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Redresseur demi-onde : principe de fonctionnement, circuit, formes d'onde, formule et applications

Dans cet article, vous apprendrez comment un redresseur demi-onde convertit le courant alternatif en courant continu en ne laissant passer que la moitié du signal d'entrée.Vous verrez le circuit de base, ses composants et comment la diode contrôle le flux de courant.L'explication vous guide également à travers les formes d'onde d'entrée et de sortie afin que vous puissiez voir clairement ce qui change pendant la rectification.À la fin, vous comprendrez où ce simple redresseur est utilisé et pourquoi il est toujours important.

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Figure 1. Circuit redresseur demi-onde de base

Qu'est-ce qu'un redresseur demi-onde ?

Un redresseur demi-onde est un circuit électronique qui convertit le courant alternatif (AC) en courant continu (DC) en ne laissant passer que la moitié du signal AC.Il résout le problème de l’utilisation de l’alimentation alternative dans les appareils nécessitant une tension continue pour fonctionner.Ce redresseur produit une sortie unidirectionnelle qui est plus simple et moins coûteuse que les autres méthodes de rectification.Les redresseurs demi-onde sont couramment utilisés dans les applications de faible puissance où l'efficacité n'est pas la principale préoccupation.Ils servent de base pour comprendre la conversion AC-DC.

Circuit et composants du redresseur demi-onde

Le circuit redresseur demi-onde est un agencement simple utilisé pour convertir la tension alternative en tension continue.Il se compose d'un petit nombre de composants essentiels, chacun ayant une fonction fixe dans le circuit.

Figure 2. Circuit redresseur demi-onde

• Alimentation CA

L'alimentation CA fournit la tension d'entrée alternative au circuit redresseur.Il est généralement pris sur le secteur ou sur une source de signal et sert de point de départ au processus de conversion.

• Transformateur abaisseur

Le transformateur réduit la tension alternative d'entrée élevée à un niveau inférieur et plus sûr.Il assure également une isolation électrique entre l'alimentation d'entrée et le circuit redresseur.

• Diodes

La diode est le principal dispositif de redressement du circuit.Il permet au courant de passer dans une seule direction, permettant la conversion du courant alternatif vers le courant continu.

• Résistance de charge

La résistance de charge représente le dispositif électrique qui utilise la sortie redressée.Il consomme de l'énergie et développe la tension de sortie à ses bornes.

Principe de fonctionnement du redresseur demi-onde

Figure 3. Principe de fonctionnement d'un redresseur demi-onde

Le principe de fonctionnement d'un redresseur demi-onde est basé sur la propriété unidirectionnelle d'une diode.Lorsque la tension alternative d'entrée est dans l'alternance positive, la diode devient polarisée en direct et permet au courant de circuler à travers la charge.Il en résulte une tension de sortie apparaissant aux bornes de la résistance de charge.Pendant le demi-cycle négatif, la diode devient polarisée en inverse et bloque le flux de courant.En conséquence, aucune tension de sortie n’est produite pendant cet intervalle.Ce processus répété crée une sortie CC pulsée unidirectionnelle.

Formes d'onde d'entrée et de sortie du redresseur demi-onde

Forme d'onde d'entrée CA

Figure 4. Forme d'onde d'entrée CA

Une forme d'onde d'entrée CA est une tension sinusoïdale qui alterne continuellement avec le temps.Il présente des valeurs de tension positives et négatives par rapport à un niveau de référence.La forme d'onde se répète selon des cycles réguliers, créant une forme lisse et symétrique.La valeur maximale représente la tension maximale atteinte à chaque cycle.Ce type de forme d'onde est généralement fourni par les générateurs d'électricité et les réseaux électriques.La figure illustre la nature continue et alternative de la tension d'entrée alternative.

Forme d'onde de sortie CC

Figure 5. Forme d'onde de sortie CC

Une forme d'onde de sortie CC provenant d'un redresseur demi-onde est une tension pulsée qui circule dans une seule direction.Il se compose d’impulsions de tension séparées avec une tension nulle entre elles.La sortie suit la forme de l'entrée pendant les intervalles sélectionnés et reste plate ailleurs.Il en résulte un signal discontinu mais unidirectionnel.La forme d'onde se répète périodiquement avec la même fréquence que l'entrée.La figure montre en quoi la sortie redressée diffère d'une forme d'onde CA pure.

Redresseur demi-onde avec filtre condensateur

Figure 6. Redresseur demi-onde avec circuit de filtre à condensateur

Un redresseur demi-onde avec un filtre à condensateur est utilisé pour réduire les variations de la tension de sortie CC.Le condensateur est connecté en parallèle à la charge, comme indiqué sur la figure.Lorsque la tension de sortie augmente, le condensateur se charge jusqu'au niveau crête.Lorsque la tension commence à chuter, le condensateur se décharge lentement à travers la charge.Cette décharge permet de maintenir la tension de sortie entre les cycles.En conséquence, la tension d'ondulation à la sortie est réduite.

Figure 7. Forme d'onde de sortie avec filtre condensateur

Une forme d'onde de sortie filtrée est plus fluide qu'une sortie de redresseur non filtrée.La figure montre comment le condensateur maintient la tension après chaque pic.Lorsque la tension d'entrée chute, le condensateur libère l'énergie stockée vers la charge.Cette action comble les écarts entre les impulsions de tension.Le taux de décharge dépend de la résistance de charge et de la valeur de la capacité.La sortie devient une tension continue pulsée plus stable avec une ondulation plus faible.

Redresseur demi-onde triphasé

Figure 8. Circuit redresseur demi-onde triphasé

Un redresseur demi-onde triphasé convertit le courant alternatif triphasé en courant continu à l'aide de plusieurs diodes.Chaque diode est connectée à une phase de l'alimentation CA, comme indiqué sur la figure.Une seule diode conduit à la fois en fonction de la tension de phase la plus élevée.La tension de sortie est prise aux bornes de la charge commune.Cette configuration augmente la fréquence des impulsions de sortie.En conséquence, la sortie CC est plus continue que l’entrée monophasée.

Figure 9. Formes d'onde d'entrée CA du redresseur demi-onde triphasé

Une entrée CA triphasée se compose de trois tensions sinusoïdales séparées par des angles de phase égaux.La figure montre les tensions des phases rouge, jaune et bleue au fil du temps.Chaque phase atteint son apogée à un moment différent.Cette différence de phase garantit qu'une phase est toujours proche de sa valeur maximale.Le chevauchement continu des phases améliore la fourniture de puissance.Le modèle de forme d'onde d'entrée prend en charge une rectification plus douce.

Figure 10. Forme d'onde de sortie CC du redresseur demi-onde triphasé

La forme d'onde de sortie CC d'un redresseur demi-onde triphasé comporte des impulsions de tension rapprochées.La figure illustre comment les pics de production se produisent plus fréquemment.Cela réduit l'intervalle de temps entre les impulsions de tension.La tension de sortie reste supérieure à zéro pendant la majeure partie du cycle.En conséquence, le contenu d’ondulation est inférieur à celui d’une sortie monophasée.La forme d'onde montre une qualité CC améliorée pour les charges industrielles.

Formule de redresseur demi-onde

Tension de sortie moyenne (CC)

La tension de sortie moyenne représente la composante continue de la sortie du redresseur.

Tension de sortie efficace

La tension de sortie RMS indique la valeur efficace de la tension redressée.

Facteur d'ondulation

Le facteur d'ondulation mesure la quantité de variation CA présente dans la sortie CC.

Efficacité de rectification

L’efficacité du redressement indique l’efficacité avec laquelle la puissance d’entrée CA est convertie en puissance de sortie CC.

Tension inverse de crête (PIV)

La tension inverse de crête est la tension inverse maximale appliquée aux bornes de la diode.

Applications du redresseur demi-onde

Les redresseurs demi-onde sont utilisés dans les systèmes électroniques simples et de faible consommation.Ils sont choisis là où le coût et la simplicité du circuit sont plus importants que la qualité du résultat.

1. Démodulation du signal

Les redresseurs demi-onde sont utilisés dans les récepteurs radio AM pour la détection du signal.Ils aident à extraire les signaux audio des ondes porteuses.Leur conception simple les rend adaptés aux circuits de communication de base.

2. Circuits de charge de batterie

Les chargeurs de batterie à faible courant utilisent des redresseurs demi-onde.Ils fournissent une sortie CC de base pour une charge lente.Ces circuits sont courants dans les appareils à faible coût.

3. Alimentations pour petites charges

Les petits projets électroniques utilisent des redresseurs demi-onde pour l'alimentation CC.Ils conviennent aux voyants lumineux et aux LED.Les besoins en énergie restent minimes dans de telles applications.

4. Coupure et mise en forme du signal

Les redresseurs demi-onde sont utilisés dans les circuits de mise en forme de forme d'onde.Ils suppriment la moitié d'un signal d'entrée.Ceci est utile dans les tâches de conditionnement de signaux.

Redresseur demi-onde ou pleine onde

Paramètre	Demi-vague Redresseur	Pleine vague Redresseur
Nombre de Diodes	1 diode	2 diodes (robinet central) ou 4 diodes (pont)
CA Facteur d'utilisation	0,318	0,636
CD moyen Tension de sortie	0,318 × Vm	0,637 × Vm
Ondulation Facteur	1.21	0,482
Sortie Fréquence	f	2f
Rectification Efficacité	40,60%	81,20%
Sortie RMS Tension	Vm ÷ 2	Vm ÷ √2
Transformateur Facteur d'utilisation	0,287	0,693
Pic Inverse Tension (par diode)	machine virtuelle	2Vm (robinet central), Vm (pont)
Ondulation Fréquence	Égal à fréquence d'alimentation	Deux fois le fréquence d'alimentation
Alimentation CC Sortie	Faible	Plus haut
Puissance Qualité des conversions	Faible	Élevé
Circuit Complexité	Très faible	Modéré
Typique Applications	Signal détection, circuits basse consommation	Alimentation CC fournitures, adaptateurs

Conclusion

Un redresseur demi-onde fonctionne en utilisant une diode pour produire une sortie CC pulsée unidirectionnelle à partir d'une source CA.La structure du circuit, le principe de fonctionnement, les formes d'onde et les paramètres de performances expliquent pourquoi il est simple mais inefficace par rapport aux autres redresseurs.L'ajout d'un filtre à condensateur et l'utilisation d'une alimentation triphasée améliorent la douceur de sortie et réduisent l'ondulation.En raison de son faible coût et de sa simplicité, le redresseur demi-onde reste utile dans les applications électroniques de base de faible consommation.