Układ Prostowniczy
Układ prostowniczy, znany również jako prostownik, jest urządzeniem lub zestawem komponentów elektronicznych, którego głównym zadaniem jest przekształcanie prądu przemiennego (AC) na prąd stały (DC). Proces ten jest niezbędny w wielu aplikacjach elektrycznych i elektronicznych, gdzie wymagane jest zasilanie prądem stałym, a dostępne jest jedynie zasilanie prądem przemiennym.
Budowa i Zasada Działania
Układy prostownicze składają się z jednego lub więcej elementów półprzewodnikowych, takich jak diody, które przepuszczają prąd elektryczny tylko w jednym kierunku. W zależności od konfiguracji i liczby użytych diod, układy prostownicze mogą być podzielone na kilka typów:
- Prostownik jednopołówkowy – wykorzystuje pojedynczą diodę do przepuszczania tylko jednej połówki cyklu prądu przemiennego, co skutkuje pulsującym prądem stałym o niskiej wydajności.
- Prostownik dwupołówkowy – wykorzystuje co najmniej dwie diody do przetwarzania obu połówek cyklu prądu przemiennego, co poprawia wydajność i zmniejsza pulsacje prądu stałego.
- Prostownik mostkowy – najczęściej stosowany, wykorzystuje cztery diody połączone w konfiguracji mostkowej, co pozwala na pełne wykorzystanie obu połówek cyklu prądu przemiennego i generowanie prądu stałego o mniejszych pulsacjach.
Zastosowanie
Układy prostownicze znajdują szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach techniki. Są one nieodzownym elementem w zasilaczach urządzeń elektronicznych, ładowarkach akumulatorów, systemach zasilania awaryjnego (UPS), a także w przemyśle do zasilania silników DC, elektrolizy, czy w trakcji elektrycznej.
Parametry Charakterystyczne
Podstawowymi parametrami charakterystycznymi układów prostowniczych są:
- Napięcie wyjściowe – wartość napięcia prądu stałego dostarczanego na wyjściu układu.
- Prąd wyjściowy – maksymalny prąd, jaki układ może dostarczyć.
- Sprawność – stosunek mocy wyjściowej do mocy wejściowej, określający efektywność przetwarzania energii.
- Tętnienia napięcia – niewielkie, okresowe zmiany wartości napięcia wyjściowego, wynikające z niepełnego wygładzenia prądu po prostowaniu.
Wygładzanie Napięcia
Aby zmniejszyć tętnienia napięcia i uzyskać bardziej stabilny prąd stały, układy prostownicze często są wyposażone w filtry wygładzające, takie jak kondensatory lub dławiki. Filtry te magazynują energię w okresach szczytowych wartości napięcia i oddają ją, gdy napięcie spada, co prowadzi do wyrównania krzywej napięcia wyjściowego.
Ochrona i Bezpieczeństwo
W celu zapewnienia bezpieczeństwa i ochrony układów elektronicznych, układy prostownicze mogą być wyposażone w różne systemy zabezpieczeń, takie jak ograniczniki przepięć, bezpieczniki, czy układy zabezpieczające przed odwrotnym podłączeniem polaryzacji.
