doğrultucu - Rectifier
|Bir kısmı bir dizi üzerinde|
|Elektrik Mühendisliği|
|Elektrik güç dönüşümü|
|Elektrik güç altyapısı|
|Elektrik güç sistemleri bileşenleri|
İşlem, akımın yönünü "düzleştirdiği" için düzeltme olarak bilinir . Fiziksel olarak doğrultucular, vakum tüplü diyotlar , ıslak kimyasal hücreler, cıva ark valfleri , bakır ve selenyum oksit levha yığınları, yarı iletken diyotlar , silikon kontrollü doğrultucular ve diğer silikon bazlı yarı iletken anahtarlar dahil olmak üzere bir dizi form alır . Tarihsel olarak, senkron elektromekanik anahtarlar ve motorlar bile kullanılmıştır. Kristal radyolar olarak adlandırılan erken radyo alıcıları, bir nokta temaslı doğrultucu veya "kristal dedektörü" olarak hizmet etmek için bir galen kristali (kurşun sülfür) üzerine ince tel preslemenin bir " kedi bıyığı " kullandı .
Doğrultucuların birçok kullanımı vardır, ancak genellikle DC güç kaynaklarının ve yüksek voltajlı doğru akım güç iletim sistemlerinin bileşenleri olarak hizmet ettikleri bulunur . Doğrultma, bir güç kaynağı olarak kullanılmak üzere doğru akım üretmekten başka rollere hizmet edebilir. Belirtildiği gibi, dedektörler ve radyo sinyalleri redresör olarak hizmet vermektedir. Gazlı ısıtma sistemlerinde alevin varlığını algılamak için alev düzeltme kullanılır.
Alternatif akım kaynağının tipine ve doğrultucu devresinin düzenine bağlı olarak, çıkış voltajı, düzgün bir sabit voltaj üretmek için ek yumuşatma gerektirebilir. Radyo, televizyon ve bilgisayar ekipmanı için güç kaynakları gibi birçok redresör uygulaması, sabit bir sabit DC voltajı gerektirir (bir pil tarafından üretileceği gibi ). Bu uygulamalarda doğrultucunun çıkışı, bir kapasitör , jikle veya bir dizi kapasitör , jikle ve direnç olabilen bir elektronik filtre ile düzleştirilir ve ardından muhtemelen sabit bir voltaj üretmek için bir voltaj regülatörü gelir.
DC'yi AC'ye dönüştüren zıt işlevi yerine getiren daha karmaşık devrelere invertör denir .
doğrultucu cihazlar
Silikon yarı iletken doğrultucuların geliştirilmesinden önce, vakum tüplü termiyonik diyotlar ve bakır oksit veya selenyum bazlı metal doğrultucu yığınları kullanıldı. Yarı iletken elektroniğin piyasaya sürülmesiyle, bazı vakum tüplü ses ekipmanı meraklıları dışında, vakum tüplü doğrultucuların modası geçti . Çok düşük akımdan çok yüksek akıma güç doğrultma için, çeşitli tiplerde yarı iletken diyotlar ( bağlantı diyotları , Schottky diyotları , vb.) yaygın olarak kullanılmaktadır.
Kontrol elektrotlarına sahip olan ve aynı zamanda tek yönlü akım valfleri görevi gören diğer cihazlar, basit düzeltmeden daha fazlasının gerekli olduğu yerlerde, örneğin değişken çıkış voltajının gerekli olduğu yerlerde kullanılır. Yüksek voltajlı doğru akım güç iletiminde kullanılanlar gibi yüksek güçlü doğrultucular, çeşitli tiplerde silikon yarı iletken cihazları kullanır. Bunlar, akımı yalnızca bir yönde iletmek için etkin bir şekilde diyotlar olarak işlev gören tristörler veya diğer kontrollü anahtarlamalı katı hal anahtarlarıdır.
doğrultucu devreleri
Doğrultucu devreler tek fazlı veya çok fazlı olabilir. Ev ekipmanı için çoğu düşük güçlü doğrultucu tek fazlıdır, ancak endüstriyel uygulamalar ve enerjinin DC (HVDC) olarak iletimi için üç fazlı doğrultma çok önemlidir.
Tek fazlı doğrultucular
Yarım dalga doğrultma
Tek fazlı bir kaynağın yarım dalga doğrultma işleminde, AC dalgasının pozitif veya negatif yarısı geçirilirken diğer yarısı bloke edilir. Matematiksel olarak, bir adım işlevidir (pozitif geçiş, negatif blok için): pozitif geçiş, pozitif girişlerde özdeşlik olan rampa işlevine karşılık gelir, negatif blokaj, negatif girişlerde sıfıra karşılık gelir. Giriş dalga biçiminin yalnızca yarısı çıkışa ulaştığından, ortalama voltaj daha düşüktür. Yarım dalga doğrultma işlemi bir tek gerektirir diyot bir bölgesindeki tek fazlı kaynağı a ya da üç üç fazlı kaynağı . Doğrultucular tek yönlü ancak titreşimli bir doğru akım verir; yarım dalga doğrultucular, tam dalga doğrultuculardan çok daha fazla dalgalanma üretir ve çıkıştan AC frekansının harmoniklerini ortadan kaldırmak için çok daha fazla filtreleme gerekir .
Sinüzoidal bir giriş gerilimi için ideal bir yarım dalga doğrultucunun yüksüz çıkış DC gerilimi:
nerede:
- V dc , V av – DC veya ortalama çıkış voltajı,
- V tepe , faz giriş gerilimlerinin tepe değeri,
- V rms , çıkış voltajının ortalama kare (RMS) değeri.
Tam dalga doğrultma
Tam dalga doğrultucu, giriş dalga formunun tamamını çıkışında sabit polariteye (pozitif veya negatif) dönüştürür. Matematiksel olarak, bu mutlak değer fonksiyonuna karşılık gelir . Tam dalga doğrultma, giriş dalga formunun her iki polaritesini de titreşimli DC'ye (doğru akım) dönüştürür ve daha yüksek bir ortalama çıkış voltajı verir. İki diyot ve bir merkez kademeli transformatör veya bir köprü konfigürasyonunda dört diyot ve herhangi bir AC kaynağı (merkez kademesiz bir transformatör dahil) gereklidir. Tekli yarı iletken diyotlar, ortak katot veya ortak anotlu çift diyotlar ve dört veya altı diyot köprüler tek bileşenli olarak üretilmektedir.
Tek fazlı AC için, trafo merkeze bağlıysa, arka arkaya iki diyot (gerekli çıkış polaritesine bağlı olarak katottan katoda veya anottan anoda) bir tam dalga doğrultucu oluşturabilir. Bir köprü doğrultucuya göre aynı çıkış voltajını elde etmek için sekonder transformatörde iki kat daha fazla dönüş gerekir, ancak güç değeri değişmez.
Ortalama ve redresör ideal tek fazlı tam dalga yüksüz çıkış voltajları RMS:
Çok yaygın çift diyotlu doğrultucu vakum tüpleri , tek bir zarf içinde tek bir ortak katot ve iki anot içeriyordu ve pozitif çıkışlı tam dalga doğrultma elde etti. 5U4 ve 80/5Y3 (4 pin)/(sekizlik) bu konfigürasyonun popüler örnekleriydi.
Üç fazlı doğrultucular
Tek fazlı doğrultucular, ev ekipmanlarının güç kaynakları için yaygın olarak kullanılır. Bununla birlikte, çoğu endüstriyel ve yüksek güçlü uygulamalar için üç fazlı doğrultucu devreler normdur. Tek fazlı doğrultucularda olduğu gibi, üç fazlı doğrultucular yarım dalga devresi, merkez uçlu transformatör kullanan tam dalga devresi veya tam dalga köprü devresi şeklini alabilir.
Tristörler , çıkış voltajını düzenleyebilen bir devre oluşturmak için genellikle diyotların yerine kullanılır. Doğru akım sağlayan birçok cihaz aslında üç fazlı AC üretir . Örneğin, bir otomobil alternatörü , pil şarjı için tam dalga doğrultucu işlevi gören altı diyot içerir.
Üç fazlı, yarım dalga devresi
Kontrolsüz üç fazlı, yarım dalga orta nokta devresi, her faza bir tane bağlı üç diyot gerektirir. Bu, üç fazlı doğrultucunun en basit türüdür ancak hem AC hem de DC bağlantılarında nispeten yüksek harmonik bozulmadan muzdariptir . DC tarafındaki çıkış voltajı, şebeke frekansının döngüsü başına üç farklı darbe içerdiğinden, bu tip doğrultucunun darbe sayısının üç olduğu söylenir:
Bu üç darbeli DC voltajının tepe değerleri , giriş fazı voltajının RMS değerinden hesaplanır (hattan nötr voltaja, Kuzey Amerika'da 120 V, ana şebeke işletiminde Avrupa'da 230 V): . Ortalama yüksüz çıkış gerilimi sonuçları integrali süresi süresi ile bir pozitif yarım-dalga grafiğinin altındaki (° 150 ° 30)
- ⇒ ⇒ ≈ 1,17 ⋅
Merkez uçlu transformatör kullanan üç fazlı, tam dalga devresi
AC beslemesi, bir merkez musluklu bir transformatör üzerinden beslenirse, geliştirilmiş harmonik performansa sahip bir doğrultucu devresi elde edilebilir. Bu doğrultucu şimdi, her bir transformatör sekonder sargısının her bir ucuna bağlı olan altı diyot gerektirir. Bu devrenin darbe sayısı altıdır ve aslında altı fazlı yarım dalga devresi olarak düşünülebilir.
Katı hal cihazları kullanıma sunulmadan önce , yarım dalga devresi ve merkez uçlu bir transformatör kullanan tam dalga devresi, cıva ark valfleri kullanan endüstriyel doğrultucularda çok yaygın olarak kullanılıyordu . Bunun nedeni, üç veya altı AC besleme girişinin, ortak bir katodu paylaşan tek bir tank üzerindeki karşılık gelen sayıda anot elektrotuna beslenebilmesiydi.
Diyotların ve tristörlerin ortaya çıkmasıyla bu devreler daha az popüler hale geldi ve üç fazlı köprü devresi en yaygın devre haline geldi.
Üç fazlı köprü doğrultucu kontrolsüz
Kontrolsüz bir üç fazlı köprü doğrultucu için altı diyot kullanılır ve devrenin yine altı darbe sayısı vardır. Bu nedenle, yaygın olarak altı darbeli bir köprü olarak da adlandırılır. B6 devresi, iki adet üç darbeli merkez devrenin seri bağlantısı olarak basitleştirilmiş olarak görülebilir.
Düşük güç uygulamaları için, birinci diyotun anodu ikincinin katoduna bağlı olan seri çift diyotlar, bu amaç için tek bir bileşen olarak üretilir. Ticari olarak temin edilebilen bazı çift diyotlarda dört terminalin tümü mevcuttur, böylece kullanıcı bunları tek fazlı bölünmüş besleme kullanımı, yarım köprü veya üç fazlı doğrultucu için yapılandırabilir.
Daha yüksek güç uygulamaları için, genellikle köprünün altı kolunun her biri için tek bir ayrı cihaz kullanılır. En yüksek güçler için, köprünün her bir kolu, paralel (çok yüksek akımın gerekli olduğu durumlarda, örneğin alüminyum eritme işleminde ) veya seri olarak (örneğin, çok yüksek voltajların gerekli olduğu durumlarda) onlarca veya yüzlerce ayrı cihazdan oluşabilir. yüksek voltajlı doğru akım güç iletimi).
Titreşimli DC gerilimi , 30° faz kaymalı , anlık pozitif ve negatif faz gerilimlerinin farklılıklarından kaynaklanır :
B6 devresinin ideal, yüksüz ortalama çıkış voltajı , tepe değeri ile (60° ila 120°) periyot süresine sahip bir DC voltaj darbesinin grafiğinin altındaki integralden kaynaklanır :
- ⇒ ⇒ ≈ 2,34 ⋅
Üç fazlı köprü doğrultucu simetrik olarak çalıştırılırsa (pozitif ve negatif besleme gerilimi olarak), çıkış tarafında doğrultucunun merkez noktası (veya izole referans potansiyeli olarak adlandırılan) transformatörün (veya nötr) merkez noktasının karşısındadır. iletken), üçgen ortak mod voltajı şeklinde potansiyel bir farka sahiptir . Bu nedenle bu iki merkez asla birbirine bağlanmamalıdır, aksi takdirde kısa devre akımları akacaktır. Zemin simetrik işlemde üç fazlı köprü doğrultucu böylece nötr iletkeni ya da dekuple edilir toprak şebeke geriliminin. Transformatör tarafından beslenen, transformatörün sekonder sargısının şebeke geriliminden elektriksel olarak izole edilmesi ve sekonder sargının yıldız noktasının toprakta olmaması şartıyla köprünün merkez noktasının topraklanması mümkündür. Ancak bu durumda trafo sargıları üzerinden (ihmal edilebilir) kaçak akımlar akmaktadır.
Ortak mod gerilimi, titreşimli DC gerilimini oluşturan pozitif ve negatif faz gerilimleri arasındaki farkların ilgili ortalama değerlerinden oluşturulur. Delta voltajının tepe değeri, faz giriş voltajının tepe değerinin ¼'ü kadardır ve periyodun 60°'sinde DC voltajının eksi yarısı ile hesaplanır :
- = · 0,25
Ortak mod voltajının RMS değeri, üçgen salınımlar için form faktöründen hesaplanır:
Devre asimetrik olarak çalıştırılırsa (sadece bir pozitif kutuplu basit bir besleme voltajı olarak), hem pozitif hem de negatif kutuplar (veya izole referans potansiyeli), giriş voltajının merkezinin (veya toprağın) karşısında pozitife benzer şekilde titreşir. ve faz gerilimlerinin negatif dalga biçimleri. Bununla birlikte, faz voltajlarındaki farklılıklar, altı darbeli DC voltajıyla sonuçlanır (bir süre boyunca). Transformatör merkezinin negatif kutuptan kesin olarak ayrılması (aksi takdirde kısa devre akımları akacaktır) veya bir izolasyon transformatörü tarafından çalıştırıldığında negatif kutbun olası bir topraklanması, simetrik çalışmaya uygun şekilde uygulanır.
Üç fazlı köprü doğrultucu kontrollü
Kontrollü üç fazlı köprü doğrultucu diyotlar yerine tristörler kullanır. Çıkış voltajı cos(α) faktörü ile azaltılır:
Veya hattan hatta giriş voltajı cinsinden ifade edilir:
Nerede:
- V LLpeak , hattan hatta giriş gerilimlerinin tepe değeri,
- V tepe , faz (hattan nötre) giriş gerilimlerinin tepe değeri,
- α, tristörün ateşleme açısı (düzeltme yapmak için diyotlar kullanılıyorsa 0)
Yukarıdaki denklemler yalnızca AC kaynağından akım çekilmediğinde veya AC besleme bağlantılarının endüktansı olmadığı teorik durumda geçerlidir. Uygulamada, besleme endüktansı artan yükle DC çıkış voltajında, tipik olarak tam yükte %10-20 aralığında bir azalmaya neden olur.
Besleme endüktansının etkisi, bir fazdan diğerine aktarım sürecini (komutasyon olarak adlandırılır) yavaşlatmaktır. Bunun sonucu olarak, bir çift cihaz arasındaki her geçişte, köprüdeki üç (iki yerine) cihazın aynı anda ilettiği bir örtüşme periyodu vardır. Örtüşme açısı genellikle μ (veya u) sembolü ile ifade edilir ve tam yükte 20 30° olabilir.
Besleme endüktansı dikkate alındığında, doğrultucunun çıkış voltajı şuna düşürülür:
Örtüşme açısı μ, DC akımı ile doğrudan ilişkilidir ve yukarıdaki denklem şu şekilde yeniden ifade edilebilir:
Nerede:
- L c , faz başına komütasyon endüktansı
- ben d , doğru akım
On iki darbeli köprü
Tek fazlı doğrultuculardan veya üç fazlı yarım dalga doğrultuculardan daha iyi olmasına rağmen, altı darbeli doğrultucu devreleri hala hem AC hem de DC bağlantılarında önemli harmonik bozulma üretir. Çok yüksek güçlü doğrultucular için genellikle on iki darbeli köprü bağlantısı kullanılır. On iki darbeli bir köprü, AC bağlantıları iki köprü arasında 30°'lik bir faz kayması üreten bir besleme transformatöründen beslenen, seri olarak bağlanmış iki altı darbeli köprü devresinden oluşur. Bu, altı darbeli köprülerin ürettiği karakteristik harmoniklerin çoğunu iptal eder.
30 derecelik faz kayması genellikle, biri yıldız (y) bağlantılı ve diğeri üçgen bağlantılı olmak üzere iki takım sekonder sargılı bir transformatör kullanılarak elde edilir.
Gerilim çoğaltan doğrultucular
Basit yarım dalga doğrultucu diyotlar zıt yönlere bakacak şekilde iki elektrik konfigürasyonunda oluşturulabilir, bir versiyon çıkışın negatif terminalini doğrudan AC kaynağına, diğeri ise çıkışın pozitif terminalini doğrudan AC kaynağına bağlar. . Bunların her ikisini ayrı çıkış yumuşatma ile birleştirerek, tepe AC giriş voltajının neredeyse iki katı bir çıkış voltajı elde etmek mümkündür. Bu aynı zamanda ortada bir musluk sağlar, bu da bölünmüş raylı güç kaynağı gibi bir devrenin kullanılmasına izin verir.
Bunun bir varyantı, bir köprü doğrultucu üzerinde çıkış yumuşatma için seri olarak iki kondansatör kullanmak ve ardından bu kapasitörlerin orta noktası ile AC giriş terminallerinden biri arasına bir anahtar yerleştirmektir. Anahtar açıkken bu devre normal bir köprü doğrultucu gibi davranır. Anahtar kapalıyken, voltaj katlama doğrultucu gibi davranır. Başka bir deyişle, bu, dünyadaki herhangi bir 120 V veya 230 V şebeke kaynağından yaklaşık 320 V (±%15, yaklaşık) DC'lik bir voltaj elde etmeyi kolaylaştırır, bu daha sonra nispeten basit bir anahtarlama moduna beslenebilir. güç kaynağı . Bununla birlikte, belirli bir istenen dalgalanma için, her iki kapasitörün değeri, normal bir köprü doğrultucu için gereken tek değerin iki katı olmalıdır; anahtar kapalıyken her biri yarım dalga doğrultucunun çıkışını filtrelemelidir ve anahtar açıkken iki kondansatör, bunlardan birinin eşdeğeri değerinde seri olarak bağlanır.
Gerilim çarpanı yapmak için kademeli diyot ve kapasitör kademeleri eklenebilir ( Cockroft-Walton devresi ). Bu devreler, uygulamada akım kapasitesi ve voltaj düzenleme sorunları ile sınırlı olan, tepe AC giriş voltajının yaklaşık on katına kadar bir DC çıkış voltajı potansiyeli üretme yeteneğine sahiptir. Diyot voltaj çoğaltıcıları, sıklıkla takip eden güçlendirme aşaması veya birincil yüksek voltaj (HV) kaynağı olarak kullanılır, HV lazer güç kaynaklarında kullanılır, katot ışın tüpleri (CRT) gibi cihazlara güç sağlar (CRT tabanlı televizyon, radar ve sonarda kullanılanlar gibi). görüntüler), görüntü yoğunlaştırıcı ve foto çoğaltıcı tüplerde (PMT) bulunan foton yükseltici cihazlar ve radar vericilerinde ve mikrodalga fırınlarda kullanılan magnetron tabanlı radyo frekansı (RF) cihazları. Yarı iletken elektroniğin piyasaya sürülmesinden önce, doğrudan AC gücünden güç alan transformatörsüz vakum tüplü alıcılar bazen 100-120 V'luk bir güç hattından yaklaşık 300 VDC üretmek için voltaj katlayıcılar kullanırdı.
Doğrultucuların miktar tayini
Transformatör kullanım faktörü (TUF), dönüşüm oranı ( η ), dalgalanma faktörü, form faktörü ve tepe faktörü dahil olmak üzere redresörlerin veya çıkışlarının işlevini ve performansını ölçmek için çeşitli oranlar kullanılır . İki birincil önlem, çıkış voltajının kurucu bileşenleri olan DC voltajı (veya ofset) ve tepe-tepe dalgalanma voltajıdır.
Dönüşüm oranı
Dönüşüm oranı ("düzeltme oranı" ve kafa karıştırıcı bir şekilde "verimlilik" olarak da adlandırılır) η , DC çıkış gücünün AC kaynağından gelen giriş gücüne oranı olarak tanımlanır. İdeal doğrultucularda bile, çıkış gücünün bir kısmı DC dalga formu üzerine bindirilmiş dalgalanma olarak kendini gösteren DC yerine AC gücü olduğundan oran %100'den azdır. Oran, dalgalanmayı azaltan ve dolayısıyla çıkışın AC içeriğini azaltan yumuşatma devrelerinin kullanılmasıyla geliştirilebilir. Dönüştürme oranı, transformatör sargılarındaki kayıplar ve doğrultucu elemanın kendisindeki güç kaybı nedeniyle azalır. Bu oranın pratik bir önemi yoktur, çünkü bir doğrultucuyu hemen hemen her zaman DC voltajını artırmak ve dalgalanmayı azaltmak için bir filtre takip eder. Bazı üç fazlı ve çok fazlı uygulamalarda dönüştürme oranı, devreyi yumuşatmaya gerek kalmayacak kadar yüksektir. Diğer devrelerde, yükün neredeyse tamamen dirençli olduğu vakumlu tüp elektroniklerindeki filament ısıtıcı devreleri gibi, dirençler hem AC hem de DC gücünü dağıttığı için yumuşatma devresi atlanabilir, bu nedenle güç kaybı olmaz.
Yarım dalga doğrultucu için oran çok mütevazıdır.
- (bölenler √ 2 yerine çünkü negatif yarım döngüde güç iletilmez)
Böylece yarım dalga doğrultucu için maksimum dönüşüm oranı,
Benzer şekilde, bir tam dalga doğrultucu için,
Üç fazlı doğrultucular, özellikle üç fazlı tam dalgalı doğrultucular, dalgalanma özünde daha küçük olduğu için çok daha büyük dönüşüm oranlarına sahiptir.
Üç fazlı yarım dalga doğrultucu için,
Üç fazlı tam dalga doğrultucu için,
Trafo kullanım oranı
Bir redresör devresinin transformatör kullanım faktörü (TUF), giriş direncinde bulunan DC gücünün, bir transformatörün çıkış bobininin AC değerine oranı olarak tanımlanır.
Trafonun değerlendirmesi olarak tanımlanabilir:
Doğrultucu voltaj düşüşü
Gerçek bir doğrultucu, karakteristik olarak giriş voltajının bir kısmını düşürür ( silikon cihazlar için tipik olarak 0,7 voltluk bir voltaj düşüşü artı genel olarak doğrusal olmayan bir eşdeğer direnç) - ve yüksek frekanslarda, dalga biçimlerini başka şekillerde bozar. İdeal bir doğrultucudan farklı olarak, bir miktar güç harcar.
Çoğu düzeltmenin bir yönü, diyotlar boyunca yerleşik voltaj düşüşünün neden olduğu tepe giriş voltajından tepe çıkış voltajına bir kayıptır (sıradan silikon p-n bağlantı diyotları için yaklaşık 0,7 V ve Schottky diyotları için 0,3 V ). Merkez uçlu bir ikincil kullanarak yarım dalga doğrultma ve tam dalga doğrultma, bir diyot düşüşünün tepe voltaj kaybı üretir. Köprü doğrultmada iki diyot düşüşü kaybı vardır. Bu, çıkış voltajını azaltır ve çok düşük bir alternatif voltajın düzeltilmesi gerekiyorsa mevcut çıkış voltajını sınırlar. Diyotlar bu voltajın altında iletken olmadığı için, devre her yarım döngünün sadece bir kısmı için akım geçirir ve her bir "kambur" arasında kısa sıfır voltaj segmentlerinin (anlık giriş voltajının bir veya iki diyot düşüşünün altında olduğu) görünmesine neden olur. ".
Tepe kaybı, düşük voltajlı doğrultucular (örneğin, 12 V veya daha az) için çok önemlidir, ancak HVDC güç iletim sistemleri gibi yüksek voltajlı uygulamalarda önemsizdir.
Harmonik bozulma
Doğrultucular gibi doğrusal olmayan yükler, anahtarlama davranışından dolayı AC tarafında kaynak frekansının akım harmoniklerini ve DC tarafında kaynak frekansının gerilim harmoniklerini üretir.
Doğrultucu çıkış yumuşatma
Yarım dalga ve tam dalga doğrultma tek yönlü akım sağlarken, ikisi de sabit bir voltaj üretmez. Yarım dalga doğrultucu için kaynak frekansında büyük bir AC dalgalanma voltajı bileşeni ve tam dalga doğrultucu için kaynak frekansının iki katı vardır. Dalgalanma voltajı genellikle tepeden tepeye belirtilir. Doğrultulmuş bir AC kaynağından sabit DC üretmek, bir yumuşatma devresi veya filtre gerektirir . En basit haliyle, bu sadece bir kapasitör (filtre, rezervuar veya yumuşatma kondansatörü olarak da adlandırılır), jikle, direnç, Zener diyot ve direnç veya doğrultucunun çıkışına yerleştirilmiş voltaj regülatörü olabilir. Pratikte, çoğu yumuşatma filtresi, dalgalanma voltajını devre tarafından tolere edilebilir bir düzeye verimli bir şekilde azaltmak için birden çok bileşen kullanır.
Filtre kapasitörü, AC kaynağı herhangi bir güç sağlamadığında, yani AC kaynağı akımın akış yönünü değiştirdiğinde, AC döngüsünün bir kısmı sırasında depolanan enerjisini serbest bırakır.
Düşük empedans kaynağı ile performans
Yukarıdaki diyagram, şebeke beslemesi gibi sıfıra yakın bir empedans kaynağından rezervuar performansını gösterir . Doğrultucu voltajı arttıkça kapasitörü şarj eder ve ayrıca yüke akım sağlar. Çeyrek çevrimin sonunda, kondansatör, doğrultucu voltajının tepe değeri Vp'ye kadar şarj edilir. Bunu takiben doğrultucu voltajı bir sonraki çeyrek çevrime girerken minimum Vmin değerine düşmeye başlar. Bu, kapasitörün yük üzerinden boşalmasını başlatır.
C kondansatörünün boyutu, r=(Vp-Vmin)/Vp olmak üzere tolere edilebilen r dalgalanma miktarı ile belirlenir.
Bu devreler çok sık transformatörlerden beslenir ve önemli bir dirence sahiptir . Transformatör direnci, rezervuar kapasitör dalga biçimini değiştirir, tepe voltajını değiştirir ve düzenleme sorunlarını ortaya çıkarır.
Kapasitör giriş filtresi
Belirli bir yük için, bir yumuşatma kondansatörünün boyutlandırılması, dalgalanma voltajını azaltmak ve dalgalanma akımını arttırmak arasında bir dengedir. Pik akım, gelen sinüs dalgasının yükselen kenarındaki besleme voltajının yükselme hızı ile belirlenir ve transformatör sargılarının direnci tarafından azaltılır. Yüksek dalgalı akımlar , kondansatör, doğrultucu ve transformatör sargılarında I 2 R kayıplarını (ısı şeklinde) arttırır ve bileşenlerin ampersitesini veya transformatörün VA derecesini aşabilir. Vakum tüplü doğrultucular, giriş kapasitörünün maksimum kapasitansını belirtir ve SS diyot doğrultucuların da akım sınırlamaları vardır. Bu uygulama için kapasitörler düşük ESR'ye ihtiyaç duyar veya dalgalı akım onları aşırı ısıtabilir. Dalgalanma gerilimini belirli bir değerle sınırlamak için gerekli kapasitör boyutu, yük akımıyla orantılıdır ve giriş döngüsü başına doğrultucunun besleme frekansı ve çıkış tepe sayısı ile ters orantılıdır. Tam dalga doğrultulmuş çıkış, yarım dalga doğrultulmuş çıkışın frekansının iki katı olduğundan daha küçük bir kapasitör gerektirir. Sadece tek bir kapasitörle dalgalanmayı tatmin edici bir sınıra indirmek için genellikle pratik olmayan boyutta bir kapasitör gerekir. Bunun nedeni, bir kapasitörün dalgalı akım derecesinin boyutla doğrusal olarak artmaması ve ayrıca yükseklik sınırlamaları olabilir. Yüksek akım uygulamaları için bunun yerine kondansatör bankaları kullanılır.
Jikle giriş filtresi
Düzeltilmiş dalga biçimini bir şok giriş filtresine yerleştirmek de mümkündür . Bu devrenin avantajı, akım dalga biçiminin daha düzgün olmasıdır: akım, bir kapasitör giriş filtresinde olduğu gibi her yarım döngüde AC voltajının tepe noktalarında darbeler halinde çekilmek yerine tüm döngü boyunca çekilir. Dezavantajı, voltaj çıkışının çok daha düşük olmasıdır – tepe noktasından ziyade bir AC yarı döngüsünün ortalaması; bu, bir kapasitör giriş filtresi için RMS voltajının (yüksüz) RMS voltajının yaklaşık %90'ına karşılık gelir . Bunu dengelemek, güç kaynağı bileşenlerinde tepe voltajı ve dalgalanma akımı taleplerini azaltan üstün voltaj regülasyonu ve daha yüksek kullanılabilir akımdır. İndüktörler , demir çekirdekler veya diğer manyetik malzemeler gerektirir ve ağırlık ve boyut ekler. Elektronik ekipman için güç kaynaklarında kullanımları bu nedenle voltaj regülatörleri gibi yarı iletken devreler lehine azalmıştır.
Giriş filtresi olarak direnç
Akü şarj cihazları gibi dalgalanma voltajının önemsiz olduğu durumlarda, giriş filtresi, çıkış voltajını devre tarafından gerekli olana ayarlamak için tek bir seri direnç olabilir. Bir direnç, hem çıkış voltajını hem de dalgalanma voltajını orantılı olarak azaltır. Direnç giriş filtresinin bir dezavantajı, yük için mevcut olmayan atık ısı şeklinde güç tüketmesidir, bu nedenle sadece düşük akım devrelerinde kullanılır.
Daha yüksek dereceli ve kademeli filtreler
Dalgalanmayı daha da azaltmak için, ilk filtre elemanını ek alternatif seriler ve şönt filtre bileşenleri veya bir voltaj regülatörü takip edebilir. Seri filtre bileşenleri, dirençler veya bobinler olabilir; şönt elemanları dirençler veya kapasitörler olabilir. Filtre, DC voltajını yükseltebilir ve dalgalanmayı azaltabilir. Filtreler genellikle RC (seri direnç, şönt kapasitör) veya LC (seri jikle, şönt kapasitör) bölümleri olarak adlandırılan seri/şönt bileşen çiftlerinden yapılır. İki yaygın filtre geometrisi Pi (kapasitör, jikle, kapasitör) ve T (jikle, kapasitör, jikle) filtreleri olarak bilinir. Bazen seri elemanlar dirençlerdir - çünkü dirençler daha küçük ve daha ucuzdur - daha düşük bir DC çıkışı istendiğinde veya izin verildiğinde. Başka bir özel filtre geometrisi türü, bir seri rezonans bobini veya ayarlı bobin filtresidir. Alçak geçiren filtreler olan diğer filtre geometrilerinden farklı olarak, bir rezonans şok filtresi bir bant durdurucu filtredir: dalgalanma voltajının frekansında rezonansa giren ve dalgalanmaya karşı çok yüksek bir empedans sunan jikle ve kondansatörün paralel bir kombinasyonudur. . Filtreyi tamamlamak için bir şönt kapasitör tarafından takip edilebilir.
Voltaj regülatörleri
DC yükü çok düşük dalgalanma voltajı gerektiriyorsa, ek filtre bileşenlerine daha yaygın bir alternatif, giriş filtresini bir voltaj regülatörü ile takip etmektir. Bir voltaj regülatörü, esas olarak dalgalanma frekansındaki voltajı yükten uzaklaştıran bir voltaj bölücü olan bir filtreden farklı bir prensipte çalışır. Bunun yerine, bir regülatör, sabit bir çıkış voltajını korumak için yüke sağlanan akımı arttırır veya azaltır.
Basit bir pasif şönt voltaj regülatörü, kaynak voltajını gerekli seviyeye düşürmek için bir seri direnç ve ayarlanan voltaja eşit ters voltajlı bir Zener diyot şöntünden oluşabilir . Giriş voltajı yükseldiğinde, diyot, ayarlanan çıkış voltajını korumak için akımı boşaltır. Zener diyotların hem voltaj hem de akım sınırlamaları olduğundan, bu tür regülatör genellikle yalnızca düşük voltajlı, düşük akımlı devrelerde kullanılır. Ayrıca çok verimsizdir, çünkü yük için mevcut olmayan aşırı akımı boşaltır.
Bir şönt voltaj regülatörüne daha verimli bir alternatif, aktif bir voltaj regülatör devresidir. Aktif bir regülatör, enerjiyi depolamak ve boşaltmak için reaktif bileşenler kullanır, böylece doğrultucu tarafından sağlanan akımın çoğu veya tamamı yüke iletilir. Ayrıca, kaynak voltajı düştüğünde çıkış voltajını korumak için bir transistör gibi en az bir voltaj yükseltici bileşenle birlikte negatif ve pozitif geri besleme kullanabilir. Giriş filtresi, gerekli çıkış voltajını üretmek için regülatörün ihtiyaç duyduğu minimum voltajın altına düşen dalgalanma oluklarını önlemelidir. Regülatör, hem dalgalanmayı önemli ölçüde azaltmaya hem de besleme ve yük özelliklerindeki değişikliklerle başa çıkmaya hizmet eder.
Uygulamalar
Doğrultucuların birincil uygulaması, bir AC kaynağından (AC'den DC'ye dönüştürücü) DC gücü elde etmektir. Hemen hemen tüm elektronik ekipmanların güç kaynaklarının içinde doğrultucular kullanılır. AC/DC güç kaynakları genel olarak doğrusal güç kaynakları ve anahtarlamalı güç kaynakları olarak ikiye ayrılabilir . Bu tür güç kaynaklarında, doğrultucu, transformatörü takip ederek seri olacak ve onu bir yumuşatma filtresi ve muhtemelen bir voltaj regülatörü izleyecektir.
DC gücünü bir voltajdan diğerine dönüştürmek çok daha karmaşıktır. DC'den DC'ye dönüştürmenin bir yöntemi, önce gücü AC'ye dönüştürür ( invertör adı verilen bir cihaz kullanarak ), ardından voltajı değiştirmek için bir transformatör kullanır ve son olarak gücü DC'ye geri döndürür. Tipik olarak birkaç on kilohertzlik bir frekans kullanılır, çünkü bu daha düşük frekanslardan çok daha küçük endüktans gerektirir ve ağır, hacimli ve pahalı demir çekirdekli ünitelerin kullanımını ortadan kaldırır. DC voltajlarını dönüştürmenin başka bir yöntemi , kapasitörlerin bağlantılarını değiştirmek için hızlı anahtarlama kullanan bir şarj pompası kullanır ; bu teknik, gerekli kapasitörlerin boyutu nedeniyle genellikle birkaç watt'a kadar olan beslemelerle sınırlıdır.
Redresörler da kullanılan algılama ve genliği modüle edilmiş radyo sinyalleri. Sinyal, algılamadan önce güçlendirilebilir. Değilse, çok düşük voltajlı bir düşüş diyotu veya sabit voltajlı bir diyot kullanılmalıdır. Demodülasyon için bir doğrultucu kullanırken, kapasitör ve yük direnci dikkatli bir şekilde eşleştirilmelidir: çok düşük bir kapasitans, yüksek frekanslı taşıyıcının çıkışa geçmesine neden olur ve çok yüksek, kapasitörün sadece şarj olmasını ve şarjlı kalmasını sağlar.
Doğrultucular kaynak için polarize voltaj sağlar . Bu tür devrelerde çıkış akımının kontrolü gereklidir; bu bazen bir diyot bir değiştirilmesiyle elde edilir köprü doğrultucu ile tristörler etkili bir şekilde olan voltaj çıkışı açma ve kapatma ile geçiş ile kontrol edilebilir diyodları, faz denetleyicileri ateş .
Tristörler , cer motorlarının hassas kontrolünün sağlanabilmesi için çeşitli demiryolu vagon sistemlerinde kullanılmaktadır. Kapı kapatma tristörleri , örneğin üç fazlı cer motorlarına güç sağlamak için Eurostar Trenlerinde bir DC kaynağından alternatif akım üretmek için kullanılır.
düzeltme teknolojileri
elektromekanik
Tüp tipi doğrultucuların geliştirildiği yaklaşık 1905'ten önce, güç dönüştürme cihazları tasarım olarak tamamen elektro-mekanikti. Mekanik doğrultucular , akımı tersine çevirmek için bir anahtar veya komütatör çalıştıran elektromıknatıslar tarafından tahrik edilen bir tür dönme veya rezonans titreşimi kullandı.
Bu mekanik redresörler gürültülüydü ve yüksek bakım gereksinimleri vardı. Hareketli parçalar, aşınma nedeniyle yağlama ve değiştirme gerektiren sürtünmeye sahipti. Yük altında mekanik kontakların açılması, kontakları ısıtan ve aşındıran elektrik arklarına ve kıvılcımlara neden oldu. Ayrıca saniyede birkaç bin döngünün üzerindeki AC frekanslarını kaldıramadılar .
senkron doğrultucu
Elektrikli lokomotiflerde alternatifi doğru akıma dönüştürmek için senkron bir doğrultucu kullanılabilir. Bir dizi ağır hizmet tipi elektrik kontağı çalıştıran senkron bir motordan oluşur. Motor, AC frekansı ile zamanında döner ve sinüzoidal akımın sıfır geçişinden geçtiği bir anda yüke olan bağlantıları periyodik olarak tersine çevirir. Kontakların büyük bir akımı değiştirmesi gerekmez , ancak lokomotifin DC cer motorlarını beslemek için büyük bir akımı taşıyabilmeleri gerekir .
titreşimli doğrultucu
Bunlar , bir AC elektromıknatısı tarafından oluşturulan alternatif bir manyetik alan tarafından titreşen , negatif yarım döngülerde akımın yönünü tersine çeviren kontaklarla rezonanslı bir kamıştan oluşuyordu . Bir düşürücü transformatör tarafından üretilen düşük voltajı düzeltmek için pil şarj cihazları gibi düşük güçlü cihazlarda kullanıldılar . Başka bir kullanım, tüpler için yüksek DC voltajı sağlamak için taşınabilir vakum tüplü radyolar için pil güç kaynaklarıydı. Bunlar , akü voltajını yükseltmek için bir transformatör ve manyetik alanı tarafından çalıştırılan transformatör çekirdeğinde bir dizi vibratör kontağı ile, modern katı hal anahtarlamalı invertörlerin mekanik bir versiyonu olarak çalıştı. transformatöre güç vermek için AC darbeli. Ardından , vibratör üzerindeki ikinci bir doğrultucu kontağı seti, DC'ye ikincil transformatörden gelen yüksek AC voltajını doğrulttu.
Motor-jeneratör seti
Bir jeneratör grubu veya benzeri döner dönüştürücü , kesinlikle aslında yok gibi bir doğrultucu değildir düzeltmek akım, daha ziyade üreten bir AC kaynağından DC. Bir "MG setinde", bir AC motorun şaftı, bir DC jeneratörünün şaftına mekanik olarak bağlanmıştır . DC jeneratör, armatür sargılarında, armatür şaftındaki bir komütatörün bir doğru akım çıkışına dönüştürdüğü çok fazlı alternatif akımlar üretir ; veya bir homopolar jeneratör , bir komütatöre ihtiyaç duymadan doğru akım üretir. MG setleri, demiryolu cer motorları, endüstriyel motorlar ve diğer yüksek akım uygulamaları için DC üretmek için kullanışlıdır ve yüksek güçlü yarı iletkenler olmadan önce birçok yüksek güçlü DC kullanımında (örneğin, açık hava tiyatroları için karbon ark lambalı projektörler) yaygındı. yaygın olarak kullanılan.
elektrolitik
Elektrolitik doğrultucu artık kullanılmamaktadır yirminci yüzyıla ait bir cihaz oldu. Ev yapımı bir versiyon 1913 tarihli The Boy Mechanic kitabında gösterilmiştir, ancak düşük arıza voltajı ve elektrik çarpması riski nedeniyle yalnızca çok düşük voltajlarda kullanım için uygun olacaktır . Bu türden daha karmaşık bir cihaz, 1928'de GW Carpenter tarafından patentlendi (ABD Patenti 1671970).
Bir elektrolit çözeltisinde iki farklı metal süspanse edildiğinde, çözeltiden bir yönde akan doğru akım, diğer yöne göre daha az direnç görür. Elektrolitik redresörler en yaygın olarak bir alüminyum anot ve bir tri-amonyum orto-fosfat çözeltisi içinde süspanse edilmiş bir kurşun veya çelik katot kullandı.
Düzeltme eylemi, kaplamayı oluşturmak için önce hücreye güçlü bir akım uygulanarak oluşturulan alüminyum elektrot üzerindeki ince bir alüminyum hidroksit kaplamasından kaynaklanır. Düzeltme işlemi sıcaklığa duyarlıdır ve en iyi verim için 30 °C'nin (86 °F) üzerinde çalışmamalıdır. Ayrıca, kaplamanın nüfuz ettiği ve hücrenin kısa devre yaptığı bir arıza gerilimi de vardır . Elektrokimyasal yöntemler genellikle mekanik yöntemlerden daha kırılgandır ve düzeltme işlemlerini büyük ölçüde değiştirebilen veya tamamen bozabilen kullanım değişikliklerine karşı hassas olabilir.
Benzer elektrolitik cihazlar, aynı dönemde birçok alüminyum koniyi bir tri-amonyum orto-fosfat çözeltisi tankına asarak paratoner olarak kullanıldı. Yukarıdaki doğrultucudan farklı olarak, sadece alüminyum elektrotlar kullanıldı ve AC'de kullanıldı, polarizasyon ve dolayısıyla doğrultucu etkisi yoktu, ancak kimya benzerdi.
Çoğu doğrultucu devre konfigürasyonunun temel bir bileşeni olan modern elektrolitik kapasitör de elektrolitik doğrultucudan geliştirilmiştir.
plazma tipi
20. yüzyılın başlarında vakumlu tüp teknolojisinin gelişimi , gürültülü, verimsiz mekanik doğrultucuların büyük ölçüde yerini alan çeşitli tüp tipi doğrultucuların icadıyla sonuçlandı.
Merkür-yayı
Yüksek voltajlı doğru akım (HVDC) güç iletim sistemlerinde ve yaklaşık 1909 ila 1975 arasında endüstriyel işlemede kullanılan bir doğrultucu , bir cıva-ark doğrultucu veya cıva-ark valfidir . Cihaz, soğanlı bir cam kap veya büyük bir metal küvet içine yerleştirilmiştir. Bir elektrot, katot , kabın dibindeki bir sıvı cıva havuzuna batırılır ve anot adı verilen bir veya daha fazla yüksek saflıkta grafit elektrot, havuzun üzerine asılır. Arkın başlatılmasına ve korunmasına yardımcı olacak birkaç yardımcı elektrot olabilir. Katot havuzu ve asılı anotlar arasında bir elektrik arkı oluşturulduğunda, iyonize cıva yoluyla katottan anotlara bir elektron akışı akar, ancak bunun tersi olmaz (prensipte bu, alev düzeltmenin daha yüksek güçlü bir karşılığıdır , alevde doğal olarak bulunan plazmanın aynı tek yönlü akım iletim özelliklerini kullanır).
Bu cihazlar yüzlerce kilovatlık güç seviyelerinde kullanılabilir ve bir ila altı fazlı AC akımını idare edecek şekilde inşa edilebilir. 1970'lerin ortalarında cıva ark doğrultucuların yerini silikon yarı iletken doğrultucular ve yüksek güçlü tristör devreleri almıştır. Manitoba Hydro Nelson River Bipole HVDC projesinde şimdiye kadar yapılmış en güçlü cıva ark doğrultucuları kuruldu ve birleşik 1 GW ve 450 kV'dan fazla güç elde edildi.
Argon gazı elektron tüpü
General Electric Tungar redresör olarak civa buharı (ex.:5B24) ya da argon (ex.:328) gaz doldurulmuş tüp elektron tungsten filamanlı katot ve bir karbon düğmesi anot cihazı. Termiyonik vakum tüp diyotuna benzer şekilde çalıştı, ancak tüpteki gaz ileri iletim sırasında iyonlaştı ve daha düşük ileri voltaj düşüşü sağladı, böylece daha düşük voltajları düzeltebildi. 1920'lerden düşük maliyetli metal doğrultuculara ve daha sonra yarı iletken diyotlara kadar pil şarj cihazları ve benzeri uygulamalar için kullanıldı . Bunlar birkaç yüz volta ve birkaç amper değerine kadar yapılmıştı ve bazı boyutlarda ek elektrotlu bir akkor lambaya şiddetle benziyordu .
0Z4, 1940'larda ve 1950'lerde vakum tüplü araba radyolarında yaygın olarak kullanılan gazla doldurulmuş bir redresör tüpüydü . İki anotlu ve bir katotlu geleneksel bir tam dalga doğrultucu tüptü, ancak filamenti olmamasıyla benzersizdi (dolayısıyla tip numarasında "0"). Elektrotlar, ters kırılma voltajı, ileri kırılma voltajından çok daha yüksek olacak şekilde şekillendirildi. Arıza voltajı aşıldığında, 0Z4, yaklaşık 24 V'luk bir ileri voltaj düşüşü ile düşük dirençli bir duruma geçti.
Diyot vakum tüpü (valf)
Termiyonik vakum tüpü diyot başlangıçta adı, Fleming, kapak , radyo alıcıları radyo dalgaları için bir detektör olarak 1904 yılında, John Ambrose Fleming tarafından icat ve genel redresör haline edildi. Ayrı bir akımla ısıtılan bir filaman ve bir metal plaka anot ile boşaltılmış bir cam ampulden oluşuyordu . Filaman yayılan elektronlar ile , termiyonik salım (Edison etkisi) tarafından keşfedilen , Thomas Edison 1884 yılında ve plaka üzerinde pozitif bir gerilim filamandan plakaya boru içinden elektron akımını neden oldu. Yalnızca filaman elektron ürettiğinden, tüp akımı yalnızca bir yönde ileterek tüpün alternatif bir akımı düzeltmesine izin verir.
Termiyonik diyot doğrultucular, fonograflar, radyolar ve televizyonlar gibi vakum tüplü tüketici elektronik ürünlerindeki güç kaynaklarında, örneğin All American Five radyo alıcısında, diğer vakum tüplerinin ihtiyaç duyduğu yüksek DC plaka voltajını sağlamak için yaygın olarak kullanıldı . İki ayrı plakalı "Tam dalga" versiyonları popülerdi çünkü tam dalga doğrultucu yapmak için merkez uçlu bir transformatör ile kullanılabiliyorlardı. Vakum tüplü redresörler , televizyon alıcılarının katot ışınlı tüpleri için yüksek voltajlı güç kaynağı ve X-ray ekipmanında güç kaynağı için kullanılan kenotron gibi çok yüksek voltajlar için yapılmıştır . Bununla birlikte, modern yarı iletken diyotlarla karşılaştırıldığında, vakum tüplü doğrultucular, alan yükü ve dolayısıyla yüksek voltaj düşüşleri nedeniyle yüksek iç dirence sahiptir , bu da yüksek güç kaybına ve düşük verimliliğe neden olur. Plaka güç kaybı limitleri nedeniyle 250 mA'i aşan akımları nadiren idare edebilirler ve pil şarj cihazları gibi düşük voltajlı uygulamalar için kullanılamazlar. Vakum tüplü doğrultucunun bir başka sınırlaması, ısıtıcı güç kaynağının, onu doğrultucu devrenin yüksek voltajlarından yalıtmak için genellikle özel düzenlemeler gerektirmesidir.
Katı hal
Kristal dedektörü
Kristal dedektör, en eski yarı iletken diyot tipiydi. Jagadish Chandra Bose tarafından icat edildi ve 1902'den başlayarak GW Pickard tarafından geliştirildi , bağdaştırıcı gibi önceki dedektörlere göre önemli bir gelişmeydi. Kristal dedektörü, vakum tüplerinin kullanıma sunulmasından önce yaygın olarak kullanılıyordu. Genellikle kedi bıyık dedektörü olarak adlandırılan popüler bir kristal dedektör türü , yüzeyine hafif yaylı bir tel temas eden , genellikle galen (kurşun sülfür) gibi yarı iletken bir mineral kristalinden oluşur . Kırılganlığı ve sınırlı akım kapasitesi, onu güç kaynağı uygulamaları için uygunsuz hale getirdi. 1930'larda araştırmacılar , mikrodalga frekanslarında kullanım için kristal dedektörü minyatürleştirdi ve geliştirdi .
Selenyum ve bakır oksit redresörleri
1970'lerde daha kompakt ve daha az maliyetli silikon katı hal doğrultucularla değiştirilene kadar yaygın olan bu üniteler, oksit kaplı metal plaka yığınları kullandı ve selenyum veya bakır oksidin yarı iletken özelliklerinden yararlandı . Da selenyum redresör daha hafif ve karşılaştırılabilir vakum tüpü redresör daha az enerji kullanılır, bunlar, sınırlı yaşam süresi gibi bir dezavantaj sergiler yaş ile artan bir direnç ve düşük frekanslarda kullanmak uygundur edildi. Hem selenyum hem de bakır oksit doğrultucular, silikon doğrultuculara göre anlık voltaj geçişlerine karşı biraz daha iyi toleransa sahiptir.
Tipik olarak bu redresörler, merkezi bir cıvata ile bir arada tutulan metal plakalar veya rondelalardan oluşur ve yığın sayısı voltajla belirlenir; her hücre yaklaşık 20 V için derecelendirilmiştir. Bir otomotiv akü şarj redresörü yalnızca bir hücreye sahip olabilir: bir vakum tüpünün yüksek voltajlı güç kaynağında düzinelerce üst üste yığılmış plaka olabilir. Hava soğutmalı bir selenyum yığınındaki akım yoğunluğu, aktif alanın inç karesi başına yaklaşık 600 mA idi (santimetre kare başına yaklaşık 90 mA).
Silikon ve germanyum diyotlar
Silikon diyotlar, daha düşük voltajlar ve güçler için en yaygın kullanılan doğrultuculardır ve büyük ölçüde diğer doğrultucuların yerini almıştır. Önemli ölçüde daha düşük ileri voltajları nedeniyle (silikon diyotlar için 0.3V'a karşı 0.7V) germanyum diyotlar, düşük voltaj devrelerinde silikon diyotlara göre doğal bir avantaja sahiptir.
Yüksek güç: tristörler (SCR'ler) ve daha yeni silikon bazlı voltaj kaynaklı dönüştürücüler
1975'ten 2000'e kadar yüksek güçlü uygulamalarda, çoğu cıva valf ark doğrultucu, basit bir diyotla karşılaştırıldığında , çok yüksek güçlü tristör yığınları, iki ekstra yarı iletken katmanı olan silikon cihazlarla değiştirildi.
Orta güç iletim uygulamalarında, yalıtımlı kapılı bipolar transistörler (IGBT) ve kapı kapatma tristörleri (GTO) gibi daha karmaşık ve karmaşık voltaj kaynaklı dönüştürücü (VSC) silikon yarı iletken doğrultucu sistemleri, daha küçük yüksek voltajlı DC güç iletimi sağlamıştır. sistemler ekonomiktir. Bu cihazların tümü doğrultucu olarak işlev görür.
2009 itibariyle, bu yüksek güçlü silikon "kendi kendini değiştiren anahtarların", özellikle IGBT'lerin ve entegre kapı değiştirmeli tristör (IGCT) olarak adlandırılan bir varyant tristörün (GTO ile ilgili) güçte büyütülmesi bekleniyordu. En yüksek güç aktarımlı DC uygulamaları için sonunda basit tristör tabanlı AC doğrultma sistemlerinin yerini alacakları noktaya kadar derecelendirme.
aktif doğrultucu
Aktif düzeltme, diyotları , genellikle güç MOSFET'leri veya güç BJT'leri gibi transistörler gibi aktif olarak kontrol edilen anahtarlarla değiştirerek düzeltmenin verimliliğini artırmaya yönelik bir tekniktir . Normal yarı iletken diyotlar yaklaşık 0,5-1 voltluk kabaca sabit bir voltaj düşüşüne sahipken, aktif doğrultucular direnç gibi davranır ve isteğe bağlı olarak düşük voltaj düşüşüne sahip olabilir.
Aktif düzeltmenin birçok uygulaması vardır. Minimum güç kaybı verirken kısmi gölgeleme ile aşırı ısınmaya neden olabilecek ters akım akışını önlemek için sıklıkla fotovoltaik panel dizileri için kullanılır.
Mevcut araştırma
Önemli bir araştırma alanı, terahertz ve ışık frekanslarına doğrultabilen daha yüksek frekanslı doğrultucular geliştirmektir. Bu cihazlar, fiber optik iletişim ve atom saatlerinde sayısız uygulamaya sahip olan optik heterodin algılamada kullanılır . Bu tür cihazlar için başka bir olası uygulama , DC elektrik gücü üretmek için nanten adı verilen küçük antenler tarafından alınan ışık dalgalarını doğrudan düzeltmektir . Antenlerin diziler üreten daha verimli araç olabilir düşünülmektedir güneş enerjisi daha güneş pilleri .
İlgili bir araştırma alanı, daha küçük doğrultucular geliştirmektir, çünkü daha küçük bir cihazın kesme frekansı daha yüksektir. Araştırma projeleri, doğrultucu olarak işlev görecek tek bir organik molekül olan tek moleküllü bir doğrultucu geliştirmeye çalışıyor .
Ayrıca bakınız
|Wikimedia Commons, redresörler ile ilgili medyaya sahiptir .|
- AC adaptörü
- Karl Ferdinand Braun (nokta temaslı doğrultucu, 1874)
- Hassas doğrultucu
- doğrultucu
- Viyana doğrultucu