È possibile convertire la corrente alternata in corrente continua senza utilizzare batterie o trasformatori? I rettificatori possono essere utilizzati a questo scopo?

È possibile convertire la corrente alternata in corrente continua senza utilizzare una batteria o un trasformatore. Per questo scopo si può utilizzare un raddrizzatore.

I. Principio di funzionamento dei raddrizzatori

Un raddrizzatore è un dispositivo elettronico che può convertire la corrente alternata in corrente continua. Realizza principalmente la funzione di raddrizzamento attraverso le caratteristiche di conduzione unidirezionale dei dispositivi semiconduttori come i diodi.

Raddrizzamento a mezza onda

• In un circuito raddrizzatore a mezza onda, quando è presente la semionda positiva della corrente alternata in ingresso, il diodo conduce e la corrente fluisce attraverso il carico, formando un'uscita di corrente continua. Durante la semionda negativa della corrente alternata in ingresso, il diodo viene interrotto e non c'è corrente che fluisce attraverso il carico. In questo modo, all'uscita si ottiene una corrente continua pulsante con solo la semionda positiva. Ad esempio, un semplice circuito raddrizzatore a mezza onda può consistere in un diodo e un resistore di carico.

• Il vantaggio del raddrizzamento a mezza onda è che il circuito è semplice e a basso costo. Tuttavia, lo svantaggio è che la tensione di uscita in corrente continua fluttua molto e l'efficienza è bassa, utilizzando solo metà dell'onda della corrente alternata.

Raddrizzamento a piena onda

• Il circuito raddrizzatore a piena onda può superare gli inconvenienti del raddrizzamento a mezza onda. Utilizza due diodi o un trasformatore a presa centrale per consentire sia la semionda positiva che quella negativa della corrente alternata di passare attraverso il carico, ottenendo così un'uscita di corrente continua relativamente stabile. Ad esempio, in un circuito raddrizzatore a ponte a piena onda, quattro diodi formano un ponte. Indipendentemente dal fatto che la corrente alternata in ingresso sia nella semionda positiva o in quella negativa, ci sono sempre due diodi che conducono e la corrente fluisce sempre attraverso il carico.

• Il raddrizzamento a piena onda ha un'efficienza maggiore e una minore fluttuazione della tensione di uscita in corrente continua, ma il circuito è relativamente più complesso.

II. Altri possibili metodi

Oltre ai raddrizzatori, altri metodi possono essere utilizzati per convertire la corrente alternata in corrente continua, ma questi metodi richiedono solitamente alcuni componenti elettronici specifici.

Filtro a condensatore

• Collegare un condensatore in parallelo all'uscita del circuito raddrizzatore può svolgere una funzione di filtro e rendere la corrente continua di uscita più stabile. Quando è presente la tensione di picco della corrente alternata in ingresso, il condensatore si carica; quando la tensione d'ingresso diminuisce, il condensatore si scarica per mantenere la tensione sul carico. Ad esempio, in un semplice circuito raddrizzatore a mezza onda con filtro a condensatore, il condensatore può ridurre notevolmente la fluttuazione della tensione di uscita.

• L'effetto del filtro del condensatore dipende dalla capacità del condensatore e dalla grandezza del carico. In generale, maggiore è la capacità, migliore sarà l'effetto del filtro, ma il costo aumenterà.

Circuito stabilizzatore di tensione

• Per ulteriormente stabilizzare la tensione di uscita in corrente continua, si può aggiungere un circuito stabilizzatore di tensione sulla base del circuito raddrizzatore e del circuito di filtro. Il circuito stabilizzatore di tensione può regolare automaticamente la tensione di uscita in base al cambiamento del carico per mantenerla entro un range relativamente stabile. Ad esempio, diodi stabilizzatori di tensione comunemente utilizzati, regolatori di tensione a tre terminali, ecc. possono essere utilizzati per costruire un circuito stabilizzatore di tensione.

• Il circuito stabilizzatore di tensione può migliorare la qualità della corrente continua ed è adatto per occasioni con requisiti elevati di stabilità della tensione.

In conclusione, quando non si utilizza una batteria o un trasformatore, la corrente alternata può essere convertita in corrente continua attraverso metodi come i raddrizzatori, combinati con filtri a condensatore e circuiti stabilizzatori di tensione.