Cel mai bun răspuns
O aplicație pe scară largă a acestei caracteristici și a diodelor în general constă în conversia unei tensiuni alternative (AC) într-o continuă tensiune (DC). Cu alte cuvinte, Rectificare.
Dar diodele de semnal mici pot fi folosite și ca redresoare în redresoare sau aplicații de curent redus (mai puțin de 1 amp), dar în cazul în care curenții de polarizare înainte mai mari sau inversarea mai mare tensiunile de blocare a polarizării sunt implicate, joncțiunea PN a unei diode de semnal mici ar putea în cele din urmă să se supraîncălzească și să se topească, astfel încât să fie folosite în schimb diode de putere mai mari și mai robuste.
Dioda semiconductoare de putere, cunoscută pur și simplu ca dioda de putere, are o mult zonă de joncțiune PN mai mare în comparație cu vărul său cu diodă de semnal mai mică, rezultând o capacitate mare de curent înainte de până la câteva sute de amperi (KA) și o tensiune de blocare inversă de până la câteva mii de volți (KV).
Deoarece dioda de putere are o joncțiune PN mare, nu este potrivită pentru aplicații de înaltă frecvență peste 1MHz, dar sunt disponibile diode speciale și costisitoare de înaltă frecvență și curent ridicat. Pentru aplicații de redresare de înaltă frecvență, diodele Schottky sunt utilizate în general din cauza timpului lor scurt de recuperare inversă și a scăderii de tensiune scăzută în starea lor de polarizare directă. și surse de curent continuu, precum și redresoare și invertoare de curent alternativ. Datorită caracteristicilor ridicate de curent și tensiune, acestea pot fi folosite și ca diode cu roți libere și rețele snubber.
Diodele de putere sunt proiectate să aibă o rezistență „ON” directă a fracțiilor de Ohm în timp ce blocarea lor inversă rezistența este în domeniul mega-ohmi. Unele dintre diodele de putere cu valoare mai mare sunt proiectate pentru a fi „montate cu știft” pe radiatoare, reducând rezistența lor termică între 0,1 și 1oC / Watt.
Dacă se aplică o tensiune alternativă pe o diodă de putere, în timpul pozitivului jumătate de ciclu dioda va conduce curentul de trecere și în timpul semiciclului negativ dioda nu va conduce blocând fluxul de curent. Apoi, conducerea prin dioda de putere are loc numai în timpul semiciclului pozitiv și, prin urmare, este unidirecțional, adică DC, așa cum se arată.
Redirector cu diodă de putere
redresor cu diodă de putere
Putere diodele pot fi utilizate individual ca mai sus sau conectate împreună pentru a produce o varietate de circuite redresoare, cum ar fi „Half-Wave”, „Full-Wave” sau ca „Bridge Rectifiers”. Fiecare tip de circuit de redresare poate fi clasificat ca necontrolat, pe jumătate controlat sau complet controlat atunci când un redresor necontrolat folosește doar diode de putere, un redresor complet controlat utilizează tiristoare (SCR) și un redresor semicontrolat este un amestec atât de diode, cât și de tiristoare.
Cea mai frecvent utilizată diodă individuală de putere pentru aplicațiile electronice de bază este dioda rectificatoare de tip pasivat din sticlă din seria 1N400x, cu valori standard ale curentului rectificat continuu direct de 1,0 amp și tensiunea de blocare inversă de la 50v pentru 1N4001 până la 1000v pentru 1N4007, micul 1N4007GP fiind cel mai popular pentru rectificarea tensiunii de rețea de uz general.
Rectificare pe jumătate de undă
Un redresor este un circuit care convertește curentul alternativ ( AC) putere de intrare într-o putere de ieșire de curent continuu (DC). Sursa de alimentare de intrare poate fi o sursă monofazată sau multifazată, cel mai simplu dintre toate circuitele redresoare fiind cel al redresorului cu jumătate de undă.
Dioda de putere într-un circuit redresor cu jumătate de undă trece doar o jumătate din fiecare undă sinusoidală completă a sursei de CA pentru a o converti într-o sursă de curent continuu. Apoi, acest tip de circuit este numit redresor „jumătate de undă”, deoarece trece doar jumătate din sursa de alimentare de curent alternativ, așa cum se arată mai jos.
Circuit redresor jumătate de undă
jumătate de undă circuit redresor
În timpul fiecărui jumătate de ciclu „pozitiv” al undei sinusoidale AC, dioda este polarizată înainte, deoarece anodul este pozitiv în raport cu catodul, rezultând curentul care circulă prin diodă.
Deoarece sarcina de curent continuu este rezistivă (rezistor, R), curentul care curge în rezistența de sarcină este, prin urmare, proporțional cu tensiunea (legea lui Ohm), iar tensiunea de pe rezistența de sarcină va fi, prin urmare, aceeași cu tensiunea de alimentare , Vs (minus Vf), adică tensiunea „DC” de-a lungul sarcinii este sinusoidală doar pentru prima jumătate a ciclului, deci Vout = Vs.
În timpul fiecărui jumătate de ciclu „negativ” al formei de undă de intrare sinusoidală AC , dioda este polarizată invers deoarece anodul este negativ în raport cu catodul. Prin urmare, curentul NO circulă prin diodă sau circuit. Apoi, în jumătatea ciclului negativ al alimentării, nu curge curent în rezistența de sarcină, deoarece nu apare tensiune peste el, prin urmare, Vout = 0.
Curentul de pe partea CC a circuitului curge într-o singură direcție făcând circuitul doar unidirecțional.Deoarece rezistența de sarcină primește de la diodă o jumătate pozitivă a formei de undă, zero volți, o jumătate pozitivă a formei de undă, zero volți, etc., valoarea acestei tensiuni neregulate ar fi egală ca valoare cu o tensiune DC echivalentă de 0,318 x Vmax a formei de undă sinusoidală de intrare sau 0,45 x Vrms a formei de undă sinusoidală de intrare.
Apoi, tensiunea DC echivalentă, VDC în rezistența de sarcină este calculată după cum urmează.
forma de undă a redresorului cu jumătate de undă
ecuația rectificată a tensiunii de curent continuu
Unde Vmax este valoarea maximă sau de vârf a tensiunii de alimentare sinusoidală de curent alternativ și VS este valoarea RMS (Root Mean Squared) a sursei de alimentare.
Power Diode Example No1
Calculați tensiunea pe VDC și curentul IDC, care curge printr-un rezistor de 100Ω conectat la un redresor cu jumătate de undă de 240 Vrms monofazat așa cum se arată mai sus. Calculați, de asemenea, puterea continuă consumată de sarcină.
ecuația curentului diodelor de putere
În timpul procesului de rectificare, tensiunea și curentul continuu de ieșire rezultate sunt, prin urmare, atât „ON”, cât și „OFF” în timpul fiecare ciclu. Deoarece tensiunea pe rezistorul de sarcină este prezentă numai în timpul jumătății pozitive a ciclului (50\% din forma de undă de intrare), acest lucru are ca rezultat o valoare medie scăzută a DC fiind furnizată încărcăturii.
Variația de forma de undă de ieșire rectificată dintre această condiție „PORNIT” și „OPRIT” produce o formă de undă care are cantități mari de „ondulare” care este o caracteristică nedorită. Ondulația de curent continuu rezultată are o frecvență egală cu cea a frecvenței de alimentare de curent alternativ.
Foarte des, atunci când rectificăm o tensiune alternativă, dorim să producem o tensiune continuă „constantă” și continuă, liberă de orice variație de tensiune sau clipoci. O modalitate de a face acest lucru este să conectați un condensator cu valoare mare la bornele tensiunii de ieșire în paralel cu rezistența de sarcină, așa cum se arată mai jos. Acest tip de condensator este cunoscut în mod obișnuit ca „rezervor” sau condensator de netezire.
Redresor cu jumătate de undă cu condensator de netezire
diodă de putere cu condensator de netezire
Când rectificarea este utilizată pentru a furniza o sursă de alimentare cu tensiune directă (DC) de la o sursă alternativă (AC), cantitatea de tensiune de ondulare poate fi redusă în continuare prin utilizarea condensatoarelor cu valoare mai mare, dar există limite atât pentru cost, cât și pentru dimensiune, la tipurile de condensatori de netezire folosit.
Pentru o anumită valoare a condensatorului, un curent de sarcină mai mare (rezistență la sarcină mai mică) va descărca condensatorul mai rapid (RC Time Constant) și astfel crește valul obținut. Apoi, pentru circuitul redresor monofazat, cu jumătate de undă, utilizând o diodă de putere, nu este foarte practic să încercați să reduceți tensiunea de ondulare numai prin netezirea condensatorului. În acest caz, ar fi mai practic să folosiți „Rectificarea cu undă completă”.
În practică, redresorul cu jumătate de undă este utilizat cel mai adesea în aplicații cu putere redusă, din cauza dezavantajelor lor majore. Amplitudinea de ieșire este mai mică decât amplitudinea de intrare, nu există nici o ieșire în timpul semiciclului negativ, astfel încât jumătate din puterea este irosită, iar ieșirea este pulsată DC, rezultând o ondulare excesivă.
Pentru a depăși aceste dezavantaje, un număr de Diodele de putere sunt conectate împreună pentru a produce un redresor cu undă completă, așa cum am discutat în următorul tutorial. la curent continuu (DC), un proces cunoscut sub numele de rectificare. Găsit în circuitele de alimentare cu energie ale tuturor echipamentelor electrice și electronice moderne, funcția unei diode de putere este asemănătoare cu o supapă unidirecțională mecanică. Conduce curent electric cu rezistență minimă într-o direcție, cunoscută sub numele de direcția sa înainte, în timp ce împiedică curentul să curgă în direcția opusă. De obicei capabile să treacă până la câteva sute de amperi înainte, diodele de putere au joncțiuni PN mult mai mari și, prin urmare, o capacitate de transport a curentului mai mare decât rudele lor mai mici de diode de semnal utilizate în electronica de consum pentru a regla și reduce Acest lucru face ca diodele de putere să fie mai potrivite pentru aplicații în care sunt implicați curenți mai mari și tensiuni mai mari.