المحتوى
- جسر المعدل و المعدل ديود
- السيليكون والثنائيات الجرمانيوم
- حلبة الموجة نصف المعدل
- موجة المعدل الكامل الدائرة
- مكونات المعدل والتطبيقات
- استخدامات أنظمة المعدل
قد تتساءل عن كيفية تيارات خطوط الطاقة الكهربائية عبر مسافات طويلة لأغراض مختلفة. وهناك "أنواع" مختلفة من الكهرباء. قد لا تكون الكهرباء التي تشغل أنظمة السكك الحديدية الكهربائية مناسبة للأجهزة المنزلية مثل الهواتف وأجهزة التلفزيون. تساعد المقومات عن طريق التحويل بين هذه الأنواع المختلفة من الكهرباء.
جسر المعدل و المعدل ديود
تتيح لك المقومات التحويل من التيار المتردد (التيار المتردد) إلى التيار المباشر (التيار المستمر). التيار المتردد هو التيار الذي ينتقل بين التدفق للخلف وللأمام على فترات منتظمة بينما التيار المستمر في اتجاه واحد. انهم يعتمدون عموما على جسر المعدل أو الصمام الثنائي المعدل.
جميع المقومات استخدام تقاطعات P-N، أجهزة أشباه الموصلات التي تسمح للتيار الكهربائي بالتدفق في اتجاه واحد فقط من تكوين أشباه الموصلات من النوع p بأشباه الموصلات من النوع n. يحتوي الجانب "p" على عدد كبير من الثقوب (المواقع التي لا توجد فيها إلكترونات) لذلك يتم شحنها بشكل إيجابي. يتم شحن الجانب "n" سالبًا مع الإلكترونات الموجودة في غلافها الخارجي.
تم بناء العديد من الدوائر مع هذه التكنولوجيا مع جسر المعدل. تقوم مقومات الجسر بتحويل التيار المتردد إلى التيار المتردد باستخدام نظامها من الثنائيات المكونة من مادة أشباه الموصلات إما بطريقة نصف الموجة التي تقوم بتصحيح اتجاه واحد من إشارة التيار المتردد أو طريقة الموجة الكاملة التي تصحح اتجاهي دخل التيار المتردد.
أشباه الموصلات هي المواد التي تسمح بالتدفق الحالي لأنها مصنوعة من معادن مثل الغاليوم أو المعادن مثل السيليكون التي تكون ملوثة بمواد مثل الفوسفور كوسيلة للتحكم في التيار. يمكنك استخدام مقوم جسر لتطبيقات مختلفة لمجموعة واسعة من التيارات.
تتمتع مقومات الجسور أيضًا بميزة إنتاج مزيد من الجهد والطاقة مقارنة بالمقومات الأخرى. على الرغم من هذه الفوائد ، تعاني مقومات الجسر من الاضطرار إلى استخدام أربعة من الثنائيات مع الثنائيات الإضافية مقارنة مع المقومات الأخرى ، مما تسبب في انخفاض الجهد الذي يقلل من الجهد الناتج.
السيليكون والثنائيات الجرمانيوم
يستخدم العلماء والمهندسون بشكل عام السيليكون أكثر من الجرمانيوم في تكوين الثنائيات. تعمل تقاطعات السيليكون p-n بشكل أكثر فعالية عند درجات حرارة أعلى من درجات الجرمانيوم. تسمح أشباه الموصلات السيليكونية بتدفق التيار الكهربائي بسهولة أكبر ويمكن إنشاؤه بتكاليف أقل.
تستفيد هذه الثنائيات من مفترق p-n لتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر كنوع من "التبديل" الكهربائي الذي يتيح التدفق الحالي في الاتجاه الأمامي أو الاتجاه المعاكس استنادًا إلى اتجاه الوصلة p-n تسمح الثنائيات المتحيزة للأمام بالتدفق الحالي بينما تقوم الثنائيات المنحازة العكسية بحظره. هذا هو ما يجعل ثنائيات السيليكون لها جهد أمامي يبلغ حوالي 0.7 فولت بحيث لا تسمح إلا بالتدفق الحالي إذا زاد عن فولت. بالنسبة لثنائيات الجرمانيوم ، يكون الجهد الأمامي 0.3 فولت.
تقوم محطة القطب الموجبة للبطارية أو القطب الكهربائي أو أي مصدر جهد آخر حيث تحدث الأكسدة في الدائرة ، بتزويد الثقوب بالكاثود الخاص بالديود في تكوين الوصلة p-n. في المقابل ، يوفر الكاثود لمصدر الجهد ، حيث يحدث الاختزال ، الإلكترونات التي يتم إرسالها إلى أنود الصمام الثنائي.
حلبة الموجة نصف المعدل
يمكنك دراسة كيف مقومات نصف الموجة ترتبط في دوائر لفهم كيفية عملها. تتحول مقومات نصف الموجة بين أن تكون متحيزة للأمام ومنحازة عكسية بناءً على دورة نصف موجبة أو سالبة لموجة دخل التيار المتردد. إنها إشارة إلى مقاوم تحميل بحيث يكون التيار المتدفق عبر المقاوم متناسباً مع الجهد. يحدث هذا بسبب قانون أوم ، الذي يمثل الجهد الخامس كمنتج للتيار أنا والمقاومة R في V = IR.
يمكنك قياس الجهد عبر المقاوم الحمل كما امدادات التيار الكهربائي الخامسس، وهو ما يساوي الناتج DC الجهد الخامسخارج. تعتمد المقاومة المرتبطة بهذا الجهد أيضًا على الصمام الثنائي للدائرة نفسها. ثم ، تتحول دائرة المقوم إلى كونها منحازة بشكل عكسي حيث تأخذ نصف دورة سالبة لإشارة AC المدخلات. في هذه الحالة ، لا يتدفق التيار عبر الصمام الثنائي أو الدائرة وينخفض جهد الخرج إلى 0. ويكون تيار الخرج أحادي الاتجاه.
موجة المعدل الكامل الدائرة
••• سيد حسين آذرعلى النقيض من ذلك ، تستخدم مقومات الموجة الكاملة الدورة بأكملها (مع دورات نصف موجبة وسالبة) لإشارة دخل التيار المتردد. يتم ترتيب الثنائيات الأربعة في دائرة مقوم الموجة الكاملة بحيث ، عندما يكون دخل إشارة AC موجبًا ، يتدفق التيار عبر الصمام الثنائي من د1 لمقاومة الحمل والعودة إلى مصدر AC من خلال د2. عندما تكون إشارة التيار المتردد سالبة ، يأخذ التيار د3-حمل-د4 المسار بدلا من ذلك. تنتج مقاومة الحمل أيضًا الجهد الكهربي من مقوم الموجة الكامل.
متوسط قيمة الجهد المعدل الكامل للموجة هو ضعف المعدل المعدل للموجة النصفية و يعني الجذر التربيعية الجهد، طريقة لقياس جهد التيار المتردد ، من مقوم الموجة الكاملة هي times 2 أضعاف طريقة مقوم الموجة نصف.
مكونات المعدل والتطبيقات
تستخدم معظم الأجهزة الإلكترونية في منزلك التيار المتردد ، ولكن بعض الأجهزة مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة تحول هذا التيار إلى التيار المستمر قبل استخدامه. تستخدم معظم أجهزة الكمبيوتر المحمولة نوعًا من موفر الطاقة بتبديل الوضع (SMPS) الذي يتيح لإخراج التيار المستمر من التيار الكهربائي طاقة أكبر لحجم المحول وتكلفته ووزنه.
تعمل SMPS باستخدام مقوم ومذبذب ومرشح يتحكم في تعديل عرض النبضة (طريقة لتقليل قوة الإشارة الكهربائية) والجهد والتيار. مذبذب هو مصدر إشارة AC والتي يمكنك من خلالها تحديد سعة التيار والاتجاه الذي يتدفق. ثم يستخدم مهايئ التيار المتردد المحمول هذا للاتصال بمصدر طاقة التيار المتردد ويحول جهد التيار المتردد العالي إلى جهد فلطي منخفض الجهد ، وهو شكل يمكن استخدامه لتشغيله بنفسه أثناء الشحن.
تستخدم بعض أنظمة المقوم أيضًا دارة تجانس أو مكثف يتيح لهما إخراج جهد ثابت ، بدلاً من واحد يتغير بمرور الوقت. يمكن للمكثف كهربائيا من المكثفات تجانس تحقيق السعة بين 10 إلى الآلاف من microfarads (µF). مزيد من السعة ضروري لزيادة الجهد المدخلات.
تستخدم المقومات الأخرى المحولات التي تعمل على تغيير الجهد باستخدام أشباه الموصلات الأربعة الطبقات المعروفة باسم الثايرستور جنبا إلى جنب مع الثنائيات. أ السيليكون المعدل للرقابة، اسم آخر لثايرستور ، يستخدم كاثود وأنودة مفصولة بواسطة بوابة وطبقاته الأربع لإنشاء اثنين من الوصلات p-n مرتبة واحدة فوق الأخرى.
استخدامات أنظمة المعدل
تختلف أنواع أنظمة المقوم باختلاف التطبيقات التي تحتاج فيها إلى تغيير الجهد أو التيار. بالإضافة إلى التطبيقات التي تمت مناقشتها بالفعل ، تجد المقومات استخدامًا في معدات اللحام ، واللحام الكهربائي ، وإشارات الراديو AM ، ومولدات النبض ، ومضاعفات الجهد ودوائر إمداد الطاقة.
تستخدم مكواة اللحام التي يتم استخدامها لتوصيل أجزاء من الدوائر الكهربائية معًا مقومات نصف الموجة لاتجاه واحد لمدخلات التيار المتردد. تعتبر تقنيات اللحام الكهربائي التي تستخدم دارات مقوم الجسر مرشحة مثالية لتوفير امدادات التيار المستمر ، DC المستقطبة.
يمكن أن يستخدم راديو AM ، الذي يعدل السعة ، مقومات نصف الموجة للكشف عن التغيرات في إدخال الإشارة الكهربائية. تستخدم دوائر توليد النبض ، التي تولد نبضات مستطيلة للدوائر الرقمية ، مقومات نصف الموجة لتغيير إشارة الدخل.
تقوم المقومات في دوائر إمداد الطاقة بتحويل التيار المتردد إلى التيار المتردد من مصادر إمداد طاقة مختلفة. هذا مفيد حيث يتم إرسال التيار المستمر عبر مسافات طويلة قبل تحويله إلى التيار المتردد للكهرباء والأجهزة الإلكترونية المنزلية. هذه التقنيات تستفيد بشكل كبير من مقوم الجسر الذي يمكنه معالجة التغير في الجهد.