یکسوساز، یکسوکننده یا رِکتیفایِر (به انگلیسی: Rectifier) دستگاهی است که ولتاژ AC (جریان متناوب) سینوسی را به ولتاژ DC (جریان مستقیم) پالس‌زن تبدیل می‌کند. یکسوسازهای تک فاز اغلب به دو دسته‌ی یکسوساز نیم موج و یکسوساز تمام موج تقسیم می‌شوند. یکسوسازهای نیم موج نیمی از سیکل ولتاژ AC را به ولتاژ DC تبدیل می‌کنند، از طرف دیگر یکسوسازهای تمام موج، به منظور تولید ولتاژ DC پالس‌زن، نیم سیکل منفی و نیم سیکل مثبت را به کار می‌گیرند.
اجزای مدار یکسوسازها
در مطالب قبلی، در مورد انواع دیودها صحبت کردیم. پرسشی که در اینجا مطرح می‌شود این است که دیود یکی از اساسی‌ترین اجزای هر دستگاه الکترونیکی و مدار است؟ برتری دیودها در چیست؟
در ادامه به این پرسش‌ها پاسخ خواهیم داد. تا اینجا در مورد عملکرد دیود صحبت کردیم اما حالا به بررسی عملکرد کاربردی آن می‌پردازیم. قطعه‌ی اصلی یکسوساز، دیود است. تبدیل سیگنال AC به سیگنال DC به وسیله‌ی یکسوساز، تنها به کمک دیود انجام می‌گیرد.
توانایی رسانش دیود در بایاس مستقیم و ایفای نقش به عنوان یک مدار باز در بایاس معکوس، آن را به بهترین گزینه برای سوییچ بین نیم سیکل مثبت سیگنال و نیم سیکل منفی سیگنال تبدیل نموده است. بنابراین، دیود از اساسی‌ترین اجزای یک یکسوساز به شمار می‌رود. یکسوسازها ممکن است بر اساس نیاز خود در عملکردهای مختلف، دارای یک، دو، سه و یا حتی چهار دیود باشند.
اهمیت یکسوساز
همانطور که پیش‌تر هم به آن اشاره شد، یکسوساز دستگاهی است که ولتاژ AC را به ولتاژ DC پالس‌زن تبدیل می‌کند. اما شاید این پرسش برای شما به وجود آمده باشد که چرا باید ولتاژ را به DC تبدیل کنیم؟ آیا لازم است که ولتاژ AC را به ولتاژ DC تبدیل کنیم؟ چرا نمی‌توانیم از ولتاژ AC در فعالیت‌های روزمره‌ی خود استفاده کنیم؟
تامین توان AC از طریق خطوط انتقال ولتاژ بالا مقرون به صرفه است، اما برای برخی از فعالیت‌های خاص به منبع DC نیاز خواهیم داشت. دستگاه‌های الکترونیکی با ولتاژ پایین یا ولتاژ DC کار می‌کنند، بنابراین، ولتاژ DC برای راه‌اندازی دستگاه‌های الکترونیکی و مدارها ضروری است.
با وجود اینکه می‌توان از پیل خشک و باتری برای تامین توان DC استفاده نمود که علاوه بر قابلیت حمل، بدون موج هستند، اما با این حال نمی‌توان از آن‌ها در کاربردهای اصلی و بزرگ استفاده نمود زیرا در این صورت می‌بایست به صورت مداوم تعویض شوند که در مقایسه با منبع DC معمولی بسیار پرهزینه خواهد بود.
یک منبع DC معمولی با استفاده از یکسوساز و فیلتر به دست می‌آید و برای تولید ولتاژ DC منظم، از یک تنظیم‌کننده‌ی ولتاژ عبور می‌کند.
عملکرد یکسوساز
یکسوساز از یک ترانسفورماتور، یک دیود و یک مقاومت (رزیستور) تشکیل شده است. ترانسفورماتوری که در آن استفاده شده از نوع کاهشی است. به این خاطر که ارتفاع ولتاژ AC بسیار زیاد است. انتقال سیگنال AC در ولتاژ بالا بسیار مقرون به صرفه است، بنابراین ولتاژ AC در ولتاژ بالا تامین می‌گردد. با کمک ترانسفورماتور کاهنده، ولتاژ بالا به ولتاژ AC پایین تبدیل می‌شود.
پس از تبدیل ولتاژ AC بالا به ولتاژ DC پایین، سیگنال ولتاژ پایین AC از طریق دیود عبور می‌کند. دیود در طول بایاس مستقیم به عملکرد خود ادامه می‌دهد. زمانی که نیم سیکل مثبت سیگنال AC از طریق دیود عبور کند، دیود عملکرد خود را آغاز نموده و رسانش شروع می‌شود.
هنگامی که نیمه‌ی منفی سیکل ورودی از دیود عبور می‌کند، دیود در بایاس معکوس به کار افتاده و به یک مدار باز تبدیل می‌شود. بنابراین، در طول نیم سیکل منفی ورودی، ولتاژ خروجی تولید نخواهد شد. سیگنال AC ورودی یک سیگنال یا سیگنال‌های خروجی مثبت را تنها در یک جهت تولید می‌کند. بنابراین، ولتاژ خروجی تولید شده ولتاژ DC خواهد بود.
ولتاژ خروجی تولید شده توسط یکسوساز کاملا DC نیست، بلکه بخشی از آن امواج AC است که به همین خاطر با عنوان سیگنال DC پالس‌زن نیز شناخته می‌شود.
عملکرد یکسوساز در منبع توان DC
منبع توان DC در مدارهای الکترونیکی مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرد. دلیل عمده‌ی رواج این نوع منبع توان این است که هزینه‌ی گزافی نداشته و نیازی به جایگزینی مکرر ندارند. در منبع توان DC علاوه بر یکسوساز، از یک ترانسفورماتور، فیلتر و تنظیم‌کننده‌ی ولتاژ استفاده شده است.
قبلا در مورد نحوه‌ی عملکرد یکسوساز و تولید منبع DC پالس‌زن گفته بودیم. به این معنی است که اجزای AC ناخواسته نیز توسط ولتاژ DC تغذیه می‌شوند. فرکانس موجک‌ها مشابه فرکانس سیگنال ورودی یا هارمونیک‌های این فرکانس ورودی است.
این موجک‌ها برای یک عملکرد هموار ناخواسته هستند. بنابراین برای تولید منبع DC منظم، از یک مدار فیلتر استفاده می‌شود که از عناصر مدار راکتیو مانند خازن‌ها، القاگرها و رزیستورها (مقاومت) تشکیل شده است. فیلترها بر روی فرکانس‌های خاصی تنظیم می‌شوند، بنابراین سیگنال فرکانس تنظیم‌شده را فیلتر می‌کنند.
تنظیم‌کننده‌ی ولتاژ
خروجی فیلتر شده از یک تنظیم‌کننده‌ی ولتاژ عبور می‌کند، وجود یک تنظیم‌کننده‌ی ولتاژ برای تامین یک ولتاژ خروجی مداوم ضروری است. ولتاژ خروجی که توسط یکسوساز تولید می‌شود، به دلیل تنوع در جریان بار و یا تنوع در ولتاژ ورودی، مداوم نیست. بنابراین در صورت استفاده از تنظیم‌کننده‌ی ولتاژ، یک ولتاژ مداوم و ثابت به دست خواهد آمد. با استفاده از یک دیود زنر می‌توان آن را تولید نمود.
در صورتی که اجزای AC توسط فیلتر موجود در مدار فیلتر نشده باشد، تنظیم‌کننده‌ی ولتاژ اجزای AC را از سیگنال حذف می‌کند. علاوه بر اینکه به عنوان یک محدود کننده‌ی جریان عمل کرده و یا از خاموشی حرارتی جلوگیری می‌نماید.
ترجمه: مینا مقدس نژاد (عضو تیم تحریریه وک شاپ)
منبع مطلب: electronicscoach
منبع تصویر: electronics
