یکسوسازی و روش های آن

در الکترونیک، مدار یکسوساز از جمله مدارهای پرمصرف می باشد زیرا تقریباً هر دستگاه الکترونیکی با DC (جریان مستقیم) کار می کند اما منابع DC محدود هستند، مانند پریزهای برق در خانه های ما که با AC (جریان متناوب) تأمین می شوند. حتی شارژرهای تلفن همراه ما نیز از یکسوساز ها برای تبدیل AC از پریزهای خانه به DC استفاده می کنند. دو نوع ولتاژ ، متناوب و مستقیم وجود داردکه به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. این نوع ولتاژها را می توان با استفاده از مدارهای ویژه ای که برای تبدیل آنها طراحی شده اند، از یک نوع به نوع دیگر تبدیل کرد. در این مقاله به یکسوسازی و روشهای آن می پردازیم.

یکسوساز چیست؟

یکسوساز، یک وسیله الکتریکی می باشد که از یک یا چند دیود ساخته شده است و همچنین جریان متناوب (AC) را به جریان مستقیم (DC) تبدیل می کند.

یکسوسازی چیست؟

جریان مستقیم هنگام اتصال به مدار از پایانه مثبت به منفی منبع تغذیه جریان می یابد. جریان به طور مداوم در یک جهت واحد در حرکت می باشد. با این حال، در مورد جریان متناوب، می توان اینطور بیان کرد که جهت جریان بر اساس فرکانس دینام تولید کننده آن تغییر می کند. این بدان معنی می باشد که جریان ابتدا در مدار در یک جهت در حال حرکت می باشد، تا مقدار اوج افزایش می یابد و بعد از آن پایین می آید و سپس جهت را تغییر می دهد، به مقدار پیک می رسد و دوباره به حالت عادی برمی گردد. بالا و پایین رفتن جریان از الگوی موج سینوسی پیروی می کند و مشخصه جریان متناوب است. در شرایطی که جریان مستقیمی از منبع تأمین کننده جریان جایگزین مورد نیاز می باشد، لازم است جریان بعدی اصلاح شود تا بتواند برای نیاز DC استفاده شود. این فرایند اصلاح جریان AC به عنوان یکسوسازی شناخته می شود.

یکسوسازی، فرآیند تبدیل جریان متناوب (که به طور دوره ای تغییر جهت می دهد) به جریان مستقیم (جریان در یک جهت واحد) می باشد. به اصلاح فرآیندی می باشد که جریان دو طرفه را به جریان یک طرفه تبدیل می کند. در این فرایند جریان فقط در یک جهت مجاز می باشد که حرکت کند. در حالی که در جهت دیگر مقاومت می شود. یعنی این که در یک جریان متناوب (A.C) جریان مثبت فقط مجاز به عبور می باشد در حالی که در مقابل منفی مقاومت می شود.

مدارهای مدرن از یک دستگاه نیمه هادی به نام دیود برای اصلاح جریان استفاده می کنند. این دیود اجازه می دهد تا جریان در هنگام مثبت بودن ولتاژ جریان یابد و به عنوان بایاس به جلو شناخته می شود. اما جریان در صورتی که ولتاژ اعمال شده منفی باشد، جریان را مسدود می کند و به عنوان بایاس معکوس شناخته می شود. دیودهای نیمه رسانای واقعی فقط این اثر را تقریبی می دانند، اما مدل دیود ایده آل برای درک روند یکسوسازی کافی می باشد.

لیست انواع مختلف سنسور صنعتی

روش های یکسوسازی

روشهای اصلاح برای تبدیل جریان متناوب (AC) را به جریان مستقیم (DC) شامل موارد زیر می باشد:

• یکسوسازی نیمه موج

در این حالت، جریان متناوب جریان یافته را فقط در یک جهت اصلاح می کند  و این جریان مداوم نمی باشد. لذا یک دیود به مدار متصل می شود. از آنجا که دیود فقط اجازه می دهد جریان در یک جهت ادامه یابد، جریان در جهت دیگر صفر خواهد بود (جهت جریان جریان در AC به صورت دوره ای معکوس می شود). یعنی این که نیمی از نیرو در یکسوسازی نیمه موج از بین می رود.

• یکسوسازی موج کامل

در این حالت، جریان را در هر دو جهت اصلاح می کند. این مدار از دو دیود قدرت که به یک مقاومت بار خاص متصل می باشد، تشکیل شده است و هر دیود آن را به نوبه خود برای تأمین جریان بار دریافت می کند. این نوع مدار به عنوان یکسوساز پل شناخته می شود.

در هر دو موارد یکسوسازی نیمه موج و موج کامل، اصلاح با استفاده از مشخصه ای که جریان فقط در جهت مثبت در یک دیود جریان دارد، انجام می شود. همچنین از خازن ها برای روان سازی جریان و یکنواخت شدن آن استفاده می کنند.

اصلاح کامل موج، مولفه منفی از ولتاژ ورودی را به ولتاژ مثبت اصلاح می کند، سپس با استفاده از پیکربندی پل دیود، آن را به DC تبدیل می کند. در مقابل، اصلاح نیمه موج فقط مولفه ولتاژ منفی را با استفاده از یک دیود منفرد قبل از تبدیل به DC از بین می برد. پس از آن، شکل موج با شارژ / تخلیه خازن صاف می شود و در نتیجه سیگنال DC تمیز را ایجاد می کند.

از این رو می توان گفت که اصلاح کامل موج یک روش کارآمدتر نسبت به اصلاح نیمه موج می باشد زیرا از کل شکل موج استفاده شده است. همچنین، ولتاژ موجی که پس از صاف سازی ظاهر می شود، بسته به ظرفیت این خازن و بار متفاوت خواهد بود. با توجه به ظرفیت و بار یکسان، ولتاژ موج دار با اصلاح کامل موج نسبت به اصلاح نیمه موج کمتر است. البته هرچه ولتاژ موج دار کوچکتر باشد، ثبات بهتری را خواهد داشت.

موارد زیر در مدارهای یکسوساز برای کمک به روند یکسوسازی استفاده می شود:

• تبدیل کننده
• دیودهای P-N
• خازن

بنابراین تعداد یکسوسازهای مورد استفاده در یک مدار به نوع خروجی مورد نیاز آن بستگی دارد و هرچه تعداد یکسوسازهای استفاده شده بیشتر باشد، کیفیت ولتاژ خروجی یکسوسازی شده بهتر است.

در مورد کاربرد سنسور نوری ؛ مزایا و معایب سنسور نوری بیشتر بدانید و بخوانید .