آشنایی با انواع یکسو کننده ها – قسمت اول

یکسوساز

وسیله‌ای است که جریان متناوب (AC) را به جریان مستقیم (DC) تبدیل می کند و به عبارت دیگر یک مدار است که معمولاً در آن از چهار دیود (پل دیودی) استفاده می‌شود. دیود، جریان را تنها در یک جهت عبور می‌دهد و از عبور آن در جهت مخالف جلوگیری می‌کند. البته گاهی به جای دیود از وسایل دیگری مانند تریستور و ماسفت وIGBT و… استفاده می‌شود..

برای کاهش ریپل (Ripple) یا نوسانات ناخواسته ولتاژ DC در خروجی مدار، خازن موازی و برای کاهش نوسانات جریان DC در خروجی، سلف سری اضافه می‌شود.

در نوع پیشرفته یک‌سوسازهای قابل کنترل، از آی‌سی‌هایی که به این منظور ساخته‌شده‌اند استفاده می‌شود.مدارهای یک‌سوساز جدید از روش سوییچینگ استفاده می‌کنند؛ ابتدا با تبدیل ولتاژ ورودی متناوب به ولتاژ تنظیم‌نشدهٔ DC با یک‌سوساز دیودی، و سپس قطع و وصل کردن (سوییچینگ) این ولتاژ به روش PWM و فیلترکردن آن، به مقدار ولتاژ DC تنظیم‌شده (Regulated) موردنظر می‌رسند.

یکسو ساز ها را به گروه های زیر تقسیم میکنند:

-کنترل کردن خروجی

-)کنترل نشده

-)کنترل شده

-از نظر ساختار

-)نیم موج

-)تمام موج

تقسیم می شوند که در ادامه این مقاله به شرح آنها میپردازیم

مدار یکسوساز نیم موج

همه یکسوساز‌های تکفاز، از قطعات حالت جامد استفاده می‌کنند. یکسوساز‌های نیم موج کنترل‌نشده تکفاز، ساده‌ترین و شاید پرکاربردترین مدار‌های یکسوساز برای سطوح توان پایین هستند (زیرا تحت تأثیر امپدانس بار متصل به آن‌ها قرار می‌گیرند).

در مدار‌های یکسوساز کنترل‌نشده، دیود‌های نیمه‌هادی قطعات اصلی هستند و به گونه‌ای قرار می‌گیرند که مدار یک نیم موج یا موج کامل را تشکیل دهد. مزیت استفاده از دیود‌ها به عنوان یک قطعه یکسوکننده، این است که بسته با طراحی، قطعاتی تک‌جهته هستند و یک پیوند pn یک‌طرفه دارند.

این پیوند pn، با حذف نصف شکل موج یک منبع متناوب دوطرفه، آن را به یک شکل موج یک‌طرفه تبدیل می‌کند. برای مثال وقتی دیود بایاس مستقیم باشد، می‌تواند نیم‌سیکل مثبت را عبور دهد؛ در حالی که وقتی بایاس معکوس شود، نیم‌سیکل منفی را حذف می‌کند.

پیکربندی یکسوساز نیم موج تکفاز شکل زیر، نیم تناوب مثبت شکل موج منبع AC را عبور داده و نیم تناوب منفی را حذف می‌کند.

یکسوسازی را می‌توان با حذف نیم‌سیکل مثبت و عبور دادن نیم تناوب منفی نیز انجام داد. در مدار شکل بالا، با معکوس کردن جهت دیود می‌توان نیم موج‌های منفی را عبور داد و نیم موج‌های مثبت را حذف کرد. بنابراین، خروجی، دنباله‌ای از پالس‌های مثبت و منفی خواهد بود.

در یکسوساز نیم موج، به یکی از نیم موج‌ها هیچ ولتاژ یا جریانی به بار RLاعمال نخواهد شد. به عبارت دیگر، ولتاژ دو سر مقاومت RLفقط شامل نیم موج‌ها (منفی یا مثبت) است. به همین دلیل، این یکسوساز، یکسوساز نیم موج نامیده می‌شود.

همان‌طور که می‌بینیم، خروجی یکسوساز بالا، روشن – خاموش (ON-OFF) در هر نصف شکل موج رخ می‌دهد.

خروجی DC پالس‌زن به این معنی است که مقدار DC معادلی که دو سر بار RL‌می‌افتد، مقدار میانگین فقط یک نیم موج سینوسی است. از آن‌جایی که مقدار ماکزیمم شکل موج سینوسی برابر با یک است، مقدار میانگین یا متوسط DC نصف شکل موج، به این صورت تعریف می‌شود:

بنابراین، برای یک یکسوساز نیم موج، ۵۰ درصد زمان یک دوره تناوب، مقدار میانگین ۰.۶۳۷×AMAXو برای نیم موج دیگر، میانگین برابر با صفر است.

اگر حداکثر دامنه برابر با یک باشد، مقدار DC یا میانگین معادل بار RLبرابر خواهد بود با:

بنابراین، عبارت متناظر با مقدار میانگین ولتاژ یا جریان برای یک یکسوساز نیم موج، برابر است با:

توجه کنید که علاوه بر مقدار ماکزیمم Amaxشکل موج ورودی، می‌توانیم از مقدار RMS آن نیز برای یافتن مقدار خروجی DC معادل یک یکسوساز نیم موج تکفاز استفاده کنیم. برای تعیین ولتاژ میانگین یک یکسوساز نیم موج، مقدار RMS را در ۰.۹ (ضریب فرم) ضرب و بر ۲تقسیم می‌کنیم. در نتیجه، داریم:

همان‌طور که در شکل بالا می‌بینیم، مدار یکسوساز نیم موج، نیم موج‌های مثبت یا منفی شکل موج AC را به یک خروجی پالسی تبدیل می‌کند.

ادامه مقاله بزودی منتشر خواهد شد پس با ما همراه باشید..