تعریف رکتیفایر تمام موج با سر وسط

رکتیفایر تمام موج با سر وسط:
قبل از پرداختن به کار یکسوکننده تمام موج با سر وسط قابل تغییر، ابتدا نگاهی به ترانسفورماتور با سر وسط قابل تغییر می اندازیم، زیرا ترانسفورماتور با سر وسط قابل تغییر نقش اساسی در یکسوساز تمام موج با سر وسط دارد.

هنگامی که یک سیم انشعاب اضافه دقیقاً از وسط سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور گرفته شود، ترانسفورماتور را به عنوان یک ترانسفورماتور با سر وسط قابل تغییر می نامیم.

سیم به گونه ای تنظیم می شود که دقیقاً در نقطه میانی سیم پیچ ثانویه قرار گیرد. بنابراین سیم دقیقاً در صفر ولت سیگنال AC است.

این سیم به عنوان سر وسط شناخته می شود. ترانسفورماتور با سر وسط تقریباً شبیه ترانسفورماتور معمولی است.

مانند یک ترانسفورماتور معمولی، ترانسفورماتور با سر وسط نیز ولتاژ AC را افزایش یا کاهش می دهد.

با این حال، یک ترانسفورماتور با سر وسط دارای ویژگی مهم دیگری است. این سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور است که جریان متناوب ورودی AC یا سیگنال (VP) را به دو قسمت تقسیم می کند.

قسمت بالایی سیم پیچ ثانویه ولتاژ مثبت V1 و قسمت پایین سیم پیچ ثانویه ولتاژ منفی V2 را تولید می کند. وقتی این دو ولتاژ را در بار خروجی با هم ترکیب کنیم، سیگنال AC کاملی دریافت می کنیم. یعنی VTotal = V1 + V2. ولتاژهای V1 و V2 از نظر اندازه برابر ولی از جهت مخالف هستند.

این ولتاژهای (V1 و V2) تولیدی توسط قسمت بالا و پایین سیم پیچ ثانویه با یکدیگر 180 درجه اختلاف فاز دارند. با این حال، با استفاده از یکسوساز تمام موج با ترانسفورماتور با سر وسط، می توان ولتاژهایی را که با یکدیگر هم فاز هستند، تولید کرد.

به عبارت ساده تر، با استفاده از یکسوساز تمام موج با ترانسفورماتور با سر وسط، می توانیم جریانی تولید کنیم که فقط در یک جهت عبور کند.

رکتیفایر تمام موج با سر وسط نوعی یکسوکننده است که با استفاده از یک ترانسفورماتور با سر وسط قابل تغییر و دو دیود تمام سیگنال AC را به سیگنال DC تبدیل می کند. یکسوکننده تمام موج با سر وسط متشکل از یک منبع AC، یک ترانسفورماتور با سر وسط، دو دیود و یک مقاومت بار است.

منبع AC به سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور با سر وسط متصل می شود. یک لغزانه (تپ) مرکزی (سیم اضافه) که دقیقاً به وسط سیم پیچ ثانویه متصل شده است، ولتاژ ورودی را به دو قسمت تقسیم می کند.

قسمت فوقانی سیم پیچ ثانویه به دیود D1 و قسمت پایین سیم پیچ ثانویه به دیود D2 وصل می شود. دیود D1 و دیود D2 با کمک ترانسفورماتور با سر وسط به یک بار مشترک RL متصل می شوند. سیم مرکزی به طور کلی به عنوان نقطه زمین یا نقطه مرجع ولتاژ صفر در نظر گرفته می شود.

نحوه کار رکتیفایر تمام موج با سر وسط:
یکسوکننده تمام موج از یک ترانسفورماتور با سر وسط برای تبدیل ولتاژ AC ورودی به ولتاژ خروجی DC استفاده می کند.

هنگامی که ولتاژ AC ورودی اعمال می شود، سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور این ولتاژ AC ورودی را به دو قسمت مثبت و منفی تقسیم می کند.

در طول نیم سیکل مثبت سیگنال AC ورودی، ترمینال A مثبت می شود، ترمینال B منفی می شود و سر وسط زمین می شود (صفر ولت). ترمینال مثبت A به سمت p دیود D1 و ترمینال منفی B به سمت n دیود D1 متصل می شوند.

بنابراین، دیود D1 در نیم سیکل مثبت بایاس مستقیم است و عبور جریان الکتریکی را از طریق آن امکان پذیر می کند.

از طرف دیگر، پایانه منفی B به سمت p دیود D2 و پایانه مثبت A به سمت n دیود D2 متصل می شود. بنابراین دیود D2 در طول نیم سیکل مثبت بایاس معکوس است و اجازه عبور جریان الکتریکی از آن را نمی دهد.

دیود D1 جریان DC را به بار RL هدایت می کند. جریان DC تولیدشده در بار RL از طریق سر وسط به سیم پیچ ثانویه بازمی گردد.

در طول نیم سیکل مثبت، جریان فقط در قسمت بالایی مدار جریان می یابد در حالی که قسمت پایین مدار هیچ جریانی را به بار نمی رساند، زیرا دیود D2 بایاس معکوس است.

بنابراین، در طول نیم سیکل مثبت سیگنال AC ورودی، فقط دیود D1 جریان الکتریکی را عبور می دهد، در حالی که دیود D2 جریان الکتریکی را مسدود می کند.

در طول نیم سیکل سیگنال ورودی منفی، ترمینال A منفی می شود، ترمینال B مثبت می شود و سر وسط زمین می شود (صفر ولت). ترمینال منفی A به سمت p دیود D1 و ترمینال مثبت B به سمت n دیود D1 متصل می شوند.

بنابراین دیود D1 در نیم سیکل منفی بایاس معکوس است و اجازه عبور جریان الکتریکی از آن را نمی دهد.

از طرف دیگر، ترمینال مثبت B به سمت p دیود D2 و پایانه منفی A به سمت n دیود D2 متصل می شوند. بنابراین دیود D2 در نیم سیکل منفی بایاس مستقیم است و عبور جریان الکتریکی را امکان پذیر می کند. دیود D2 جریان DC را به RL بار می رساند. جریان DC تولیدشده در بار RL از طریق سر وسط به سیم پیچ ثانویه بازمی گردد.

در طول نیم سیکل منفی، جریان فقط در قسمت پایین مدار جریان می یابد، در حالی که قسمت بالای مدار هیچ جریانی را به بار نمی رساند، زیرا دیود D1 بایاس معکوس است. بنابراین، در طول نیم سیکل منفی سیگنال ورودی، فقط دیود D2 جریان الکتریکی را عبور می دهد، در حالی که دیود D1 جریان الکتریکی را هدایت نمی کند.

در نتیجه، دیود D1 جریان الکتریکی را در نیم سیکل مثبت و دیود D2 جریان الکتریکی را در نیم سیکل منفی سیگنال ورودی AC امکان پذیر می کند. بنابراین، هر دو نیم سیکل (مثبت و منفی) سیگنال ورودی AC منتقل می شود. بنابراین، ولتاژ DC خروجی تقریباً برابر با ولتاژ AC ورودی است.

اندکی ولتاژ در دیود D1 و دیود D2 تلف می شود تا این دیودها جریان را هدایت کنند. هرچند، این ولتاژ در مقایسه با ولتاژ خروجی بسیار کوچک است و از آن چشم پوشی می شود. دیودهای D1 و D2 معمولاً به بار RL متصل می شوند.

بنابراین جریان بار مجموع جریان های دیودها است. می دانیم که یک دیود جریان الکتریکی را فقط در یک جهت عبور می دهد. از نمودار بالا می توان دریافت که هر دو دیود D1 و D2 جریان را در یک جهت عبور می دهند.

می دانیم که جریانی که فقط در یک جهت عبور می کند، جریان مستقیم نامیده می شود. بنابراین جریان حاصل در خروجی (بار) یک جریان مستقیم (DC) است. با وجود این، جریان مستقیم در خروجی یک جریان مستقیم خالص نیست بلکه یک جریان مستقیم پالسی است.

مقدار جریان مستقیم پالسی با زمان تغییر می کند. این به دلیل ریپل در سیگنال خروجی است. با استفاده از فیلترهایی مانند خازن و سلف می توان این ریپل ها را کاهش داد.

ولتاژ متوسط DC خروجی روی مقاومت بار دو برابر یک مدار یکسوساز نیم موج است. شکل موج خروجی یکسوساز تمام موج در شکل زیر نشان داده شده است.

اولین شکل موج نشان دهنده سیگنال AC ورودی است. شکل موج دوم و شکل موج سوم نشان دهنده سیگنال های DC یا جریان DC تولیدشده توسط دیود D1 و دیود D2 است.

آخرین شکل موج، کل جریان DC خروجی تولیدشده توسط دیودهای D1 و D2 را نشان می دهد. از شکل موج فوق می توان نتیجه گرفت که جریان خروجی تولید شده در مقاومت بار DC خالص نیست بلکه یک DC پالسی است.