Comment fonctionne un redresseur?

Contenu

• Pont redresseur et redresseur diode
• Diodes de silicium et de germanium
• Circuit redresseur demi-onde
• Circuit redresseur à double alternance
• Composants de redresseur et applications
• Utilisations des systèmes de redressement

Vous vous demandez peut-être comment les lignes électriques traversent de longues distances à des fins différentes. Et il existe différents "types" d'électricité. L'électricité qui alimente les systèmes de chemin de fer électriques peut ne pas convenir aux appareils ménagers tels que les téléphones et les téléviseurs. Les redresseurs aident en convertissant entre ces différents types d'électricité.

Pont redresseur et redresseur diode

Les redresseurs vous permettent de convertir du courant alternatif (AC) en courant continu (DC). Le courant alternatif est le courant qui commute entre les flux aller et retour à intervalles réguliers, tandis que le courant continu circule dans une seule direction. Ils s'appuient généralement sur un pont redresseur ou une diode redresseuse.

Tous les redresseurs utilisent Jonctions P-N, les dispositifs à semi-conducteurs qui permettent au courant électrique de circuler dans un seul sens à partir de la formation de semi-conducteurs de type p avec des semi-conducteurs de type n. Le côté "p" a un excès de trous (emplacements où il n'y a pas d'électrons) donc il est chargé positivement. Le côté "n" est chargé négativement d'électrons dans leurs coquilles extérieures.

De nombreux circuits avec cette technologie sont construits avec un pont redresseur. Les redresseurs en pont convertissent le courant alternatif en courant continu en utilisant son système de diodes en matériau semi-conducteur selon une méthode de demi-onde redressant la direction du signal alternatif ou une méthode de double alternance redressant les deux directions de l'entrée alternative.

Les semi-conducteurs sont des matériaux laissant passer le courant car ils sont constitués de métaux comme le gallium ou de métalloïdes comme le silicium, qui sont contaminés par des matériaux comme le phosphore afin de contrôler le courant. Vous pouvez utiliser un redresseur en pont pour différentes applications pour une large gamme de courants.

Les redresseurs en pont ont également l'avantage de produire plus de tension et de puissance que les autres redresseurs. Malgré ces avantages, les redresseurs en pont doivent utiliser quatre diodes avec les diodes supplémentaires par rapport aux autres redresseurs, ce qui provoque une chute de tension qui diminue la tension de sortie.

Diodes de silicium et de germanium

Les scientifiques et les ingénieurs utilisent généralement le silicium plus fréquemment que le germanium pour créer des diodes. Les jonctions p-n au silicium fonctionnent plus efficacement à des températures plus élevées que celles au germanium. Les semi-conducteurs en silicium permettent aux courants électriques de circuler plus facilement et peuvent être créés à moindre coût.

Ces diodes tirent parti de la jonction p-n pour convertir le courant alternatif en courant continu en une sorte de "commutateur" électrique permettant au courant de circuler dans le sens aller ou le sens inverse en fonction du sens de la jonction p-n. Les diodes à polarisation directe permettent au courant de continuer à circuler tandis que les diodes à polarisation inverse le bloquent. C’est ce qui fait que les diodes au silicium ont une tension directe d’environ 0,7 volt, de sorte qu’elles ne laissent passer le courant que si elle est supérieure à volts. Pour les diodes au germanium, la tension directe est de 0,3 volts.

La borne anodique d'une batterie, d'une électrode ou d'une autre source de tension où l'oxydation se produit dans un circuit, fournit les trous à la cathode d'une diode pour former la jonction p-n. Au contraire, la cathode d'une source de tension, où se produit une réduction, fournit les électrons qui sont envoyés à l'anode de la diode.

Circuit redresseur demi-onde

Vous pouvez étudier comment redresseurs demi-onde sont connectés dans des circuits pour comprendre leur fonctionnement. Les redresseurs demi-alternance commutent entre polarisation directe et polarisation inverse en fonction du demi-cycle positif ou négatif de l'onde alternative d'entrée. Ce signal est envoyé à une résistance de charge de sorte que le courant traversant la résistance soit proportionnel à la tension. Cela se produit en raison de la loi Ohms, qui représente la tension V comme le produit du courant je et résistance R dans V = IR.

Vous pouvez mesurer la tension à travers la résistance de charge en tant que tension d'alimentation V_s, qui est égal à la tension continue de sortie V_{en dehors}. La résistance associée à cette tension dépend également de la diode du circuit lui-même. Ensuite, le circuit redresseur passe en polarisation inverse dans lequel il prend le demi-cycle négatif du signal alternatif d’entrée. Dans ce cas, aucun courant ne circule dans la diode ni dans le circuit et la tension de sortie tombe à 0. Le courant de sortie est alors unidirectionnel.

Circuit redresseur à double alternance

••• Syed Hussain Ather

En revanche, les redresseurs double alternance utilisent l’ensemble du cycle (avec demi-cycles positifs et négatifs) du signal alternatif d’entrée. Les quatre diodes d’un circuit redresseur double alternance sont disposées de telle sorte que, lorsque l’entrée de signal alternatif est positive, le courant circule dans la diode de ré₁ à la résistance de charge et de retour à la source CA à travers ré₂. Lorsque le signal alternatif est négatif, le courant prend la ré₃-charge-ré₄ chemin à la place. La résistance de charge fournit également la tension continue du redresseur double alternance.

La valeur moyenne de la tension d’un redresseur alternatif est le double de celle d’un redresseur alternatif, et racine moyenne quadratique, une méthode de mesure de la tension alternative d’un redresseur alternatif correspond à √2 fois celle d’un redresseur alternatif.

Composants de redresseur et applications

La plupart des appareils électroniques de votre ménage utilisent le courant alternatif, mais certains appareils, tels que les ordinateurs portables, convertissent ce courant en courant continu avant de l'utiliser. La plupart des ordinateurs portables utilisent un type d’alimentation SMPS (Switched Mode Power Supply) qui permet à la tension de sortie CC de consommer plus de puissance pour la taille, le coût et le poids de l’adaptateur.

SMPS fonctionne à l'aide d'un redresseur, d'un oscillateur et d'un filtre qui contrôlent la modulation de largeur d'impulsion (méthode de réduction de la puissance d'un signal électrique), la tension et le courant. L'oscillateur est une source de signal alternatif à partir de laquelle vous pouvez déterminer l'amplitude du courant et sa direction. L’adaptateur secteur de l’ordinateur portable l’utilise ensuite pour se connecter à la source d’alimentation en courant alternatif et convertit la haute tension alternative en basse tension continue, une forme qu’il peut utiliser pour s’alimenter lui-même pendant la charge.

Certains systèmes de redressement utilisent également un circuit de lissage ou un condensateur qui leur permet de produire une tension constante au lieu de celle qui varie dans le temps. Le condensateur électrolytique des condensateurs de lissage peut atteindre des capacités comprises entre 10 et des milliers de microfarads (µF). Plus de capacité est nécessaire pour une plus grande tension d'entrée.

D'autres redresseurs utilisent des transformateurs qui modifient la tension en utilisant des semi-conducteurs à quatre couches appelés thyristors à côté des diodes. UNE redresseur commandé au silicium, un autre nom pour un thyristor, utilise une cathode et une anode séparées par une grille et ses quatre couches pour créer deux jonctions p-n disposées l'une sur l'autre.

Utilisations des systèmes de redressement

Les types de systèmes de redressement varient selon les applications dans lesquelles vous devez modifier la tension ou le courant. Outre les applications déjà décrites, les redresseurs trouvent une utilisation dans les équipements de soudage, le soudage électrique, les signaux radio AM, les générateurs d'impulsions, les multiplicateurs de tension et les circuits d'alimentation.

Les fers à souder utilisés pour connecter ensemble des parties de circuits électriques utilisent des redresseurs demi-onde pour un seul sens de l’entrée CA. Les techniques de soudage électrique qui utilisent des circuits redresseurs en pont sont des candidats idéaux pour fournir une tension continue polarisée et continue.

La radio AM, qui module l’amplitude, peut utiliser des redresseurs demi-onde pour détecter les modifications de l’entrée du signal électrique. Les circuits générateurs d’impulsions, qui génèrent des impulsions rectangulaires pour les circuits numériques, utilisent des redresseurs demi-onde pour modifier le signal d’entrée.

Les redresseurs dans les circuits d'alimentation convertissent le courant alternatif en courant continu de différentes sources d'alimentation. Ceci est utile car le courant continu est généralement envoyé sur de longues distances avant d'être converti en courant alternatif pour l'électricité domestique et les appareils électroniques. Ces technologies font un bon usage du redresseur en pont qui peut gérer le changement de tension.