معرفی انواع یکسوساز های الکترونیک

در حوزه الکترونیک، مدار  یکسوساز یکی از پرکاربردترین مدارات می­باشد. از آنجا که تقریبا هر وسیله­ ی الکترونیکی با جریان مستقیم (DC) کار می­کند و دسترسی به منابع DC محدود است، یکسو ساز ها پیشنهاد مناسبی برای تبدیل جریان AC به جریان DC می­باشند.  همانطور که می­دانیم دو نوع ولتاژ متناوب(AC) و مستقیم(DC) داریم که با استفاده از مدارات خاصی می­توان آن­ها را به یکدیگر تبدیل نمود. برای مثال پریزهای برق در منازل دارای جریان متناوب (AC) هستند و در شارژرهای موبایل از یکسوسازها برای تبدیل ولتاژ AC به DC استفاده شده است. در این مقاله به معرفی انواع یکسوساز ها می­پردازیم.

دوره آموزش تعمیرات برد الکترونیکی و آموزش طراحی برد الکترونیکی در آموزشگاه فن آموزان بصورت کاملا عملی و تخصصی تمامی مباحث مربوط به تعمیر و ساخت برد الکترونیکی را شامل می شود. برای شرکت در این دوره ها و دریافت مشاوره رایگان با شماره 02191321001 تماس بگیرید.

یکسوساز چیست

یکسوساز وسیله­ ای به منظور تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم می­باشد که در آن عمدتاً از تعدادی دیود استفاده می­شود. دیود باعث می­شود که جریان الکتریکی فقط از یک جهت واحد عبور کند و از عبور جریان در جهت مخالف جلوگیری به عمل می ­آید. گاهی اوقات از وسایل دیگری مانند تریستور، ماسفت و IGBT و … بجای دیود استفاده می ­شود.

انواع یکسوسازها

یکسوساز های پل انواع متفاوتی دارند و از این رو طبقه ­بندی­های مختلفی از قبیل نوع منبع تغذیه، پیکربندی مدار پل، قابلیت کنترل و غیره را برای آن­ها می­توان در نظر گرفت. بطور کلی می­توان دسته­ بندی های زیر را در نظرگرفت:

2. یکسوساز کنترل نشده

به یکسوسازی که ولتاژ خروجی آن قابلیت کنترل ندارد، یکسوساز کنترل نشده گفته می­شود. یکسوساز از سوئیچ­ها برای کار بهره می­برند و می­توانند انواع مختلفی از قبیل سوئیچ­های قابل کنترل و سوئیچ­های غیرقابل کنترل را در بر گیرند. همانگونه که پیش­تر گفته شد، دیود وسیله­ ای یک جهته است و اجازه عبور جریان الکتریکی را فقط در یک جهت می­دهد. از این رو که با پیکربندی دیودها در هر یکسوساز، اپراتورکنترل کامل یکسوساز را ندارد، بنابراین به آن یکسوساز کنترل نشده گفته می­شود. در واقع این نوع یکسوساز اجازه تغییر توان بسته به میزان بار را نمی­دهد. در نتیجه از آن بطور رایج در منابع تغذیه ثابت استفاده می­شود. یکسوساز کنترل نشده تنها از دیودها بهره می­برد و ولتاژ خروجی ثابتی را براساس ورودی AC تحویل می­دهد.

یکسوسازهای کنترل نشده بیشتر به دو دسته تقسیم ­بندی می­شوند:

الف- یکسوساز نیم ­موج کنترل نشده

نوعی از یکسوساز است که فقط نیم سیکل جریان متناوب (AC) را به جریان مستقیم تبدیل می­کند. در یکسوساز نیم­ موج مثبت، تنها نیم­ سیکل مثبت تبدیل می­شود و نیم­ سیکل منفی صفر می­ شود. همچنین در یکسوساز نیم­ موج منفی، تنها نیم­ سیکل منفی از جریان متناوب به جریان مستقیم تبدیل می ­شود.

ب- یکسوساز تمام موج کنترل نشده

یکسوساز تمام موج، هردو سیکل مثبت و منفی جریان AC را به جریان DC تبدیل می­کند، بنابراین از بیش از یک دیود ساخته می­شود. این امر ولتاژ خروجی دوبرابری را در مقایسه با یکسوساز نیم ­موج ارائه می­دهد.

1. یکسوساز کنترل شده

نوعی دیگری از یکسوسازها که ولتاژ خروجی آن قابل تغییر است، یکسوساز کنترل شده نامیده می­شود. نیاز به یکسوساز کنترل شده زمانی آشکار می شود که با کاستی­ های یکسوساز پل کنترل نشده مواجه می­شویم. به منظور تبدیل یکسوساز کنترل نشده به یکسوساز کنترل شده، از دستگاههای حالت جامد مانند SCRs، MOSFETs و IGBTs استفاده می­کنیم. از آنجا که SCRs براساس پالس­ های گیتی که به آن­ها اعمال می­کنیم، ON یا OFF می­شوند، در مقایسه با همتایان کنترل نشده خود ارجحیت بیشتری دارند.

در یکسوساز کنترل شده، ولتاژ DC خروجی، برای هر نیم موج، با استفاده از دو تریستور کنترل می­شود. تریستورهای SCR1 و SCR4، در نیم سیکل منفی با هم پالس آتش می­گیرند. تریستورهای SCR2 و SCR3 نیز در نیم سیکل منفی فعال می­ شوند. قابل ذکر است که دو تریستور SCR1 و SCR2 به اندازه 180 درجه با یکدیگر اختلاف دارند. باید به این نکته اشاره نمود که در حالت پیوسته، به منظور نگهداشتن ولتاژ خروجی DC میانگین، باید چهار تریستور بطور مداوم دو به دو سوئیچ شوند و ولتاژ خروجی را با تغییر زاویه تأخیر آتش تریستورها  می­ توان کاملا کنترل نمود.

الف- یکسوساز نیم­ موج کنترل شده

یکسوساز نیم­ موج کنترل شده از یک SCR (تریستور) ساخته می­شود. یکسوساز نیم­ موج کنترل شده طراحی مشابهی با یکسوساز کنترل نشده نیم موج دارد با این تفاوت که بجای دیود از SCR استفاده می­کنیم. SCR در بایاس معکوس هدایت نمی­کند، بنابراین نیم­ سیکل منفی را مسدود می­کند.

ب- یکسوساز تمام­ موج کنترل شده

نوعی از یکسوساز که هردو سیکل مثبت و منفی AC را به DC تبدیل میکند و همچنین دامنه خروجی را کنترل می­نماید، به عنوان یکسوساز کنترل شده تمام موج شناخته می­شود.

3.  یکسوسازهای تک فاز و سه فاز

این نوع طبقه­ بندی براساس نوع ورودی­ای است که یکسوساز با آن کار می­کند. هنگامی که ورودی تک فاز باشد، یکسوساز تک فاز و زمانیکه ورودی سه فاز باشد، یکسوساز سه فاز نامیده می­شود.

ساخت مدار یکسوساز

• ساخت یکسوساز نیم ­موج

طبق شکل زیر، در محدوده زمانی t0 تا t1 ( نیم سیکل مثبت ورودی)، آند دیود مثبت می­باشد و چنانچه دیود را ایده­ آل فرض کنیم، دیود اتصال کوتاه شده و مانند یک کلید عمل کرده و جریان را در مدار جاری می­کند. در نتیجه، در دو سر بار RL افت ولتاژ پدید می ­آید. در بازه زمانی t1 تا t2 که دیود در گرایش معکوس واقع است، جریان عبوری دیود صفر می­شود. بنابراین، هیچگونه افت ولتاژی بوجود نمی­­ آید.

• ساخت یکسوساز تمام موج

در این نوع یکسوساز، برخلاف یکسوساز نیم­ موج که فقط در یک سیکل مثبت یا منفی جریان را عبور می­ دهد، در تمام سیکل جریان عبور می­کند. اصولا یکسوساز تمام موج به دو صورت طراحی می ­شود که در این مقاله به تفصیل در مورد نوع دوم می­پردازیم:

• یکسوساز تمام موج با ترانس سر وسط
• یکسوساز تمام موج پل

در نیم سیکل اول دیودهای D1 و D2 وصل و دیودهای D3 و D4 قطع هستند. جریان همانند شکل از دیودها و بار RL عبور می­کند. در نیم سیکل دوم، دیودهای D1 و D2 خاموش و دیودهای D3 و D4 وصل هستند و جریان از این دو دیود و بار RL عبور می­کند.

انواع دیودهای یکسوساز

این دیودها به منظور یکسوسازی ولتاژ متناوب (AC) استفاده می­شوند و در محدوده فرکانسی 50-60 هرتز تولید می­شوند. ولتاژ آستانه نوع ژرمانیومی 0.2 ولت و نوع سیلیسیومی آن تقریبا 0.7 ولت می­باشد. دیودهای سری 1N400X از پرکاربردترین نوع این دیودها در جریان­های پایین­تر از 1 آمپر می­باشند. علاوه بر این، دیودهای سری 1N540X نیز جزء دسته دیودهای یکسوساز هستند و به دلیل اینکه داری جریان بالاتری (تا 3 آمپر) هستند، در بخش یکسوسازی منابع تغذیه کاربرد دارند.

آموزشگاه فنی حرفه ای فن آموزان بزرگترین مرکز اموزشهای تخصصی الکترونیک ، تعمیرات و کنترل ابزار دقیق در تهران می باشد که بیش از هشتاد دوره تخصصی ویژه بازار کار از جمله دوره های تعمیرات و طراحی برد الکترونیک ، آموزش plc ، آموزش هوشمند سازی ساختمان ، آموزش تعمیرات لوازم خانگی ، آموزش تعمیرات پکیج ، آموزش برق ساختمان  ، آموزش آردوینو و … را بصورت عملی برگزار می کند. جهت دریافت اطلاعات بیشتر و نیز مشاوره رایگان با شماره 02191321001 تماس بگیرید.