Circuit redresseur :les bases générales, le fonctionnement et les exigences expliquées

Habituellement, les appareils électroniques ont un circuit redresseur qui permet la conversion AC en DC dans les systèmes d'alimentation. Ce circuit est utilisé dans les appareils à faible puissance, tels que les chargeurs de batterie, pour rectifier la basse tension produite lors du redressement.

Pour comprendre le circuit redresseur, nous devons en apprendre davantage sur le processus de redressement. La rectification est responsable de la transformation des bits négatifs du courant alternatif de l'alimentation secteur en tensions continues positives. Lors de la configuration de votre système idéal, vous avez besoin du bon redresseur. Par conséquent, comprendre le redresseur et la configuration des diodes vous sera important pour configurer votre système.

(Composants électroniques)

1. Qu'est-ce qu'un circuit redresseur ?

Un redresseur est un appareil électrique qui convertit le courant alternatif de la tension secteur en un courant continu unidirectionnel. Cela fonctionne plus simplement en changeant la tension alternative d'alimentation principale des réseaux électriques en tension continue. Plus important encore, de nombreux appareils sur lesquels nous comptons nécessitent du courant continu.

Le terme redresseur est dû au fait que l'appareil redresse le flux directionnel du courant. L'utilisation de filtres électroniques pour lisser la sortie du redresseur est une tendance croissante. Par conséquent, les redresseurs semi-conducteurs au silicium modernes ont provoqué la sortie des redresseurs à base de sélénium, des redresseurs mécaniques, des redresseurs à oxyde de cuivre et des redresseurs à tube à vide.

Les redresseurs mécaniques et à tube à vide (utilisés dans les tubes à rayons cathodiques) étaient inefficaces en raison d'une résistance interne élevée. Cependant, les redresseurs à base d'oxyde de cuivre et de sélénium ont une meilleure tolérance de tension momentanée que le SCR (Silicon Controlled Rectifier). C'est un énorme avantage par rapport aux diodes au silicium.

(Transformateur d'alimentation AC en DC avec pont de diodes et condensateur)

2. Types de redresseurs

Redresseurs monophasés et triphasés.

Dans les redresseurs monophasés et triphasés, ils subissent un redressement demi-onde et un redressement pleine onde.

Les redresseurs monophasés ont une entrée d'alimentation secteur monophasée de courant alternatif. Les structures sont très simples. Ils ont besoin d'une, deux ou quatre diodes (selon le type de système).

Pour le courant alternatif monophasé, un facteur d'ondulation élevé est généré. En effet, ses diodes se connectent à l'enroulement secondaire du transformateur monophasé. De plus, il n'utilise qu'une seule phase de la bobine secondaire du transformateur pour le redressement.

En revanche, dans les redresseurs triphasés, les structures ont besoin de trois ou six diodes. Une tension d'ondulation réduite se produit lorsque toutes les diodes sont connectées à chaque phase de l'enroulement secondaire du transformateur. Cela crée en outre un facteur d'utilisation élevé du transformateur.

Avantages du redresseur monophasé

• Convient aux structures simples

Avantages du redresseur triphasé

• Tout d'abord, il est préférable lors de l'utilisation de grands systèmes
• Deuxièmement, il fournit de grandes quantités d'énergie
• En outre, aucun composant de filtre supplémentaire n'est requis pour réduire les RF
• Est efficace et a plus de TUF

Inconvénients des redresseurs monophasés

• Pour commencer, il fournit une petite quantité d'énergie.
• De plus, a moins de facteur d'utilisation du transformateur (TUF)

(Diodes)

Redresseurs demi-onde et pleine onde

En rectification demi-onde , le redresseur bloque complètement la moitié du signal d'entrée pulsé. Ensuite, n'alimente qu'une moitié de chaque cycle complet. Cela signifie que la moitié de l'alimentation de la source d'alimentation CA est gaspillée.

Le redressement demi-onde nécessite une alimentation monophasée à une seule diode ou trois dans une alimentation triphasée. Le niveau moyen de la tension redressée est la moitié du niveau de la tension d'entrée. Cependant, la tension positive a le même niveau de tension d'entrée CA de crête que la tension d'entrée.

Il existe deux manières de concevoir un redresseur demi-onde. Par exemple, dans le premier modèle, l'alimentation CA est directement reliée à la borne négative de la sortie. La conception suivante a l'alimentation en courant alternatif attachée directement à la borne positive de la sortie.

Avantages

• Tout d'abord, il a une sortie haute tension
• En outre, il est bon marché car il n'utilise qu'une seule diode dans le redressement de puissance.

Enfin, il ne nécessite aucun transformateur d'alimentation

Redresseur pleine onde

Ce redresseur inverse le signal de source AC d'entrée négatif perdu ou bloqué. En conséquence, il améliore la valeur moyenne du signal de sortie. Il double également la fréquence de la forme d'onde de la tension alternative d'entrée, une fonction que le redresseur en demi-pont ne peut pas effectuer. Et, dans la forme d'onde produite, les pics d'entrée et les pics de sortie sont égaux.

Deux méthodes couramment utilisées dans la conception de redresseurs pleine onde sont ; transformateur à prise centrale et circuit de pont de diodes. Il fonctionne également comme un régulateur actif, permettant à la majorité du courant de circuler vers le circuit de charge.

Avantages

• Avant tout d'abord une efficacité de rectification élevée (81,2 %)
• Deuxièmement, il a un RF inférieur (0,48)
• De plus, a un TUF relativement élevé

Inconvénients

• Tout d'abord, il faut un transformateur pour fonctionner
• Malheureusement, il subit une résistance interne assez importante de la part de l'alimentation secteur
• Enfin, il utilise des doubles diodes qui peuvent être coûteuses

Facteur de forme :

Le facteur de forme est le rapport entre la valeur RMS du courant et le courant de sortie CC.

FormFactor=Valeur efficace du courant de sortie CC Facteur de forme actuel=Valeur efficace du courant de sortie CC actuel.

Le facteur de forme d'un redresseur pleine onde est de 1,11.

(Image du circuit redresseur demi-onde)

Pont Redresseur

Un redresseur en pont est un convertisseur CA-CC qui redresse l'entrée CA principale en sortie CC. Le circuit en pont est un redresseur utilisé dans les alimentations qui fournissent une tension continue pour les appareils électriques et les composants électroniques. Un simple pont redresseur utilise normalement une résistance de charge. En conséquence, cela garantit que le courant qui le traverse est égal tout au long des demi-cycles négatifs et positifs. Le pont redresseur est l'une des parties les plus courantes des alimentations électroniques.

L'agencement de redresseur en pont comporte quatre diodes adjacentes, également appelées ponts de diodes. La tension inverse de crête est la tension enregistrée la plus élevée de la diode lorsqu'elle est connectée en polarisation inverse dans le demi-cycle négatif. Pendant l'alternance positive, deux diodes sont dans le spot conducteur. La paire restante est dans la position non conductrice du pont redresseur. Les enregistrements de sortie du redresseur se produisent à travers la résistance de charge.

Avantages du pont redresseur

• Tout d'abord, il a une efficacité de rectification plus élevée (81,2 %)
• De plus, il a réduit la tension d'ondulation
• Aucun transformateur n'est nécessaire pour le fonctionnement du pont redresseur
• De plus, a un TUF élevé lorsqu'il est pesé avec un redresseur à prise centrale
• Enfin, il atteint les hautes fréquences en utilisant un simple filtrage

Inconvénients

• Premièrement, les coûts de construction du pont redresseur sont plus élevés car il utilise quatre diodes
• Dispose d'une tension de sortie réduite en raison de chutes de tension dans le système
• Encore une fois, les configurations du système sont assez compliquées
• Enfin, il présente une grande résistance interne lorsqu'il est utilisé avec des tensions plus basses.

Le pont redresseur est bon. Dans le premier cycle alternatif, les diodes D2 et D4 sont polarisées en direct, donc conductrices. La tension positive est sur l'anode de D2, tandis que la borne de cathode de D4 a une tension négative. La première moitié du signal passe par ces deux diodes. Pendant la seconde moitié du cycle, les diodes D1 et D3 sont polarisées en direct, donc conductrices. L'effet global est que les deux moitiés du courant alternatif peuvent passer. Après cela, la moitié négative s'inverse et devient positive.

(Pont redresseur)

Redresseurs non contrôlés et redresseurs contrôlés

Redresseurs non contrôlés

Le nom de redresseurs non contrôlés fait référence au type de redresseur qui fournit une tension de sortie CC fixe pour une alimentation CA particulière. Les redresseurs non contrôlés n'utilisent que des diodes et peuvent être soit; un redresseur commandé par onde pleine ou un redresseur commandé par demi-onde. Cependant, ils sont moins efficaces car les diodes ne peuvent être que allumées ou éteintes.

Redresseurs contrôlés

Ce circuit convertit l'alimentation CA en alimentation CC à l'aide de thyristors pour contrôler l'alimentation de la charge. Le redresseur contrôlé à demi-onde se compose d'un seul SCR (redresseur contrôlé au silicium). Ils ont la même conception que les redresseurs non contrôlés, mais ils utilisent plutôt le SCR. Les redresseurs à commande demi-onde limitent le gaspillage d'énergie car ils offrent un contrôle de puissance constant.

3. Comment fonctionnent les circuits redresseurs en électronique

Principe de fonctionnement des circuits redresseurs

Les circuits redresseurs fonctionnent simplement en transformant la source d'alimentation CA en une source d'alimentation CC. Il comprend des diodes verrouillées à travers le système pour créer un mouvement d'électrons uniquement vers l'avant pour alimenter les appareils. Lorsque le courant alternatif circule dans un circuit redresseur, les diodes éliminent les variations de tension négatives de la source de courant alternatif. Par conséquent, il ne reste que la tension positive. Une simple diode ne permet la circulation du courant que dans un sens, bloquant la circulation du courant dans le sens inverse.

Cette image représente une forme d'onde de tension alternative d'une diode de redressement. La forme d'onde de courant a des intervalles alternés entre de courtes augmentations de tension ainsi que des périodes sans tension. C'est un courant continu car il n'a qu'une tension positive.

(Schéma pont de diodes)

4. Précautions pour la conception du circuit redresseur

Il y a des précautions que vous devez prendre en compte lors de la conception d'un circuit redresseur dans n'importe quel appareil électrique. Pour clarifier, nous discutons des précautions les plus importantes qui affecteront le choix de la conception du redresseur.

Demi-cycle positif

Pendant l'alternance positive, la tension qui apparaît aux bornes de l'anode et de la cathode est positive. Cela signifie que la diode est polarisée en direct. En supposant que le circuit se connecte à une diode idéale et que la puissance nominale est constante. La tension de crête est Vm, appelée valeur de tension de crête sans chute de tension.

Cependant, il faut considérer la chute de tension sur certaines diodes comme une diode au silicium avec 0,7V (chute de tension). Il n'est polarisé en direct que lorsque la tension d'entrée appliquée dépasse la tension de seuil (0,7 V). Par conséquent, le circuit commence à conduire.

Tension de crête =Vm - 0,7 V (chute de tension)

Demi-cycle négatif

C'est différent avec un demi-cycle négatif car la tension apparaissant aux bornes de l'anode et de la cathode est négative. La diode dans le circuit redresseur est polarisée en inverse et agit donc comme un interrupteur ouvert. Il ne conduit à aucun passage de courant. Cela se traduit par une lecture de tension nulle à la sortie.

De plus, dans l'alternance négative, même après avoir considéré la diode utilisée, la tension aux bornes de la diode est négative. Cela signifie que la lecture à la sortie sera toujours de 0 V.

Chutes de tension :

La tension secteur transporte généralement beaucoup de puissance. La perte de puissance partielle du potentiel électrique d'un courant lors de son déplacement dans un circuit est appelée chute de tension.

VD=( 2*L*R*I) / 1000

Calcul de la chaleur dissipée dans le redresseur :

Habituellement, il s'agit de la chaleur perdue dans le processus de redressement lorsque la tension chute et qu'une résistance se produit dans les diodes. Par conséquent, la connaissance des chutes de tension des diodes spécifiques utilisées dans le circuit est importante.

Pheat (Perte de puissance) =Pmax (Puissance de sortie maximale du système) / Eff (Efficacité du module redresseur) – Pmax (Puissance de sortie maximale du système.

La tension inverse maximale :

PIV fait référence à la tension maximale qu'une diode peut supporter en polarisation inverse. Par conséquent, en cas de dépassement, les diodes peuvent tomber en panne. La tension inverse de crête est égale à la tension d'entrée.

La tension inverse de crête (PIV) =2Vs max =2V_smax .

5. Le condensateur de lissage

Un condensateur de lissage est un système qui égalise les variations de l'alimentation d'un signal. Ils sont principalement appliqués après un redresseur ou une tension d'alimentation. Pendant les demi-cycles, des transitions douces sont créées lorsque le condensateur se charge et se décharge. Le processus de charge se produit lorsque le courant traverse les demi-cycles positifs.

Redresseur pleine onde avec condensateur de lissage

Le condensateur de lissage aide à améliorer l'ondulation de sortie incomplète à travers les diodes. Ainsi, le condensateur de lissage est connecté en parallèle entre les diodes pour maintenir une tension constante dans le circuit de charge.

Le placement de la charge tombe sur la sortie du pont redresseur pleine onde. Le condensateur augmente alors la sortie CC. En conséquence, le condensateur de lissage convertit la sortie ondulée du redresseur en une sortie CC plus lisse.

La tension d'ondulation est inversement proportionnelle à la valeur du condensateur de lissage. Les deux valeurs sont liées par

V_ondulation =Je_charge /(fxC)

Alternativement, on peut utiliser un circuit intégré régulateur de tension pour une alimentation continue constante.

Condensateur de lissage 5uF

La charge et la capacité à travers un condensateur de lissage de 5 uF varient en fonction de la connexion dans le circuit. La capacité équivalente sera la somme de tous les condensateurs connectés dans le circuit pour un condensateur en parallèle.

Condensateur de lissage 50uF

De même, le même principe s'applique ici pour un condensateur de lissage de 50 uF. La tension dans une connexion de circuit parallèle est la même pour tous les condensateurs. Cependant, le 50 uF constitue un condensateur de lissage plus puissant que le condensateur de 5 uF.

(Image de condensateurs)

6. Conclusion

Une large gamme d'appareils utilisant des circuits redresseurs a été établie dans cet article. Une application concerne les régulateurs de tension, tandis qu'une autre utilisation courante comprend les composants d'alimentation et les détecteurs de modulation d'amplitude (AMD) utilisés pour les signaux radio. L'appareil était également autrefois connu sous le nom de détecteur de cristal dans les premiers récepteurs radio.

Nous espérons que cet article répond à toutes vos questions sur les circuits redresseurs. N'hésitez pas à nous contacter pour les composants de base de la fabrication de votre circuit redresseur. Au plaisir de vous aider dans vos projets.