Comprendre les redresseurs du pont: principes, classifications et applications pratiques
2024-07-09 10437

Le redresseur de pont convertit le courant alternatif (AC) en courant direct (DC) à travers une structure de pont composée de quatre diodes.La conductivité unidirectionnelle des diodes est utilisée pour rectifier les demi-cycles positifs et négatifs de l'AC en DC dans la même direction.La conception du redresseur du pont améliore non seulement l'efficacité de rectification, mais fournit également une tension de sortie CC stable.Cet article discutera en détail du principe de travail, de la classification et du rôle du redresseur du pont dans les applications pratiques.

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Qu'est-ce qu'un redresseur?

Un redresseur est un dispositif électronique utilisé pour convertir le courant alternatif (AC) en courant direct (DC).Il est couramment utilisé dans les systèmes d'alimentation et la détection des signaux radio.Les redresseurs facilitent la conversion de CA en CC en tirant parti de la conductivité unidirectionnelle des diodes, permettant au courant de s'écouler dans une seule direction.Ils peuvent être faits de divers matériaux, y compris des tubes à vide, des tubes d'allumage, des diodes de semi-conducteur de silicium à l'état solide et des arcs de mercure.Les dispositifs qui remplissent la fonction opposée (convertissant CC en AC) sont appelés onduleurs.

Dans une ultramoderne (alimentation sans interruption), seule la batterie doit être chargée, donc le système comprend un chargeur mais ne fournit pas de puissance à la charge.En revanche, une double conversion UPS charge non seulement la batterie, mais fournit également de l'énergie à l'onduleur, il s'appelle donc un redresseur / chargeur.

La fonction principale d'un redresseur est de convertir AC en DC.Il le fait à travers deux processus principaux, convertissant AC en CC, puis le filtrant pour fournir une sortie CC stable pour la charge ou l'onduleur, et offrant une tension de charge pour la batterie, agissant ainsi également en tant que chargeur.

Le fonctionnement d'un redresseur incontrôlé consiste à passer la moitié du cycle AC à travers la charge, produisant une sortie CC pulsante.Dans un redresseur contrôlé, le flux de courant est géré en contrôlant la conduction d'un transistor ou d'un autre dispositif contrôlable, résultant en une sortie CC contrôlée.

Classification des redresseurs

Les redresseurs sont classés selon les différentes normes.Voici les méthodes de classification courantes:

Classification par méthode de rectification

Un redresseur de demi-onde ne fonctionne que dans la moitié du cycle AC (demi-cycle positif ou demi-cycle négatif).Il reste inactif dans l'autre demi-cycle.Par conséquent, la tension de sortie ne se compose que de la moitié de la forme d'onde AC.

Un redresseur à ondes complètes mène à la fois dans les demi-cycles positifs et négatifs du cycle AC.Cela signifie que la tension de sortie est positive dans les deux demi-cycles du cycle.

Classification par redresseur

Les redresseurs de diodes utilisent des diodes comme élément de rectification principal.Ceux-ci sont généralement utilisés dans les circuits de rectification de faible puissance et d'énergie moyenne.La diode permet uniquement au courant de s'écouler dans une direction, assurant la conversion de CA en CC.

SCR est un dispositif semi-conducteur qui peut être contrôlé avec précision pour s'allumer et désactiver.Il convient aux circuits de rectification haute puissance qui nécessitent un contrôle précis du processus de rectification.SCR est le premier choix dans les applications qui nécessitent une grande efficacité et une réglementation élevée.

Ces classifications nous aident à comprendre les fonctions et les applications spécifiques de différents types de redresseurs dans divers systèmes électroniques.

Figure 1: Rectifier de pont

Comment fonctionne un redresseur de pont?

Un redresseur de pont est couramment utilisé pour convertir le courant alternatif (AC) en courant direct (DC) et est un circuit de redresseur qui utilise la conductivité unidirectionnelle d'une diode.Il utilise quatre diodes disposées dans une configuration de pont pour rectifier les demi-cycles positifs et négatifs de la puissance CA en une sortie CC cohérente.

Composants d'un redresseur de pont

Les composants d'un redresseur de pont sont quatre diodes (d1, d2, d3, d4);une source d'alimentation CA (entrée);une résistance de charge (RL);et un condensateur de filtre (facultatif, utilisé pour lisser la tension de sortie).

Principe de fonctionnement

Le fonctionnement d'un redresseur de pont implique deux processus principaux: la rectification positive à demi-cycle et la rectification négative à demi-cycle.

Figure 2: Bridge Rectifier Forme d'onde - demi-cycle positif et demi-cycle négatif

Rectification de demi-cycle positive

Polarité de tension Au cours du demi-cycle positif de l'entrée CA, l'extrémité supérieure de l'entrée est positive et l'extrémité inférieure est négative.Le chemin de conduction est que les diodes D1 et D2 sont biaisées et conduisent le courant.Le courant circule à partir de la borne positive de la source CA, via D1, à travers la résistance de charge RL, et revenez à la borne négative de la source CA par D2.L'état désactivé est que les diodes D3 et D4 sont biaisées inversées et restent éteintes.Pendant ce cycle, le courant à travers RL s'écoule de gauche à droite.

Rectification de demi-cycle négative

La polarité de la tension est que pendant le demi-cycle négatif, la polarité de l'entrée CA est inversée, ce qui rend l'extrémité supérieure négative et l'extrémité inférieure positive.Le chemin de conduction est que les diodes D3 et D4 sont biaisées et conduisent le courant.Le courant circule à partir de la borne négative de la source CA, via D3, à travers la résistance de charge RL, et revenez à la borne positive de la source CA par D4.L'état désactivé est que les diodes D1 et D2 sont biaisées inversées et restent éteintes.Malgré le renversement de la polarité, le courant circulant à travers RL s'écoule toujours dans la même direction (de gauche à droite).

Filtration

Après rectification, la tension de sortie est toujours en train de pulser.Pour lisser cette tension et réduire l'ondulation, un condensateur de filtre est ajouté.Le condensateur du filtre est connecté en parallèle avec la résistance de charge (RL).Cette configuration lisse le CC pulsé, réduit l'ondulation de la tension et fournit une sortie plus stable.

Circuit de redresseur de pont

Le redresseur du pont améliore la rectification à demi-onde de diode.Sa fonction principale est de convertir le courant alternatif (AC) en courant direct (DC).Il le fait en utilisant quatre diodes dans une disposition spécifique pour rectifier les demi-cycles positifs et négatifs de l'entrée CA dans une sortie CC unidirectionnelle.

Figure 3: Circuit de redresseur de pont

Le redresseur de pont convertit AC en CC en utilisant la conductivité unidirectionnelle des diodes.Alors que la tension AC et le courant alternent périodiquement les directions, la sortie CC du redresseur du pont s'écoule toujours dans une direction.Les redresseurs de pont sont plus efficaces que les redresseurs à ondes demi-ondes monophasiques et à ondes complètes car ils utilisent simultanément les deux cycles du cycle AC.Cela permet une sortie CC plus fluide et plus continue.Une alimentation CC stable est requise dans des applications telles que les alimentations, les chargeurs de batterie et divers appareils électroniques.Un redresseur de pont combiné au filtrage peut fournir la puissance CC stable requise pour ces applications.

Fonctions d'un redresseur de pont

Conversion AC à DC

La fonction principale d'un redresseur de pont est de convertir l'entrée AC en sortie CC.La tension AC et le courant s'écoulent alternativement, tandis que la tension à courant continu et le courant s'écoulent dans une direction constante.Les diodes du redresseur du pont permettent au courant de s'écouler dans une seule direction, garantissant ainsi cette conversion.

Amélioration de l'efficacité

Un redresseur de pont utilise à la fois les demi-cycles positifs et négatifs de la puissance AC.Cette double utilisation améliore l'efficacité par rapport à un redresseur monophasé.Il en résulte une sortie CC plus lisse avec moins d'ondulation.

Puissance CC stable

L'alimentation CC stable convient aux appareils électroniques, aux alimentations et aux chargeurs de batterie.Un redresseur de pont combiné avec des condensateurs de filtrage peut fournir cette alimentation stable.

Idéalement, la tension de sortie (valeur moyenne) d'un redresseur de pont peut être exprimée comme

V_out = (2v_m) / π- (4v_f) / π

Où V_MIS la tension de crête de la puissance AC d'entrée, et V_F est la chute de tension directe de chaque diode.

Exemple

Supposons que nous ayons une alimentation CA avec une tension d'entrée de 220 V (valeur effective, RMS) et utilisons un redresseur de pont pour la rectification.La chute de tension directe de la diode est de 0,7 V.

Conditions d'entrée:

Tension d'entrée 220V AC (RMS)

Tension de pointe v_m = 220 × √2 ≈311v

Diode Tension vers l'avant Drop V_F = 0,7 V

Calculer la sortie:

Tension de sortie moyenne v_avg = (2 × 311) / π- (4 × 0,7) / π ≈198v

De cette façon, le redresseur de pont convertit la tension CA en une tension à courant continu près de 198v.Bien qu'il existe encore des fluctuations, la sortie peut être davantage lissée en utilisant des dispositifs de filtrage appropriés pour fournir une alimentation CC stable.Après avoir connecté le circuit de filtre, la tension de sortie moyenne est d'environ 1,2 fois la valeur RMS du CA d'entrée, tandis que la tension de charge en circuit ouvert est d'environ 1,414 fois la valeur RMS.Ce calcul aide à déterminer les composants nécessaires pour atteindre la sortie CC stable et lisse à partir d'une entrée CA.

Comment fonctionnent les condensateurs comme des filtres?

Le filtrage supprime les ondes de signal indésirables.Dans un filtrage passe-haut,, les signaux de fréquence plus élevée passent facilement à travers le circuit à la sortie, tandis que les signaux de fréquence inférieure sont bloqués.Les circuits AC contiennent des signaux de tension ou de courant de différentes fréquences, qui ne sont pas nécessaires.Les signaux indésirables peuvent provoquer des interférences qui perturbent le fonctionnement du circuit.Pour filtrer ces signaux, divers circuits de filtrage sont utilisés, dans lesquels les condensateurs jouent un rôle clé.Bien que les signaux rectifiés ne soient pas des signaux AC, le concept est similaire.Un condensateur se compose de deux conducteurs séparés par un isolant.En filtrant les circuits, les condensateurs stockent l'énergie pour réduire l'ondulation AC et améliorer la sortie CC.

Figure 4: Diagramme du circuit de filtre à passe-haut

Comment les condensateurs filtrent les signaux

Les condensateurs peuvent stocker et libérer les frais.Lorsque la tension augmente, le condensateur charge;Lorsque la tension diminue, le condensateur se décharge.Cette caractéristique lisse les fluctuations de tension.Dans un circuit de redresseur, comme un redresseur de pont, la tension à courant continu de sortie n'est pas lisse, mais pulsante.La connexion d'un condensateur de filtre à la sortie peut lisser ces pulsations.

Figure 5: Rectifier de pont - module de diodes à onde pleine

• demi-cycle positif: Pendant le demi-cycle positif, la tension augmente, provoquant la charge du condensateur.L'énergie électrique stockée atteint sa valeur maximale au pic de tension.

• demi-cycle négatif: Pendant le demi-cycle négatif, la tension diminue et le condensateur se décharge à travers la charge.Cette décharge fournit le courant à la charge, empêchant la tension de sortie de baisser brusquement et de lisser la forme d'onde.

L'action de charge et de décharge du condensateur lisse la tension de sortie rectifiée à un niveau CC plus constant, réduisant les fluctuations de tension et l'ondulation.

Choisir le bon condensateur

La taille du condensateur du filtre affecte directement l'effet de filtrage.D'une manière générale, plus la valeur de capacité est grande, meilleure est l'effet de filtrage, car un grand condensateur peut stocker plus de charges et fournir une tension plus stable.Cependant, la valeur de capacité ne peut pas être trop importante, sinon elle entraînera un temps de démarrage de circuit plus long, une augmentation du volume du condensateur et une augmentation du coût.

La formule empirique pour sélectionner les condensateurs filtrants

C = i / (f × ΔV)

Où c est la valeur de capacité (Farad, F)

I est le courant de charge (ampère, a)

F est la fréquence de puissance (Hertz, Hz)

ΔV est l'ondulation de tension de sortie autorisée (volt, v)

Le rôle des condensateurs filtrants

Lorsque la tension rectifiée augmente, le condensateur du filtre charge, ce qui fait augmenter progressivement la tension.Lorsque la tension rectifiée diminue, le condensateur du filtre se décharge, fournissant un courant stable et lissant la tension de sortie.L'action de charge et de décharge du condensateur du filtre lisse la tension pulsée rectifiée, réduisant l'ondulation de tension et les fluctuations.Les condensateurs sont efficaces pour le filtrage car ils permettent aux signaux de courant alternatif de passer tout en bloquant les signaux CC.Les signaux CA avec des fréquences plus élevées passent plus facilement par les condensateurs, avec moins de résistance, résultant en une tension inférieure à travers le condensateur.Inversement, les signaux AC avec des fréquences plus basses sont confrontés à une résistance plus élevée, résultant en une tension plus élevée à travers le condensateur.Pour DC, le condensateur agit comme un circuit ouvert, le courant est nul et la tension d'entrée est égale à la tension du condensateur.

Filtrage différentes fréquences dans les circuits du redresseur

Pour comprendre comment les condensateurs filtrants gèrent différentes fréquences, discutons brièvement de l'expansion des séries de Fourier.La série de Fourier décompose les signaux périodiques non sinusoïdaux dans la somme des signaux sinusoïdaux de différentes fréquences.Par exemple, une onde périodique complexe peut être décomposée en plusieurs ondes sinusoïdales de différentes fréquences.

Figure 6: vague pulsante

Dans un circuit de redresseur, la sortie est une onde pulsante, qui peut être décomposée en composantes sinusoïdales de différentes fréquences en utilisant la série Fourier.Les composants à haute fréquence passent directement par le condensateur, tandis que les composants à basse fréquence atteignent la sortie.

Figure 7: Diagramme du circuit du filtre du condensateur

Plus le condensateur est grand, plus la forme d'onde de sortie est plus fluide.Les plus grands condensateurs stockent plus de charges, offrant une tension plus stable.

Figure 8: Diagramme de filtrage des condensateurs

Dans une onde de tension pulsante, lorsque la tension tombe en dessous de la tension du condensateur, le condensateur se décharge à la charge, empêchant la tension de sortie de tomber à zéro.Cette charge continue et décharge lisse la tension de sortie.

Circuits de filtre passe-haut et bas

Dans un filtre passe-haut, le condensateur et la résistance sont connectés en série.Les signaux à haute fréquence ont une chute de tension minimale lors du passage du condensateur, résultant en un courant plus grand et une tension de sortie plus élevée à travers la résistance.Les signaux à basse fréquence sont confrontés à une plus grande chute de tension à travers le condensateur, ce qui entraîne une tension de sortie minimale.Dans un filtre passe-bas, le condensateur bloque les signaux à haute fréquence et permet uniquement aux basses fréquences de passer.Les signaux à haute fréquence ont une impédance élevée et une tension de sortie minimale, tandis que les signaux à basse fréquence ont une faible impédance et une tension de sortie plus élevée.

Figure 9: circuit de filtre à passe haut et bas

Types de redresseurs de ponts

Les redresseurs de pont sont classés en fonction de leur construction et de leur application.Voici quelques types courants:

Redresseur de pont monophasé

Le redresseur à pont monophasé est la forme la plus simple et est souvent utilisé dans un équipement d'alimentation à petit électricité.Il a quatre diodes qui convertissent la CA monophasée en DC pulsante.Pendant le demi-cycle positif de l'AC, les diodes D1 et D2 conduisent, tandis que D3 et D4 sont désactivés.Pendant le demi-cycle négatif, la conduite D3 et D4, et D1 et D2 sont désactivés.Cela permet aux demi-cycles positifs et négatifs de l'AC d'être rectifiés en CC positif.

Figure 10: Diagramme de forme d'onde de redresseur contrôlé à onde mono-phase

Redresseur de pont en trois phases

Les redresseurs à pont triphasés sont utilisés dans des applications plus puissantes, telles que l'équipement industriel et les grandes systèmes d'alimentation.Ils contiennent six diodes qui convertissent le CA triphasé en DC plus lisse.Au cours de chaque cycle de la CA triphasée, diverses combinaisons de diodes conduisent, rectifiant les demi-cycles positifs et négatifs en DC.Cette méthode fournit une sortie CC plus lisse adaptée aux besoins élevés de puissance.

Figure 11: Circuit de redresseur entièrement contrôlé en trois phases

Redresseur de pont contrôlé

Le redresseur de pont contrôlé utilise un redresseur (SCR) contrôlé par le silicium au lieu d'une diode conventionnelle pour réguler la tension de sortie.En contrôlant l'angle de conduction SCR, la sortie moyenne CC peut être modifiée.L'ajustement de l'angle de tir SCR contrôle son temps de conduction dans chaque cycle, modifiant ainsi la tension à courant continu de sortie moyenne.Ce type est souvent utilisé dans les alimentations réglables et les systèmes de contrôle des moteurs à courant continu.

Redresseur de pont à haute fréquence

Les redresseurs de ponts à haute fréquence sont utilisés dans les systèmes d'alimentation haute fréquence et utilisent généralement des diodes de récupération rapide pour répondre aux besoins de l'alimentation de l'alimentation (SMPS).Les diodes de récupération rapide ont un court temps de récupération inverse et peuvent répondre rapidement aux opérations de commutation à haute fréquence, améliorant ainsi l'efficacité de rectification et réduisant les pertes et le bruit.

Redresseur de pont monolithique

Les redresseurs de pont monolithiques intègrent quatre diodes de redresseur dans une puce ou un module unique, simplifiant la conception du circuit et sont principalement utilisées dans les petits appareils électroniques et les adaptateurs d'alimentation.Semblable à un redresseur de pont standard, la version monolithique offre une fiabilité accrue et une installation plus facile car elle est intégrée dans un seul package.

Redresseur de pont entièrement contrôlé

Un redresseur de pont entièrement contrôlé utilise un redresseur de thyristor (SCR) à la place d'une diode normale.Chaque élément de redresseur est contrôlable, permettant une régulation précise de la tension de sortie et du courant.En faisant varier l'angle de conduction du SCR, la sortie du redresseur peut être contrôlée avec précision.Ce redresseur est idéal pour les applications qui nécessitent un contrôle de tension fine, tel que les lecteurs de moteur CC et les alimentations réglables.La capacité de varier l'angle de tir du SCR permet une gestion précise de la sortie.

Redresseur de pont à moitié contrôlé

Un redresseur de pont à moitié contrôlé combine un thyristor (SCR) avec une diode normale.En règle générale, dans les applications monophasées, deux des éléments de redresseur opposés sont des SCR, tandis que les deux autres sont des diodes.Cette configuration offre une capacité de régulation partielle.Bien que seuls certains des éléments soient contrôlables, ils fournissent une réglementation limitée à moindre coût.Les redresseurs à moitié contrôlés conviennent aux systèmes qui nécessitent un contrôle partiel et ne sont pas prohibitifs, tels que les petits lecteurs moteurs et les alimentations réglables et les coûts.

Redresseur de pont non contrôlé

Un redresseur de pont non contrôlé n'utilise que des diodes ordinaires, et tous les éléments de rectification sont incontrôlables.Il s'agit du redresseur de pont le plus simple et le plus utilisé.Ce redresseur n'a pas la capacité de régulation, ne peut pas ajuster la tension ou le courant de sortie et effectue uniquement une rectification de base.Il convient à divers appareils électroniques qui nécessitent une alimentation CC stable, tels que les adaptateurs d'alimentation et les chargeurs de batterie.

Applications des redresseurs de ponts

Fournir une tension CC polarisée et stable dans le soudage

Dans l'équipement de soudage, les redresseurs de ponts sont en mesure de fournir une tension CC stable.Cette stabilité permet un soudage de haute qualité car l'alimentation électrique affecte directement le processus de soudage.Le redresseur convertit la puissance AC en puissance CC, réduisant les fluctuations du courant et garantissant un arc de soudage stable, ce qui améliore la résistance et la qualité de l'articulation soudée.Cette stabilité minimise les défauts de soudage et améliore la précision globale, en particulier dans le soudage à l'arc.

Figure 12: Rectificateurs de pont utilisés dans la machine de soudage

Une autre fonction clé du redresseur du pont consiste à fournir une tension cc polarisée.Ceci est particulièrement important dans les opérations de soudage professionnel, telles que le soudage en aluminium ou en acier inoxydable, où la formation de couches d'oxyde peut affecter la qualité de la soudure.La tension polarisée réduit l'oxydation, garantissant une surface de soudure plus propre et une articulation plus forte.En combinant un redresseur de pont, l'équipement de soudage peut fournir un courant plus stable et de haute qualité, ce qui améliore l'intégralité du processus de soudage.

Pour lisser davantage la sortie CC et réduire les fluctuations de tension, les redresseurs de pont sont souvent utilisés en conjonction avec des condensateurs de filtre et des régulateurs de tension.Le condensateur du filtre élimine les ondulations et rend la tension de sortie plus fluide, tandis que le régulateur de tension garantit que la tension de sortie est constante, protégeant la qualité de soudage des ions de tension V ariat.Cette combinaison améliore la stabilité de l'alimentation électrique de soudage et prolonge la durée de vie de l'équipement.

Alimentation interne

Les appareils électroniques modernes, y compris les appareils électroménagers, les équipements de contrôle industriel et les équipements de communication, nécessitent une alimentation en courant continu stable pour fonctionner correctement.Les redresseurs de pont convertissent l'alimentation AC du réseau en puissance DC requise par ces dispositifs, et la plupart des composants et circuits électroniques reposent sur l'alimentation DC.

Dans un redresseur de pont, quatre diodes forment un circuit de pont pour convertir la puissance AC en puissance CC pulsante.Ensuite, un condensateur filtrant lisse la sortie, réduisant les fluctuations de tension et produisant une alimentation CC plus stable.Pour les appareils qui nécessitent une puissance précise, un régulateur de tension (comme un régulateur linéaire ou de commutation) assure une tension de sortie constante et précise.Cette configuration améliore la fiabilité et la durée de vie de l'équipement en empêchant les dommages causés par les fluctuations de tension.

Dans les appareils électroménagers, les redresseurs de pont sont utilisés dans les modules de puissance internes des appareils tels que les téléviseurs, les systèmes sonores et les ordinateurs.Par exemple, dans l'alimentation électrique d'un téléviseur, un redresseur de pont convertit la puissance AC en puissance DC, qui est ensuite filtrée et stabilisée avant d'être distribuée au circuit de télévision.Cela garantit que la tension reste stable malgré les fluctuations de l'alimentation externe, maintenant ainsi la qualité de l'image et du son.

L'équipement de contrôle industriel a des exigences plus élevées pour la stabilité de l'alimentation en raison de l'environnement de fonctionnement complexe.Les redresseurs de pont dans ces dispositifs fournissent une puissance CC stable et améliorent la sécurité et la fiabilité du système à travers des circuits de protection tels que la surtension et la protection de surintensité.Par exemple, dans les contrôleurs logiques programmables (PLC), les redresseurs de pont peuvent fonctionner de manière stable dans différentes conditions.

Dans les équipements de communication tels que les routeurs et les interrupteurs, les redresseurs de pont peuvent fournir une puissance à faible stabilité et à faible bruit.Cela garantit une transmission fiable du signal et un fonctionnement en douceur de l'équipement.En convertissant la CA en DC et en adoptant une régulation efficace du filtrage et de la tension, les redresseurs de pont prennent en charge les performances fiables de l'équipement de communication dans des environnements de réseau complexes.

À l'intérieur d'un chargeur de batterie

Un redresseur de pont convertit l'alimentation CA en alimentation CC stable requise pour la charge de la batterie dans un chargeur de batterie.Avec la montée en puissance des appareils portables et des véhicules électriques, les chargeurs de batterie fiables sont devenus essentiels.Le redresseur garantit que le chargeur fournit un courant et une tension constants qui répondent aux besoins spécifiques de divers types de batteries.Cette source d'alimentation stable permet une charge efficace et une durée de vie de la batterie prolongée.

Un redresseur de pont se compose généralement de quatre diodes formant un circuit de pont.Il convertit les demi-cycles positifs et négatifs de la puissance de courant alternatif en puissance CC pulsante.Bien que cette puissance CC pulsante réponde aux exigences de base, elle fluctue toujours.Par conséquent, les chargeurs de batterie contiennent généralement des condensateurs filtrants pour lisser la tension et assurer une sortie plus stable.

Différentes batteries nécessitent des tensions de charge et des courants spécifiques.Les redresseurs de pont sont combinés avec d'autres modules de circuit pour répondre à ces besoins.Par exemple, les batteries au lithium nécessitent une tension précise et un contrôle de courant pour éviter la surcharge et la surchasion.Le redresseur intègre des modes de charge de courant constant et de tension constante et coopère avec le circuit de commande de charge pour fournir une tension et un courant précis pour optimiser le processus de charge.

En plus de la conversion de puissance, les redresseurs de pont peuvent également protéger les chargeurs de batterie.La tension d'alimentation peut subir une surtension ou des surtensions momentanées, ce qui peut endommager la batterie et le chargeur.Le redresseur forme un mécanisme de protection efficace ainsi que des composants de protection tels que les varistations et les fusibles.Lorsque la tension d'entrée dépasse le niveau sûr, le circuit de protection coupe rapidement l'alimentation ou détourne l'excès de courant pour protéger la batterie et le chargeur.

Les redresseurs de pont sont utilisés non seulement dans les chargeurs pour les petits appareils mais également dans les systèmes de charge de véhicules électriques de haute puissance.Ces systèmes peuvent gérer une puissance et un courant plus élevés, et les redresseurs garantissent une charge sûre et efficace avec leurs performances fiables.La technologie efficace de régulation de rectification et de tension permettent une charge rapide et prolonge la durée de vie de la batterie des véhicules électriques.

À l'intérieur d'une éolienne

Dans une éolienne, un redresseur de pont convertit la puissance AC générée par le vent en puissance DC.Cette puissance CC est la base de la conversion et du stockage de puissance ultérieurs.Les éoliennes génèrent de l'électricité grâce à des vitesses de vent variables, produisant une alimentation CA instable.Le redresseur convertit efficacement cette puissance de CA fluctuante en une puissance CC plus stable facile à stocker ou à convertir en puissance CA compatible avec le réseau.

Figure 13: Rectificateurs de pont utilisés dans les éoliennes

Les générateurs d'éoliennes génèrent généralement une puissance de courant alternatif triphasé, qui est ensuite converti en puissance CC par un redresseur de pont.Cette conversion stabilise la puissance et réduit l'impact des fluctuations de tension.La puissance CC rectifiée peut être utilisée directement dans un système de stockage de batterie ou convertie en alimentation AC par un onduleur pour optimiser l'utilisation de la production d'énergie éolienne.

À l'intérieur de l'éolienne, le redresseur de pont, le circuit de filtre et le circuit de protection forment un système complet de conversion et de gestion de puissance.Le circuit de filtre lisse la puissance CC rectifiée, réduit les fluctuations et les ondulations de tension et atteint une sortie stable.Le circuit de protection empêche les dommages à la surtension et à la surtension, assurant la sécurité et la fiabilité du système.

En raison de conditions environnementales difficiles telles que les zones offshore ou montagneuses, les systèmes de production d'énergie éolienne nécessitent une forte fiabilité et une durabilité.Les redresseurs de pont doivent résister à ces conditions pour assurer un fonctionnement à long terme.Les matériaux de haute qualité et les processus de fabrication avancés améliorent la durabilité et la stabilité des modules de redresseur, améliorent l'efficacité du système, réduisent les coûts de maintenance et prolongent la durée de vie de l'équipement.

L'application de redresseurs de ponts dans les éoliennes permet une conversion et une gestion de puissance efficaces.Ces redresseurs améliorent l'efficacité de la conversion d'énergie et la qualité de l'énergie, favorisent le développement des énergies renouvelables et réduisent la dépendance aux combustibles fossiles.Alors que les sources d'énergie propre telles que l'énergie éolienne deviennent une partie intégrante du mélange d'énergie mondial, les redresseurs de pont jouent un rôle clé dans cette transformation.

Détection de l'amplitude d'un signal modulé

Dans les systèmes de communication électronique, il est nécessaire de détecter l'amplitude d'un signal modulé.Ce processus est particulièrement important dans les communications radiofréquences (RF) et le traitement du signal audio.Les redresseurs de pont convertissent les signaux AC en signaux CC, ce qui rend la détection d'amplitude plus facile et plus précise.En convertissant les signaux CA complexes en tensions CC mesurables, les redresseurs permettent une détection d'amplitude précise.

Composé de quatre diodes dans un circuit de pont, un redresseur de pont traite à la fois les demi-cycles positifs et négatifs d'AC, produisant une sortie CC plus lisse et plus stable.La tension CC rectifiée est proportionnelle à l'amplitude du signal d'origine, permettant une mesure précise de l'amplitude du signal modulé.

Les redresseurs de pont sont essentiels dans les circuits de détection d'amplitude dans les récepteurs et émetteurs RF.Ces circuits surveillent la résistance du signal en temps réel, permettant les ajustements nécessaires pour une transmission de signal stable et de haute qualité.Ils sont également courants dans les appareils audio, tels que les amplificateurs et les circuits de contrôle du volume, où la détection de l'amplitude d'un signal audio permet des ajustements de volume dynamique pour une expérience d'écoute améliorée.

Pour améliorer la précision de la détection d'amplitude, les redresseurs de pont sont souvent associés à des circuits de filtrage et d'amplification.Le circuit du filtre lisse le signal CC rectifié en éliminant les ondulations, tandis que le circuit de l'amplificateur augmente l'amplitude du signal, améliorant ainsi la sensibilité et la précision de la détection.Cette combinaison fonctionne avec une variété de signaux et de fréquences de modulation, fournissant un support technique fiable pour de nombreuses applications.

En plus des équipements de communication et audio, les redresseurs de pont sont également utilisés dans les systèmes radar pour détecter l'amplitude du signal d'écho, contribuant à déterminer la distance et la taille de la cible.Dans les équipements médicaux, ils aident à détecter l'amplitude des signaux de l'électrocardiogramme (ECG), fournissant des données précieuses pour diagnostiquer les maladies.

Conversion de CA élevé en tension à courant continu

Les redresseurs de pont sont largement utilisés dans l'électronique de puissance pour convertir la tension à courant alternatif élevée en tension à courant continu faible pour des applications telles que les adaptateurs électriques, l'équipement industriel et divers dispositifs électroniques.Les redresseurs garantissent le fonctionnement fiable des dispositifs qui nécessitent une puissance CC basse tension en convertissant efficacement la CA à haute tension de l'alimentation principale.

Le redresseur de pont fonctionne en utilisant quatre diodes pour former un circuit de pont pour rectifier les deux demi-cycles de la puissance de courant alternatif d'entrée et la convertir en puissance CC pulsante.Bien que cette puissance CC pulsante contient une ondulation, le filtrage et la régulation de tension ultérieurs produisent une puissance CC basse tension stable.Les condensateurs de filtrage lissent les fluctuations de tension, tandis que les régulateurs de tension garantissent que la tension de sortie est précise, garantissant des performances cohérentes du dispositif.

Les redresseurs de pont effectuent non seulement une conversion de tension, mais protègent également les circuits.Par exemple, dans les équipements industriels, une CA à haute tension peut rencontrer une surtension lorsqu'elle est convertie en DC à basse tension.La combinaison des redresseurs avec des circuits et des fusibles de protection contre la surtension assure la sécurité de l'équipement.Si la tension d'entrée dépasse un niveau sûr, le circuit de protection coupe rapidement la puissance ou limite le courant pour éviter les dommages.

Dans les adaptateurs de puissance, les redresseurs de pont sont des composants essentiels.Par exemple, les chargeurs de téléphonie mobile utilisent des redresseurs de ponts pour convertir 220 V CA en DC, qui est ensuite filtré et démissionné pour produire un CC stable 5 V ou 9V pour la charge.Ce processus garantit un chargement sûr et efficace et prolonge la durée de vie de la batterie.

L'équipement industriel nécessite souvent une alimentation CC à basse tension pour alimenter les circuits internes et les systèmes de contrôle.Les redresseurs de pont convertissent le CA industriel à haute tension en DC à basse tension approprié pour assurer le fonctionnement normal des équipements tels que les machines-outils CNC et les systèmes de contrôle du moteur.La dissipation de chaleur et l'efficacité sont des défis dans la conversion de CA à haute tension en DC basse tension.Étant donné que la rectification génère de la chaleur, les redresseurs de pont sont souvent équipés de dissipateurs thermiques ou faits de matériaux semi-conducteurs à haute efficacité pour améliorer les performances et la durabilité.

Rectifier de pont contre le redresseur à demi-onde

Les redresseurs de pont et les redresseurs à demi-ondes sont des types de redresseurs courants, mais ils diffèrent considérablement en construction, performance et applications.Comprendre ces différences peut vous aider à choisir la solution de rectification la plus appropriée pour une variété d'applications.

Redresseur de pont

Un redresseur de pont est plus efficace car il convertit la puissance sur tout le cycle AC.Il utilise quatre diodes disposées dans une configuration de pont, lui permettant de gérer à la fois les demi-cycles positifs et négatifs de l'entrée CA.Étant donné que toute la tension d'entrée est utilisée, la tension de sortie est plus élevée.Lorsque vous connectez un redresseur de pont, vous pouvez immédiatement remarquer son efficacité.La tension de sortie est plus lisse et supérieure à celle d'un redresseur à demi-onde.Cette efficacité est la raison pour laquelle les redresseurs de pont sont utilisés dans les alimentations à haute performance, telles que les adaptateurs électriques, l'équipement de soudage et les systèmes de contrôle industriel.La sortie CC stable le rend idéal pour les applications qui nécessitent une puissance stable.

Redresseur de demi-onde

Un redresseur de demi-onde est plus simple et ne nécessite qu'une seule diode pour la rectification de base.Il ne se comporte que pendant le demi-cycle positif de l'entrée CA, permettant au courant de passer uniquement pendant cette période.Le demi-cycle négatif est bloqué, résultant en une sortie CC pulsante qui ne contient que le courant de demi-cycle positif.Lorsque vous utilisez un redresseur de demi-onde, vous remarquerez sa simplicité.Il est facile à configurer, mais la sortie est moins efficace, avec une tension inférieure et une ondulation plus élevée.Cela le rend adapté à des appareils de faible puissance qui ne nécessitent pas de qualité haute puissance, tels que des chargeurs simples et des circuits de traitement de signal de faible puissance.

Comparaison et application

Efficacité et stabilité: les redresseurs de pont offrent une efficacité et une stabilité plus élevées.Ils utilisent le cycle AC complet, résultant en une sortie CC plus lisse avec une ondulation minimale.Lorsqu'il est associé à un circuit de filtrage, l'ondulation dans la tension de sortie est encore réduite, fournissant une tension CC stable et lisse.Cela les rend adaptés aux applications qui nécessitent une qualité élevée.

Complexité et coût: les redresseurs de pont sont plus complexes dans la construction et nécessitent quatre diodes.Cependant, les progrès de l'électronique ont réduit le coût et la taille de ces composants, ce qui rend les redresseurs de pont plus facilement disponibles.

Simplicité et rentabilité: les redresseurs à demi-ondes sont simples dans la construction et à faible coût, ce qui les rend avantageux pour les applications où une qualité élevée n'est pas importante.Ils sont idéaux pour les petits circuits à faible puissance, tels que ceux des dispositifs portables ou de l'électronique à faible coût.Bien qu'ils aient une efficacité plus faible et des fluctuations de tension plus importantes, leur simplicité en fait un choix abordable pour certaines utilisations.

Choisir le bon redresseur

Le choix entre un redresseur de pont et un redresseur à demi-onde dépend des exigences spécifiques de l'application.Pour une efficacité élevée et une sortie stable, un redresseur de pont est le meilleur choix.Pour la simplicité et le faible coût, en particulier dans les applications de faible puissance, un redresseur à demi-onde peut être plus approprié.

Comparaison des redresseurs de pont et des commutateurs AC

Les redresseurs de pont et les commutateurs AC jouent des rôles différents dans l'électronique de puissance.Les redresseurs de pont convertissent le courant alternatif (AC) en courant direct (DC), tandis que les commutateurs CA contrôlent l'état de circuit de secours d'un circuit AC.La compréhension de leurs fonctions et applications aide à concevoir et à utiliser efficacement les appareils électroniques.

Redresseur de pont

Un redresseur de pont convertit les demi-cycles positifs et négatifs de CA en DC.Ceci est réalisé en utilisant quatre diodes qui conduisent alternativement, garantissant que le courant CA circule dans une seule direction, ce qui entraîne une sortie de courant continu pulsé.Lorsque vous utilisez des redresseurs de ponts, vous remarquerez à quel point ils convertissent efficacement CA en CC sur tout le cycle.La tension de sortie est plus élevée et plus lisse, en particulier lorsqu'elle est combinée avec des condensateurs de filtres et des régulateurs de tension, ce qui peut réduire les fluctuations et fournir un CC stable.Ces caractéristiques rendent les redresseurs de pont idéaux pour les adaptateurs d'alimentation, l'équipement de soudage et les systèmes de contrôle industriel, où une alimentation électrique stable et fiable est requise.

Commutateurs AC

Les commutateurs AC utilisent des éléments de commutation électronique tels que les thyristors, les thyristors bidirectionnels ou les relais à semi-conducteurs pour contrôler la conduction et la déconnexion des circuits CA.Avec les commutateurs AC, vous constaterez qu'ils répondent rapidement, ont une longue durée de vie et sont très fiables.Ils peuvent fonctionner à haute fréquence, ce qui les rend adaptés aux applications qui nécessitent une commutation fréquente, telles que les appareils électroménagers, les systèmes d'éclairage et les commandes d'automatisation industrielle.Ils gèrent efficacement la distribution d'énergie, garantissant que les systèmes fonctionnent en toute sécurité et efficacement.

Applications combinées

Dans certains systèmes, les redresseurs de pont et les commutateurs CA sont utilisés ensemble pour une gestion et un contrôle complexes de l'alimentation.Par exemple, dans un système d'alimentation (UPS) sans interruption, un redresseur de pont convertit la puissance de courant alternatif d'entrée en alimentation CC pour le stockage de la batterie et l'utilisation de l'onduleur.L'interrupteur AC contrôle la commutation d'alimentation, assurant une alimentation continue lors d'une panne de courant principale en passant rapidement à une source d'alimentation de sauvegarde.Cette combinaison exploite les forces des deux composants pour fournir une solution d'alimentation stable et fiable.

Considérations sur la conception

Concevoir et sélectionner un redresseur de pont et un commutateur AC implique différents facteurs.Pour un redresseur de pont, considérez la tension d'entrée et les spécifications de courant, l'efficacité de rectification, la gestion thermique et la taille physique.Pour les commutateurs AC, faites attention aux notes de tension et de courant, à la vitesse de commutation, à la robustesse et à la compatibilité électromagnétique.Les ingénieurs doivent sélectionner les bons composants basés sur des exigences d'application spécifiques pour obtenir des performances et une fiabilité optimales.

Conclusion

Les redresseurs sont d'une grande importance dans les systèmes électroniques et électriques.Qu'il s'agisse d'un redresseur à demi-onde, d'un redresseur à ondes complètes ou d'un redresseur de pont, ils jouent tous un rôle clé dans différents scénarios d'application.Les redresseurs de pont sont largement utilisés dans les alimentations à haute performance, les équipements de soudage et les systèmes de contrôle industriel en raison de leur grande efficacité et de leur stabilité.Les redresseurs à demi-onde conviennent aux dispositifs électroniques à faible puissance en raison de leur structure simple et de leur faible coût.Lors de la conception et de la sélection des redresseurs, les ingénieurs doivent prendre en compte les facteurs tels que la tension d'entrée, les spécifications de courant, l'efficacité de rectification et la gestion thermique en fonction des exigences d'application spécifiques pour garantir des performances et une fiabilité optimales.Le développement et l'application de redresseurs améliorent non seulement l'efficacité et la stabilité de l'équipement électronique, mais favorisent également les progrès technologiques et la mise à niveau industrielle.

Questions fréquemment posées [FAQ]

1. Quels sont les avantages d'un redresseur de pont?

Haute efficacité: les redresseurs de pont convertissent les deux moitiés du cycle AC en DC, ce qui les rend plus efficaces que les redresseurs à moitié ondulés, qui n'utilisent que la moitié du cycle AC.Cela signifie que moins d'énergie est gaspillée et plus de puissance est fournie à la charge.

Tension de sortie plus élevée: parce que les redresseurs de pont utilisent la forme d'onde AC complète, la tension de sortie CC résultante est plus élevée par rapport aux redresseurs à demi-onde.Cela conduit à une alimentation plus robuste.

Une ondulation réduite: le processus de rectification à ondes complètes produit une sortie CC plus lisse avec moins d'ondulation (fluctuations) par rapport à la rectification des ondes demi-ondes.Cette sortie plus fluide est cruciale pour les appareils électroniques sensibles.

Fiable et durable: l'utilisation de quatre diodes dans une configuration de pont offre une meilleure fiabilité et durabilité.Même si une diode échoue, le circuit peut toujours fonctionner, mais avec une efficacité réduite.

Pas besoin d'un transformateur à plateau central: Contrairement aux redresseurs à ondes complètes qui nécessitent un transformateur en plaqué au centre, les redresseurs de pont n'en ont pas besoin, ce qui rend la conception plus simple et souvent moins chère.

2. Pourquoi quatre diodes sont-elles utilisées dans les redresseurs de pont?

Rectification à ondes complètes: La principale raison de l'utilisation de quatre diodes est d'atteindre la rectification à ondes complètes.Cela signifie que les moitiés positives et négatives du cycle AC sont utilisées, ce qui augmente l'efficacité et la tension de sortie du redresseur.

Contrôle de direction: les diodes sont disposées dans une configuration de pont qui dirige le flux de courant.Pendant le demi-cycle positif de l'entrée CA, deux des diodes conduisent et permettent au courant de passer à travers la charge dans une direction.Au cours du demi-cycle négatif, les deux autres diodes conduisent, mais elles dirigent toujours le courant à travers la charge dans la même direction.Cela garantit une sortie CC cohérente.

Utilisation de la tension: En utilisant quatre diodes, le redresseur du pont peut utiliser l'intégralité de la tension AC, maximisant l'efficacité de conversion de puissance.Chaque paire de diodes effectue alternativement, garantissant que la charge voit toujours un courant unidirectionnel.

3. Quels sont les inconvénients des redresseurs de ponts?

Chute de tension: Chaque diode dans le redresseur du pont introduit une petite chute de tension (généralement 0,7 V pour les diodes de silicium).Avec quatre diodes, cela entraîne une baisse de tension totale d'environ 1,4 V, réduisant légèrement la tension de sortie.

Complexité: le circuit de redresseur de pont est plus complexe qu'un simple redresseur à demi-onde car il nécessite quatre diodes au lieu d'un.Cela peut augmenter la complexité de la conception et de l'assemblage du circuit.

Perte de puissance: la chute de tension à travers les diodes se traduit également par une perte de puissance, qui peut être significative dans les applications à courant élevé.Cela réduit l'efficacité globale de l'alimentation électrique.

Génération de chaleur: La perte de puissance dans les diodes entraîne la production de chaleur, ce qui peut nécessiter des mesures de refroidissement supplémentaires telles que les dissipateurs de chaleur pour éviter la surchauffe, en particulier dans les applications de haute puissance.

4. Que se passe-t-il si vous mettez DC dans un redresseur de pont?

Pas de rectification: un redresseur de pont est conçu pour convertir CA en DC en permettant au courant de passer à travers les diodes dans une direction.Si vous appliquez DC à l'entrée, les diodes ne changeront pas ou ne rectifient pas le courant car DC est déjà unidirectionnel.

Tension de la tension: le CC passera à travers deux diodes à la fois (une dans chaque jambe du pont), provoquant une chute de tension d'environ 1,4 V (0,7 V par diode).Cela signifie que la tension CC de sortie sera légèrement inférieure à la tension CC d'entrée.

Génération de chaleur: Le courant traversant les diodes générera de la chaleur en raison de la dissipation de puissance (p = i²r).Cette chaleur peut devenir significative si le courant d'entrée est élevé, dommageant potentiellement les diodes ou nécessitant des mesures de dissipation de chaleur.

Surcharge possible: si la tension CC appliquée est significativement plus élevée que la tension nominale de la diode, elle peut provoquer une panne de diode, conduisant à une défaillance du circuit.Les notes de tension appropriées doivent être respectées pour éviter les dommages.