Meilleure réponse
Une application largement utilisée de cette fonction et des diodes en général est la conversion dune tension alternative (AC) en une tension (DC). En dautres termes, Rectification.
Mais de petites diodes de signal peuvent également être utilisées comme redresseurs dans des redresseurs ou des applications de faible puissance et de faible courant (moins de 1 ampère), mais où des courants de polarisation directe plus importants ou un retour inverse plus élevé les tensions de blocage de polarisation sont impliquées, la jonction PN dune petite diode de signal finirait par surchauffer et fondre, donc des diodes de puissance plus grandes et plus robustes sont utilisées à la place.
La diode à semi-conducteur de puissance, connue simplement sous le nom de diode de puissance, a beaucoup une plus grande zone de jonction PN par rapport à son cousin de diode de signal plus petit, ce qui se traduit par une capacité de courant direct élevée allant jusquà plusieurs centaines dampères (KA) et une tension de blocage inverse allant jusquà plusieurs milliers de volts (KV).
Étant donné que la diode de puissance a une grande jonction PN, elle ne convient pas aux applications à haute fréquence au-dessus de 1 MHz, mais des diodes spéciales et coûteuses à haute fréquence et à courant élevé sont disponibles. Pour les applications de redressement haute fréquence, les diodes Schottky sont généralement utilisées en raison de leur court temps de récupération inverse et de leur faible chute de tension dans leur condition de polarisation directe.
Les diodes de puissance fournissent un redressement incontrôlé de lalimentation et sont utilisées dans des applications telles que la charge de batterie et alimentations CC ainsi que redresseurs et onduleurs CA. En raison de leurs caractéristiques de courant et de tension élevées, elles peuvent également être utilisées comme diodes de roue libre et réseaux damortissement.
Les diodes de puissance sont conçues pour avoir une résistance «ON» directe de fractions dOhm tandis que leur blocage inverse la résistance est de lordre des méga-ohms. Certaines des diodes de puissance de plus grande valeur sont conçues pour être «montées sur des goujons» sur des dissipateurs, réduisant leur résistance thermique entre 0,1 et 1 oC / Watt.
Si une tension alternative est appliquée à travers une diode de puissance, pendant la phase positive demi-cycle, la diode conduira le courant passant et pendant le demi-cycle négatif, la diode ne conduira pas en bloquant le flux de courant. Ensuite, la conduction à travers la diode de puissance ne se produit que pendant le demi-cycle positif et est donc unidirectionnelle, cest-à-dire CC comme illustré.
Redresseur de diode de puissance
Redresseur de diode de puissance
Alimentation les diodes peuvent être utilisées individuellement comme ci-dessus ou connectées ensemble pour produire une variété de circuits redresseurs tels que «Half-Wave», «Full-Wave» ou comme «Bridge Redresseurs». Chaque type de circuit redresseur peut être classé comme non contrôlé, semi-contrôlé ou entièrement contrôlé lorsquun redresseur non contrôlé utilise uniquement des diodes de puissance, un redresseur entièrement contrôlé utilise des thyristors (SCR) et un redresseur semi-contrôlé est un mélange de diodes et de thyristors.
La diode de puissance individuelle la plus couramment utilisée pour les applications électroniques de base est la diode de redressement de type passif en verre de la série 1N400x à usage général avec des valeurs standard de courant redressé direct continu de 1,0 A et de tension de blocage inverse à partir de 50 V pour le 1N4001 jusquà 1000v pour le 1N4007, le petit 1N4007GP étant le plus populaire pour la rectification de tension secteur à usage général.
Rectification demi-onde
Un redresseur est un circuit qui convertit le courant alternatif ( AC) en une puissance de sortie en courant continu (DC). Lalimentation dentrée peut être une alimentation monophasée ou multiphasée, le plus simple de tous les circuits redresseurs étant celui du redresseur demi-onde.
La diode de puissance dans un circuit redresseur demi-onde passe juste la moitié de chaque onde sinusoïdale complète de lalimentation CA afin de la convertir en une alimentation CC. Ensuite, ce type de circuit est appelé un redresseur «demi-onde» car il ne passe que la moitié de lalimentation CA entrante comme illustré ci-dessous.
Circuit redresseur demi-onde
demi-onde circuit redresseur
Pendant chaque demi-cycle «positif» de londe sinusoïdale CA, la diode est polarisée en direct car lanode est positive par rapport à la cathode, ce qui entraîne un courant traversant la diode.
La charge DC étant résistive (résistance, R), le courant circulant dans la résistance de charge est donc proportionnel à la tension (loi dOhm), et la tension aux bornes de la résistance de charge sera donc la même que la tension dalimentation , Vs (moins Vf), cest-à-dire que la tension «CC» aux bornes de la charge est sinusoïdale pour le premier demi-cycle uniquement, donc Vout = Vs.
Pendant chaque demi-cycle «négatif» de la forme donde dentrée sinusoïdale CA , la diode est polarisée en inverse car lanode est négative par rapport à la cathode. Par conséquent, AUCUN courant ne traverse la diode ou le circuit. Ensuite, dans le demi-cycle négatif de lalimentation, aucun courant ne circule dans la résistance de charge car aucune tension napparaît à travers elle, donc Vout = 0.
Le courant du côté CC du circuit circule dans une direction ne faisant que le circuit unidirectionnel.Comme la résistance de charge reçoit de la diode une moitié positive de la forme donde, zéro volt, une moitié positive de la forme donde, zéro volt, etc., la valeur de cette tension irrégulière serait égale en valeur à une tension continue équivalente de 0,318 x Vmax. de la forme donde sinusoïdale dentrée ou 0,45 x Vrms de la forme donde sinusoïdale dentrée.
Ensuite, la tension continue équivalente, VDC aux bornes de la résistance de charge est calculée comme suit.
forme donde redresseur demi-onde
équation de tension continue redressée
Où Vmax est la valeur de tension maximale ou de crête de lalimentation sinusoïdale CA, et VS est la valeur RMS (Root Mean Squared) de lalimentation.
Exemple de diode de puissance n ° 1
Calculez la tension entre VDC et le courant IDC, passant à travers une résistance de 100Ω connectée à un redresseur demi-onde monophasé de 240 Vrms comme indiqué ci-dessus. Calculez également la puissance CC consommée par la charge.
Équation du courant des diodes de puissance
Pendant le processus de redressement, la tension et le courant CC de sortie résultants sont donc à la fois «ON» et «OFF» pendant chaque cycle. Comme la tension aux bornes de la résistance de charge nest présente que pendant la moitié positive du cycle (50\% de la forme donde dentrée), il en résulte une faible valeur CC moyenne fournie à la charge.
La variation de la forme donde de sortie redressée entre cette condition «ON» et «OFF» produit une forme donde qui a de grandes quantités d «ondulation», ce qui est une caractéristique indésirable. Londulation CC qui en résulte a une fréquence égale à celle de la fréquence dalimentation CA.
Très souvent, lors du redressement dune tension alternative, nous souhaitons produire une tension continue «stable» et continue, sans aucune variation de tension ou ondulation. Une façon de faire cela consiste à connecter un condensateur de grande valeur aux bornes de tension de sortie en parallèle avec la résistance de charge comme indiqué ci-dessous. Ce type de condensateur est communément appelé «réservoir» ou condensateur de lissage.
Redresseur demi-onde avec condensateur de lissage
diode de puissance avec condensateur de lissage
Quand le redressement est utilisé pour fournir une alimentation en tension continue (CC) à partir dune source alternative (CA), la quantité de tension dondulation peut être encore réduite en utilisant des condensateurs de plus grande valeur, mais il existe des limites à la fois sur le coût et la taille des types de condensateurs de lissage
Pour une valeur de condensateur donnée, un courant de charge plus élevé (résistance de charge plus petite) déchargera le condensateur plus rapidement (Constante de temps RC) et augmentera ainsi londulation obtenue. Ensuite, pour un circuit redresseur monophasé demi-onde utilisant une diode de puissance, il nest pas très pratique dessayer de réduire la tension dondulation par le lissage du condensateur seul. Dans ce cas, il serait plus pratique dutiliser la «rectification pleine onde» à la place.
En pratique, le redresseur demi-onde est le plus souvent utilisé dans les applications de faible puissance en raison de ses inconvénients majeurs. Lamplitude de sortie est inférieure à lamplitude dentrée, il ny a pas de sortie pendant le demi-cycle négatif, donc la moitié de lénergie est gaspillée et la sortie est pulsée en CC, ce qui entraîne une ondulation excessive.
Pour surmonter ces inconvénients, un certain nombre de Les diodes de puissance sont connectées ensemble pour produire un redresseur à onde complète comme indiqué dans le prochain tutoriel.
Réponse
Une diode de puissance est un dispositif à semi-conducteur cristallin utilisé principalement pour convertir le courant alternatif (CA) au courant continu (DC), un processus connu sous le nom de rectification. Trouvé dans les circuits dalimentation de pratiquement tous les équipements électriques et électroniques modernes, la fonction dune diode de puissance sapparente à une vanne unidirectionnelle mécanique. Elle conduit le courant électrique avec une résistance minimale dans une direction, connue sous le nom de direction directe, tout en empêchant le courant de circuler dans la direction opposée. Typiquement capables de faire passer jusquà plusieurs centaines dampères en avant, les diodes de puissance ont des jonctions PN beaucoup plus grandes et donc une capacité de transport de courant direct plus élevée que leurs plus petits parents de diodes de signal utilisés dans lélectronique grand public pour réguler et réduire Cela rend les diodes de puissance mieux adaptées aux applications impliquant des courants et des tensions plus élevés.