Er det muligt at konvertere AC til DC uden brug af batterier eller transformatorer? Kan rettificatorer bruges til dette formål?

Det er muligt at konvertere vekslende strøm til gennemstrøm uden brug af en batteri eller transformator. En rettificer kan anvendes til dette formål.

I. Arbejdsprincip for rettificere

En rettificer er en elektronisk enhed, der kan konvertere vekslende strøm til gennemstrøm. Den realiserer hovedsageligt rektifikationsfunktionen gennem den envejsledende egenskab hos halvlederskomponenter som dioder.

Halvvejsrektifikation

• I et halvvejsrettificeringskredsløb, når den positive halvcyklus af den indgående vekslende strøm er til stede, føres strømmen gennem dioden, og strømmen løber gennem belastningen, hvilket danner en gennemstrømsoutput. Under den negative halvcyklus af den indgående vekslende strøm bliver dioden afbrudt, og der løber ingen strøm gennem belastningen. På denne måde opnås en pulserende gennemstrøm med kun den positive halvcyklus ved output. For eksempel kan et simpelt halvvejsrettificeringskredsløb bestå af en diode og en belastningsmodstand.

• Fordelen ved halvvejsrektifikation er, at kredsløbet er enkelt og lavprist. Men ulemperne er, at udgangsspenningen i gennemstrømmen fluktuere meget, og effektiviteten er lav, da kun halvdelen af vekslende strømformen benyttes.

Helvejsrektifikation

• Et helvejsrettificeringskredsløb kan overkomme svaghederne ved halvvejsrektifikation. Det anvender to dioder eller en centertappede transformator for at gøre både den positive og den negative halvcyklus af vekslende strøm i stand til at passere gennem belastningen, hvilket resulterer i en relativt jævn gennemstrømsoutput. For eksempel i et helvejsbrorettificeringskredsløb dannes en bro af fire dioder. Uanset om den indgående vekslende strøm er i den positive eller den negative halvcyklus, er der altid to dioder, der føres, og strøm løber altid gennem belastningen.

• Helvejsrektifikation har en højere effektivitet og mindre fluktuering af udgangsgennemstrømspenningen, men kredsløbet er relativt mere kompleks.

II. Andre mulige metoder

Udover rettificere kan andre metoder også anvendes til at konvertere vekslende strøm til gennemstrøm, men disse metoder kræver normalt også nogle specifikke elektroniske komponenter.

Kondensatorfiltrering

• Ved at forbinde en kondensator parallel med outputenden af det rettificerende kredsløb kan den spille en filtrerende rolle og gøre udgangsgennemstrømmen mere jævn. Når topspændingen af den indgående vekslende strøm er til stede, oplades kondensatoren; når inputspændingen falder, udlader kondensatoren for at opretholde spændingen over belastningen. For eksempel i et simpelt halvvejsrettificeringskredsløb med kondensatorfiltrering, kan kondensatoren betydeligt reducere fluktueringen af udgangsspændingen.

• Filtreringsvirkningen af kondensatoren afhænger af kondensatorens kapacitance og størrelsen på belastningen. Generelt set jo større kapacitancen, des bedre filtreringsvirkning, men kostnaden vil også stige.

Spændingsstabiliserende kredsløb

• For at yderligere stabilisere udgangsgennemstrømspenningen kan et spændingsstabiliserende kredsløb tilføjes på grundlag af det rettificerende kredsløb og filtreringskredsløbet. Spændingsstabiliserende kredsløb kan automatisk justere udgangsspændingen i henhold til ændringen i belastningen for at holde den inden for et relativt stabilt område. For eksempel kan ofte anvendte spændingsstabiliserende dioder, trekontakts-spændingsregulatører osv. alle bruges til at konstruere et spændingsstabiliserende kredsløb.

• Spændingsstabiliserende kredsløb kan forbedre kvaliteten af gennemstrømmen og er velegnet til lejligheder, hvor der er høje krav til spændingsstabilitet.

Konklusion: Når en batteri eller transformator ikke bruges, kan vekslende strøm konverteres til gennemstrøm ved hjælp af metoder som rettificere, kombineret med kondensatorfiltrering og spændingsstabiliserende kredsløb.