Prostownik to urządzenie elektryczne, które konwertuje prąd przemienny (AC) na prąd stały (DC).
Prąd AC okresowo zmienia kierunek, podczas gdy prąd DC płynie tylko w jednym, stałym kierunku. Prostowniki blokują prąd w jednym kierunku i pozwalają mu przepływać w drugim, realizując konwersję AC na DC.
Wykorzystuje głównie jednokierunkową charakterystykę przewodzenia diod (urządzeń półprzewodnikowych).
Gdy napięcie AC jest w kierunku przewodzenia: dioda przewodzi, prąd przepływa.
Gdy AC zmienia polaryzację: dioda jest zatkana, prąd nie płynie.
- Prostownik jednopołówkowy
Wykorzystuje tylko jedną diodę. Przepuszcza tylko jedną połówkę cyklu AC, niska sprawność, prosta konstrukcja. - Prostownik dwupołówkowy
Wykorzystuje dwie diody plus transformator z odczepem środkowym. Zarówno dodatnie, jak i ujemne połówki cyklu są konwertowane na prąd jednokierunkowy. - Prostownik mostkowy (najczęściej stosowany)
Składa się z 4 diod ułożonych w układ mostkowy. Nie wymaga transformatora z odczepem środkowym, wysoka sprawność, powszechnie stosowany w zasilaczach,prostownik telekomunikacyjny moduły.
- Nieregulowane wyjście prostownika: Tętniący prąd stały, nadal zawiera tętnienia AC.
- Kondensator/cewka filtrująca: Dodawane po prostowniku w celu wygładzenia tętniącego prądu stałego do stabilnego prądu stałego.
- Prostownik regulowany: Łączy prostownik + filtr + regulator napięcia, stabilne stałe napięcie wyjściowe DC (jak w zasilaczach telekomunikacyjnychmoduły prostownicze).
Wysokoczęstotliwościowe moduły prostownicze są szeroko stosowane w bazowych stacjach komunikacyjnych, serwerach w serwerowniach komputerowych oraz systemach zasilania inteligentnych centrów obliczeniowych. Konwertują one przemienne prądy sieciowe na stabilny prąd stały do zasilania urządzeń komunikacyjnych, płyt głównych serwerów i sprzętu pamięci masowej. Jednocześnie zapewniają ładowanie podtrzymujące dla współpracujących pakietów akumulatorów. W przypadku awarii zasilania, akumulatory mogą dostarczać zasilanie bez przerw, zapewniając nieprzerwane działanie sprzętu sieciowego i obliczeniowego. Prostowniki stanowią kluczowe elementy zasilaczy telekomunikacyjnych 48V i systemów zasilania HVDC.
Obwody prostownicze są wbudowane we wszystkie rodzaje urządzeń do ładowania akumulatorów. Konwertują one domowe lub przemysłowe zasilanie AC na prąd stały, aby spełnić wymagania ładowania akumulatorów kwasowo-ołowiowych, litowych i Ni-MH. Od małych adapterów do telefonów i ładowarek EV po ładowarki dużej mocy do wózków widłowych i stacji magazynowania energii, wszystkie opierają się na prostownikach do realizacji konwersji AC na DC i współpracują z obwodami sterującymi w celu osiągnięcia ładowania stałoprądowego i stałonapięciowego.
Prostowniki dużej mocy są zintegrowane w spawarkach DC. Po obniżeniu częstotliwości sieciowej AC przez transformator, jest ona konwertowana na prąd stały o dużym natężeniu za pomocą prostownika, tworząc stabilny łuk spawalniczy. Łuk DC charakteryzuje się mniejszą ilością odprysków i łatwiejszym zapłonem, nadaje się do spawania stali nierdzewnej, stali stopowych i innych materiałów. Jest szeroko stosowany w fabrycznej produkcji konstrukcji stalowych, budowie rurociągów i konserwacji blach.
Prostowniki tyrystorowe dużej mocy są stosowane w stacjach przekształtnikowych do dalekosiężnej transmisji HVDC. Konwertują one prąd AC z sieci energetycznej na wysokie napięcie prądu stałego do transmisji. Linie przesyłowe prądu stałego mają niższe straty mocy, co jest odpowiednie do przesyłu energii o dużej pojemności na duże odległości między regionami i morzami. Wewnątrz fabryk prostowniki są również wykorzystywane w procesach takich jak elektroliza i galwanizacja. Linie produkcyjne do elektrolizy aluminium, produkcji wodoru z elektrolizy wody i galwanizacji metali wymagają stabilnego prądu stałego, który jest dostarczany przez prostowniki, zapewniając ciągłe i kontrolowane zasilanie prądem stałym.
Jednostki prostownicze są również wyposażone w różne urządzenia domowe (telewizory, zasilacze komputerów stacjonarnych), lokomotywy kolejowe i morskie systemy zasilania. Gdy lokomotywy pracują, konwertują prąd sieciowy AC na DC do napędzania silników trakcyjnych. Na statkach prostowniki konwertują morski prąd AC na DC dla instrumentów, systemów sterowania i sprzętu awaryjnego.
