Bagaimanakah Penyukat?

Kandungan

• Bridge Rectifier dan Diode Rectifier
• Diod silikon dan Germanium
• Litar Gelombang Setengah Gelombang
• Litar Pengatur gelombang penuh
• Komponen Pengubah dan Aplikasi
• Penggunaan Sistem Rectifier

Anda mungkin tertanya-tanya bagaimana arus kuasa arus elektrik merentasi jarak jauh untuk tujuan yang berbeza. Dan ada "jenis" elektrik yang berlainan. Elektrik yang menguasai sistem keretapi elektrik mungkin tidak sesuai untuk peralatan rumah seperti telefon dan set televisyen. Rectifier membantu dengan menukar antara jenis elektrik yang berbeza.

Bridge Rectifier dan Diode Rectifier

Rectifier membolehkan anda menukar dari arus bergantian (AC) ke arus langsung (DC). AC adalah semasa yang bertukar antara mengalir ke belakang dan ke hadapan pada jarak masa yang tetap sementara DC mengalir dalam satu arah. Mereka biasanya bergantung pada penerus jambatan atau dioda penerus.

Semua penerus menggunakan Persimpangan P-N, peranti semikonduktor yang membiarkan aliran arus elektrik hanya satu arah dari pembentukan semikonduktor p-jenis dengan semikonduktor n-jenis. Bahagian "p" mempunyai kelebihan lubang (lokasi di mana tiada elektron) sehingga dikenakan caj positif. Bahagian "n" dicaj secara negatif dengan elektron di cengkerang luarnya.

Banyak litar dengan teknologi ini dibina dengan a penerus jambatan. Penerus jambatan menukar AC ke DC menggunakan sistem diodanya yang terbuat dari bahan semikonduktor sama ada dengan kaedah setengah gelombang yang penerus satu arah isyarat AC atau kaedah gelombang penuh yang membetulkan kedua-dua arah input AC.

Semikonduktor adalah bahan yang mengalir aliran semasa kerana ia diperbuat daripada logam seperti galium atau metaloid seperti silikon yang tercemar dengan bahan seperti fosforus sebagai cara mengawal arus. Anda boleh menggunakan penerus jambatan untuk pelbagai aplikasi untuk pelbagai arus.

Penerus jambatan juga mempunyai kelebihan menghasilkan lebih banyak voltan dan kuasa daripada penerus lain. Walaupun manfaat ini, penerus jambatan menderita harus menggunakan empat dioda dengan dioda tambahan berbanding dengan penerus lain, menyebabkan penurunan voltan yang menurunkan voltan keluaran.

Diod silikon dan Germanium

Para saintis dan jurutera umumnya menggunakan silikon lebih kerap daripada germanium dalam menghasilkan dioda. Persimpangan p-n silikon berfungsi dengan lebih berkesan pada suhu yang lebih tinggi daripada yang germanium. Semikonduktor silikon membiarkan aliran arus elektrik lebih mudah dan boleh dibuat dengan kos yang lebih rendah.

Dioda ini mengambil kesempatan daripada persimpangan p-n untuk menukar AC ke DC sebagai sejenis "suis" elektrik yang membolehkan aliran semasa sama ada arah hadapan atau arah belakang berdasarkan arah simpang p-n. Diod bias maju membolehkan arus terus mengalir manakala diod bias terbalik menyekatnya. Inilah yang menyebabkan dioda silikon mempunyai voltan ke hadapan kira-kira 0.7 volt supaya mereka hanya membenarkan aliran semasa jika lebih daripada volt. Untuk diod germanium, voltan ke hadapan ialah 0.3 volt.

Terminal anod bateri, elektrod atau sumber voltan lain di mana pengoksidaan berlaku dalam litar, membekalkan lubang kepada katod diod dalam membentuk simpang p-n. Sebaliknya, katod sumber voltan, di mana pengurangan terjadi, menyediakan elektron yang dihantar ke anod diod.

Litar Gelombang Setengah Gelombang

Anda boleh belajar bagaimana separuh gelombang penerus disambungkan dalam litar untuk memahami bagaimana ia berfungsi. Penerus gelombang separuh bertukar antara menjadi bias ke hadapan dan membalikkan berat sebelah berdasarkan kitaran setengah positif atau negatif gelombang input AC. Isyarat ini kepada perintang beban sedemikian rupa sehingga arus mengalir melalui perintang berkadaran dengan voltan. Ini berlaku disebabkan oleh Undang-undang Ohms, yang mewakili voltan V sebagai produk semasa Saya dan rintangan R dalam V = IR.

Anda boleh mengukur voltan merentasi perintang beban sebagai voltan bekalan V_s, yang bersamaan dengan voltan DC output V_keluar. Rintangan yang berkaitan dengan voltan ini juga bergantung kepada diod litar itu sendiri. Kemudian, litar penerus bertukar menjadi kebolehpercayaan terbalik di mana ia mengambil kitaran setengah negatif input isyarat AC. Dalam kes ini, tiada aliran semasa melalui diod atau litar dan voltan keluaran jatuh ke 0. Arus keluaran adalah satu arah.

Litar Pengatur gelombang penuh

••• Syed Hussain Ather

Pengubah gelombang penuh, sebaliknya, gunakan seluruh kitaran (dengan kitaran separuh positif dan negatif) isyarat AC input. Keempat dioda dalam litar penerus gelombang penuh disusun sedemikian rupa, apabila input isyarat AC positif, arus mengalir merentasi diod dari D₁ kepada rintangan beban dan kembali kepada sumber AC melalui D₂. Apabila isyarat AC negatif, arus mengambil D₃-load-D₄ jalan sebaliknya. Rintangan beban juga menghasilkan voltan DC daripada penerus gelombang penuh.

Nilai voltan purata penerus gelombang penuh adalah dua kali daripada penyearah gelombang setengah, dan voltan kuasa dua kuasa, satu kaedah mengukur voltan AC, penerus gelombang penuh adalah √2 kali daripada penyearah gelombang separuh.

Komponen Pengubah dan Aplikasi

Kebanyakan peralatan elektronik di rumah anda menggunakan AC, tetapi beberapa peranti seperti komputer riba menukar arus ini ke DC sebelum menggunakannya. Kebanyakan komputer riba menggunakan jenis Bekalan Kuasa Mod Switched (SMPS) yang membolehkan voltan output DC lebih banyak kuasa untuk saiz, kos dan berat penyesuai.

Kerja SMPS menggunakan penyearah, pengayun dan penapis yang mengawal modulasi lebar nadi (kaedah mengurangkan kuasa isyarat elektrik), voltan dan arus. Pengayun adalah sumber isyarat AC yang boleh menentukan amplitud arus dan arah yang mengalir. Penyesuai komputer riba AC kemudiannya menggunakan ini untuk menyambung kepada sumber kuasa AC dan menukarkan voltan AC tinggi ke voltan DC rendah, satu bentuk yang boleh digunakan untuk kuasa sendiri, semasa mengecas.

Sesetengah sistem penyearah juga menggunakan litar pelancar atau kapasitor yang membolehkan mereka mengeluarkan voltan malar, dan bukannya satu yang berbeza dari masa ke masa. Kapasitor elektrolitik pelincir pemancar boleh mencapai kapasitans antara 10 hingga ribuan mikrofarad (μF). Lebih banyak kapasitans diperlukan untuk voltan input yang lebih besar.

Penerus lain menggunakan transformer yang menukar voltan menggunakan semikonduktor empat lapisan yang dikenali sebagai thyristors bersama-sama dioda. A penyearah silikon yang terkawal, nama lain untuk thyristor, menggunakan katod dan anod yang dipisahkan oleh pintu dan empat lapisannya untuk membuat dua simpang p-n diatur satu di atas yang lain.

Penggunaan Sistem Rectifier

Jenis sistem penerus berbeza-beza merentasi aplikasi di mana anda perlu mengubah voltan atau arus. Sebagai tambahan kepada aplikasi yang telah dibincangkan, penerus mencari penggunaan dalam peralatan pematerian, kimpalan elektrik, isyarat radio AM, penjana nadi, pengganda voltan dan litar bekalan kuasa.

Baterian pematerian yang digunakan untuk menyambungkan bahagian-bahagian litar elektrik bersama-sama menggunakan penerus gelombang separuh untuk arah satu input AC. Teknik kimpalan elektrik yang menggunakan litar penerus jambatan adalah calon ideal untuk memberikan bekalan stabil, voltan DC polarisasi.

Radio AM, yang memodulasi amplitud, boleh menggunakan penerus gelombang separuh untuk mengesan perubahan dalam input isyarat elektrik. Litar penjanaan denyut nadi, yang menghasilkan denyutan segiempat tepat untuk litar digital menggunakan penerus gelombang separuh untuk menukar isyarat masukan.

Rectifiers dalam litar bekalan kuasa menukar AC ke DC daripada bekalan kuasa yang berlainan. Ini berguna kerana DC biasanya dihantar dalam jarak jauh sebelum ia ditukarkan kepada AC untuk peralatan elektrik dan elektronik isi rumah. Teknologi ini memanfaatkan sepenuhnya penerus jambatan yang boleh mengendalikan perubahan voltan.