Kuidas alaldi töötab?

Sisu

• Sillaldi ja alaldi diood
• Räni- ja germaaniumdioodid
• Poollaine alaldi vooluring
• Täislaine alaldi vooluring
• Alaldi komponendid ja rakendused
• Alaldi süsteemide kasutamine

Võite küsida, kuidas elektriliinid eri eesmärkidel pikkade vahemaade tagant elektrivoolu tekitavad. Ja elektrit on erinevaid "tüüpe". Elektriline raudteesüsteemide toide ei pruugi kodumasinate, näiteks telefonide ja telerite jaoks sobida. Alaldid aitavad teisendada seda tüüpi elektrienergia vahel.

Sillaldi ja alaldi diood

Alaldid võimaldavad teil muundada vahelduvvoolust (AC) alalisvooluks (DC). Vahelduvvool on vool, mis lülitub korrapäraste ajavahemike tagant ja tagasi liikumise vahel, samal ajal kui alalisvool voolab ühes suunas. Üldiselt toetuvad nad sillaldi või alaldi dioodile.

Kõik alaldid kasutavad P-N ristmikud, pooljuhtseadised, mis lasevad n-tüüpi pooljuhtidega p-tüüpi pooljuhtide moodustamisel elektrivoolul voolata ainult ühes suunas. "P" -küljel on liiga palju auke (kohtades, kus elektronid puuduvad), nii et see on positiivselt laetud. "N" pool on negatiivselt laetud elektronidega nende väliskestades.

Paljud selle tehnoloogiaga vooluringid on ehitatud a sillaldi. Sillaldid teisendavad vahelduvvoolu alalisvooluks, kasutades oma pooljuhtmaterjalist dioodide süsteemi kas poollaine meetodil, mis alalistab vahelduvvoolu signaali ühte suunda, või täislaine meetodil, mis korrigeerib sisendi vahelduvvoolu mõlemat suunda.

Pooljuhid on materjalid, mis lasevad voolul voolata, kuna need on valmistatud metallidest nagu gallium või metalloididest nagu räni, mis on saastatud selliste materjalidega nagu fosfor kui voolu reguleerimise vahend. Sillaldit saate kasutada mitmesuguste rakenduste jaoks mitmesuguste voolude jaoks.

Sillaldite alaldite eeliseks on ka see, et nad annavad rohkem pinget ja voolu kui teised alaldid. Neist eelistest hoolimata kannatab sillaldite alaldite kasutamine koos teiste alalditega täiendavate dioodidega neli dioodi, põhjustades pingelangust, mis vähendab väljundpinget.

Räni- ja germaaniumdioodid

Teadlased ja insenerid kasutavad dioodide loomisel räni sagedamini kui germaanium. Räni p-n-ristmikud töötavad kõrgematel temperatuuridel tõhusamalt kui germaanium. Ränist pooljuhid lasevad elektrivoolul kergemini voolata ja neid saab luua väiksemate kuludega.

Need dioodid kasutavad ära p-n-ristmiku, muundades vahelduvvoolu alalisvooluks omamoodi elektrilülitina, mis laseb voolu voolata kas edasi või tagasi, sõltuvalt p-n-ristmiku suunast. Edasi kallutatud dioodid lasevad voolul voolata edasi, samal ajal kui vastupidine kallutatud dioodid seda blokeerivad. See põhjustabki räni dioodide tulevoolu pinget umbes 0,7 volti, nii et need lasevad voolul voolata vaid juhul, kui see on suurem kui volti. Germaaniumdioodide korral on edasisuunaline pinge 0,3 volti.

Patarei, elektroodi või muu pingeallika anoodklemm, kus vooluringis toimub oksüdeerimine, varustab dioodi katoodiga augud p-n-ristmiku moodustamisega. Seevastu pingeallika katood, kus redutseerimine toimub, annab elektronid, mis saadetakse dioodi anoodile.

Poollaine alaldi vooluring

Saate uurida kuidas poollaine alaldid on ühendatud vooluringides, et mõista, kuidas nad töötavad. Poollaine alaldid lülituvad sisend-vahelduvvoolu laine positiivse või negatiivse pooltsükli alusel nii ettepoole kallutatud kui ka vastupidiselt kallutatud aladele. See signaal edastab koormustakisti nii, et takisti kaudu voolav vool oleks võrdeline pingega. See juhtub tänu Ohmi seadusele, mis tähistab pinget V voolu korrutisena Mina ja vastupanu R sisse V = IR.

Toitepingena saate mõõta pinget koormustakisti kohal V_s, mis on võrdne väljundi alalispingega V_välja. Selle pingega seotud takistus sõltub ka vooluahela enda dioodist. Seejärel lülitatakse alaldi vooluring tagasi kallutatud suunas, milles ta võtab sisend-vahelduvvoolu signaali negatiivse pooltsükli. Sel juhul ei voola dioodist ega vooluahelast voolu ja väljundpinge langeb nullini. Seejärel on väljundvool ühesuunaline.

Täislaine alaldi vooluring

••• Syed Hussain Ather

Täislaine alaldid seevastu kasutavad sisend-vahelduvvoolu signaali kogu tsüklit (positiivsete ja negatiivsete pooltsüklitega). Täislaine alaldi vooluahela neli dioodi on paigutatud nii, et kui vahelduvvoolu signaali sisend on positiivne, voolab vool dioodi kaudu D₁ koormustakistusele ja tagasi vahelduvvooluallikale D₂. Kui vahelduvvoolu signaal on negatiivne, võtab vool D₃-laadima-D₄ tee asemel. Koormustakistus väljub alalisvoolu pinge ka täislaine alaldist.

Täislaine alaldi keskmine pinge väärtus on kaks korda suurem kui poollaine alaldi ja juurkeskmine ruutkeskmine pinge, täislaine alaldi vahelduvpinge mõõtmise meetod on √2 korda suurem kui poollaine alaldi.

Alaldi komponendid ja rakendused

Enamik teie majapidamises kasutatavaid elektroonikaseadmeid kasutab vahelduvvoolu, kuid mõned seadmed, näiteks sülearvutid, muudavad selle voolu alalisvooluks enne selle kasutamist. Enamik sülearvuteid kasutab teatud tüüpi lülitatud režiimiga toiteallikat (SMPS), mis võimaldab väljundis alalisvoolu pingel adapteri suuruse, maksumuse ja kaalu korral rohkem energiat saada.

SMPS töötab alaldi, ostsillaatori ja filtri abil, mis kontrollivad impulsi laiuse modulatsiooni (meetod elektrilise signaali võimsuse vähendamiseks), pinget ja voolu. Ostsillaator on vahelduvvoolu signaaliallikas, kust saate määrata voolu amplituudi ja suuna, milles see voolab. Seejärel kasutab sülearvuti vahelduvvooluadapter seda vahelduvvooluallikaga ühendamiseks ja teisendab kõrge vahelduvpinge madalaks alalisvoolu pingeks, sellisel kujul, mida ta saab laadimise ajal ise toiteks kasutada.

Mõni alaldussüsteem kasutab ka tasandamisahelat või kondensaatorit, mis laseb neil aja jooksul varieeruva konstantse pinge väljastada. Siluvate kondensaatorite elektrolüütiline kondensaator võib saavutada mahtuvusi vahemikus 10 kuni tuhande mikrofarad (µF). Suurema sisendpinge jaoks on vaja rohkem mahtuvust.

Muud alaldid kasutavad trafosid, mis muudavad pinget, kasutades neljakihilisi pooljuhte, mida nimetatakse türistorid dioodide kõrval. A räni abil juhitav alaldi, türistori teine ​​nimi, kasutab värava ja selle nelja kihiga eraldatud katoodit ja anoodi, moodustades kaks p-n-ristmikku, mis paiknevad üksteise peal.

Alaldi süsteemide kasutamine

Alaldi süsteemide tüübid erinevad rakenduste lõikes, kus peate pinget või voolu muutma. Lisaks juba käsitletud rakendustele leiavad alaldid kasutamist jooteseadmetes, elektrikeevitamisel, AM-raadiosignaalides, impulssgeneraatorites, pinge kordajates ja toiteahelates.

Jootekolvid, mida kasutatakse elektriahelate osade ühendamiseks, kasutavad sisend-vahelduvvoolu ühesuunaliseks poolelaine alaldid. Elektrilised keevitusmeetodid, mis kasutavad sildaldi alaldusahelaid, on ideaalsed kandidaadid pideva, polariseeritud alalisvoolu pinge tagamiseks.

AM-raadio, mis moduleerib amplituudi, saab kasutada poollaine alaldi, et tuvastada muutusi elektrisignaali sisendis. Impulse genereerivad ahelad, mis genereerivad digitaalahelate jaoks ristkülikukujulisi impulsse, kasutavad sisendsignaali muutmiseks poollaine alaldi.

Toiteallika vooluahelate alaldid muudavad vahelduvvoolu alalisvooluks erinevatest toiteallikatest. See on kasulik, kuna alalisvoolu saadetakse tavaliselt pikkade vahemaade taha, enne kui see muundatakse kodumajapidamises kasutatava elektri ja elektroonikaseadmete jaoks vahelduvvooluks. Need tehnoloogiad kasutavad suurepäraselt sildaldi, mis suudab pingemuutustega hakkama saada.