собой отрицательный полупериод.

положительный полупериод переменного напряжения аналогичен прямое смещение постоянного напряжения и отрицательный полупериод переменного тока Напряжение аналогично обратному напряжению смещения постоянного тока.

чередование ток начинается с нуля и увеличивается до пикового прямого тока или пиковый положительный ток. Положительный пик синусоидальной Форма волны представляет собой максимальный или пиковый прямой ток. После достигнув пикового прямого тока, он начинает уменьшаться и достигает нуля.

После короткий период, переменный ток начинает увеличиваться в в обратном или отрицательном направлении и нарастает до пика в обратном направлении ток или пиковый отрицательный ток.Отрицательный пик синусоидальная форма волны представляет собой максимальное или пиковое обратное Текущий. После достижения пикового обратного тока запускается уменьшается и достигает нуля. Точно так же чередующиеся ток непрерывно меняет свое направление за короткий промежуток времени.

Когда Переменное напряжение или переменный ток подается на переход P-N. диод, во время положительного полупериода диод направлен вперед смещен и пропускает через него электрический ток.Однако когда переменный ток меняет свое направление на отрицательный полупериод, диод имеет обратное смещение и не допускает электрического ток через него. В простыми словами, в течение положительного полупериода диод позволяет тока и во время отрицательного полупериода диод блокируется Текущий. Таким образом, электрический ток течет только через диод. в течение положительного полупериода переменного тока.

Это ток, протекающий через диод, есть не что иное, как постоянный ток. Текущий. Таким образом, диод P-N-перехода действует как выпрямитель, преобразование переменного тока в постоянный.

Однако постоянный ток, производимый основным выпрямителем (полуволна выпрямитель) не является чистым постоянным током. Это пульсирующий постоянный ток Текущий.

пульсирующий постоянный ток — это тип постоянного тока, значение которого изменяется за короткий период.

пульсирующий Постоянный ток начинается с нуля и увеличивается до максимального вперед ток (пиковый уровень) и уменьшается до нуля. Однако пульсирующий постоянный ток не меняет своего направления периодически нравится переменный ток.

пульсирующий Постоянный ток всегда течет в одном направлении, как чистый постоянный ток. Текущий. Однако значение пульсирующего постоянного тока или пульсирующее напряжение постоянного тока незначительно изменяется за определенный период.В электрический ток, производимый батареями, источниками питания и солнечные панели — это чистый постоянный ток.

Автор используя комбинацию компонентов, таких как конденсаторы, индукторы и резисторы в цепи, мы можем добиться сглаживание пульсирующего постоянного тока до чистого постоянного тока.

Типы выпрямителей

выпрямители в основном делятся на два типа:

• Полуволна выпрямитель
• Полная волна выпрямитель

Половина волновой выпрямитель

как название предполагает, половина волновой выпрямитель — это тип выпрямителя, который преобразует половина входного сигнала переменного тока (положительный полупериод) в пульсирующий выходной сигнал постоянного тока и оставшаяся половина сигнала (отрицательный полупериод) заблокирован или утерян.В полуволне В схеме выпрямителя мы используем только один диод.

Полный волновой выпрямитель

полная волна выпрямитель — это тип выпрямителя, который полностью преобразует Входной сигнал переменного тока (положительный полупериод и отрицательный полупериод) на пульсирующий выходной сигнал постоянного тока. В отличие от полуволнового выпрямителя, входной сигнал не теряется в двухполупериодном выпрямителе.В КПД двухполупериодного выпрямителя высок по сравнению с однополупериодный выпрямитель.

Выпрямитель практичный пример

В в наших домах почти вся электроника работает от сети переменного тока. Текущий. Однако некоторые электронные устройства, такие как ноутбуки или ноутбуки преобразуют этот переменный ток в постоянный прежде, чем они потребляют энергию.

Адаптер переменного тока ноутбука, подключенный к источнику переменного тока, преобразует высокое напряжение переменного тока или высокий ток переменного тока в низкое напряжение постоянного тока или низкий постоянный ток. Этот слабый постоянный ток подается на ноутбук. аккумулятор, и это то, что мы назвали зарядкой ноутбука. Тем не мение, ноутбук не включится, если вы не включите его вручную нажатием кнопки включения. При нажатии на ноут «power на кнопку «, аккумулятор ноутбука начинает подачу постоянного тока.

ср забыли важный шаг; как адаптеры переменного тока преобразуют высокое напряжение переменного тока или высокий ток переменного тока в низкое напряжение постоянного тока или низкое Постоянный ток.

Адаптеры переменного тока состоят из всех основных компонентов, необходимых для Преобразование переменного тока в постоянный.

Эти компоненты представляют собой трансформатор, конденсатор и несколько диодов.Из этих компонентов, основным ключевым компонентом является диод, который преобразует переменный ток в постоянный ток.

трансформатор в адаптере переменного тока снижает высокое напряжение переменного тока до низкого. Напряжение.

выпрямитель (состоящий из диодов) преобразует это низкое переменное напряжение или Переменный ток в низкое постоянное напряжение или постоянный ток.Однако преобразованный ток не является чистым постоянным током. Это пульсирующий постоянный ток Текущий.

конденсатор фильтрует этот пульсирующий постоянный ток в чистый постоянный Текущий.

Что такое выпрямитель?

Выпрямитель — это любое устройство, которое заставляет переменный ток течь через него только в одном направлении.Итак, этот процесс называется исправлением. Обычно для этой цели используются два оконечных устройства, называемых диодами , , но на высоких уровнях мощности, где дополнительно требуется мера управления величиной, также могут использоваться три оконечных устройства, такие как тиристоры , симисторы и полевые транзисторы . (Не все типы диодов используются для выпрямления. Варакторы и стабилитроны являются примерами диодов для других целей. Когда ток течет через выпрямитель в прямом направлении (для диода это от анода к катоду ), падение напряжения в выпрямителе составляет около нуля (около 0.7 В в кремниевом диоде). Все приложенное напряжение падает на него в случае приложения обратного напряжения. Наибольшее обратное напряжение, которое может выдержать диод или выпрямитель, называется его обратным напряжением пробоя . Максимальный ток, который выпрямитель может проводить в прямом направлении без повреждения, называется Максимальный прямой ток . Доступны устройства с прямым током от миллиампер до сотен ампер и напряжением пробоя от десятков до тысяч вольт.Простейшей выпрямительной схемой является однополупериодный выпрямитель , использующий только один диод последовательно . Полуволновой выпрямитель пропускает только одну половину синусоидальной волны и блокирует другую половину. Вывод нуждается в фильтрации или сглаживании. Среднее значение постоянного тока, присутствующего на выходе полувыпрямленной синусоидальной волны, составляет 1 / π от пикового значения входа (без учета падения на диоде примерно 0,7 В). Двухполупериодный выпрямитель может быть изготовлен несколькими способами, подробности вы можете увидеть здесь: https: // www.electronics-tutorials.ws/diode/diode_6.html. Самым компактным является мостовой выпрямитель , использующий четыре диода в особой конфигурации, называемой мостом. Мост не обеспечивает изоляцию между входом и выходом. Это почти как один диод, включенный последовательно с цепью, за исключением того, что прямое падение происходит от двух диодов, и обе половины синусоидальной волны проходят, но в одном направлении. Таким образом, выходное напряжение вдвое больше, чем у полуволнового выпрямителя, или на 2 / π пикового напряжения.Если требуется изоляция между входом и выходом, можно использовать трансформатор с отводом по центру вторичной обмотки с двумя диодами. И эта конструкция является громоздкой, и ее следует избегать, если не требуется иное. Выпрямители могут представлять собой выпрямители мощности или выпрямители сигналов . Выпрямители сигналов — это выпрямители низкого уровня , используемые в цепях связи . Выпрямители сигналов обычно называются детекторами . Для них обратное напряжение и прямой ток не являются критическими характеристиками.Скорее прямое сопротивление и шунтирующая емкость важны, потому что вместе они ограничивают наивысшую частоту работы. Постоянно ведутся исследования по повышению верхнего предела частоты детекторных диодов.

трубок против. Твердотельные выпрямители

В мире гитарных усилителей принято считать, что любые продукты, в описании которых есть слова «твердотельные», в конечном итоге будут уступать тем, которые содержат слово «ламповые». И хотя нет никаких сомнений в том, что Ламповый усилитель — прекрасная вещь, которая выдержала испытания временем и технологиями, многие из нас, кажется, принимают важные решения о покупке, основываясь исключительно на том, является ли усилитель «ламповым» или «твердотельным» выпрямителем.Настолько до того, что производители усилителей строили целые линейки продуктов и маркетинговые кампании вокруг слова «выпрямитель». Но что такое выпрямитель? Что делает выпрямитель в наших гитарных усилителях? И действительно ли лампочка лучше твердотельной? Сегодня мы стремимся ответить на все эти вопросы и провести параллельное сравнение лампового и твердотельного выпрямителей, заменив выпрямительные лампы в ряде хорошо известных усилителей на твердотельный выпрямитель Mojotone.

Что делает выпрямитель?
Проще говоря, выпрямитель — это то, что преобразует мощность переменного тока в мощность постоянного тока.Электропитание поступает в усилитель от сетевой розетки в виде переменного напряжения, затем проходит через силовой трансформатор усилителя и, в конечном итоге, к выпрямителю, где преобразуется в постоянное напряжение. Это необходимо, потому что остальная часть схемы гитарного усилителя требует для работы постоянного напряжения.
Чтобы быть более конкретным, выпрямитель — это просто диод (будь то ламповый или твердотельный). А диод — это небольшой «клапан» или «шлюз», который заставляет электричество течь только в одном направлении. В гитарных усилителях этот процесс обычно также включает повышение напряжения до величины, требуемой другими лампами в цепи.В США, например, питание поступает от стены в усилитель с напряжением 120 В переменного тока. Затем силовой трансформатор повысит мощность примерно до 330 В переменного тока. Наконец, выпрямитель преобразует мощность переменного тока в постоянный и часто повышает напряжение примерно до 400 В постоянного тока или выше.
Сам выпрямитель на самом деле не входит в сигнальную цепь усилителя, что означает, что сигнал вашей гитары не проходит через выпрямитель ни в какой точке. Так что же это за большие споры о твердотельных и ламповых выпрямителях? Если гитарный сигнал даже не проходит через эту часть усилителя, как он может повлиять на тон усилителя?

Ламповые выпрямители
Повторюсь, выпрямитель (будь то ламповый или твердотельный) — это просто диод.Ламповый диод был самым первым из когда-либо изобретенных диодов; это также была самая первая из когда-либо изобретенных электронных ламп. И хотя верно, что ламповые выпрямители и твердотельные выпрямители выполняют одну и ту же задачу, также верно и то, что количество постоянного тока, которое могут производить эти разные устройства, и скорость, с которой они могут это делать, очень различаются. На самом деле это самая большая часть того, почему многие игроки живут идеей, что ламповые выпрямители превосходят твердотельные (говоря звуком). Видите ли, ламповые выпрямители значительно медленнее преобразуют переменный ток в постоянный.Когда усилитель нажимается, а игрок бьет большие аккорды, требуется многое в отношении выпрямленного тока. Ламповый выпрямитель не успевает за спросом так же, как твердотельный выпрямитель, и когда это происходит, на ламповом выпрямителе падает напряжение на несколько миллисекунд, пока оно восстанавливается. Для ушей это то, что мы называем «провисанием». Саг — это действительно то, что дает музыкантам классическую компрессию, которая определяет звук традиционного лампового усилителя. Когда слышен (и ощущается) проседание, игроки часто начинают использовать такие слова, как «цветение» и «рыхлый», чтобы описать звук и ощущение игры.Многие усилители стали известными благодаря этому звуку; Fender Deluxe Reverb и Super Reverb, Marshall JTM 45, Vox AC30 и т. Д.
Sag определяется не только тем, использует ли усилитель ламповый выпрямитель или твердотельный выпрямитель. Различные усилители с ламповым выпрямлением имеют разные требования к напряжению и, следовательно, используют разные номиналы ламповых выпрямителей. Выпрямительная трубка 5Y3, используемая в Fender Tweed Deluxe, представляет собой небольшую выпрямительную трубку, которая вырабатывает меньшее напряжение постоянного тока и, следовательно, демонстрирует большее провисание / сжатие.Ламповые выпрямители для тяжелых условий эксплуатации включают GZ34 (5AR4) и 5U4G; они, как правило, имеют более быстрый отклик и обеспечивают большее напряжение, что означает, что они будут демонстрировать более плотный звук с меньшим провисанием.

Твердотельные выпрямители
Твердотельная технология появилась в 50-х годах — в случае выпрямителей она была в виде небольшого кремниевого диода. Они быстро стали дешевле ламповых выпрямителей и поэтому использовались чаще. Они также не имеют внутреннего сжатия и, как говорят, работают более «идеально» в мире инженерии.Твердотельные выпрямители имеют гораздо меньшее падение напряжения, если оно вообще есть, и могут быстрее выдавать больший ток (вот почему они используются в усилителях с более высокой мощностью, где ламповые выпрямители редко встречаются в усилителях мощностью более 40 Вт).
В звуковом отношении это дает более плотный звук с гораздо меньшим провисанием. Типичны более солидные низкие частоты с большим запасом мощности (что отлично подходит для металлистов / быстрых сборщиков). Недостаток здесь, очевидно, в том, что при небольшом провисании или его отсутствии многим игрокам не хватает винтажной компрессии и мягкости при игре.Предусилитель и силовые лампы также будут демонстрировать некоторое провисание при достаточно сильном ударе, поэтому даже усилители с твердотельным выпрямителем, содержащие предусилитель и силовые лампы, будут иметь некоторое провисание при сильном нажатии, но, как правило, не до такой степени, как лампа. -исправленный усилитель.
И снова многие известные и популярные усилители были разработаны для использования хорошего твердотельного выпрямителя: Fender Twin Reverb, Carr Rambler и т. Д. Даже всегда уважаемый Dual Rectifier от Mesa Boogie позволяет пользователю переключаться между ламповыми и твердотельными выпрямителями.

Итак, что лучше?
Как и многие другие персональные гитарные установки, здесь все зависит от вкуса. Некоторым игрокам потребуется чуткий и быстрый отклик твердотельных выпрямителей, тогда как другим требуется сильное провисание и сжатие лампового выпрямителя. Здесь нет правильного или неправильного ответа. Всегда лучше взять основную гитару в магазин и сыграть как можно больше усилителей из первых рук. Вы можете быть шокированы, узнав, что из пяти ампер в трех ваших фаворитах был твердотельный выпрямитель.Кто знает!?

Давайте сравним …
Следует отметить одну важную вещь: хотя в редких случаях некоторые усилители с ламповым выпрямлением позволяют использовать выпрямительные лампы разных типов / номиналов, имейте в виду, что это не типичная практика. Если вы хотите поэкспериментировать с различными характеристиками выпрямительных ламп, лучше всего до внесения такого рода изменений связаться с производителем усилителя или сертифицированным техническим специалистом.
Для сегодняшнего эксперимента мы фактически заменим ТРУБКИ выпрямителя в трех довольно известных усилителях на этот твердотельный выпрямитель от Mojotone.Мне действительно любопытно услышать разницу, которую делают эти парни. Они работают по принципу plug-and-play, поэтому никаких дополнительных настроек здесь не требуется; Я просто собираюсь осторожно вытащить лампу выпрямителя из гнезда и заменить ее твердотельным выпрямителем (см. Видео ниже).
Я ожидаю, что это даст мне меньше провисания звука при большей громкости на всех усилителях, и мне действительно интересно узнать, нравится ли мне эта новая отзывчивость. Я также ожидаю, что это изменение будет в лучшем случае незаметным, но разве не в этом вся эта настройка? Хорошо, здесь ничего…

TWEED DELUXE

Я обнаружил, что Tweed Deluxe (который использовал выпрямительную трубку 5Y3) показал заметную разницу, когда я вставил твердотельный Выпрямитель.Мне всегда нравился этот усилитель, но я думаю, что мне он действительно понравился больше с реализованным штекером выпрямителя SS; у него было меньше провисания и сильная немедленная атака, которая отлично звучала для моих ушей.

GA5

Это было интересно, поскольку я обнаружил, что GA5 не обязательно демонстрирует меньший прогиб при вставленном штекере выпрямителя из нержавеющей стали. Фактически, в определенные моменты я чувствовал, что штекер SS имеет немного больше провисания или, по крайней мере, более резкое ощущение при игре.Это потенциально может быть связано с провисанием предусилителя и силовых ламп, а не с провисанием самого выпрямителя.

Deluxe Reverb

Это был единственный усилитель, использующий GZ34 в цоколе выпрямительной лампы. Имея это в виду, я на самом деле услышал здесь наименьшее количество изменений, что имеет смысл, учитывая, что GZ34 способен подавать большее напряжение быстрее, чем выпрямительная лампа 5Y3. Хотя я заметил здесь некоторые изменения в атаке и ясности, разница была минимальной.

Работа, тестирование и применение схем

Диоды — широко используемые полупроводниковые приборы. Выпрямительный диод — это двухпроводной полупроводник, который позволяет току проходить только в одном направлении. Обычно диод с P-N переходом формируется путем соединения полупроводниковых материалов n-типа и p-типа. Сторона P-типа называется анодом, а сторона n-типа — катодом. Многие типы диодов используются в широком спектре приложений. Выпрямительные диоды — жизненно важный компонент в источниках питания, где они используются для преобразования переменного напряжения в постоянное.Стабилитроны используются для регулирования напряжения, предотвращая нежелательные изменения в источниках постоянного тока в цепи.

Что такое выпрямительный диод?

Выпрямительный диод — это полупроводниковый диод, используемый для преобразования переменного (переменного тока) в постоянный (постоянный) с помощью выпрямительного моста. Альтернатива выпрямительного диода через барьер Шоттки в основном ценится в цифровой электронике. Этот диод способен проводить значения тока, который изменяется от мА до нескольких кА и напряжения до нескольких кВ.

Конструкция выпрямительных диодов может быть выполнена из кремниевого материала, и они способны проводить высокие значения электрического тока. Эти диоды малоизвестны, но до сих пор используются полупроводниковые диоды на основе Ge или арсенида галлия. Ge-диоды имеют менее допустимое обратное напряжение, а также меньшую допустимую температуру перехода. Ge-диод имеет преимущество по сравнению с Si-диодом, заключающееся в низком пороговом напряжении при работе в прямом смещении.

Выпрямительный диод имеет две группы технических параметров: допустимые предельные параметры и характеристические параметры.Символ выпрямительного диода показан ниже, стрелка указывает в направлении обычного тока.

Символ выпрямительного диода

Схема работы выпрямительного диода

Материалы как n-типа, так и p-типа химически объединены с помощью специальной технологии изготовления, которая приводит к образованию p-n-перехода. Этот переход P-N имеет две клеммы, которые можно назвать электродами, и по этой причине он называется «DIODE» (диод).

Если на какое-либо электронное устройство через его клеммы подается внешнее напряжение постоянного тока, это называется смещением.

Несмещенный выпрямительный диод

• Когда на выпрямительный диод не подается напряжение, он называется несмещенным диодом, на N-стороне будет большинство электронов и очень мало дырок (из-за теплового возбуждения), тогда как на P-стороне будет большая часть носители заряда дырки и очень небольшое количество электронов.
• В этом процессе свободные электроны с N-стороны будут диффундировать (распространяться) в P-сторону и рекомбинировать в дырках, присутствующих там, оставляя + ve неподвижных (неподвижных) ионов на N-стороне и создавая -ve неподвижные ионы в сторона P диода.
• Неподвижный в стороне n-типа у края стыка. Точно так же неподвижные ионы на стороне p-типа около края перехода. Из-за этого на стыке будет накапливаться некоторое количество положительных и отрицательных ионов. Эта область, образованная таким образом, называется областью истощения.
• В этой области на PN-переходе диода создается статическое электрическое поле, называемое барьерным потенциалом.
• Он препятствует дальнейшей миграции дырок и электронов через переход.

Несмещенный — напряжение не подается)

Диод с прямым смещением

• Прямое смещение: в диоде с PN-переходом положительная клемма источника напряжения подключена к стороне p-типа, а отрицательная клемма подключена к стороне n-типа, диод, как говорят, находится в состоянии прямого смещения. .
• Электроны отталкиваются отрицательной клеммой источника постоянного напряжения и дрейфуют к положительной клемме.
• Итак, под действием приложенного напряжения этот дрейф электронов вызывает протекание тока в полупроводнике.Этот ток называется «дрейфовым током». Поскольку основными носителями являются электроны, ток n-типа — это ток электронов.
• Поскольку отверстия являются основными носителями в p-типе, они отталкиваются от положительной клеммы источника постоянного тока и перемещаются через переход к отрицательной клемме. Итак, ток в p-типе — это ток дырки.
• Таким образом, общий ток основных носителей создает прямой ток.
• Направление обычного тока, протекающего от положительного полюса батареи к отрицательному, в направлении обычного тока противоположно потоку электронов.

Диод с прямым смещением

Диод с обратным смещением

• Состояние обратного смещения: если диод является положительной клеммой источника напряжения, подключенной к концу n-типа, а отрицательная клемма источника подключена к концу p-типа диода, ток не будет через диод, кроме обратного тока насыщения.
• Это связано с тем, что в состоянии обратного смещения обедненный слой перехода становится шире с увеличением напряжения обратного смещения.
• Хотя есть небольшой ток, протекающий от конца n-типа к концу p-типа в диоде из-за неосновных носителей. Этот ток называется током обратного насыщения.
• Неосновные носители — это, в основном, термически генерируемые электроны / дырки в полупроводниках p-типа и полупроводниках n-типа соответственно.
• Теперь, если обратное приложенное напряжение на диоде постоянно увеличивается, то после определенного напряжения слой обеднения разрушится, что вызовет протекание огромного обратного тока через диод.
• Если этот ток не ограничен извне и превысит безопасное значение, диод может выйти из строя.
• Эти быстро движущиеся электроны сталкиваются с другими атомами в устройстве, чтобы отбить от них еще несколько электронов. Освободившиеся таким образом электроны высвобождают гораздо больше электронов из атомов, разрывая ковалентные связи.
• Этот процесс называется умножением несущих и приводит к значительному увеличению тока через p-n переход.Связанное с этим явление называется лавинным прорывом.

Обратно смещенный диод

Полупериодный выпрямитель

Одно из наиболее распространенных применений диода — выпрямление переменного напряжения в источник постоянного тока. Поскольку диод может проводить ток только в одном направлении, когда входной сигнал становится отрицательным, тока не будет. Это называется однополупериодным выпрямителем. На рисунке ниже показана схема однополупериодного выпрямительного диода.

Полупериодный выпрямитель

Полноволновой выпрямитель

• Схема двухполупериодного выпрямительного диода состоит из четырех диодов, с помощью этой структуры мы можем сделать обе половины волны положительными.Как для положительных, так и для отрицательных циклов входа существует прямой путь через диодный мост.
• В то время как два диода смещены в прямом направлении, два других смещены в обратном направлении и эффективно исключены из схемы. Оба пути проводимости заставляют ток течь в одном и том же направлении через нагрузочный резистор, обеспечивая двухполупериодное выпрямление.
• Двухполупериодные выпрямители используются в источниках питания для преобразования переменного напряжения в постоянное. Большой конденсатор, подключенный параллельно к выходному нагрузочному резистору, снижает пульсации в процессе выпрямления.На рисунке ниже показана схема двухполупериодного выпрямительного диода.

Двухполупериодный выпрямитель

Параметры

Исходя из следующих ограничивающих параметров выпрямительный диод имеет характеристику

• VF — Прямое напряжение через определенный промежуточный ток IF
• IR — Обратный ток при пиковом обратном напряжении VRWM.
• IFN — Максимальный средний ток диодов или номинальный ток в прямом смещении
• IFRM — Пиковый, повторяемый ток диодной проводимости
• IFSM — Пиковая неповторяющаяся проводимость тока
• VRWM — Работа при пиковом и обратном напряжении
• VRRM — пиковое повторяющееся обратное напряжение
• VRSM — Пиковое неповторяющееся обратное напряжение
• PTOT — Полное значение рассеиваемой мощности на электронном компоненте
• Tj — Самая высокая температура перехода в диоде
• Rth — термическое сопротивление ниже рабочих условий

Максимальная температура

На различные параметры, перечисленные выше, могут влиять различные факторы, например, температура окружающей среды, в которой работает выпрямительный диод.Все полупроводниковые устройства выделяют тепло, особенно те, которые используются в источниках питания. Одной из самых серьезных проблем является предотвращение теплового разгона там, где диод увеличивает свою температуру, что приводит к усилению тока в устройстве до тех пор, пока оно не будет разрушено.

Чтобы избежать этой проблемы, каждая из эталонных температур параметров диода, например, обратный ток утечки кремниевых диодов обычно извлекается при 25 ° C от температуры окружающей среды, но примерно в два раза на каждые 10 ° C.После повышения температуры потенциал прямого перехода будет уменьшаться до 2–3 мВ на каждый 1 ° C температуры.

Сильный ток

Выпрямительный диод с двойным сильным током — лучший пример высокоэффективного диода, включающего ток 2х30А.

В

STMicroelectronics реализован выпрямительный диод с двойным высоковольтным напряжением, а именно STPS60SM200C. Этот диод подходит для сварочных аппаратов, базовых станций, источников питания постоянного и переменного тока, а также для промышленного применения.

Значение напряжения пробоя VRRM составляет 200 В, напряжение проводимости составляет 640 мВ, а его текущая память будет 2×30 А. Дополнительная защита может быть от электростатического разряда до 2 кВ. Диапазон рабочих температур этого диода составляет от -40 ° C до 175 ° C. Эти значения позволяют использовать диоды в базовых станциях при любых обстоятельствах.

Как проверить выпрямительный диод?

Выпрямительный диод можно проверить следующими методами.
Простой мультиметр в основном используется для определения полярности выпрямительного диода, например анода или катода. Для этого существует как минимум три метода, но вот два простых метода, которые используют омметр и функцию измерения напряжения постоянного тока.

С помощью омметра

При прямом смещении омметр укажет расчетное значение прямого напряжения диода, которое составляет около 0,7. При обратном смещении омметр укажет «1», что означает чрезвычайно высокое сопротивление.
Функция проверки диодов даст такой же результат, как и использованный выше метод.

Функция измерения

В постоянного тока

• При прямом смещении мультиметр покажет падение напряжения на кремниевом диоде 0,7 В
• В режиме обратного смещения мультиметр определяет расчетное значение полного напряжения питания.

Выпрямительные диоды в основном используются для выпрямления, что означает преобразование переменного тока в постоянный. Они используются в цепях, где через диод должен протекать большой ток.

Выпрямительные диоды имеют прямое падение напряжения 0,7 В и сделаны из Si. Итак, в следующей таблице перечислены максимальное и минимальное обратное напряжение для некоторых выпрямительных диодов. Диод 1N4001 подходит для цепей с низким напряжением и током менее 1 А.

Характеристика диодов заключается в том, что в противном случае ток не подается в зависимости от направления приложенного напряжения. Это позволяет изменить напряжение переменного тока на постоянное. Два электродных вывода этого диода являются анодом, катодом и источниками тока, когда анодный электрод находится на положительном выводе.

Диод	Максимальный ток	Наивысшее обратное напряжение
1N4001	1A	50 В
1N4002	1A	100 В
1N4007	1A	1000 В
1N4001	3A	100 В
1N4008	3A	1000 В

Приложения

Выпрямительные диоды находят множество применений.Вот несколько типичных применений диодов:

• Выпрямление напряжения, например преобразование переменного тока в постоянное
• Изоляция сигналов от источника питания
• Опорное напряжение
• Управление размером сигнала
• Смешивание сигналов
• Сигналы обнаружения
• Системы освещения
• ЛАЗЕРНЫЕ диоды

Таким образом, выпрямительный диод позволяет протекать электрическому току просто в одном направлении, используемом для работы источника питания.Эти диоды могут выдерживать максимальный ток по сравнению с обычными диодами. Эти диоды обычно используются для преобразования переменного тока (AC) в постоянный (DC). Их можно проектировать как дискретные компоненты, иначе как интегральные схемы. Они разработаны из кремния и отличаются довольно большой поверхностью PN-перехода, что приводит к высокой емкости в условиях обратного смещения. Два выпрямительных диода подключены к источникам высокого напряжения последовательно, чтобы повысить номинальное значение PIV (пиковое обратное напряжение) для комбинации.

Знаете ли вы какие-либо другие диоды, которые регулярно используются в электрических и электронных проектах в реальном времени? Затем оставьте свой отзыв, оставив комментарий в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, Как формируется обедненная область в диоде D ?

Что такое выпрямитель мощности?

Выпрямитель мощности — это устройство, используемое для преобразования мощности переменного тока (AC) в мощность постоянного тока (DC). Выпрямитель — это противоположность силового инвертора, который преобразует мощность постоянного тока в мощность переменного тока.Многие мелкие бытовые приборы, такие как ноутбуки, телевизоры и игровые системы, используют эти устройства для создания полезной энергии.

Есть два основных вида электроэнергии. Мощность переменного тока периодически меняет направление с отрицательного на положительное и обратно. Постоянный ток не меняет направление.

Поскольку мощность переменного тока может передаваться по проводам с минимальными потерями, мощность, поступающая от электрической компании в обычный дом, является мощностью переменного тока.Проблема в том, что большинство небольших бытовых устройств работают от постоянного тока. Чтобы эти устройства могли работать при подключении к общей розетке, необходимо использовать выпрямитель питания.

Это может быть простой диод.Диод — это небольшой элемент из стекла и проволоки, который проводит электричество только в одном направлении. Одиночный диод может действовать как выпрямитель, блокируя отрицательный или положительный переменный ток.

Силовой выпрямитель, в котором используется один диод, выполняет однополупериодное выпрямление. Это означает, что на выходе доходит только половина волны. Это недорого и просто, но очень неэффективно.

КПД можно увеличить за счет использования нескольких диодов.Двухполупериодный выпрямитель преобразует весь сигнал переменного тока в мощность постоянного тока. Для этого метода требуется четыре диода в форме, называемой диодным мостом.

Двухполупериодный выпрямитель, подобный диодному мосту, может быть выполнен с использованием трансформатора и двух диодов. Трансформатор должен иметь вторичную обмотку с отводом по центру. Это означает, что соединение выполняется посередине трансформатора.Это более эффективно, чем использование одного диода, но дороже, чем метод диодного моста. Существуют и другие формы выпрямителей, но они используются чаще всего.

Основная проблема любого выпрямителя заключается в том, что мощность переменного тока имеет пики и спады.Постоянный ток, создаваемый таким источником энергии, не имеет постоянного напряжения. Это может вызвать проблемы с электрооборудованием.

Чтобы обеспечить устойчивый сигнал постоянного тока, выпрямитель мощности должен быть соединен с какой-либо схемой сглаживания или фильтром. Самый простой из них — это накопительный конденсатор, размещенный на выходе силового выпрямителя. Чем больше конденсатор, тем больше сглаживается пульсация.Недостатком является то, что большой конденсатор создает более высокие пиковые токи.

Вот разница между выпрямителем и регулятором (со сравнительной таблицей)

В качестве аффилированного лица Amazon мы можем получать небольшую комиссию за соответствующие покупки.

«Выпрямитель» и «регулятор» — это термины, которые обычно используются как синонимы, и кажется, что многие люди не могут определить реальную разницу между выпрямителем и регулятором.

Тем не менее, как вы узнаете из этой статьи, эти два понятия существенно отличаются.

Для начала давайте кратко рассмотрим, что такое выпрямитель.

Что такое выпрямитель?

Выпрямитель — это не что иное, как устройство, преобразующее переменный ток (AC) в постоянный (DC) в процессе, называемом выпрямлением.

Это помогает сделать энергию переменного тока полезной в электронных схемах, требующих постоянного напряжения, в основном таких, как детекторы, некоторые источники питания постоянного тока и даже бытовые приборы, такие как телевизоры, игровые системы и многое другое.

Обычно выпрямители напряжения используют комбинацию диодов в определенных устройствах для завершения процедуры выпрямления.

Мы углубимся в детали операции выпрямления после того, как представим стабилизатор напряжения, еще одно широко используемое оборудование, которое некоторые ошибочно принимают за выпрямитель.

Что такое регулятор?

Теперь общая проблема, которая возникает с выпрямителями (и парой других электрических систем), заключается в том, что мощность переменного тока обычно испытывает пики и падения.

Как вы, возможно, знаете, это может быть опасно для оборудования, которое работает от постоянного и надежного тока, например, компьютерных блоков питания, и может даже вывести его из строя.

Таким образом, регулятор становится необходимостью в различных электронных компонентах, требующих сбалансированной и чистой энергии.

И это просто потому, что его основная функция — стабилизация постоянного или переменного напряжения (в зависимости от конструкции регулятора) и установление постоянного уровня напряжения.

Короче говоря, в таких системах регулятор напряжения действует как сглаживающий контур.

Теперь вы понимаете, почему мы продолжаем настаивать на некоторой разнице между выпрямителем и регулятором?

Давайте продолжим, чтобы вы могли это четко понять.

Режим работы

Можно преобразовать переменный ток в постоянное, если у вас есть диод с PN переходом, одно из самых простых полупроводниковых устройств.

Это даже не сложно, и все, что делает диод с PN-переходом, это пропускает электрический ток в одном направлении (только), что мы называем состоянием прямого смещения.

Во время процесса электрический ток в состоянии обратного смещения блокируется.

По сути, так происходит исправление.

Пришло время узнать, как работает регулятор.

Для поддержания напряжений в диапазонах, которые не будут вредными для электроприборов, использующих это напряжение, в регуляторе используются твердотельные полупроводниковые устройства для уменьшения напряжения и тока.

Для ясности, точный механизм, используемый для сглаживания колебаний, зависит от типа регулятора — некоторые используют переключатели, а другие — дополнительное напряжение (подробнее об этом чуть позже).

Сорта

Мы не хотим слишком углубляться в технические детали, поэтому для целей этой статьи мы рассмотрим два основных типа выпрямителей, а также два наиболее распространенных типа регуляторов.

Типы выпрямителей

Что касается выпрямителей, то у нас есть однополупериодные и двухполупериодные выпрямители.

Продолжайте читать, чтобы понять, как их различать.

Однополупериодные выпрямители: Здесь используется один диод для преобразования половины подаваемого сигнала переменного тока (технически называемого положительным полупериодом) в выходной сигнал постоянного тока.Другая половина сигнала (называемая отрицательным полупериодом) закрывается.

Полнопериодный выпрямитель: Два полупериода (положительный и отрицательный) преобразуются. По эффективности они превосходят полуволновые выпрямители.

Типы регуляторов

Преобладают два типа: ступенчатые и индукционные регуляторы.

Шаговые регуляторы — В них используются переключатели для выравнивания дисбаланса (переключатели позволяют быстро включать / выключать устройство, чтобы изменить выход).

Индукционные регуляторы — В них используются асинхронные двигатели для подачи вторичного, постоянно регулируемого напряжения для компенсации колебаний тока.

Приложения

По большому счету, выпрямители принимают бесчисленное множество форм, в том числе химические ячейки с жидким электролитом, ламповые диоды, ртутно-дуговые клапаны, полупроводниковые диоды и т. Д., И находят бесчисленное множество применений.

Однако, как упоминалось ранее, вы, вероятно, найдете их в качестве компонентов в источниках питания постоянного тока (например, в ПК), а также в системах передачи электроэнергии постоянного тока высокого напряжения.

Регуляторы жизненно важны в системах, которые легко повредить нестабильное напряжение.

Сюда входят:

• Электрораспределительные установки крупного размера (монтируются на подстанции или на фидерных линиях).
• Генераторы, используемые в качестве резервных энергосистем или даже на главных электростанциях (автоматические регуляторы напряжения (АРН)).
• Чувствительное оборудование — вы подключаете небольшие портативные регуляторы к розетке для защиты таких устройств, как холодильники, кондиционеры, телевизоры и т. Д.от колебания входного напряжения.

Какая связь между регулятором и выпрямителем?

В большинстве приложений выходное напряжение выпрямителя обычно сначала сглаживается электронным фильтром (может быть дроссель, конденсатор или даже наборы дросселей, конденсаторов и резисторов).

Но чтобы гарантировать постоянное постоянное напряжение, за фильтром устанавливается стандартный регулятор напряжения, который дополнительно снижает ток.

Сказав это, некоторые машины имеют как регуляторы напряжения, так и схемы выпрямителя, построенные в одном компоненте, каждый из которых выполняет свои определенные функции, как описано выше.

В чем разница между выпрямителем и регулятором? Таблица сравнения

С другой стороны, регуляторы

	Выпрямитель	Регулятор
Назначение	Выпрямитель используется для преобразования переменного тока в постоянный. Поставляется весь выходной ток.	Регулятор применяется для регулирования напряжения (и в некоторых случаях действует как ограничитель тока).
Преимущества	Самым большим преимуществом выпрямителей является то, что они преобразуют переменный ток в постоянный, что позволяет использовать переменный ток в устройствах, которые полагаются исключительно на постоянный ток.	Некоторые приборы и установки могут быть легко повреждены без надлежащего регулирования выходного напряжения, и это самое большое преимущество регуляторов.
Процесс	Диод с PN переходом облегчает процесс выпрямления. Затем этот ток регулируется.	Некоторые используют переключатели, а другие — дополнительное напряжение для устранения отклонений.
Использование	Выпрямители в основном устанавливаются в электроприборы, такие как полупроводниковые диоды и источники питания постоянного тока.	могут быть легко использованы для наружных применений, таких как электрические распределительные сети, резервные энергосистемы и т. Д.

Заключение

Как вы видели, между выпрямителем и регулятором есть довольно заметная разница.

Напомним, что они различаются по режиму работы, функциям, а также по приложениям, в которых они обычно используются.