علی‌رغم اینکه سیستم‌های تولید و توزیع برق عمدتاً بر پایه جریان متناوب (AC) هستند، بسیاری از تجهیزات الکترونیکی برای عملکرد صحیح به جریان مستقیم (DC) نیاز دارند؛ در این راستا، رکتیفایرها با هدف تامین برق مورد نیاز اغلب وسایل الکترونیکی تولید شده‌اند. به بیان ساده در پاسخ به پرسش دیود رکتیفایر چیست می‌توان گفت که این قطعه وظیفه تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم را برعهده دارد.

دیود رکتیفایر در طیف گسترده‌ای از کاربردها استفاده می‌شود، به‌طوری که می‌توان شاهد رد پایی از آن در مدارات تغذیه سوئیچینگ، گرم‌کن القایی، تبدیل ولتاژ، ساخت آداپتورهای برق و … بود. در مجموع این قطعه یکی از اجزای اساسی در طراحی و ساخت این دستگاه‌ها به‌شمار می‌رود؛ لذا در ادامه برای پاسخ جامع به پرسش دیود رکتیفایر چیست و اطلاعات تکمیلی پیرامون آن با ما همراه باشید.

دیود رکتیفایر چیست؟

دیود رکتیفایر چیست و چرا نقش مهمی در ساخت لوازم برقی دارد همواره از پرسش‌های پرتکرار علاقه‌مندان در این زمینه است. در پاسخ به آن می‌توان گفت که رکتیفایر یک نوع المان غیرفعال الکترونیکی بوده که از یک یا چند دیود تشکیل می‌شود و در تبدیل جریان الکتریکی متناوب به مستقیم نقش دارد. در واقع اگرچه برق تجهیزات الکترونیکی از طریق سیستم‌های تولید جریان متناوب تامین می‌شود، اما عمدتاً این دستگاه‌ها تنها با استفاده از جریان مستقیم کار می‌کنند؛ به همین دلیل بدیهی است که رکتیفایر یکی از اجزای مهم و پرکاربرد در ساخت لوازم برقی باشد. 

رکتیفایر یا یکسوساز چیست؟

شاید برایتان جالب باشد که بدانید چرا به رکتیفایر، یکسوساز نیز می‌گویند، در واقع دلیل این امر نحوه عملکرد خاص آن است. نحوه کارکرد این دستگاه به گونه‌ای است که تنها اجازه عبور جریان از یک سمت را می‌دهد و بدین ترتیب جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل می‌کند. عملکرد خاص رکتیفایر را می‌توان مشابه با شیر آب یک‌طرفه‌ای دانست که جریان آب را تنها در یک مسیر جاری می‌سازد. در ادامه به بررسی دقیق‌تر نحوه عملکرد دیود رکتیفایر چیست خواهیم پرداخت. 

اصول عملکرد رکتیفایر

رکتیفایر عمدتاً بر مبنای استفاده از دیود کار می‌کند؛ همان‌طور که احتمالا بدانید دیودها قطعاتی هستند که تنها قابلیت عبور جریان الکتریکی را در یک جهت دارند. به همین دلیل، دیودها با برخورداری از این ویژگی قادر به تبدیل جریان متناوب به مستقیم خواهند بود. عبور جریان AC از رکتیفایر موجب تغییر جهت نیم‌موج‌های مثبت و منفی جریان توسط دیودها می‌شود و در نهایت این امر، تولید یک جریان DC با جهت مشخص را ممکن می‌سازد. اکنون شاید برایتان سوال پیش بیاید که انواع دیود رکتیفایر چیست و چگونه عمل می‌کنند؟ با ما همراه باشید. 

انواع رکتیفایر

انواع دیود رکتیفایر چیست و به چند دسته تقسیم‌بندی می‌شوند از دیگر سوالات مهم علاقه‌مندان در این زمینه است. به‌طور کلی رکتیفایرها را می‌توان به دو دسته کنترل‌نشده و کنترل‌شده طبقه‌بندی کرد. در مدارهای رکتیفایر کنترل‌نشده، دیودهای نیمه‌هادی قطعات اصلی محسوب می‌شوند که نحوه قرارگیری آن‌ها در مدار به‌گونه‌ای است که یک نیم‌موج یا موج کامل را یکسو می‌کنند. در مقابل، مدارهای رکتیفایر کنترل‌شده با استفاده از قطعاتی مانند تریستور، امکان کنترل و دستیابی به شکل موج دلخواه را فراهم می‌آورند. 

رکتیفایر نیم‌موج

در این بخش از مقاله دیود رکتیفایر چیست، به بررسی نوع نیم‌موج آن خواهیم پرداخت. رکتیفایر نیم‌موج، ساده‌ترین نوع رکتیفایر بوده که برای ساخت آن تنها از یک دیود استفاده می‌شود. این یکسوساز متشکل از یک منبع AC، دیود، مقاومت بار و ترانسفورماتور کاهنده است که دیود بین مقاومت بار و ترانسفورماتور قرار دارد. منبع AC جریان متناوب که به صورت شکل موج سینوسی نمایان می‌شود را به مدار می‌دهد و ترانسفورماتور دستگاهی است که قابلیت افزایش یا کاهش ولتاژ AC را دارد. 

این نوع یکسوساز تنها امکان عبور یک نیم‌سیکل از امواج AC را فراهم می‌کند و نیم‌سیکل دیگر را از بین می‌برد؛ در نتیجه این امر پیوستگی کم‌تر جریان DC تولید شده و نوسانات بیشتر آن را در پی دارد. به‌طور کلی می‌توان گفت که رکتیفایر نیم‌موج اغلب برای کاربردهای ساده و کم‌مصرف استفاده می‌شود. 

رکتیفایر تمام‌موج

پیش‌تر دریافتید که نوع نیم‌موج دیود رکتیفایر چیست و چگونه عمل می‌کند، اکنون بد نیست تا با نوع تمام‌موج آن نیز آشنا شوید. همان‌طور که ملاحظه کردید یکسوساز نیم‌موج به دلیل عبور تنها یک نیم‌سیکل و مسدودسازی نیم‌سیکل دیگر، انرژی زیادی هدر می‌دهد و برای کاربردهای نیازمند به ولتاژ DC ثابت و هموار، مناسب نخواهد بود. به همین دلیل، برای حل مشکل مذکور از نوع دیگری از رکتیفایر تحت عنوان تمام‌موج استفاده می‌شود. یکسوساز تمام‌موج به دلیل بهره‌مندی از چند دیود، قابلیت تبدیل هر دو نیم‌موج مثبت و منفی جریان AC به DC را دارد؛ در نتیجه یک جریان DC پایدارتر و کم‌نوسان‌تر تولید می‌شود. معمولاً این نوع رکتیفایر در تجهیزات حساس و منابع تغذیه با کیفیت بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد.

انواع دیود رکتیفایر

انواع رکتیفایر تنها به موارد نام‌برده شده ختم نمی‌شود و آن‌ها را می‌توان از لحاظ تعداد فاز نیز به دو گروه تک فاز و سه فاز طبقه‌‌بندی کرد؛ لذا بد نیست تا در این بخش از مقاله دیود رکتیفایر چیست، نگاهی مختصر به موارد مهم استفاده از آن‌ها داشته باشید. معمولاً رکتیفایر تک فاز برای بارهای کم و ولتا‌ژهای پایین‌تر کاربرد دارد، در حالی که رکتیفایر سه فاز به دلیل تولید موج خروجی هموارتر و راندمان بالاتر، برای بارهای سنگین و کاربردهای صنعتی استفاده می‌شود.

تفاوت دیود رکتیفایر سه فاز و دیود رکتیفایر تک فاز

اکنون شاید برایتان سوال پیش بیاید که تفاوت انواع تک فاز و سه فاز دیود رکتیفایر چیست، در پاسخ به آن می‌توان گفت که رکتیفایر تک فاز و سه فاز از لحاظ تعداد فازهای ورودی و در نتیجه کاربردهایشان با یکدیگر تفاوت دارند. نوع تک فاز که دارای  ساختار ساده‌تر و هزینه‌ کم‌تری است متشکل از ۴ دیود میباشد، و معمولاً برای دستگاه‌های الکترونیکی با توان پایین‌تر مانند منابع تغذیه کوچک و شارژرهای باتری استفاده می‌شود. 

در مقابل، رکتیفایر سه فاز ساختار پیچیده‌تر (متشکل از ۶ دیود) و در نتیجه قیمت گران‌تری دارد و عمدتاً در دستگاه‌های با توان بالاتر مانند منابع تغذیه صنعتی، سیستم‌های الکترونیکی و موتورهای DC بزرگ استفاده می‌شود. دیود رکتیفایر سه فاز قابلیت تولید ولتاژ خروجی متوسط بالاتری نسبت به نوع تک فاز دارد؛ این بدان معناست که سیستم‌های سه فاز امکان دستیابی به ولتاژ مستقیم بالاتر را فراهم می‌آورند. با این وجود، در رکتیفایرهای سه فاز نمی‌توان جریان ورودی به صورت سینوسی را با استفاده از روش‌های معمول تنظیم کرد؛ زیرا مدت زمان هدایت دیودها محدود بوده و تنها دو سوم دوره تناوب را پوشش می‌دهد که در نهایت منجر به ایجاد نوسان در جریان ورودی می‌شود.

انواع دیود پیچی و دیود رکتیفایر سمیکرون

دیود پیچی نوع خاصی از دیودها بوده که به دلیل ساختار فیزیکی ویژه‌اش، قابلیت تحمل جریان‌ها و ولتاژهای بالا را دارد. شرکت سمیکرون یکی از تولیدکنندگان معتبر انواع مختلف دیودها از جمله دیودهای پیچی و دیودهای رکتیفایر است. دیودهای رکتیفایر سمیکرون به دلیل کیفیت مطلوب و قابلیت اطمینان بالا، در بسیاری از دستگاه‌های الکترونیکی صنعتی استفاده می‌شوند. در مجموع تنوع گسترده محصولات سمیکرون، سهولت در انتخاب دیود مناسب برای هر کاربرد‌ خاص را در پی داشته‌است.

وظیفه رکتیفایر

در بخش‌های قبلی دیود رکتیفایر چیست دریافتید که این قطعه وظیفه تبدیل جریان AC به DC را برعهده دارد که دقیقاً معکوس عملکرد اینورتر در مدار است. همان‌‌طور که ملاحظه کردید بسیاری از تجهیزات الکترونیکی برای عملکرد صحیح به ولتاژ DC نیاز دارند؛ به همین دلیل استفاده از مدار رکتیفایر یا یکسوکننده برای تبدیل ولتاژ AC به DC حائز اهمیت است. 

به عنوان مثال، فرض کنید یک ترانسفورماتور 12 ولت دارید که خروجی آن با فرکانس 50 هرتز بین 12 +ولت و 12 -ولت در نوسان است و جهت آن بر اساس + و –  شدن ولتاژ تغییر می‌باید. اگر یک LED را به خروجی این ترانسفورماتور وصل کنید، به دلیل تغییر جهت پیوسته ولتاژ، LED در هر ثانیه 50 بار خاموش و روشن می‌شود. همچنین، در صورت اتصال یک خازن الکترولیت 12 ولت به خروجی ترانسفورماتور 12 ولت، خازن به دلیل نوسانات بالای تغییر دامنه ولتاژ منفجر خواهد شد؛ بنابراین موارد مذکور علاوه‌بر تغذیه طیف وسیعی از تجهیزات کنترلی با توان DC نشان می‌دهند که استفاده از یکسوکننده بسیار ضروری است.

چرا از تریستورها در رکتیفایر های قدرت بالا استفاده می شود؟

هما‌ن‌طور که می‌دانید شبکه‌های برق از جریان متناوب AC بهره‌ می‌برند، در حالی که اغلب کاربردهای مهم اعم از شارژ باتری خودروهای برقی و سیستم‌های حمل و نقل سبک ریلی برای عملکرد صحیح و بهینه نیازمند جریان مستقیم DC هستند. عمدتاً تبدیل جریان AC شبکه برق به جریان DC مورد نیاز تجهیزات با استفاده از ترانسفورماتورها و یکسوکنند‌ه‌ها انجام می‌شود. برخی از کاربردها تنها نیازمند یک منبع تغذیه DC ثابت هستند، در حالی که برخی دیگر به تنظیم دقیق خروجی نیاز دارند که در واقع این امر دلیل اصلی استفاده از تریستورها در دیود رکتیفایر است. اما به‌طور کلی نحوه استفاده از دیود رکتیفایر چیست و چگونه می‌توان از آن بهره برد؟ در ادامه با ما همراه باشید.

نحوه استفاده از دیود یکسو کننده

در این بخش از مقاله، به بررسی پرسش متداول نحوه استفاده از دیود رکتیفایر چیست خواهیم پرداخت. دیود یکسوکننده تنها اجازه عبور جریان در جهت آند به کاتد (بایاس رو به جلو) را می‌دهد که بدین صورت آند به قطب مثبت و کاتد به قطب منفی منبع تغذیه وصل می‌شود. در حالت بایاس رو به جلو، دیود همانند یک کلید بسته بوده که اجازه عبور جریان از مدار را صادر می‌کند؛ در نهایت با عبور جریان از مدار، LED روشن می‌شود. در صورت معکوس کردن قطبیت اتصال دیود، این قطعه در حالت بایاس معکوس قرار می‌گیرد؛ در این حالت، جریان قادر به عبور از مدار نبوده و بنابراین LED متصل به مدار روشن نمی‌شود.

کاربردهای رکتیفایر

پیش‌تر دریافتید که دیود رکتیفایر چیست و انواع آن کدام‌اند، اکنون بد نیست تا با کاربردهای مهم آن نیز آشنا شوید. رکتیفایر علاوه‌بر تبدیل جریان AC به DC، در مواردی همچون دمولاسیون امواج رادیویی، جوشکاری، خطوط انتقال برق HVDC و مدارات تغذیه سوئیچینگ استفاده می‌شود. از دیگر کاربردهای جالب رکتیفایر می‌توان به استفاده در مبدل‌های DC-DC اشاره کرد. در این روش ابتدا ولتاژ DC از طریق یک اینورتر به AC تبدیل شده و سپس با استفاده از ترانسفورماتور، سطح ولتاژ به مقدار دلخواه می‌رسد؛ در نهایت مجدداً تبدیل ولتاژ AC به DC صورت می‌گیرد. معمولاً این روش زمانی کاربرد دارد که هزینه‌ تهیه یک مبدل مستقیم DC-DC با مشخصات فنی مورد نظر، مقرون‌به‌صرفه نباشد.

دیگر کاربردهای دیود رکتیفایر چیست و در چه مواردی می‌توان شاهد رد پایی از آن بود؟ اما کاربردهای این قطعه تنها به موارد ذکر شده محدود نمی‌شود، بلکه رکتیفایر در طیف وسیعی از کاربردها اعم از منابع برق اضطراری، دستگاه‌های قابل حمل، گرم‌کن القایی و منبع تغذیه نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تست دیود رکتیفایر

تست دیود رکتیفایر چیست و چگونه می‌توان از عملکرد صحیح آن اطمینان حاصل کرد از جمله دغدغه‌‌های اصلی کاربران در هنگام استفاده از این قطعه به‌شمار می‌رود. استفاده از مولتی‌متر یکی از راهکارهای رایج بررسی وضعیت رکتیفایر است، بدین صورت ابتدا باید مطمئن شوید که قطعه از مدار خارج شده باشد و سپس دو پراب را به دو طرف دیود وصل کنید؛ البته لازم به ذکر است که تست را باید به دو صورت انجام دهید. بدین منظور کافی‌ست ابتدا سیم مشکی را به کاتد و سیم قرمز را به آند وصل کرده و سپس سیم‌ها را جابه‌‌جا کنید. دیود رکتیفایر سالم در یک حالت بدون تغییر باقی می‌ماند و در حالت دیگر مقداری کم‌تر از 0.7 ولت خواهد بود. البته ناگفته نماند که عدد نشان داده شده در انواع دیود متفاوت است و بسته به جنس به‌کار رفته در ساخت آن تغییر می‌کند. 

با این وجود، خارج کردن همه دیودهای رکتیفایر از مدار امری زمان‌بر بوده که معمولاً با دشواری‌هایی همراه است. به همین دلیل می‌توانید تست دیود رکتیفایر را بدون خارج کردن آن از مدار به‌گونه‌ای که ذکر شد نیز انجام دهید. معمولاً دیودهای خراب و سوخته دچار اتصال کوتاه شده‌اند و در چنین شرایطی نمایشگر مولتی‌متر در هر دو حالت تست، ولتاژ را نشان می‌دهد و یا دستگاه بوق می‌زند. در مجموع توصیه می‌شود برای اطمینان از عملکرد صحیح دیود رکتیفایر و تست آن به متخصصان مربوطه یا تعمیرکاران حرفه‌‌ای مراجعه کنید. 

جمع بندی

با پاسخ به پرسش دیود رکتیفایر چیست دریافتید که این قطعه، عنصری کلیدی در تبدیل جریان متناوب AC به جریان مستقیم DC است. انواع رکتیفایر را می‌توان از لحاظ نوع یکسوکنندگی و تعداد فاز به چند گروه تقسیم‌بندی کرد که هرکدام از آن‌ها مزایا و معایب خاصی دارند. رکتیفایر در طیف گسترده‌ای از تجهیزات و یا مدارهای الکترونیکی کاربرد دارد، به‌طوری که می‌توان رد پایی از آن را در منابع برق اضطراری، منبع تغذیه، خطوط انتقال برق HVDC، دمولاسیون امواج رادیویی، گرم‌کن القایی، دستگاه‌های قابل حمل، مدارات تغذیه سوئیچینگ و … مشاهده کرد. با این وجود دستیابی به مزایای استفاده از این قطعه به تهیه نمونه سالم و باکیفیت آن وابسته است؛ لذا توصیه می‌شود دیود رکتیفایر را تنها از مراکز معتبر فروش همچون ساوا الکتریک خریداری کنید تا از عملکرد صحیح آن مطمئن باشید.

سوالات متداول

1. مهم‌ترین کاربردهای دیود رکتیفایر چیست؟ 

از جمله کاربردهای اصلی دیود رکتیفایر می‌توان به مدارات تغذیه سوئیچینگ، مبدل‌های DC-DC، منابع برق اضطراری، گرم‌کن القایی، دمولاسیون امواج رادیویی، جوشکاری، منبع تغذیه و … اشاره کرد.

1. چه تفاوت‌هایی بین رکتیفایر تک فاز و سه فاز وجود دارد؟

تفاوت اصلی این دو نوع رکتیفایر در تعداد فازها و در نتیجه کاربردهای آن‌ها است؛ به‌طور کلی رکتیفایر تک فاز برای کاربردهای کم توان و رکتیفایر سه فاز برای کاربردهای صنعتی و پرتوان استفاده می‌شود.

1. در هنگام انتخاب دیود رکتیفایر به چه نکاتی باید توجه کرد؟

بهتر است در هنگام انتخاب این قطعه به جریان مستقیم ماکزیمم، ولتاژ معکوس بیشینه، دمای کاری و سرعت بازیابی معکوس توجه داشته باشید.

بیشتر بخوانید:

تریستور چیست؟ کاربرد + طرز کار

دیود چیست و چه کاربردی دارد؟

پل دیود چیست و در بردهای الکترونیکی چه کاربردی دارد؟