یکسو کننده و کاربرد آن

یکسو کننده یا رکتیفایرها  اجزای بسیار مهم و اساسی در مدارهای الکترونیکی هستند که جریان متناوب (AC) را به جریان مستقیم (DC) تبدیل می کنند. این تبدیل برای تامین انرژی دستگاه های الکترونیکی که معمولاً با تغذیه DC کار می کنند بسیار مهم است. انواع مختلفی از یکسو کننده ها وجود دارد که هر کدام مزایا و معایب منحصر به فردی دارند. این مقاله به بررسی انواع مختلف یکسو کننده و کاربرد آن، اصول کار و مزایا و معایب آنها می پردازد.

انواع یکسو کننده و کاربرد آنها

 

یکسو کننده نیم موج

یکسو کننده تمام موج( دو دیود به همراه ترانسفورماتور با سر وسط)

یکسو کننده پل دیود ( چهار دیود)

1. یکسو کننده نیم موج :

رکتیفایر نیم موج اجازه می دهد تا تنها یک نیمه از شکل موج AC از مدار عبور کند و نیم دیگر را مسدود کند. در اینگونه مدارها تنها از یک دیود برای این کار استفاده میشود.

مزایا:

طراحی ساده.
کم هزینه.
قطعات کمتری مورد نیاز است.

معایب:

راندمان پایین (تنها نیمی از سیگنال AC استفاده می شود).
ضریب ریپل بالا، به این معنی که برای تولید یک خروجی DC صاف، فیلتر بیشتری لازم است.
متوسط ​​ولتاژ خروجی کمتر در مقایسه با یکسو کننده های تمام موج.

نمونه کاربرد:

منبع تغذیه ساده برای دستگاه های کوچک.
دمودولاسیون سیگنال در سیستم های ارتباطی

2. یکسو کننده تمام موج

 

رکتیفایر تمام موج هر دو نیم شکل موج AC را به DC تبدیل می کند. دو نوع رایج وجود دارد: یکسو کننده ترانسفورماتور با سر وسط( دو دیود) و یکسو کننده پل (چهار دیود).

انواع یکسو کننده تمام موج :

 

الف : یکسو کننده تمام موج با 2 دیود و ترانسفورماتور با سر وسط :

از یک ترانسفورماتور با سر وسط و دو دیود استفاده می کند.

 

ب : یکسو کننده پل:

از چهار دیود در یک پکیج استفاده می کند.

مزایا :

راندمان بالاتر در مقایسه با یکسو کننده های نیم موج (از هر دو نیم سیگنال AC استفاده می کند).
ضریب ریپل کمتر، و در نتیجه خروجی DC روان تر می شود.
ولتاژ خروجی متوسط ​​بالاتر

معایب:

طراحی پیچیده تر در مقایسه با یکسو کننده های نیم موج.
به قطعات بیشتری (مخصوصاً یکسو کننده پل) نیاز دارد.
ترانسفورماتور با سر وسط می تواند حجیم و گران باشد.

نمونه کاربرد:

منبع تغذیه برای انواع دستگاه های الکترونیکی.
مدارهای شارژ باتری
درایوهای موتور DC

3. یکسو کننده پل دیود

یکسو کننده پل از چهار دیود که در یک بسته آماده شده اند ( البته از چهار دیود مجزا نیز میتوان استفاده کرد ) برای تبدیل کل شکل موج AC به DC استفاده می کند. این امر نیاز به ترانسفورماتور با سر وسط را از بین می برد.

 

مزایا:

استفاده کارآمد از کل شکل موج AC.
بدون نیاز به ترانسفورماتور با سر وسط، آن را فشرده تر و مقرون به صرفه تر می کند.
ضریب ریپل کمتر، خروجی DC روانتر را ارائه می دهد.

معایب:

افت ولتاژ کمی بیشتر به دلیل استفاده از چهار دیود (هر دیود به افت ولتاژ کوچک کمک می کند).
اجزای بیشتر در مقایسه با یکسو کننده دیود منفرد.

نمونه کاربرد:

به طور گسترده در منابع تغذیه استفاده می شود.
اصلاح ولتاژ در کاربردهای با قدرت بالا.
مبدل های AC به DC در دستگاه های الکترونیکی مختلف.

 

خلاصه مزایا و معایب رکتیفایرها

یکسو کننده نیم موج

مزایا:

طراحی ساده و آسان.
هزینه کم به دلیل قطعات کمتر.

معایب:

راندمان کم و ضریب ریپل بالا.
برای تولید خروجی DC پایدار به فیلتر گسترده نیاز دارد.

 

یکسو کننده تمام موج ( ترانسفورماتوربا سر وسط)

مزایا:

راندمان بالاتر از یکسو کننده های نیم موج.
ضریب ریپل کمتر، و در نتیجه خروجی DC صاف تر و با نویز کمتر می شود.

معایب:

به یک ترانسفورماتور با سر وسط نیاز دارد که می تواند حجیم و گران باشد.
طراحی پیچیده تر از یکسو کننده نیم موج.

یکسو کننده پل

مزایا:

کارآمد تر و از کل شکل موج AC ورودی برای تبدیل به DC  استفاده می کند.
بدون نیاز به ترانسفورماتور با سر وسط، اندازه و هزینه را کاهش می دهد.
ضریب ریپل پایین تر، خروجی DC صاف تر را ارائه می دهد.

معایب:

افت ولتاژ کمی بیشتر به دلیل وجودچهار دیود.
اجزای بیشتر در مقایسه با یکسو کننده دیود تک و یا دوبل.

همانطور که در مطلب بالا خلاصه وار اشاره شد : رکتیفایر ها اجزای بسیار مهم و حیاتی  در تبدیل AC به DC در مدارهای الکترونیکی هستند. هر نوع یکسو کننده – نیم موج، تمام موج با دو دیود  و یکسو کننده تمام موج پل با چهار دیود  – مزایا و معایب منحصر به فردی دارد. در نظر گرفت این خصوصیات به انتخاب رکتیفایرمناسب برای یک پروژه عملی الکترونیک  خاص کمک می کند.

یکسو کننده های نیم موج برای کاربردهای کم مصرف مناسب هستند که در آن سادگی و هزینه از عوامل کلیدی هستند. یکسو کننده های تمام موج راندمان بالاتر و خروجی DC روان تر را ارائه می دهند و آنها را برای کاربردهای سخت تر ایده آل می کند.
یکسو کننده های پل کارایی و طراحی جمع و جور را ترکیب می کنند و آنها را همه کاره و به طور گسترده در طرح های مختلف منبع تغذیه استفاده می کنند.
با درک نقاط قوت و ضعف هر نوع، مهندسان و تکنسین ها می توانند تصمیمات آگاهانه ای را هنگام طراحی و اجرای راه حل های اصلاح در سیستم های الکترونیکی اتخاذ کنند.