dans le précédent tutoriel sur les diodes de puissance, nous avons discuté des moyens de réduire les variations d’ondulation ou de tension sur une tension continue directe en connectant des condensateurs de lissage sur la résistance de charge.

bien que cette méthode puisse convenir à des applications de faible puissance, elle ne convient pas aux applications nécessitant une tension D’alimentation CC « régulière et régulière”. Une méthode pour améliorer ceci est d’utiliser chaque demi-cycle de la tension d’entrée au lieu de chaque autre demi-cycle., Le circuit qui nous permet de le faire s’appelle un redresseur pleine onde.

comme le circuit demi-onde, un circuit redresseur pleine onde produit une tension ou un courant de sortie qui est purement DC ou a un composant DC spécifié. Les redresseurs à pleine onde présentent des avantages fondamentaux par rapport à leurs homologues à demi-onde. La tension de sortie moyenne (CC) est supérieure à celle de la demi-onde, la sortie du redresseur à pleine onde a beaucoup moins d’ondulation que celle du redresseur à demi-onde produisant une forme d’onde de sortie plus lisse.,

dans un circuit redresseur pleine onde, deux diodes sont maintenant utilisées, une pour chaque moitié du cycle. Un transformateur à enroulement multiple est utilisé dont l’enroulement secondaire est divisé également en deux moitiés avec une connexion taraudée centrale commune, (C). Cette configuration a pour conséquence que chaque diode conduit à son tour lorsque sa borne d’anode est positive par rapport au point central du transformateur c produisant une sortie pendant les deux demi-cycles, deux fois plus que pour le redresseur demi-onde, de sorte qu’elle est efficace à 100% comme indiqué ci-dessous.,

circuit redresseur pleine onde

le circuit redresseur pleine onde se compose de deux diodes de puissance connectées à une seule résistance de charge (RL), chaque diode la prenant à son tour pour fournir du courant à la charge. Lorsque le point A du transformateur est positif par rapport au point C, la diode D1 se conduit dans la direction avant comme indiqué par les flèches.,

lorsque le point B est positif (dans la moitié négative du cycle) par rapport au point C, la diode D2 conduit dans la direction avant et le courant traversant la résistance R est dans la même direction pour les deux demi-cycles. Comme la tension de sortie aux bornes de la résistance R est la somme des phaseurs des deux formes d’onde combinées, ce type de circuit redresseur pleine onde est également connu sous le nom de circuit « bi-phase”.

Nous pouvons voir cet effet très clairement si nous exécutons le circuit dans le circuit du simulateur Partsim avec le condensateur de lissage retiré.,

forme d’onde de Simulation Partsim

comme les espaces entre chaque demi-onde développée par chaque diode sont maintenant remplis par l’autre diode, la tension moyenne de sortie CC aux bornes de la résistance de charge est maintenant le double de celle du circuit redresseur à demi-onde unique et est d’environ 0,637 Vmax de la tension de crête, en supposant qu’il n’y a pas de pertes.

Où: VMAX est le maximum de la valeur de crête de la moitié de l’enroulement secondaire et VRMS est la valeur rms.,

la tension de crête de la forme d’onde de sortie est la même que précédemment pour le redresseur demi-onde à condition que chaque moitié des enroulements du transformateur ait la même valeur de tension efficace. Pour obtenir une sortie de tension continue différente, différents rapports de transformateur peuvent être utilisés.

le principal inconvénient de ce type de circuit redresseur pleine onde est qu’un transformateur plus grand pour une puissance de sortie donnée est nécessaire avec deux enroulements secondaires distincts mais identiques rendant ce type de circuit redresseur pleine onde coûteux par rapport au circuit « redresseur pont pleine onde” équivalent.,

le redresseur pont pleine onde

Un autre type de circuit qui produit la même forme d’onde de sortie que le circuit redresseur pleine onde ci-dessus, est celui du redresseur pont pleine onde. Ce type de REDRESSEUR Monophasé utilise quatre diodes de redressement individuelles connectées dans une configuration « pont” en boucle fermée pour produire la sortie souhaitée.

le principal avantage de ce circuit en pont est qu’il ne nécessite pas de transformateur à taraudage central spécial, réduisant ainsi sa taille et son coût., L’enroulement secondaire unique est connecté à un côté du réseau de ponts de diodes et la charge à l’autre côté comme indiqué ci-dessous.

le redresseur de Pont de diodes

Les quatre diodes étiquetées D1 à D4 sont disposées en « paires série” avec seulement deux diodes conductrices de courant pendant chaque demi-cycle. Pendant le demi-cycle positif de l’alimentation, les diodes D1 et D2 conduisent en série tandis que les diodes D3 et D4 sont polarisées en sens inverse et que le courant traverse la charge comme indiqué ci-dessous.,

le demi-cycle positif

pendant le demi-cycle négatif de l’alimentation, les diodes D3 et D4 conduisent en série, mais les diodes D1 et D2 s’éteignent car elles sont maintenant polarisées en sens inverse. Le courant traversant la charge est dans la même direction qu’auparavant.,

le demi-cycle négatif

comme le courant traversant la charge est unidirectionnel, la tension développée aux bornes de la charge est également unidirectionnelle comme pour les deux redresseurs pleine onde à diode précédents, donc la tension continue moyenne aux bornes de la charge est

Cependant, en réalité, pendant chaque demi-cycle, le courant traverse deux diodes au lieu d’une seule, de sorte que l’amplitude de la tension de sortie est de deux chutes de tension ( 2*0.7 = 1.,4V) inférieure à L’amplitude VMAX d’entrée. La fréquence d’ondulation est maintenant deux fois la fréquence d’alimentation (par exemple 100Hz pour une alimentation 50Hz ou 120Hz pour une alimentation 60Hz.

bien que nous puissions utiliser quatre diodes de puissance individuelles pour fabriquer un redresseur de pont pleine onde, les composants de redresseur de pont pré-fabriqués sont disponibles « sur le marché” dans une gamme de différentes tailles de tension et de courant qui peuvent être soudés directement dans une carte de circuit imprimé OU être connectés par des connecteurs

l’image de droite montre un redresseur de pont monophasé typique avec un coin coupé., Ce coin de coupure indique que la borne la plus proche du coin est la borne ou le fil de sortie positif ou +ve, le fil opposé (diagonale) étant le fil de sortie négatif ou-ve. Les deux autres fils de connexion sont pour la tension alternative d’entrée d’un enroulement secondaire du transformateur.

le condensateur de lissage

Nous avons vu dans la section précédente que le redresseur demi-onde monophasé produit une onde de sortie tous les demi-cycles et qu’il n’était pas pratique d’utiliser ce type de circuit pour produire une alimentation continue régulière., Le redresseur à pont pleine onde nous donne cependant une valeur moyenne en courant continu plus élevée (0,637 Vmax) avec moins d’ondulation superposée tandis que la forme d’onde de sortie est deux fois supérieure à la fréquence de la fréquence d’alimentation d’entrée.

Nous pouvons améliorer la sortie moyenne CC du redresseur tout en réduisant la variation CA de la sortie redressée en utilisant des condensateurs de lissage pour filtrer la forme d’onde de sortie., Les condensateurs de lissage ou de réservoir connectés en parallèle avec la charge à travers la sortie du circuit redresseur à pont pleine onde augmentent le niveau de sortie continu moyen encore plus élevé car le condensateur agit comme un périphérique de stockage, comme indiqué ci-dessous.

redresseur pleine onde avec condensateur de lissage

le condensateur de lissage convertit la sortie ondulée pleine onde du redresseur en une tension de sortie CC plus lisse., Si nous exécutons maintenant le circuit du simulateur Partsim avec différentes valeurs de condensateur de lissage installé, nous pouvons voir l’effet qu’il a sur la forme d’onde de sortie rectifiée comme indiqué.

condensateur de lissage 5uF

le tracé bleu sur la forme d’onde montre le résultat de l’utilisation d’un condensateur de lissage 5.0 uF sur la sortie des redresseurs. Auparavant, la tension de charge suivait la forme d’onde de sortie redressée jusqu’à zéro volts., Ici, le condensateur 5uF est chargé à la tension de crête de l’impulsion CC de sortie, mais lorsqu’il descend de sa tension de crête à zéro volts, le condensateur ne peut pas se décharger aussi rapidement en raison de la constante de temps RC du circuit.

Il en résulte que le condensateur se décharge à environ 3,6 volts, dans cet exemple, en maintenant la tension aux bornes de la résistance de charge jusqu’à ce que le condensateur se recharge à nouveau sur la pente positive suivante de l’impulsion CC. En d’autres termes, le condensateur n’a que le temps de se décharger brièvement avant que la prochaine impulsion CC ne le Recharge jusqu’à la valeur de crête., Ainsi, la tension continue appliquée à la résistance de charge ne baisse que d’une petite quantité. Mais nous pouvons encore améliorer cela en augmentant la valeur du condensateur de lissage comme indiqué.

condensateur de lissage 50uf

ici, nous avons multiplié par dix la valeur du condensateur de lissage de 5uF à 50uF, ce qui a réduit l’ondulation en augmentant la tension de décharge minimale des 3,6 volts précédents à 7,9 volts., Cependant, en utilisant le circuit du simulateur Partsim, nous avons choisi une charge de 1kΩ pour obtenir ces valeurs, mais à mesure que l’impédance de charge diminue, le courant de charge augmente entraînant une décharge plus rapide du condensateur entre les impulsions de charge.

l’effet d’une alimentation d’une charge lourde avec un seul condensateur de lissage ou réservoir peut être réduit par l’utilisation d’un condensateur plus grand qui stocke plus d’énergie et décharge moins entre les impulsions de charge., Généralement pour les circuits D’alimentation CC, le condensateur de lissage est un type Électrolytique En Aluminium qui a une valeur de capacité de 100 uf ou plus avec des impulsions de tension continue répétées du redresseur chargeant le condensateur à la tension de crête.

cependant, il y a deux paramètres importants à considérer lors du choix d’un condensateur de lissage approprié et ce sont sa tension de fonctionnement, qui doit être supérieure à la valeur de sortie à vide du redresseur et sa valeur de capacité, qui détermine la quantité d’ondulation qui apparaîtra superposée au-dessus de la tension continue.,

une valeur de capacité trop faible et le condensateur a peu d’effet sur la forme d’onde de sortie. Mais si le condensateur de lissage est suffisamment grand (des condensateurs parallèles peuvent être utilisés) et que le courant de charge n’est pas trop grand, la tension de sortie sera presque aussi lisse que le courant continu pur. En règle générale, nous cherchons à avoir une tension d’ondulation inférieure à 100mV crête à crête.,

la tension d’ondulation maximale présente pour un circuit redresseur pleine onde n’est pas seulement déterminée par la valeur du condensateur de lissage, mais par la fréquence et le courant de charge, et est calculée comme suit:

tension D’ondulation du redresseur en pont

où: I est le courant de charge, et c est la capacité en farads.,

Les principaux avantages d’un redresseur à pont pleine onde sont qu’il a une valeur D’ondulation CA plus petite pour une charge donnée et un réservoir ou un condensateur de lissage plus petit qu’un redresseur demi-onde équivalent. Par conséquent, la fréquence fondamentale de la tension d’ondulation est le double de celle de la fréquence D’alimentation CA (100Hz) où pour le redresseur demi-onde, Elle est exactement égale à la fréquence d’alimentation (50Hz).,

la quantité de tension d’ondulation qui est superposée au-dessus de la tension D’alimentation CC par les diodes peut être pratiquement éliminée en ajoutant un filtre π (filtre pi) beaucoup amélioré aux bornes de sortie du redresseur à Pont., Ce type de filtre passe-bas se compose de deux condensateurs de lissage, généralement de la même valeur et d’un starter ou d’une inductance à travers eux pour introduire un chemin d’impédance élevée à la composante d’ondulation alternative

Une autre alternative plus pratique et moins chère consiste à utiliser un régulateur de tension à 3 bornes standard, tel Qu’un LM78xx (où « xx” signifie la tension de sortie nominale) pour une tension de sortie positive ou son équivalent inverse le LM79xx pour une tension de sortie négative qui peut réduire l’ondulation de plus de 70 dB (fiche technique) tout en fournissant un courant de sortie constant de plus de 1 ampère.,

pourquoi ne pas tester vos connaissances sur les circuits redresseurs pleine onde en utilisant L’outil de simulation Partsim aujourd’hui. Essayez différentes valeurs de condensateur de lissage et de résistance de charge dans votre circuit pour voir les effets sur la forme d’onde de sortie.

dans le prochain tutoriel sur les diodes, nous examinerons la Diode Zener qui profite de sa caractéristique de tension de claquage inverse pour produire une tension de sortie constante et fixe sur elle-même.