NộI Dung
- Cầu chỉnh lưu và chỉnh lưu Diode
- Điốt silicon và Germanium
- Mạch chỉnh lưu nửa sóng
- Mạch chỉnh lưu toàn sóng
- Các thành phần và ứng dụng chỉnh lưu
- Công dụng của hệ thống chỉnh lưu
Bạn có thể tự hỏi làm thế nào dòng điện dòng điện trên khoảng cách dài cho các mục đích khác nhau. Và có nhiều "loại" điện khác nhau. Điện cung cấp năng lượng cho hệ thống đường sắt điện có thể không phù hợp cho các thiết bị gia dụng như điện thoại và TV. Chỉnh lưu giúp bằng cách chuyển đổi giữa các loại điện khác nhau.
Cầu chỉnh lưu và chỉnh lưu Diode
Các bộ chỉnh lưu cho phép bạn chuyển đổi từ dòng điện xoay chiều (AC) sang dòng điện một chiều (DC). AC là dòng điện chuyển đổi giữa chảy ngược và xuôi theo chu kỳ đều đặn trong khi DC chảy theo một hướng. Họ thường dựa vào một bộ chỉnh lưu cầu hoặc một diode chỉnh lưu.
Tất cả các chỉnh lưu sử dụng Nút giao P-N, các thiết bị bán dẫn cho phép dòng điện chạy theo một hướng duy nhất từ sự hình thành các chất bán dẫn loại p với chất bán dẫn loại n. Phía "p" có quá nhiều lỗ trống (vị trí không có electron) nên được tích điện dương. Phía "n" được tích điện âm với các electron ở lớp vỏ ngoài của chúng.
Nhiều mạch với công nghệ này được xây dựng với một cầu chỉnh lưu. Bộ chỉnh lưu cầu chuyển đổi AC thành DC bằng hệ thống điốt được làm bằng vật liệu bán dẫn theo phương pháp nửa sóng điều chỉnh một hướng của tín hiệu AC hoặc phương pháp sóng đầy đủ điều chỉnh cả hai hướng của AC đầu vào.
Chất bán dẫn là vật liệu cho dòng điện chạy vì chúng được làm từ các kim loại như gallium hoặc kim loại như silicon bị nhiễm các vật liệu như phốt pho như một phương tiện kiểm soát dòng điện. Bạn có thể sử dụng bộ chỉnh lưu cầu cho các ứng dụng khác nhau cho nhiều dòng điện.
Cầu chỉnh lưu cũng có ưu điểm là cung cấp nhiều điện áp và công suất hơn các bộ chỉnh lưu khác. Mặc dù có những lợi ích này, bộ chỉnh lưu cầu phải chịu đựng việc sử dụng bốn điốt với các điốt phụ so với các bộ chỉnh lưu khác, gây ra sụt áp làm giảm điện áp đầu ra.
Điốt silicon và Germanium
Các nhà khoa học và kỹ sư thường sử dụng silicon thường xuyên hơn Germanium trong việc tạo ra điốt. Các mối nối silicon p-n hoạt động hiệu quả hơn ở nhiệt độ cao hơn so với các chất Đức. Chất bán dẫn silicon cho phép dòng điện dễ dàng hơn và có thể được tạo ra với chi phí thấp hơn.
Các điốt này tận dụng điểm nối p-n để chuyển đổi AC thành DC như một loại "công tắc" điện cho phép dòng điện chạy theo hướng thuận hoặc ngược dựa trên hướng tiếp giáp p-n. Điốt phân cực thuận cho phép dòng điện tiếp tục chảy trong khi điốt phân cực ngược chặn nó. Đây là nguyên nhân khiến điốt silicon có điện áp chuyển tiếp khoảng 0,7 volt để chúng chỉ cho phép dòng điện chạy nếu nó lớn hơn volt. Đối với điốt Germanium, điện áp chuyển tiếp là 0,3 volt.
Đầu cực dương của pin, điện cực hoặc nguồn điện áp khác trong đó xảy ra quá trình oxy hóa trong mạch, cung cấp các lỗ cho cực âm của một diode trong việc hình thành mối nối p-n. Ngược lại, cực âm của một nguồn điện áp, nơi xảy ra sự khử, cung cấp các electron được gửi đến cực dương của diode.
Mạch chỉnh lưu nửa sóng
Bạn có thể học như thế nào chỉnh lưu nửa sóng được kết nối trong các mạch để hiểu cách chúng hoạt động. Bộ chỉnh lưu nửa sóng chuyển đổi giữa được phân cực thuận và phân cực ngược dựa trên nửa chu kỳ dương hoặc âm của sóng AC đầu vào. Đây là tín hiệu cho điện trở tải sao cho dòng điện chạy qua điện trở tỷ lệ với điện áp. Điều này xảy ra do Luật Ohms, đại diện cho điện áp V là sản phẩm của hiện tại Tôi và kháng chiến R trong V = IR.
Bạn có thể đo điện áp trên điện trở tải là điện áp cung cấp VS, bằng với điện áp DC đầu ra Vngoài. Điện trở liên quan đến điện áp này cũng phụ thuộc vào diode của chính mạch. Sau đó, mạch chỉnh lưu chuyển sang phân cực ngược trong đó nó lấy nửa chu kỳ âm của tín hiệu AC đầu vào. Trong trường hợp này, không có dòng điện chạy qua diode hoặc mạch và điện áp đầu ra giảm xuống 0. Dòng điện đầu ra là, sau đó, một chiều.
Mạch chỉnh lưu toàn sóng
••• Syed Hussain AtherNgược lại, bộ chỉnh lưu sóng toàn phần sử dụng toàn bộ chu kỳ (với nửa chu kỳ dương và âm) của tín hiệu AC đầu vào. Bốn điốt trong mạch chỉnh lưu sóng đầy đủ được bố trí sao cho khi đầu vào tín hiệu AC dương, dòng điện chạy qua diode từ CƯỜI MỞ MIỆNG1 đến điện trở tải và trở lại nguồn AC thông qua CƯỜI MỞ MIỆNG2. Khi tín hiệu AC âm, dòng điện sẽ lấy CƯỜI MỞ MIỆNG3-load-CƯỜI MỞ MIỆNG4 con đường thay thế. Điện trở tải cũng xuất ra điện áp DC từ bộ chỉnh lưu sóng đầy đủ.
Giá trị điện áp trung bình của bộ chỉnh lưu sóng toàn phần gấp đôi giá trị của bộ chỉnh lưu nửa sóng và gốc có nghĩa là điện áp bình phương, một phương pháp đo điện áp xoay chiều, của bộ chỉnh lưu sóng toàn phần bằng √2 lần so với bộ chỉnh lưu nửa sóng.
Các thành phần và ứng dụng chỉnh lưu
Hầu hết các thiết bị điện tử trong gia đình bạn đều sử dụng AC, nhưng một số thiết bị như máy tính xách tay chuyển đổi dòng điện này thành DC trước khi sử dụng. Hầu hết các máy tính xách tay sử dụng một loại Nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi (SMPS) cho phép điện áp DC đầu ra có nhiều năng lượng hơn cho kích thước, chi phí và trọng lượng của bộ chuyển đổi.
SMPS hoạt động bằng cách sử dụng bộ chỉnh lưu, bộ tạo dao động và bộ lọc điều khiển điều chế độ rộng xung (phương pháp giảm công suất của tín hiệu điện), điện áp và dòng điện. Bộ tạo dao động là nguồn tín hiệu AC mà từ đó bạn có thể xác định biên độ của dòng điện và hướng nó chảy. Bộ điều hợp AC của máy tính xách tay sau đó sử dụng bộ này để kết nối với nguồn điện AC và chuyển đổi điện áp AC cao thành điện áp DC thấp, một dạng mà nó có thể sử dụng để tự cấp nguồn trong quá trình sạc.
Một số hệ thống chỉnh lưu cũng sử dụng mạch làm mịn hoặc tụ điện cho phép chúng tạo ra điện áp không đổi, thay vì một bộ thay đổi theo thời gian. Các tụ điện điện phân của các tụ điện làm mịn có thể đạt được công suất từ 10 đến hàng ngàn microfarad (TừF). Nhiều điện dung là cần thiết cho điện áp đầu vào lớn hơn.
Các bộ chỉnh lưu khác sử dụng các máy biến áp làm thay đổi điện áp bằng cách sử dụng chất bán dẫn bốn lớp được gọi là thyristor cùng với điốt. Một chỉnh lưu điều khiển silicon, một tên gọi khác của thyristor, sử dụng cực âm và cực dương cách nhau bởi một cổng và bốn lớp của nó để tạo ra hai mối nối p-n được sắp xếp chồng lên nhau.
Công dụng của hệ thống chỉnh lưu
Các loại hệ thống chỉnh lưu khác nhau giữa các ứng dụng mà bạn cần thay đổi điện áp hoặc dòng điện. Ngoài các ứng dụng đã được thảo luận, bộ chỉnh lưu tìm thấy sử dụng trong thiết bị hàn, hàn điện, tín hiệu vô tuyến AM, máy phát xung, hệ số nhân điện áp và mạch cấp điện.
Bàn là hàn được sử dụng để kết nối các bộ phận của mạch điện với nhau sử dụng bộ chỉnh lưu nửa sóng cho một hướng của AC đầu vào. Kỹ thuật hàn điện sử dụng mạch chỉnh lưu cầu là ứng cử viên lý tưởng để cung cấp điện áp DC ổn định, phân cực.
Đài AM, điều chỉnh biên độ, có thể sử dụng bộ chỉnh lưu nửa sóng để phát hiện những thay đổi trong đầu vào tín hiệu điện. Mạch tạo xung, tạo xung hình chữ nhật cho mạch kỹ thuật số sử dụng bộ chỉnh lưu nửa sóng để thay đổi tín hiệu đầu vào.
Các bộ chỉnh lưu trong các mạch cung cấp điện chuyển đổi AC thành DC từ các nguồn cung cấp năng lượng khác nhau. Điều này rất hữu ích vì DC thường được gửi qua khoảng cách xa trước khi được chuyển đổi thành AC cho các thiết bị điện và điện tử gia dụng. Những công nghệ này sử dụng rất nhiều bộ chỉnh lưu cầu có thể xử lý sự thay đổi điện áp.