آیا ممکن است که جریان متناوب را بدون استفاده از باتری یا ترانسفورماتور به جریان مستقیم تبدیل کنیم؟ آیا می‌توان از وسایل تنظیم جریان برای این منظور استفاده کرد

می‌توان جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل کرد بدون استفاده از باتری یا ترانسفورماتور. برای این منظور می‌توان از یک ریکتیفایر استفاده کرد.

I. اصل عمل ریکتیفایرهای

ریکتیفایر یک دستگاه الکترونیکی است که می‌تواند جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل کند. این وظیفه را عمدتاً از طریق خصوصیات هادی‌پذیری یکطرفه دستگاه‌های نیمه‌رسانا مانند دیودها انجام می‌دهد.

ریکتیفیکاسیون نیم‌موج

• در مدار ریکتیفایر نیم‌موج، زمانی که نیم‌دور مثبت جریان متناوب ورودی وجود دارد، دیود هادی می‌شود و جریان از طریق بار می‌گذرد و یک خروجی جریان مستقیم ایجاد می‌شود. در طول نیم‌دور منفی جریان متناوب ورودی، دیود قطع می‌شود و هیچ جریانی از طریق بار عبور نمی‌کند. به این ترتیب، یک جریان مستقیم پالسی با تنها نیم‌دور مثبت در خروجی به دست می‌آید. به عنوان مثال، یک مدار ریکتیفایر نیم‌موج ساده می‌تواند شامل یک دیود و مقاومت بار باشد.

• مزیت ریکتیفیکاسیون نیم‌موج این است که مدار ساده و کم‌هزینه است. اما معیب آن این است که ولتاژ مستقیم خروجی به شدت نوسان می‌کند و کارایی پایین است، فقط نیمی از موج جریان متناوب استفاده می‌شود.

ریکتیفیکاسیون تمام موج

• مدار ریکتیفایر تمام موج می‌تواند ضعف‌های ریکتیفیکاسیون نیم‌موج را غلبه کند. از دو دیود یا یک ترانسفورماتور با نقطه مرکزی استفاده می‌کند تا هر دو نیم‌دور مثبت و منفی جریان متناوب از طریق بار عبور کنند و بدین ترتیب یک خروجی جریان مستقیم نسبتاً صاف به دست آید. به عنوان مثال، در یک مدار ریکتیفایر پلی تمام موج، چهار دیود یک پل می‌سازند. صرف نظر از اینکه جریان متناوب ورودی در نیم‌دور مثبت یا منفی باشد، همیشه دو دیود هادی می‌شوند و جریان همیشه از طریق بار می‌گذرد.

• ریکتیفیکاسیون تمام موج کارایی بالاتری دارد و نوسان ولتاژ مستقیم خروجی کمتر است، اما مدار نسبتاً پیچیده‌تر است.

II. روش‌های دیگر ممکن

به جز ریکتیفایرهای، روش‌های دیگری نیز می‌توانند برای تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم استفاده شوند، اما این روش‌ها معمولاً نیاز به بعضی اجزای الکترونیکی خاص دارند.

فیلتر کردن با خازن

• وصل کردن یک خازن موازی در انتهای خروجی مدار ریکتیفایر می‌تواند نقش فیلتر کردن را ایفا کند و خروجی جریان مستقیم را صاف‌تر کند. زمانی که ولتاژ قله‌ای جریان متناوب ورودی وجود دارد، خازن شارژ می‌شود؛ زمانی که ولتاژ ورودی کاهش یابد، خازن دیشارژ می‌شود تا ولتاژ روی بار حفظ شود. به عنوان مثال، در یک مدار ریکتیفایر نیم‌موج ساده با فیلتر خازنی، خازن می‌تواند نوسان ولتاژ خروجی را به شدت کاهش دهد.

• اثر فیلتر خازن به ظرفیت خازن و اندازه بار بستگی دارد. به طور کلی، هرچه ظرفیت خازن بیشتر باشد، اثر فیلتر کردن بهتر است، اما هزینه نیز افزایش می‌یابد.

مدار پایدارساز ولتاژ

• برای پایدارسازی بیشتر ولتاژ مستقیم خروجی، می‌توان یک مدار پایدارساز ولتاژ به مدار ریکتیفایر و فیلتر خازنی اضافه کرد. مدار پایدارساز ولتاژ می‌تواند ولتاژ خروجی را به صورت خودکار بر اساس تغییر بار تنظیم کند تا در محدوده‌ای نسبتاً پایدار نگه داشته شود. به عنوان مثال، دیودهای پایدارساز ولتاژ و تنظیم‌کننده‌های سه‌قطبی معمولاً برای ساخت مدار پایدارساز ولتاژ استفاده می‌شوند.

• مدار پایدارساز ولتاژ می‌تواند کیفیت جریان مستقیم را بهبود بخشد و برای مواقعی که نیاز به پایداری ولتاژ بالاست مناسب است.

در نتیجه، وقتی از باتری یا ترانسفورماتور استفاده نمی‌شود، می‌توان جریان متناوب را با استفاده از ریکتیفایرهای، در کنار فیلتر خازنی و مدار پایدارساز ولتاژ به جریان مستقیم تبدیل کرد.