Par S. Hussain Ather
Mis à jour le 24 mars 2022
L'énergie électrique peut parcourir de longues distances sous forme de courant alternatif (CA), mais de nombreux appareils, tels que les ordinateurs portables, les téléviseurs et les équipements industriels, nécessitent du courant continu (CC). Les redresseurs sont les composants clés qui effectuent cette conversion, garantissant que le bon type de courant atteint chaque appareil.
La fonction principale d’un redresseur est de transformer le courant alternatif en courant continu. Ceci est réalisé en utilisant soit une seule diode de redressement, soit un agencement de pont redresseur plus sophistiqué. Les deux reposent sur le même principe semi-conducteur :la jonction p-n, où un matériau de type p (chargé positivement) rencontre un matériau de type n (chargé négativement). Cette jonction permet au courant de circuler dans une seule direction, « redressant » efficacement le signal alternatif.
Les ponts redresseurs sont constitués de quatre diodes disposées dans une configuration en pont de Wheatstone. Ils fonctionnent selon deux modes :
L'avantage d'un pont redresseur est une tension de sortie plus élevée et un signal CC plus fluide. L'inconvénient est l'utilisation de quatre diodes, qui introduit une chute de tension cumulée (généralement 2×0,7 V ≈ 1,4 V pour les diodes au silicium) qui réduit le niveau DC final.
Les ingénieurs préfèrent les diodes au silicium au germanium pour la plupart des applications, car le silicium tolère des températures plus élevées et peut être fabriqué à moindre coût. Les principales caractéristiques électriques comprennent :
Ces diodes agissent comme des interrupteurs électriques :lorsqu'elles sont polarisées en direct, le courant circule ; en cas de polarisation inverse, la jonction bloque le courant. Ce comportement est essentiel pour convertir le courant alternatif oscillant en une impulsion continue constante.
Un redresseur demi-onde utilise une seule diode pour permettre uniquement à la moitié positive de la forme d'onde CA de traverser une résistance de charge. Le courant traversant la résistance suit la loi d'Ohm :
\(V =IR\)
Pendant le demi-cycle négatif, la diode est polarisée en inverse et aucun courant ne circule, ce qui fait chuter la tension de sortie à zéro. Le résultat est un signal CC pulsé avec un rapport cyclique de 50 %.
Les redresseurs double alternance utilisent quatre diodes disposées en pont. Lorsque l'entrée AC est positive, le courant traverse les diodes D1 et D2; lorsque l'entrée est négative, le chemin passe à D3 et D4. La résistance de charge voit ainsi un courant continu et unidirectionnel. La tension de sortie moyenne est environ deux fois supérieure à celle d'un redresseur demi-onde, et la tension efficace (RMS) est √2 fois supérieure, offrant une alimentation CC plus fluide.
Alors que la plupart des appareils électroménagers fonctionnent sur courant alternatif, de nombreux appareils, tels que les ordinateurs portables et les alimentations électriques, nécessitent du courant continu. Les chargeurs d'ordinateurs portables modernes utilisent une alimentation à découpage (SMPS), qui combine un redresseur, un oscillateur et des composants de filtrage pour convertir efficacement le courant alternatif haute tension en courant continu basse tension. Les unités SMPS intègrent souvent une modulation de largeur d'impulsion pour réguler avec précision la tension et le courant.
Un filtrage supplémentaire est obtenu avec des condensateurs électrolytiques, dont la capacité varie généralement de 10 µF à plusieurs milliers de µF, lissant l'ondulation de la sortie CC. Pour les applications haute puissance, les transformateurs associés à des thyristors (redresseurs contrôlés par silicium) offrent un contrôle et une isolation supplémentaires de la tension.
Les redresseurs font partie intégrante d'un large éventail de technologies :
En convertissant le courant alternatif en courant continu de manière efficace et fiable, les redresseurs permettent à l'électronique moderne de fonctionner de manière fluide dans divers environnements électriques.