תוֹכֶן
- מיישר גשר ודיודה מיישר
- דיודות סיליקון וגרמניום
- מעגל מיישר למחצה גל
- מעגל מיישר גל מלא
- רכיבי מיישר ויישומים
- שימושים במערכות מיישר
אתם עשויים לתהות כיצד קווי חשמל זרמים חשמליים למרחקים ארוכים למטרות שונות. ויש "סוגים" שונים של חשמל. ייתכן שהחשמל המניע מערכות רכבות חשמליות אינו מתאים למכשירי חשמל ביתיים כמו טלפונים ומכשירי טלוויזיה. מיישרים עוזרים על ידי המרה בין סוגים שונים של חשמל אלה.
מיישר גשר ודיודה מיישר
מיישרים מאפשרים להמיר מזרם חילופין (AC) לזרם ישר (DC). זרם חילופין הוא זרם אשר עובר בין זרימה אחורה וקדימה בפרקי זמן קבועים בזמן שזרם זרם ישר לכיוון יחיד. בדרך כלל הם מסתמכים על מיישר גשר או על דיודה מיישר.
כל המיישרים משתמשים צומת P-N, התקני מוליכים למחצה המאפשרים זרם חשמלי לזרום בכיוון אחד בלבד מהיווצרות מוליכים למחצה מסוג p עם מוליכים למחצה. בצד ה"פ "יש עודף חורים (מיקומים שבהם אין אלקטרונים) ולכן הוא טעון חיובי. הצד "n" טעון שלילית באלקטרונים בקליפות החיצוניות שלהם.
הרבה מעגלים עם טכנולוגיה זו בנויים עם מיישר גשר. מיישרים מגשרים ממירים AC ל DC באמצעות מערכת הדיודות שלה העשויה מחומר מוליך למחצה בשיטה של חצי גל שמיישרים כיוון אחד של אות AC או בשיטת גל מלאה המתקן את שני הכיוונים של הכניסה AC.
מוליכים למחצה הם חומרים שמאפשרים לזרום מכיוון שהם עשויים מתכות כמו גליום או מטאלואידים כמו סיליקון המזוהמים בחומרים כמו זרחן כאמצעי לשליטה בזרם. אתה יכול להשתמש במיישר גשר ליישומים שונים עבור מגוון רחב של זרמים.
למיישרים לגשר יש גם יתרון ביציאת מתח וכוח יותר ממיישרים אחרים. למרות היתרונות הללו, מיישרי הגשר סובלים מהצורך להשתמש בארבע דיודות עם הדיודות הנוספות בהשוואה למיישרים אחרים, וגורם לירידות מתח שמורידות את מתח היציאה.
דיודות סיליקון וגרמניום
מדענים ומהנדסים בדרך כלל משתמשים בסיליקון בתדירות גבוהה יותר מאשר גרמניום ביצירת דיודות. צומת p-n סיליקון פועלת בצורה יעילה יותר בטמפרטורות גבוהות יותר מאלו הגרמניות. מוליכים למחצה סיליקון מאפשרים זרם חשמלי לזרום ביתר קלות וניתן ליצור אותם בעלויות נמוכות יותר.
דיודות אלה מנצלות את צומת ה- p-n כדי להמיר AC ל DC כמעין "מתג" חשמלי המאפשר זרימה של זרם בכיוון קדימה או הפוך על בסיס כיוון צומת p-n. דיודות מוטות קדימה מאפשרות לזרם להמשיך לזרום בזמן שדיודות מוטות הפוכות חוסמות אותו. זה מה שגורם לדיודות סיליקון להיות מתח קדימה של כ 0.7 וולט כך שהם מאפשרים לזרום רק אם הוא יותר מוולט. עבור דיודות גרמניום, מתח הקדימה הוא 0.3 וולט.
מסוף האנודה של סוללה, אלקטרודה או מקור מתח אחר בו מתרחשת חמצון במעגל, מספק את החורים לקתודה של דיודה ביצירת צומת ה- p-n. לעומת זאת הקתודה של מקור מתח, בה מתרחשת הפחתה, מספקת את האלקטרונים הנשלחים לאנודה של הדיודה.
מעגל מיישר למחצה גל
אתה יכול ללמוד איך מיישרים גל חצי מחוברים במעגלים כדי להבין איך הם עובדים. מיישרים מחצית הגלים עוברים בין להיות מוטים קדימה ומוטים לאחור על בסיס מחזור המחזור החיובי או השלילי של גל AC הקלט. זה אות זה לנגד עומס כך שהזרם הזורם בנגד הוא פרופורציונלי למתח. זה קורה בגלל חוק אוהם המייצג מתח V כתוצר הזרם אני והתנגדות ר בתוך V = IR.
אתה יכול למדוד את המתח על פני עומס כמתח האספקה Vs, השווה למתח DC הפלט Vבחוץ. ההתנגדות הקשורה למתח זה תלויה גם בדיודה של המעגל עצמו. לאחר מכן, מעגל המיישר עובר להיות מוטה הפוכה בו הוא לוקח את חצי המחזור השלילי של אות AC הכניסה. במקרה זה, שום זרם לא זורם דרך הדיודה או המעגל ומתח היציאה יורד ל 0. זרם הפלט הוא אם כן חד כיווני.
מעגל מיישר גל מלא
••• סיד חוסיין אתרלעומת זאת, מיישרים גל מלאים משתמשים בכל המחזור (עם מחזורי מחזור חיוביים ושליליים) של אות AC הכניסה. ארבע הדיודות במעגל מיישר גל מלא מסודרות כך שכאשר כניסת האות AC חיובית, הזרם זורם על פני הדיודה מ ד1 להתנגדות העומס ובחזרה למקור AC דרך ד2. כאשר האות AC הוא שלילי, הזרם לוקח את ד3-טעון-ד4 במקום זאת. התנגדות העומס מוציאה גם את מתח DC ממיישר הגל המלא.
ערך המתח הממוצע של מיישר גל מלא הוא כפול מזה של מיישר גל מחצית, ושל ה- שורש ממוצע מתח בריבוע, שיטה למדידת מתח AC, של מיישר גל מלא היא פי 2 מזה של מיישר גל מחצית.
רכיבי מיישר ויישומים
מרבית המכשירים האלקטרוניים במשק הבית שלך משתמשים בחשמל, אך מכשירים מסוימים כמו מחשבים ניידים ממירים זרם זה לזרם ישר לפני השימוש בו. מרבית המחשבים הניידים משתמשים בסוג אספקת חשמל למותב (SMPS) שמאפשר למתח DC הפלט יותר כוח לגודל המתאם, עלותו ומשקלו.
SMPS עובד באמצעות מיישר, מתנד ומסנן השולטים על אפנון רוחב הדופק (שיטה להפחתת הספק של אות חשמלי), מתח וזרם. המתנד הוא מקור אות AC ממנו ניתן לקבוע את משרעת הזרם ואת הכיוון שהוא זורם. לאחר מכן, מתאם ה- AC של המחשבים הניידים משתמש בזה כדי להתחבר למקור הכוח AC וממיר את מתח ה- AC הגבוה למתח DC נמוך, צורה בה הוא יכול להשתמש בכוח עצמו במהלך הטעינה.
חלק ממערכות המיישרים משתמשים גם במעגל החלקה או קבלים המאפשרים להם להעביר מתח קבוע, במקום כזה שמשתנה לאורך זמן. הקבל האלקטרוליטי של קבלים להחלקה יכול להשיג קיבולות בין 10 לאלפי מיקרו-פארדים (μF). קיבולת רבה יותר נחוצה למתח קלט גדול יותר.
מיישרים אחרים עושים שימוש בשנאים המשנים מתח באמצעות מוליכים למחצה ארבע שכבות המכונה תיריסטורים לצד דיודות. א מיישר מבוקר סיליקון, שם אחר לתיריסטור, משתמש בקתודה ובאנודה המופרדת על ידי שער וארבע שכבותיו כדי ליצור שני צמתים p-n המסודרים אחד על גבי השני.
שימושים במערכות מיישר
סוגי מערכות המיישר משתנות בין יישומים בהם אתה צריך לשנות מתח או זרם. בנוסף ליישומים שכבר דנו, מיישרים מוצאים שימוש בציוד הלחמה, ריתוך חשמלי, אותות רדיו AM, מחוללי דופק, מכפילי מתח ומעגלי אספקת חשמל.
מגהצי הלחמה המשמשים לחיבור חלקים ממעגלים חשמליים יחד משתמשים במיישרים גליים לכיוון יחיד של הכניסה AC. טכניקות ריתוך חשמליות המשתמשות במעגלי מיישר גשר הם מועמדים אידיאליים לספק מתח DC יציב וקוטב אספקה.
רדיו AM, שמווסת את המשרעת, יכול להשתמש במיישרים למחצית הגלים כדי לאתר שינויים בכניסת האות החשמלית. מעגלים המייצרים דופק, המייצרים פולסים מלבניים למעגלים דיגיטליים משתמשים במיישרים גליים לשינוי אות הקלט.
מיישרים במעגלי אספקת חשמל ממירים זרם חילופין DC לזרם ספקי כוח שונים. זה שימושי שכן בדרך כלל DC נשלח למרחקים ארוכים לפני שהוא מומר לחשמל עבור חשמל ביתי ומכשירים אלקטרוניים. טכנולוגיות אלה עושות שימוש רב במיישר הגשר שיכול להתמודד עם שינוי המתח.