Диодный мост выпрямителя: Диодный мост, принцип работы и схема

Диодный мост, принцип работы и схема

Диодный мост – это мостовая схема соединения диодов, для выпрямления переменного тока в постоянный.

Диодные мосты являются простейшими и самыми распространенными выпрямителями, их используют в радиотехнике, электронике, автомобилях и в других сферах, там, где требуется получение пульсирующего постоянного напряжения.

Для лучшего понимания принципа работы диодного моста, рассмотрим работу одного диода:

Диод как полупроводниковый элемент, имеет один p-n переход, что дает ему возможность проводить ток только в одном направлении. Ток через диод начинает проходить при подключении анода к положительному, а катода к отрицательному полюсу источника. В обратной ситуации диод запирается, и ток через него не протекает.

Схема и принцип работы диодного моста

На данной схеме 4 диода соединенных по мостовой схеме подключены к источнику переменного напряжения 220В. В качестве нагрузки подключен резистор Rн.

Переменное напряжение на входе меняется не только по мгновенному значению, но и по знаку. При прохождении положительной полуволны (от 0 до π) к анодам диодов VD2 и VD4 приложено положительное напряжение относительно их катодов, что вызывает прохождение тока Iн через диоды и нагрузку Rн. В этот момент диоды VD1 и VD3 заперты и не пропускают ток, так как напряжение положительной полуволны для них является обратным.

В момент, когда входное напряжение пересекает точку π, оно меняет свой знак. В этом случае диоды VD1 и VD3 начинают пропускать ток, так как к их анодам приложено положительное напряжение относительно катодов, а диоды VD2 и VD4 оказываются запертыми. Это продолжается до точки 2π, где переменное входное напряжение снова меняет свой знак и весь процесс повторяется заново.

Важно отметить, что ток Iн протекающий через нагрузку Rн, не изменяется по направлению, т.е. является постоянным.

Но если обратить внимание на график, то можно заметить, что напряжение на выходе является не постоянным, а пульсирующим. Соответственно, выходной ток, появляющийся от такого напряжения и протекающий через активную нагрузку, будет также – пульсирующим. Данную пульсацию можно немного уменьшить с помощью параллельно включенного конденсатора к выходу диодного моста. Напряжение на конденсаторе, согласно закону коммутации, не может измениться мгновенно, а значит в данном случае, выходное напряжение примет более сглаженную форму.

Просмотров: 16362

Диодный мост | Принцип работы, обозначение, виды

Что такое диодный мост

Словосочетание “диодный мост” образуется от слова “диод“. Значит, диодный мост – это радиодеталь, которая состоит из диодов. Здесь очень важно то, как соединены эти диоды, иначе диодный мост превратится просто в кучку из диодов.

Диод на электрических схемах обозначается вот так.

Самый простой диодный мост состоит из 4 диодов, которые соединяются вот так.

Эта рисунок также является самой распространенным обозначением диодного моста на электрических схемах.

Упрощенный вариант выглядит вот так.

Можно увидеть на схемах даже что-то типа этого.

 

Для правильной эксплуатации диодного моста, мы должны его правильно подсоединить. Правильное подключение диодного моста выглядит таким образом.

Как вы видите, на вход диодного моста мы подаем переменное напряжение, а на выходе диодного моста снимаем постоянное напряжение. Отсюда можно сделать вывод:

Диодный мост используется в схемах для того, чтобы получить из переменного тока постоянный ток.

Видео на тему: Что такое диодный мост:

Принцип работы диодного моста

Диод в цепи переменного напряжения

Итак, в статье про диод мы рассматривал, что будет на выходе диода, если подать на него переменный ток. Для этого мы даже собирали вот такую схему, где G – это синусоидальный генератор. С клемм X1 и X2 уже снимали сигнал.

Мы на диод подавали переменное напряжение.

А на выходе после диода получали уже вот такой сигнал.

То есть у нас получилось вот так.

Да, мы получили постоянный ток из переменного, но стоило ли это того? В этом случае у нас получился постоянный пульсирующий ток, где половина мощности сигнала была вообще вырезана.

Как работает диодный мост в теории

Как вы знаете, переменный ток меняет свое направление несколько раз в секунду. Поэтому, его можно разбить на положительные полуволны и отрицательные полуволны. Положительные полуволны я пометил красным, а отрицательные – синим.

Для того, чтобы диодный мост работал, ему нужна какая-либо нагрузка. Пусть это будет резистор. Следовательно, когда на диодный мост приходит положительная полуволна, протекание тока через него будет выглядеть вот так.

Как вы видите, при положительной полуволне не задействованы диоды, которые я показал штриховой линией.

После положительной полуволны приходит отрицательная полуволна, и в этом случае протекание тока в диодном мосте выглядит так.

В этом случае, диоды, которые работали при положительной полуволне, при отрицательной полуволне они отдыхают). Эстафету принимает на себя другая пара диодов. Можно даже сказать, что в диодном мосте они работают попарно. Одна пара диодов работает на положительную полуволну, а другая пара – на отрицательную.

Обратите внимание на нагрузку. На нее всегда приходит одна и та же полярность тока при любом стечении обстоятельств.

Работа диодного моста на практике

Давайте и мы посмотрим, что получается на выходе диодного моста, если подать на него переменное напряжение. Для этого возьмем 4 простых кремниевых диода и соединим их в диодный мост. Важно, чтобы диоды были одной марки.

На вход диодного моста будем подавать переменное напряжение, и посмотрим, что у нас получается на выходе.

Итак, на вход я подаю вот такой сигнал.

 

На выходе получаю постоянное пульсирующее напряжение.

Здесь мы видим, что отрицательная полуволна в диодном мосте не срезается, а превращается в положительную. Мощность сигнала при этом не теряется, так как отрицательная полуволна просто инвертируется в положительную полуволну. Ну разве не чудо?

Наблюдательный читатель также может заметить, что амплитуда сигнала чуть-чуть просела. Если мы на вход подавали синусоидальный сигнал с амплитудой в 6 Вольт, то на выходе диодного моста имеем чуть меньше 6 Вольт, а точнее где-то 4,8 Вольта. Почему так произошло? Дело все в том, что на кремниевом диоде падает напряжение 0,6-0,7 Вольт. Так как переменное напряжение проходит через 2 диода при каждой полуволне, то на каждом диоде падает по 0,6 Вольт. 2×0,6=1,2 Вольта. 6-1,2=4,8 Вольта.

Теперь можно с гордостью нарисовать рисунок.

Виды диодных мостов

Примерно так выглядит импортный и советский диодные мосты.

 

Например, на советском показаны контакты, на которые надо подавать переменное напряжение значком ” ~ “, а контакты, с которых сниамем постоянное пульсирующее напряжение значком “+” и “-“.

Существует множество видов диодных мостов в разных корпусах.

Есть даже диодный мост для трехфазного напряжения.

Как вы могли заметить, такой трехфазный выпрямитель имеет пять выводов. Три вывода на фазы, а два другие – на постоянное напряжение.

Он собирается по так называемой схеме Ларионова и состоит из 6 диодов.

В основном трехфазные мосты используются в силовой электронике.

Характеристики диодного моста

Как мы уже с вами разобрали, в электронике встречаются диодные мосты в разных корпусах и имеют разные габариты.

Почему так? Дело в том, что каждый диодный мост обладает какими-то своими характеристиками, о которых мы и поговорим в этой главе.

Чтобы далеко не ходить, давайте рассмотрим диодный мост GBU6K и рассмотрим на его примере, как читать характеристики.

Для того, чтобы понять, что это за фрукт и с чем его едят, надо скачать на него техническое описание (даташит). Вот ссылка на этот диодный мост. Ниже рассмотрим основные характеристики диодного моста, которых будет достаточно для рядового электронщика.

Распиновка и корпус

Итак, на главной странице мы видим распиновку выводов. Распиновка – это какие выводы за что отвечают и как правильно их соединять с внешней цепью.

Как вы видите, на средний выводы подаем переменное напряжение, а с крайних выводов снимаем постоянное напряжение. Также на рисунке показано, как соединяются диоды в этом диодном мосте. Нам эта информация еще очень пригодится.

Чуть ниже мы видим вот такую табличку, которая показывает нам самые главные первичные характеристики.

Package – тип корпуса. Корпуса GBU выглядят вот так.

Максимальный ток

Итак, с этим разобрались. Далее следующий параметр. I_F(AV) – максимальный ток, который может “протащить” через себя этот диодный мост. В даташите есть таблички и графики, какие условия должны соблюдаться, чтобы мост смог протащить через себя этот ток без вреда для своего здоровья.

Поэтому, диодные мосты в больших металлических корпусах способны “протащить” через себя очень большую силу тока. Если же маленький диодный мост вставить в какой-нибудь мощный блок питания, то скорее всего он просто-напросто сгорит.

В промышленности в силовой электронике стараются использовать диодные моста большой мощности, например, вот такой диодный мост может “протащить” через себя силу тока в 50 Ампер.

 

Максимальное пиковое обратное напряжение

Грубо говоря, это обратное напряжение диода. Если его превысить, то произойдет пробой и диоду, а следовательно и диодному мосту, придет “кирдык”. Этому параметру также следует уделять внимание, когда вы будете выпрямлять сетевое напряжение. Если вы будете подавать на диодный мост 220 Вольт, то его пиковое значение будет составлять 310 Вольт (220 × √2). Так как у меня диодный мост GBU6K, то надо смотреть табличку ниже. Как вы видите, пиковое обратное напряжение диодов составляет 800 Вольт. Значит, такой диодный мост вполне подойдет для выпрямления сетевого напряжения.

 

Как проверить диодный мост

1-ый способ.

Как вы теперь знаете, однофазный диодный мост состоит из 4 диодов. Для того, чтобы узнать их расположение, мы должны скачать даташит на данный диод и посмотреть, как расположены диоды в данном диодном мосте. Например, для моего моста GBU6K диоды расположены вот так.

То есть все, что мне надо сделать – это просто прозвонить каждый диод с помощью мультиметра. Как это сделать, я писал еще в этой статье.

Второй способ.

Он же 100%. Но для этого потребуется осциллограф, ЛАТР или понижающий трансформатор, а также резистор, желательно 5-10 КОм. После того, как мы нашли его расположение выводов, на “+” и “-”  припаиваем резистор 5-10 КОм. С этих же выводов снимаем осциллограмму.

То есть все должно выглядеть вот так.

 

 

Смотрим осциллограмму

Значит, диодный мост исправен.

Диодный мост генератора

Диодный мост генератора в автомобилях выпрямляет переменное напряжение, которое поступает от обмоток статора генератора. То есть грубо говоря, без диодного моста получается трехфазный мини-генератор.

Диодный мост генератора ВАЗ 2110

В этой статье будем рассматривать диодный мост от генератора ВАЗ 2110.

Он сделан по схеме Ларионова с некоторым дополнением в виде 3 дополнительных диодов.

Как проверить диодный мост генератора

Для проверки диодного моста генератора есть два способа.

Проверка с помощью лампы накаливания

Этот способ считается самым простым, и все его могут применить, так как под рукой всегда найдется аккумулятор и лампа на 12 В. Иначе откуда у вас автомобильный генератор?)

Предварительно лучше запаять или прикрепить к лампе два провода, чтобы было проще производить проверку. Итак, собираем наш прибор для проверки диодного моста генератора из лампы и аккумулятора вот по такой схеме.

Далее, все что нам надо сделать – это просто проверить каждый диод. Итак, вспоминаем, что диод в одном направлении проводит электрический ток, а в другом нет. Получается, нам надо в каждый диод “тыкнуться” два раза, чтобы узнать исправен ли он. Так мы и сделаем.

Вместо аккумулятора у меня будет лабораторный блок питания на 12 Вольт, что в принципе не играет никакой роли. Мой “прибор” для проверки диодов выглядит вот так.

Красные крокодил – это плюс от аккумулятора, в моем случае – от блока питания, а черный – это минус.

Поехали! У нас имеется 9 диодов. Начнем, пожалуй, с больших диодов-таблеток, которые вмонтированы в металлические пластины. Цепляюсь одним выводом-крокодилом к пластине, на которой вмонтирован один конец диода

 

а другим выводом, который идет от лампы накаливания касаюсь другого вывода диода и вуаля! Лампа зажглась!

Теперь надо обязательно поменять выводы наших проводов с самопального прибора местами и снова повторить это действие.

Как вы видите, наша лампа не горит, и это замечательно! Потому что мы сейчас только что убедились в том, что наш диод абсолютно здоров и готов выполнять свою задачу на 100%.

Таким же образом проверяем все диоды таблетки.

Маленькие черные диоды проверяются точь-в-точь таким же способом.

Меняем выводы и убеждаемся, что диод рабочий.

Правила:

1) Если лампочка не горит ни так ни сяк, значит диод неисправен.

2) Если лампочка горит и так и сяк, значит диод тоже неисправен.

3) Если лампочка горит, а при смене щупов не горит, значит диод исправен.

Проверка с помощью мультиметра

Не у всех есть такой замечательный прибор, как мультиметр, но он должен быть у каждого уважающего себя электрика и электронщика.

В каждом хорошем мультиметре есть функция прозвонки диодов. Как я уже говорил, наш автомобильный диодный мост будет исправен, если все его диоды будут исправны.

Берем в руки мультиметр и ставим его в режим прозвонки диодов.

И начинаем проверять все диоды друг за другом на исправность. В одном направлении диод должен показать значение от 0,4 и до 0,7 Вольт. В нашем случае 0,552 Вольта, что вполне приемлемо.

Далее меняем щупы местами и видим, что мультиметр показывает нам OL, что говорит нам о том, что превышен предел измерения. Значит, диод жив и здоров).

Таким же образом проверяем все оставшиеся диоды.

Похожие статьи по теме “диодный мост”

Автомобильное зарядное устройство

Как получить постоянное напряжение из переменного

Как проверить диод и светодиод мультиметром

Простой блок питания

 

⚡ Диодный мост: схема, особенности, назначение

Подавляющее большинство электронной аппаратуры работает на постоянном токе. А источником напряжения может быть как гальванический элемент, так и городская сеть переменного ток 220 В. Вот и приходится переменный ток преобразовывать в постоянный, то есть – «выпрямлять». Для этой цели служит устройство под названием выпрямитель. Это может быть готовый промышленный компонент, а может быть электронная схема, собранная из отдельных, более простых, элементов. Сегодня разберём, что же такое диодный мост, зачем он нужен и как работает.

Содержание статьи

Что такое диодный мост и зачем нужен

Переменный ток в бытовой электросети по синусоидальному закону меняет свою полярность 50 раз в секунду. Диодный мост, собранный из четырёх диодов, 25 раз в секунду пропускает одну положительную полуволну. То есть, превращает ток переменного знака амплитудой, имеющей колебательный характер, в ток одного знака, но с удвоенной частотой колебаний амплитуды. Если потребителя это не устраивает, то после выпрямителя ставится сглаживающий фильтр. Ниже представлена принципиальная электрическая схема диодного моста-выпрямителя.

ФОТО: go-radio.ruСхема диодного моста

Диодный мост можно собрать из отдельных конструктивно законченных диодов, но можно в промышленных условиях сразу изготовить из кристаллов в виде цельного изделия, пригодного к дальнейшей установке в электронную схему. Такая диодная сборка имеет технологические преимущества над предыдущим вариантом. Она компактней, монтаж моста надёжней, стоимость существенно ниже, чем у четырёх диодов.

ФОТО: youtube.comОдин из вариантов исполнения диодаФОТО: youtube.comДиодный мост, собранный из четырёх диодовФОТО: youtube.comДиодный мост в виде одного изделия

Принцип работы

Диодный мост представляет собой электрическую схему из четырёх диодов. Схема построена таким образом, что в каждый полупериод переменного тока соответствующая полуволна проходит по одному плечу моста, в другой полупериод другая полуволна проходит по другому плечу. Но в точках моста, где диоды соединены одинаковой полярностью, знак тока всегда один и тот же.

Основные характеристики

И отдельные диоды, и промышленные диодные сборки описываются стандартным набором технических характеристик:

• это напряжение обратной полярности, которое можно, не опасаясь пробоя, приложить к устройству;
• величина тока обратной полярности, который безопасно можно пропустить по устройству;
• длительность протекания тока по устройству без его перегрева;
• максимальная температура устройства, при которой оно сохраняет свою работоспособность;
• максимальная допустимая частота проходящего тока.

ФОТО: go-radio.ruВариант изображения моста на принципиальной электрической схемеФОТО: go-radio.ruСборка «Диодный мост» на печатной плате

Схема диодного моста

И самодельный мост, и промышленная диодная сборка изготавливаются по одной и той же схеме. Два диода последовательно спаиваются разноимёнными полюсами. Потом две пары спаивают одноимёнными полюсами на концах этих пар. К точкам соединения разноимённых полюсов подключается источник переменного напряжения, к точкам соединения одноимённых полюсов подключают нагрузку.

Диодные мосты применяются для выпрямления однофазного и трёхфазного тока.

Однофазный выпрямитель

Этот выпрямитель применяется в бытовой электронной технике чаще всего, так как бытовая электросеть однофазная. Как правило, пульсации выпрямленного тока с частотой 100 Гц не годятся для нормальной работы аппаратуры, появится неприятный звуковой фон – гудение. После выпрямителя следует ставить качественный сглаживающий фильтр из катушки индуктивности (последовательно) и конденсатора достаточной ёмкости (параллельно выходу выпрямителя).

ФОТО: electroinfo.netСхема однофазного моста

Трёхфазный выпрямитель

Трёхфазные выпрямители на выходе дают меньшую частоту пульсаций, чем однофазные. Понижаются требования к сглаживающим фильтрам.

Схемы выпрямителей для трёхфазных цепей бывают однотактные и двухтактные. В однотактной схеме к каждой обмотке трёхфазного трансформатора подключается минус диода. Свободные концы каждой из трёх катушек соединяются в общую точку.  Плюсы диодов тоже соединяются в одну точку. Нагрузка подключается между этими двумя общими точками.

ФОТО: electricalschool.infoПринципиальная схема однотактного трёхфазного моста-выпрямителя

Если требуется выходное напряжение более высокого значения, а пульсации поменьше, то собирается двухтактна схема. Собираются три пары диодов, в каждой паре плюсовой вывод одного подключается к минусу другого.  Плюсовые выводы трёх пар тоже собираются в одну точку, так же объединяются минусы диодов, а общие точки в каждой паре диодов подключаются к свободным концам трёх обмоток вторичной обмотки трансформатора. Нагрузка подключается между общим минусом и плюсом сборки. В такой схеме выходное напряжение несколько выше, а пульсации намного меньше. Иногда можно обойтись без сглаживающего фильтра. Такая схема имеет название «Мостовой трёхфазный выпрямитель Ларионова».

ФОТО: electricalschool.infoПринципиальная схема двухтактного трёхфазного моста-выпрямителяФОТО: electricalschool.infoСборка «Трёхфазный диодный мост»

Где применяется схема диодного моста

Кстати, автомобильный генератор тоже выдаёт переменный ток, а всё электрооборудование автомобиля работает на постоянном токе. После генератора установлен мощный диодный выпрямитель. Мостовая схема диодного выпрямителя широко применяется в бытовой радиоаппаратуре – радиоприёмниках, телевизорах, всевозможных магнитофонах и проигрывателях. Диодные мосты ставят и в трансформаторных, и в импульсных блоках питания.

Как сделать диодный мост своими руками

При необходимости и при наличии нужных диодов и паяльника нетрудно собрать диодный мост своими руками.

Что нужно для работы

Для работы нужно подготовить рабочее место с розеткой для паяльника, паяльник с подставкой, припой, канифоль, пинцет, маленькие кусачки. Конечно, нужны диоды с нужными характеристиками. При большом желании мост можно собрать на печатной плате с готовыми дорожками.

Инструкция по изготовлению

Иллюстрация	Описание действия
ФОТО: youtube.com	Подготовка рабочего места
ФОТО: youtube.com	Пайка схемы
ФОТО: youtube.com	Приборная проверка собранной схемы
ФОТО: youtube.com	Проверка схемы под нагрузкой с конденсатором фильтра

Проверка на работоспособность

Первая проверка всегда визуальная. Проверяется, те ли детали установлены, правильно ли собрана схема, качество пайки. Затем собирается проверочная схема с источником и измерительным прибором. И если этот этап прошёл успешно, то можно подключить нагрузку и провести окончательную проверку результатов своей работы.

Заключение

Работа с электроникой – это очень интересное занятие. И когда результат собственной деятельности начинает успешно функционировать, человек испытывает огромное удовлетворение.

Предыдущая

ОсвещениеПодключение светодиодной ленты: как правильно выполнить, нюансы монтажа

Следующая

ОсвещениеСекреты многоуровневого освещения помещений

Понравилась статья? Сохраните, чтобы не потерять!

ТОЖЕ ИНТЕРЕСНО:

ВОЗМОЖНО ВАМ ТАКЖЕ БУДЕТ ИНТЕРЕСНО:

Как сделать диодный мост на 220 вольт

Простейшим преобразователем переменного тока в постоянный является диодный мост. Им называется такой элемент электрической цепи, который состоит из нескольких диодов, соединённых друг с другом по специальной схеме. Придуманный ещё в 1895 году такой способ включения до сих пор успешно применяется в электроцепях. Практически ни один блок питания не обходится без его использования, ведь фактически все электронные схемы запитываются от источников постоянного тока.

История изобретения

В 1873 году английский учёный Фредерик Гутри разработал принцип работы вакуумных ламповых диодов с прямым накалом. Уже через год в Германии физик Карл Фердинанд Браун предположил похожие свойства в твердотельных материалах и изобрел точечный выпрямитель.

В начале 1904 года Джон Флеминг создал первый полноценный ламповый диод. В качестве материала для его изготовления он использовал оксид меди. Диоды начали широко использоваться в радиочастотных детекторах. Изучение полупроводников привело к тому, что в 1906 году Гринлиф Виттер Пиккард изобрел кристаллический детектор.

В середине 30-х годов XX века основные исследования физиков были направлены на изучение явлений, проходящих на границе контакта металл-полупроводник. Их результатом стало получение слитка кремния, обладающего двумя типами проводимости. Изучая его, в 1939 году американский учёный Рассел Ол открыл явление, названное позже p-n переходом. Он установил, что в зависимости от примесей, существующих на границе соприкосновения двух полупроводников, изменяется приводимость. В начале 50-х годов инженеры компании Bell Telephone Labs разработали плоскостные диоды, а уже через пять лет в СССР появились диоды на основе германия с переходом менее 3 см.

Изобретателем же схемы выпрямительного моста считается электротехник из Польши Карол Поллак. Позже в журнале Elektronische Zeitung опубликовали результаты исследований Лео Гретца, поэтому в литературе можно встретить и другое название диодного моста — схема или мост Гретца.

Физические процессы

В основе принципа работы диодного моста лежит способность p-n перехода пропускать ток только в одном направлении. Под p-n переходом понимается контакт двух полупроводников с различным типом проводимости. Граница, разделяющая области, характеризуется шириной запрещённой зоны, препятствующей прохождению зарядов. С одной её стороны находится p область, в которой основными носителями считаются дырки (положительный заряд), а с другой n область, где основные носители электроны (отрицательный заряд).

Находясь изолированно друг от друга, в каждой области элементарные частички совершают беспорядочные тепловые колебания, из-за чего их выделяемая энергия компенсируется и результирующий ток равен нулю. При соприкосновении этих областей возникают диффузионные токи, вызванные притягиванием зарядов друг к другу. В итоге частички сталкиваются и рекомбинируют (исчезают). В зоне соприкосновения происходит обеднение носителей, и их движение прекращается. Устанавливается состояние динамического равновесия.

При приложении к p-n переходу электрического поля картина меняется. При прямом смещении, то есть таком, когда положительный полюс источника питания подключается к p области, а отрицательный к n области, происходит введение основных носителей в области. Из-за этого ширина запрещённой зоны уменьшается, и частички свободно начинают проходить через барьер, образуя ток. Если же полярность источника питания изменить, то произойдёт ещё большее обеднение слоёв, в итоге барьер увеличится, и ток не возникнет.

Таким образом, в зависимости от полярности сигнала, приложенного к переходу, ширина запрещённой зоны увеличивается или уменьшается. Если на элемент, в основе работы которого используется p-n переход подать переменный сигнал, то в результате к нему попеременно будет прикладываться прямое и обратное напряжение. Соответственно, часть сигнала он будет задерживать, а часть пропускать.

Если же взять измерительный прибор, умеющий показывать форму сигнала (осциллограф), то на выходе радиоэлемента можно будет увидеть импульсы, длительность которых определяется периодом полуволны. Именно поэтому диод и называется выпрямительным, хотя к нему больше подходит название импульсный преобразователь. То есть устройство, преобразующее переменный сигнал в пачку импульсов.

Схема сборки из диодов

Выражение «мост из диодов» происходит от слияния двух слов, подчёркивающих принцип работы устройства. Под этим словосочетанием понимается электрический прибор, служащий для преобразования переменного тока в пульсирующий. Состоит он из четырёх диодов, образующих соединение по схеме Гретца.

Переменное электрическое напряжение представляет собой гармонический сигнал, амплитуда которого изменяется по синусоидальному закону во времени. Условно его можно представить в виде отрицательных и положительных полуволн. При подаче сигнала на вход диода через него может пройти только одна полуволна, в результате чего на выходе направление тока станет односторонним.

На этом принципе и работает диодный мост. Но так как один диод при прохождении через него изменяющегося во времени сигнала даёт на выходе только пачку импульсов, то для получения действительно постоянного напряжения необходимо, чтобы устройство выпрямляло две полуволны. Другими словами, являлось двухполупериодным.

Для создания полноценного выпрямителя схема диодного моста должна обеспечивать преобразование как положительной, так и отрицательной составляющей сигнала. Если диоды подключить по схеме Гретца, то в каждый полупериод волны ток сможет протекать только через два элемента. То есть устройство будет поочерёдно выпрямлять каждую полуволну.

При подаче на вход моста переменного напряжения в тот момент, когда сигнал будет описываться положительной составляющей, диоды VD2 и VD3 будут для него открыты, а VD1 и VD4 заперты. При смене полярности состояние выпрямителей изменится, ток потечёт через VD4 и VD1, в то время как VD3, VD2 окажутся закрытыми.

В итоге форма сигнала станет постоянной, так как на выходе устройства практически не будет промежутка времени, при котором напряжение будет равно нулю. При этом частота выходного сигнала увеличится вдвое. Например, если на устройство подать напряжение 220 в из электросети, то на его выходе получится постоянный ток с частотой 100 Гц. Это пульсирование считается паразитным, мешающим работе электронных узлов, поэтому в электрических схемах выход прибора подключается к электролитическому конденсатору, сглаживающему пульсации. Такая схема применяется в однофазных сетях, в трёхфазных же используется шесть диодов, работающих попарно (по аналогии со схемой Гретца).

Виды и характеристики

Современная промышленность выпускает различные по конструкции и характеристикам устройства. Все выпрямительные мосты разделяют на два вида: монолитные и наборные. Первые выполняются в цельном диэлектрическом корпусе, наподобие микросхемы, и имеют четыре вывода. Форма их корпуса может быть прямоугольной, квадратной, цилиндрической. При этом тип корпуса может быть также любым, например, SOT 23, MDI, SDIP, SMD.

На корпусе обычно подписываются полярные ноги символами + и —, соответствующие выходному сигналу. Входные же выводы могут не подписываться или обозначаться знаком тильды

. Вторые же представляют собой четыре отдельных диода, запаянных по схеме моста, чаще всего в специально отведённые для них места на плате.

При работе выпрямительный мост может нагреваться, поэтому некоторые конструкции предполагают их совместное использование с радиатором. Как и любой электрический прибор, мост характеризуется рядом параметров:

1. Наибольшее обратное напряжение, В — характеризуется максимальным значением напряжения, приложенного при обратном включении диодов, подача которого на прибор не приводит к его повреждению. Превышение этого значения вызывает пробой, то есть полупроводник превращается в проводник.
2. Действующее напряжение, В — определяется среднеквадратичным значением амплитуды входного сигнала.
3. Максимальный ток, А — это величина, определяющая наибольшую мощность, которую может потреблять нагрузка, подключённая к прибору.
4. Максимальное падение напряжения, В — этот параметр обозначает потери мощности сигнала на элементе, то есть фактически характеризует эффективность прибора. Потери мощности связаны с активным внутренним сопротивлением устройства, на котором электрическая энергия преобразуется в тепловую.
5. Интервал рабочих температур, С — обозначает диапазон, в котором характеристики устройства практически не изменяются.

Кроме этого, в зависимости от типа используемых диодов устройства могут быть высокочастотными и импульсными. Первые используются в цепях с высокочастотным электричеством. Диоды, на базе которых собирается конструкция, называются Шотки. В них вместо классического p-n перехода используется контакт металл-полупроводник. Вторые же являются обычными выпрямителями.

Обозначение и маркировка

Условно-графическое обозначение полупроводникового моста на принципиальных электрических схемах выглядит как ромб, из вершин которого выходят прямые короткие линии, символизирующие выводы. Каждый вывод подписывается знаком, соответствующим виду сигнала. Так, плюсом обозначается положительный выход, минусом — отрицательный, а тильдой — входы для подачи переменного сигнала. В середине ромба может как изображаться выпрямительный диод, так и нет.

В литературе, различных спецификациях и на схемах устройство подписывается латинскими символами VDS, после которых ставится арабская цифра, обозначающая порядковый номер. В иностранной литературе можно также встретить обозначение BDS. Стандарта для маркировки мостов не существует. Каждый производитель обозначает свою продукцию, как хочет, согласно своей системе.

Если внимательно изучить различные обозначения, то можно проследить тенденцию в маркировке, нанесённой на корпус прибора. На ней почти всегда присутствуют данные о его основных характеристиках. То есть указывается максимальный ток или рабочее напряжение. Например, DB151S — первые две цифры обозначают ток 1,5 А, а вторая напряжение согласно таблице, в этом случае 50 В.

Отечественные изделия классифицируются по-другому. Сам мост обозначается буквой «Ц», стоящее за ней число обозначает материал, а последующие цифры номер разработки. Например, популярный мостик у радиолюбителей выдерживающий обратное напряжение до 400 В, маркируется как КЦ407А.

Самостоятельное изготовление

Выпрямительные однофазные мосты обычно не являются дефицитными радиодеталями, поэтому их можно купить и выбрать по необходимым параметрам практически в любом радиомагазине. Но не всегда есть на это время, поэтому нужный мост можно собрать и своими руками. Для этого понадобится подготовить:

1. Четыре одинаковых по своим характеристикам диода. Можно в принципе брать и любые, но следует понимать, что общие параметры моста будут определяться самым слабым элементом.
2. Монтажный провод.
3. Паяльник.
4. Пинцет.
5. Флюс и припой.
6. Бокорезы.
7. Электрическую схему диодного моста выпрямителя.

После того как всё подготовлено, на первом этапе залуживают выводы диодов. Для этого ножки радиоэлементов смазываются флюсом, и на них с помощью разогретого паяльника переносится олово, образующее тонкий слой. На следующем этапе диоды соединяются согласно схеме.

Для этого необходимо знать, где у элемента катод, а где анод. На схеме аноду соответствует вершина треугольника, а катоду — основание. На самом же элементе обозначается только анод. Это может быть полоска, точка или условно-графическое обозначение, смещённое к одному из выводов.

Затем берутся два элемента, и анод одного соединяется с катодом другого. Аналогичное действие повторяется и для оставшихся элементов. В итоге получается пара, каждая из которых состоит из двух диодов. Далее, между собой спаиваются катоды, а поле — аноды. После того как диоды соединены к точкам пайки, подсоединяются проводники, формирующие выводы устройства. На последнем этапе конструкция проверяется с помощью мультиметра.

Проверка радиоприбора

Чтобы проверить мост, понадобится взять цифровой прибор и переключить его в режим прозвонки диодов. На мультиметре этот режим соответствует символу диода. К тестеру подключается щуп чёрного цвета в гнездо COM, а красного в V/Ω. Суть проверки заключается в прозвонке переходов. Если за вывод № 1 принять положительный электрод устройства, за № 2 и 3 — входы для переменного сигнала, а за № 4 — отрицательный выход, то тестирование можно выполнить в следующем порядке:

1. Чёрным щупом дотрагиваются до первого вывода, а красным до третьего. На экране тестера должно загореться трёхзначное число, обозначающее сопротивление перехода. При смене полярности на табло должна появиться единица (бесконечность).
2. Красным щупом дотрагиваются до третьего вывода, а чёрным — до четвёртого. Тестер должен показать бесконечность, а при смене полярности должно появиться трёхзначное число.
3. К первой ноге подключается чёрный провод, а ко второй — красный. Прибор должен показать сопротивление перехода, при смене полярности — обрыв.
4. К третьему выводу подключается красный провод, к четвёртому — чёрный. Переход звониться не должен. При смене положения проводов тестер должен показать сопротивление.

Если все четыре пункта выполняются, то можно считать, что выпрямитель собран правильно и находится в работоспособном состоянии. При этом таким способом можно проверить любой полупроводниковый мост.

Назначение и практическое использование

Область использования моста, набранного из диодов, довольно широка. Это могут быть блоки питания и узлы управления. Он стоит во всех устройствах, питающихся от промышленной сети 220 вольт. Например, телевизоры, приёмники, зарядки, посудомоечные машины, светодиодные лампы.

Не обходятся без него и автомобили. После запуска двигателя начинает работать генератор, вырабатывающий переменный ток. Так как бортовая сеть вся питается от постоянного напряжения, ставится выпрямительный мост, через который происходит подача выпрямленного напряжения. Этим же постоянным сигналом происходит и подзарядка аккумуляторной батареи.

Выпрямительное устройство используется для работы сварочного аппарата. Правда, для него применяются мощные устройства, способные выдерживать ток более 200 ампер. Использование в устройствах диодной сборки даёт ряд преимуществ по сравнению с простым диодом. Такое выпрямление позволяет:

• увеличить частоту пульсаций, которую затем просто сгладить, используя электролитический конденсатор;
• при совместной работе с трансформатором избавиться от тока подмагничивания, что даёт возможность эффективнее использовать габаритную мощность преобразователя;
• пропустить большую мощность с меньшим нагревом, тем самым увеличивая коэффициент полезного действия.

Но также стоит отметить и недостаток, из-за которого в некоторых случаях мост не используют. Прежде всего, это двойное падение напряжения, что особенно чувствительно в низковольтных схемах. А также при перегорании части диодов устройство начинает работать в однополупериодном режиме, из-за чего в схему проникают паразитные гармоники, способные вывести из строя чувствительные радиоэлементы.

Блок питания

Ни один современный блок питания не обходится без выпрямительного устройства. Качественные источники изготавливаются с использованием мостовых выпрямителей. Классическая схема состоит всего из трёх частей:

1. Понижающий трансформатор.
2. Выпрямительный мост.
3. Фильтр.

Синусоидальный сигнал с амплитудой 220 вольт подаётся на первичную обмотку трансформатора. Из-за явления электромагнитной индукции во вторичной его обмотке наводится электродвижущая сила, начинает течь ток. В зависимости от вида трансформатора величина напряжения за счёт коэффициента трансформации снижается на определённое значение.

Между выводами вторичной обмотки возникает переменный сигнал с пониженной амплитудой. В соответствии со схемой подключения диодного моста это напряжение подаётся на его вход. Проходя через диодную сборку, переменный сигнал преобразуется в пульсирующий.

Такая форма часто считается неприемлемой, например, для звукотехнической аппаратуры или источников освещения. Поэтому для сглаживания используется конденсатор, подключённый параллельно выходу выпрямителя.

Трёхфазный выпрямитель

На производствах и в местах, где используется трёхфазная сеть, применяют трёхфазный выпрямитель. Состоит он из шести диодов, по одной паре на каждую фазу. Использование такого рода устройства позволяет получить большее значение тока с малой пульсацией. А это, в свою очередь, снижает требования к выходному фильтру.

Наиболее популярными вариантами включения трёхфазных выпрямителей являются схемы Миткевича и Ларионова. При этом одновременно могут использоваться не только шесть диодов, но и 12 или даже 24. Трёхфазные мосты используются в тепловозах, электротранспорте, на буровых вышках, в промышленных установках очистки газов и воды.

Таким образом, использование мостовых выпрямителей позволяет преобразовывать переменный ток в постоянный, которым запитывается вся электронная аппаратура. Самостоятельно сделать диодный мост несложно. При этом его применение позволяет получить не только качественный сигнал, но и повысить надёжность устройства в целом.

Диод – это полупроводниковый прибор, который обладает различной проводимостью в зависимости от прикладываемого напряжения. Имеет всего два вывода: анод и катод. При подаче прямого напряжения (на анод подается положительный потенциал по сравнению с катодом) он открыт. При подаче отрицательного напряжения он закрывается.

Эта особенность прибора широко используется в электротехнике, в частности диодный мост применяют для сварочного аппарата, чтобы выпрямлять переменный ток, улучшая качество сварки.

Основные характеристики

Главными параметрами, на которые обращают внимание при выборе выпрямителей для сварочных аппаратов, являются:

• максимально допустимое постоянное обратное напряжение;
• максимальный средний прямой ток за период;
• рабочая частота переключения;
• постоянное прямое напряжение при максимальном прямом токе;
• максимально допустимая температура корпуса.

Амплитуда бытовой сети составляет около 310 В, поэтому нужно использовать диоды с обратным напряжением 400 В и выше. Прямой ток жестко связан с мощностью прибора, и на него также обращают внимание. Рабочая частота показывает, в каком выпрямителе можно использовать полупроводник, применять его в сетевом или выходном блоке инвертора.

Прямое напряжение полупроводника характеризует мощность рассеяния на самом приборе. Это позволяет рассчитать размеры радиатора или системы охлаждения. Предельная температура корпуса сварочного аппарата дает возможность предусмотреть схему защиты от перегрева.

Применение в сварке

В любом трансформаторном сварочном аппарате постоянного тока или инверторе присутствуют силовые диоды. Они предназначены для выпрямления переменного тока. Для повышения коэффициента полезного действия диоды подключают по мостовой схеме, в этом случае оба полупериода приходятся на нагрузку.

В трансформаторном сварочном аппарате выпрямительные диоды устанавливают на выходе вторичной обмотки. Сварочное оборудование имеет понижающий трансформатор, соответственно, напряжение холостого хода значительно ниже входного, поэтому здесь требуются приборы большой мощности и низкой частоты. Для этого подойдут выпрямительные диоды В200 (максимальный ток 200А).

Для сварочного инвертора требуется два выпрямителя. Один располагается на входе источника питания. Он преобразует переменный ток 220 вольт 50 Гц в постоянный, который преобразуется в дальнейшем в переменный ток высокой частоты (40-80 кГц).

При мощности аппарата 5 кВт выпрямительные диоды должны иметь обратное напряжение 600-1000 В и средний прямой ток 25-35 А при частоте 50 Гц.

Второй выпрямитель располагается после высокочастотного трансформатора. Здесь требования другие. Максимальный прямой ток должен быть не менее 200 А на частоте 80 кГц, а обратное напряжение превышать напряжение холостого хода (60-70 В).

В любом случае используются диоды из категории мощных, с площадкой для монтажа радиатора, поскольку без отведения тепла устройство быстро сгорит.

Особенность выпрямителей

Выпрямитель для сварочного аппарата выполняется по мостовой схеме. При изготовлении сварочного аппарата своими руками и применении диодов В200 нужно учитывать, что их корпус находится под напряжением.

Поэтому когда выпрямитель устанавливают на радиатор, он должен быть изолирован от остальных элементов схемы, от корпуса прибора и от соседних диодов тоже. А это создает определенные неудобства для сварщика.

Приходится использовать более крупный корпус. Для уменьшения габаритов аппарата применяют выпрямительный прибор ВЛ200, который имеет другую полярность. Это позволяет объединить полупроводники на два парных радиатора.

В последние годы стали выпускать довольно мощные диодные мосты в одном корпусе. По размерам такая конструкция из диодов примерно соответствует спичечному коробку, имеет площадку для посадки радиатора, максимальный прямой ток 30-50 А. Диодная сборка имеет значительно меньшую стоимость по сравнению с диодами В200.

Если по работе устройства требуется более мощный мост, то эту проблему можно легко решить, используя параллельное подключение мостовых сборок. Однако их надежность в таком случае будет ниже, чем у одиночных мощных диодов.

Установка

При использовании параллельной схемы соединения диодных мостов необходимо учитывать, что все они имеют некоторый разброс по параметрам.

Поэтому при подборе элементов необходимо делать это с некоторым запасом прочности. При соблюдении этого требования для сварочного аппарата можно получить диодный мост более компактный, чем при использовании одиночных диодов.

Диодные сборки позволяют размещать их на одном радиаторе, так как корпусы не находятся под напряжением. Это позволяет монтировать их в любом месте, и даже снаружи.

В зависимости от требуемого сварочного тока для выпрямителя могут потребоваться от 3 до 5 диодных сборок. Для лучшей теплоотдачи диодные мосты устанавливаются на радиатор через теплопроводящую пасту.

К контактам проводники рекомендуется подсоединяться пайкой, в противном случае могут быть потери мощности в месте контакта и его сильный нагрев.

Применение на практике

Для примера, рассмотрим инверторный аппарат TELWIN Force 165. Во входном выпрямителе используются диодные сборки GBPC3508. Выпрямительный мост GBPC3508 может работать с током 35 А, обратное напряжение – 800 В.

С ним вместе идет обязательно сглаживающий фильтр из конденсаторов большой емкости. Кроме этого имеется фильтр электромагнитной совместимости, который не пропускает помехи от инвертора в бытовую сеть.

На выходе инвертора используются мощные сдвоенные диоды с общим катодом. Они имеют высокое быстродействие в отличие от диодов расположенных на входе устройства.

Благодаря малому времени восстановления, менее 50 наносекунд, приборы успевают переключать высокочастотный ток на выходе вторичной обмотки.

В данном приборе используются сдвоенные диоды марок STTH6003CW, FFh40US30DN или VS-60CPH03, рассчитаны на прямой ток 30 ампер на один прибор (60 ампер на оба) и обратное напряжение 300 вольт.

Устанавливаются на радиатор. Для защиты полупроводников от перегрузки используется RC фильтр. Схема управления требует стабильный источник питания без бросков напряжения.

Для этого в приборе предусмотрены стабилитроны или уже готовый интегральный стабилизатор, которые обеспечивают стабильное питание на микросхемах управления. В результате получается компактное устройство, позволяющее качественно варить металл.

Схема диодного моста

Одной из важнейших частей электронных приборов питающихся от сети переменного тока 220 вольт является так называемый диодный мост. Диодный мост – это одно из схемотехнических решений, на основе которого выполняется функция выпрямления переменного тока.

Как известно, для работы большинства приборов требуется не переменный ток, а постоянный. Поэтому возникает необходимость в выпрямлении переменного тока.

Например, в составе блока питания, о котором уже заходила речь на страницах сайта, присутствует однофазный полномостовый выпрямитель – диодный мост. На принципиальной схеме диодный мост изображается следующим образом.

Схема диодного моста

Это так называемый однофазный выпрямительный мост, один из нескольких типов выпрямителей, которые активно применяются в электронике. С его помощью производят двухполупериодное выпрямление переменного тока.

В железе это выглядит следующим образом.

Диодный мост из отдельных диодов S1J37

Схему эту придумал немецкий физик Лео Гретц, поэтому данное схемотехническое решение иногда называют «схема Гретца» или «мост Гретца». В электронике данная схема применяется в настоящее время повсеместно. С появлением дешёвых полупроводниковых диодов эту схему стали применять всё чаще и чаще. Сейчас ею уже никого не удивишь, но в эпоху радиоламп «мост Гретца» игнорировали, поскольку она требовала применения аж 4 ламповых диодов, которые стоили по тем временам довольно дорого.

Как работает диодный мост?

Пару слов о том, как работает диодный мост. Если на его вход (обозначен значком «

») подать переменный ток, полярность которого меняется с определённой частотой (например, с частотой 50 герц, как в электросети), то на выходе (выводы «+» и «-») мы получим ток строго одной полярности. Правда, этот ток будет иметь пульсации. Частота их будет вдвое больше, чем частота переменного тока, который подаётся на вход.

Таким образом, если на вход диодного моста подать переменный ток электросети (частота 50 герц), то на выходе получим постоянный ток с пульсациями частотой 100 герц. Эти пульсации нежелательны и могут в значительной степени помешать работе электронной схемы.

Чтобы «убрать» пульсации необходимо применить фильтр. Простейший фильтр – это электролитический конденсатор достаточно большой ёмкости. Если взглянуть на принципиальные схемы блоков питания, как трансформаторных, так и импульсных, то после выпрямителя всегда стоит электролитический конденсатор, который сглаживает пульсации тока.

Обозначение диодного моста на схеме.

На принципиальных схемах диодный мост может изображаться по-разному. Взгляните на рисунки ниже – всё это одна и та же схема, но изображена она по-разному. Думаю, теперь взглянув на незнакомую схему, вы с лёгкостью обнаружите его.

Диодная сборка.

Диодный мост во многих случаях обозначают на принципиальных схемах упрощённо. Например, вот так.

Обычно, такое изображение либо служить для того, чтобы упростить вид принципиальной схемы, либо для того, чтобы показать, что в данном случае применена диодная выпрямительная сборка.

Сборка диодного моста (или просто диодная сборка) – это 4 одинаковых по параметрам диода, которые соединены по схеме мостового выпрямителя и запакованы в один общий корпус. У такой сборки 4 вывода. Два служат для подключения переменного напряжения и обозначаются значком «

». Иногда могут иметь обозначение AC (Alternating Current – переменный ток).

Оставшиеся два вывода имеют обозначения « + » и « – ». Это выход выпрямленного, пульсирующего напряжения (тока).

Диодная сборка выпрямительного моста является более технологичной деталью. Она занимает меньше места на печатной плате. Для робота-сборщика на заводе проще и быстрее установить одну монолитную деталь вместо четырёх. Ещё одним из плюсов такой сборки можно считать то, что при работе все диоды внутри неё находятся в одном тепловом режиме.

Также стоит отметить и то, что сборки, порой, стоят дешевле, чем четыре отдельных диода. Но и в бочке мёда должна быть ложка дёгтя. Минус диодных сборок в том, что если выходит из строя хотя бы один диод, то менять её придётся полностью. Поэтому не лишним будет научиться проверять диодный мост мультиметром.

Думаю понятно, что в случае отдельных диодов нужно просто заменить один неисправный диод, что, соответственно, обойдётся дешевле.

В реальности сборка диодного моста может выглядеть вот так.

Диодная сборка KBL02 на печатной плате

Диодная сборка RS607 на плате компьютерного блока питания

А вот так выглядит диодная сборка DB107S для поверхностного (SMD) монтажа. Несмотря на свои малые размеры, сборка DB107S выдерживает прямой ток 1 A и обратное напряжение в 1000 V.

Более мощные выпрямительные диодные мосты требуют охлаждения, так как при работе они сильно нагреваются. Поэтому их корпус конструктивно выполнен с возможностью крепления на радиатор. На фото – диодный мост KBPC2504, рассчитанный на прямой ток 25 ампер.

Естественно, любую мостовую сборку можно заменить 4-мя отдельными диодами, которые соответствуют нужным параметрам. Это бывает необходимо, когда нужной сборки нет под рукой.

Иногда это вводит новичков в замешательство. Как же правильно соединить диоды, если предполагается изготовление диодного моста из отдельных диодов? Ответ изображён на следующем рисунке.

Условное изображение диодного моста и диодной сборки

Как видим всё довольно просто. Чтобы понять, как нужно соединить диоды, нужно вписать в стороны ромба изображение диода.

На принципиальных схемах и печатных платах диодный мост могут обозначать по-разному. Если используются отдельные диоды, то рядом с ними просто указывается сокращённое обозначение – VD, а рядом ставиться его порядковый номер в схеме. Например, вот так: VD1 – VD4. Иногда применяется обозначение VDS. Данное обозначение указывается обычно рядом с условным обозначением выпрямительного моста. Буква S в данном случае подразумевает, что это сборка. Также можно встретить обозначение BD.

Где применяется схема диодного моста?

Мостовая схема активно применяется практически в любой электронике, которая питается от однофазной электросети переменного тока (220 V): музыкальных центрах, DVD-проигрывателях, кинескопных и ЖК-телевизорах. . Да где его только нет! Кроме этого, он нашёл применение не только в трансформаторных блоках питания, но и в импульсных. Примером импульсного блока питания, в котором применяется данная схема, может служить рядовой компьютерный блок питания. На его плате легко обнаружить либо выпрямительный мост из отдельных мощных диодов, либо одну диодную сборку.

Вы легко найдёте диодный мост на печатных платах электро-пускорегулирующих аппаратов (ЭПРА) или по-простому «балластах», а также в компактных люминесцентных лампах (КЛЛ).

В сварочных аппаратах можно обнаружить очень мощные диодные мосты, которые крепятся к теплоотводу. Это лишь несколько примеров того, где может применяться данное схемотехническое решение.

Диодный мост: устройство, принцип работы и сферы применения

Диодный мост электрического генератора это электрическая схема состоящая из нескольких мощных диодов и варистора, и служащая для выпрямления электрического тока поступающего с ротора возбудителя генератора на его силовой ротор.

Устройство и принцип работы диодного моста

Принцип работы диодного выпрямителя заключается в способности диодов пропускать электроток в одном направлении и предотвращать его обратное прохождение.

 

 

 

 

Основные этапы выпрямления синусоиды переменного тока:

1. На вход выпрямительного блока поступает переменный ток 50-60 Гц.
2. Сборка пропускает электроток в прямом направлении. При этом часть токовой синусоиды, которую полупроводниковая схема считает обратной, срезается и ее знак меняется на противоположный.
3. В итоге функционирования полупроводникового моста на выход подается однополярный пульсирующий ток. Частота пульсаций выходного тока равна удвоенной частоте входного тока – 50х2 = 100 Гц.

Полученный на выходе выпрямительной схемы пульсирующий ток постоянным не является.

Основной вид устройства выпрямительного блока генератора с диодным мостом – это две теплоотводящие пластины, изготовленные из алюминиевого сплава. Пластины могут объединяться в общую конструкцию через 3 изолирующие втулки, а могут быть смонтированы отдельно друг от друга. В каждую из них впаивается по 3 диода – 3 положительных и 3 отрицательных. Плюсовые и минусовые полупроводники соединяются в пары.

Полупроводниковые выпрямители из единичных диодов или сборок

Диоды могут по отдельности впаиваться на плату, но в случае с диодным мостом генератора используется более прогрессивное решение – диодные сборки, подразумевающие объединение полупроводников в общем корпусе или на пластине. Это предпочтительный вариант – такой выпрямитель обходится дешевле и занимает меньший объем. Полупроводниковые элементы в этом случае подбираются в заводских условиях с контролем всех параметров. У отдельных диодов характеристики могут отличаться, что негативно сказывается на функционировании схемы.

Так же, что очень важно, для защиты от влаги и вибрации, вся диодная сборка заливается специальной смолой, или так называемым компаундом.

Другие преимущества сборки: работа всех ее элементов в едином тепловом режиме, что снижает вероятность выхода из строя отдельного полупроводника, простота монтажа прибора. Минусы сборки – сложность контроля за работоспособностью отдельно взятого полупроводника, невозможность замены одного отдельного элемента в случае его выхода из строя. Но при правильной подборке диодов сборки исправно служат в течение длительного времени.

Выпрямители в одно- и трехфазных сетях переменного тока

Диодный мост, используемый в электросетях напряжением 220 В, состоит из 4 диодов, трехфазных – из 6 полупроводниковых элементов. Принцип работы этих полупроводниковых выпрямителей одинаковый. Существует множество схем трехфазных выпрямительных блоков, самая мощная и совершенная из них состоит из 6 мостов, включенных параллельно.

Виды диодных мостов по мощности

Разные модели полупроводниковых выпрямителей рассчитаны на разный номинальный ток. По этому параметру полупроводниковые выпрямительные приборы делят на следующие серии:

• малой мощности – величина номинального тока до 0,3 А;
• средней мощности – 0,3 А – 10 А;
• большой мощности – более 10 А.

Одна из важных характеристик полупроводникового выпрямителя – наибольшее обратное напряжение, которое может выдержать блок. Если этот показатель будет превышен, то прибор выйдет из строя.

Области применения диодных мостов

Применяются в конструкции любого синхронного генератора переменного тока для обеспечения функционирования вращающегося магнитного поля силового ротора.

Диодные мосты применяют в основном для ремонта вышедшего из строя генератора.

Купить диодные выпрямительные мосты можно для применения в электросистемах городского электрического транспорта (трамваев, троллейбусов, метро), электровозов, в промышленных системах очистки газовых смесей, буровом оборудовании.

Какие диоды нужны для диодного моста. Наиболее важные характеристики диода, выпрямителя. Как правильно выбрать диод для диодного моста.

 

 

 

Тема: на какие параметры нужно обращать внимание при выборе диода для моста.

 

Диодный мост используется там, где есть необходимость в получении постоянного  тока из переменного. То есть, если взять самый обычный трансформаторный блок питания, то в его основных элементах будет присутствовать – понижающий трансформатор (с железным магнитопроводом), диодный выпрямительный мост, фильтрующий конденсатор (электролит относительно большой емкости). Силовой трансформатор из более высокого сетевого напряжения, величиной 220 вольт, делает более низкое (стандартными напряжениями являются 3, 5, 6, 9, 12, 24 вольта). Но, с выхода этого трансформатора выходит (так же как и входит) переменный ток. И для того, чтобы из переменного тока сделать постоянный, то есть его выпрямить, и используется диодный мост. Но, на выходе моста мы получим постоянный ток, который будет иметь форму скачков напряжения. Эти скачки сглаживаются фильтрующим конденсатором электролитом.

 

В этой теме давайт с Вами рассмотрим, как именно правильно подобрать диодный мост, и на какие основные и важные параметры, характеристики в первую очередь обращать внимание. Как известно, диодный мост состоит из четырёх одинаковых диодов, спаянных определенным образом (схема диодного моста). Для примера возьмём такой популярный диод, как 1N4007.

 

1 » Максимальный долговременный прямой ток.

 

Максимальный долговременный прямой ток – это одна из наиболее важных характеристик диода. К примеру, у диода (1N4007) этот ток равен 1 ампер. Это значит, что при температуре не выше 75 °С данный диод спокойно может через себя пропускать силу тока до 1 ампера без ущерба для себя (не получая тепловой или электрический пробой). Ток выше 1 ампера уже грозит увеличением вероятности пробоя и последующего выхода из строя (либо при сгорании он станет диэлектриком, то есть его внутреннее сопротивление уже будет бесконечно большим, или же после сгорания он, наоборот, станет проводником, у которого сопротивление станет очень малым). При выборе диодов для мостов и готовых диодных сборок мостов нужно делать некий запас по току. Например, Ваш блок питания должен выдавать на выходе максимальный ток 0,5 ампера, и поставив диодный мост на 1 ампер мы получим 50% запас по току, что обеспечивает на дополнительную защиту от случайных токовых перегрузок до 1 ампера. Это позволит обеспечить дополнительную надёжность работающего диодного моста в блоке питания.

 

 

 

 

2 » Максимальное обратное напряжение диодов в диодном мосте.

 

Максимальное обратное напряжение диодов – это та максимальная величина амплитудного напряжения, которое будет приложено к диоду при его обратном включении. Напомню, что обратное включение диода, это когда плюс источника питания подсоединяется к минусу (катоду) диода, а минус источника питания подсоединяется к плюсу диода (аноду). То есть, наоборот, плюс к минусу, а минус к плюсу. При этом подключении (обратном) диод находится в закрытом состоянии, его сопротивление бесконечно большое. Следовательно, максимальная амплитуда напряжения оседает на диоде. Максимальное обратное напряжение у нашего (к примеру взятого) диода 1N4007 равна 1000 вольтам (1кВ). Это значит, что диодный мост, собранный на таких диодах может выдерживать амплитудное переменное напряжение аж до 1000 вольт. Напряжение выше этого значения уже, как и в случае с током, увеличивает вероятность электрического пробоя диода, с последующим выходом его из строя. При подборе диода по этой характеристики также делайте некий запас (от 25% до 100%, а то и более). Хотя 1000 вольт это и так достаточно много!

 

3 » Максимальная рабочая частота диода.

 

Максимальная рабочая частота диода – это наиболее высокая частота, на которой диод (диодный выпрямительный мост) может работать не теряя свои номинальные характеристики, функционировать (переходить из закрытого состояния в открытое и обратно) с максимальный быстродействием, сохраняя свою надёжность. Наш диод серии 1N4007 имеет максимальную рабочую частоту 1 мГц. Это достаточно высокая частота. Работая в схеме обычного блока питания (запитываемого от сети с частотой 50 Гц) этих диодов более чем будет достаточно, касательно этой характеристики. И даже они нормально будут работать в схемах импульсных БП, где обычно используется частота около 10-18 кГц.

 

4 » Интервал рабочих температур диода.

 

Интервал рабочих температур диода, что будет работать в схеме диодного моста – это температурная характеристика диода. Она говорит о том, что в определённом диапазоне температур диод будет нормально работать, и его другие параметры останутся в рамках допустимого (поскольку температура полупроводника влияет на электрические характеристики, например изменением внутреннего сопротивления диода). У диода 1N4007 интервал рабочих температур лежит в пределах -65…+175°С. При очень низких температура вряд ли в быту Вы будете использовать диодный мост, а вот высокая температура легко может образоваться при прохождении большой величины тока. Причем, как известно, большинство диодов, и мостов сделаны из кремния. Кремний имеет свою критическую температуру, после которой он начинает необратимо разрушаться. Эта температура около 150-180°С. Работа диода на предельных температурах, это также не совсем хорошо. Нормальной температурой для работы полупроводников можно считать от 0 до 60 °С.

 

5 » Падение напряжения на диоде.

 

Падение напряжения на диоде – это то напряжение, которое присутствует на диоде при его прямом включении. Как я ранее говорил о обратном напряжении диода, так вот прямое включение диода, это когда плюс диода (его анод) подключен к плюсу источника питания, а минус диода (его катод) подключен к минусу источника питания. При таком подключении диод находится в открытом состоянии, через него нормально проходит ток. Но даже в открытом состоянии диод имеет своё некоторое внутреннее сопротивление, которое и вызывает определенное падение напряжения на этом диоде. К примеру на нашем диоде 1N4007 при токе в 1 ампер падение напряжения составляет около 1,1 вольта. В общем это самое падение напряжения у диодов из кремния лежит в пределах от 0,6 до 1,2 вольта. На это падение напряжения влияет и сила тока, которая проходит через этот диод. А в целом, чем меньше это самое падение напряжения на полупроводнике, тем меньшая мощность на нём оседает, тем меньше он будет грется, тем лучше (для некоторых схем очень важно, чтобы было как можно меньшее падение напряжения на диоде).

 

6 » Максимальный импульсный ток.

 

Этот пункт логичнее было указать вторым, но я его опустил по причине упорядочивания по важности характеристик диода. Итак, первым пунктом у нас было максимальный долговременный ток, то есть ток, величина которого постоянна во времени. Импульсный ток уже характеризует амплитудное значение силы тока. Во времени это ток может меняться, и в некоторые моменты времени быть равен нулю. Поэтому общая мощность, которая будет оседать на диоде при прохождении через него импульсного тока будет меньше, чем та, которая была бы при долговременном токе. К примеру, для диода 1N4007 при длительности импульса 3.8 мс величина тока равна 30 ампер. И тут мы видим ощутимую разницу. Если при длительном токе диод может выдерживать до 1 ампера, то при импульсном это значение увеличилось аж в 30 раз.

 

Видео по этой теме:

 

 

P.S. Это и были основные характеристики диодов, которые будут работать в диодном мосте, на которые нужно обращать внимание при выборе. Хотя если свести к еще большей простоте, то для обычных трансформаторных блоков питания важны две характеристики, это максимальный длительный ток и обратное напряжение (первый и второй пункт в моей статье). Все остальные параметры обычно у современных диодов достаточно велики и их более чем достаточно для всех диодных мостов, которые могут быть использованы для простых блоков питания.

Как работает диодный мост (однофазный)

Рисунок 1. Схема однофазного диодного моста.

Поскольку мы уже разобрались, как работает однополупериодный выпрямитель, нам будет не сложно двинуться дальше и разобраться, как работает диодный мост.

Схема двухполупериодного выпрямителя представлена на рисунке 1. Здесь G1 – источник питания переменного напряжения, Н – нагрузка, а VD1-VD4 – диоды, включенные по схеме моста.

Далее, для рассмотрения принципа работы диодного моста обратимся к поясняющим схемам на рисунке 2 и диаграммам на рисунке 3.

Рисунок 2. Схемы, поясняющие работу диодного моста.

Рисунок 3. Диаграммы, поясняющие работу диодного моста.

 

 

 

 

 

 

 

Рассматривая полный период (волну) переменного напряжения выделим два полупериода, в один из которых на зажимах генератора возникает условно положительная полуволна напряжения, а в другой – отрицательная. На диаграмме рисунка 3 положительная полуволна напряжения выделена красным цветом, а отрицательная – синим.

Вернёмся к рисунку 2.

Во время действия положительной полуволны напряжения (рисунок 2-а) на верхнем зажиме генератора по схеме возникает плюс, на нижнем – минус. Условное направление электрического тока, протекающего в цепи изображено кривыми стрелками красного цвета. В данном случае диоды VD1 и VD4 заперты, то к течёт по пути «плюс генератора»->VD3->Н->VD2->«минус генератора».

При отрицательной полуволне напряжения (рисунок 2-б) на верхнем зажиме генератора по схеме возникает минус, на нижнем – плюс. Ток потечёт по пути «плюс генератора»->VD4->Н->VD1->«минус генератора».

Обратите внимание, что и в первом и во втором полупериодах через нагрузку ток протекает в одном и том же направлении. Поэтому на диаграмме напряжения нагрузки U_Н обе полуволны будут положительными. В этом и заключается выпрямляющий эффект мостовой схемы двухполупериодного выпрямителя.

Полнополупериодный мостовой выпрямитель — инженеры в последнюю минуту

Существует еще одна, более популярная конструкция двухполупериодного выпрямителя, построенная на основе конфигурации четырехдиодного моста. Он известен как полноволновой мостовой выпрямитель или просто мостовой выпрямитель .

Преимущество этого типа конструкции перед версией с центральным отводом состоит в том, что он не требует специального трансформатора с центральным отводом, что резко снижает его размер и стоимость.

Также эта конструкция использует все вторичное напряжение в качестве входа для выпрямителя.Используя тот же трансформатор, мы получаем в два раза больше пикового напряжения и вдвое больше постоянного напряжения с мостовым выпрямителем, чем с двухполупериодным выпрямителем с центральным ответвлением.

Вот почему мостовые выпрямители используются гораздо чаще, чем двухполупериодные.

Двухполупериодный мостовой выпрямитель

Для выпрямления обоих полупериодов синусоидальной волны в мостовом выпрямителе используются четыре диода, соединенные вместе в «мостовой» конфигурации. Вторичная обмотка трансформатора подключена с одной стороны сети диодного моста, а нагрузка — с другой.

На следующем изображении показана схема мостового выпрямителя.

Работа этой схемы легко понять по одному полупериоду за раз.

Во время положительного полупериода источника диоды D1 и D2 проводят ток, в то время как D3 и D4 имеют обратное смещение. Это создает положительное напряжение нагрузки на нагрузочном резисторе (обратите внимание на положительную полярность нагрузочного резистора).

В течение следующего полупериода полярность напряжения источника меняется на противоположную. Теперь D3 и D4 смещены в прямом направлении, а D1 и D2 — в обратном.Это также создает положительное напряжение нагрузки на нагрузочном резисторе, как и раньше.

Обратите внимание, что независимо от полярности входа напряжение нагрузки имеет одинаковую полярность, а ток нагрузки — в одном направлении.

Таким образом, схема преобразует входное напряжение переменного тока в пульсирующее выходное напряжение постоянного тока.

Если вам неприятно вспомнить правильное расположение диода в схеме мостового выпрямителя, вы можете обратиться к альтернативному представлению схемы.Это точно такая же схема, за исключением того, что все диоды расположены горизонтально и направлены в одном направлении.

Значение постоянного тока для двухполупериодного сигнала

Поскольку мостовой выпрямитель выдает двухполупериодный выходной сигнал, формула для расчета среднего значения постоянного тока такая же, как и для двухполупериодного выпрямителя:

Это уравнение говорит нам, что значение постоянного тока двухполупериодного сигнала составляет около 63,6 процента от пикового значения. Например, если пиковое напряжение двухполупериодного сигнала составляет 10 В, постоянное напряжение будет равно 6.36V

Когда вы измеряете полуволновой сигнал с помощью вольтметра постоянного тока, показания будут равны среднему значению постоянного тока.

A Приближение второго порядка

В действительности мы не можем получить идеальное двухполупериодное напряжение на нагрузочном резисторе. Из-за барьерного потенциала диод не включается, пока напряжение источника не достигнет примерно 0,7В .

И поскольку мостовой выпрямитель управляет двумя диодами одновременно, два диодных падения (0,7 * 2 = 1,4 В) напряжения источника теряются в диоде.Таким образом, пиковое выходное напряжение определяется по формуле:

Выходная частота

Двухполупериодный выпрямитель инвертирует каждый отрицательный полупериод, удваивая количество положительных полупериодов. Из-за этого двухполупериодный выход имеет в два раза больше циклов, чем входной.

Следовательно, частота двухполупериодного сигнала в два раза превышает входную частоту.

Например, если частота сети 60 Гц, выходная частота будет 120 Гц.

Фильтрация выходного сигнала выпрямителя

Выходной сигнал, который мы получаем от двухполупериодного выпрямителя, представляет собой пульсирующее постоянное напряжение, которое увеличивается до максимума, а затем уменьшается до нуля.

Нам не нужно такое постоянное напряжение. Что нам нужно, так это стабильное и постоянное напряжение постоянного тока, без каких-либо колебаний или пульсаций напряжения, которые мы получаем от батареи.

Чтобы получить такое напряжение, нам нужно отфильтровать двухполупериодный сигнал. Один из способов сделать это — подключить конденсатор, известный как сглаживающий конденсатор , через нагрузочный резистор, как показано ниже.

Изначально конденсатор не заряжен. В течение первой четверти цикла диоды D1 и D2 смещены в прямом направлении, поэтому конденсатор начинает заряжаться.Зарядка продолжается до тех пор, пока входной сигнал не достигнет пикового значения. В этот момент напряжение на конденсаторе равно Vp.

После того, как входное напряжение достигает пика, оно начинает уменьшаться. Как только входное напряжение становится меньше Vp, напряжение на конденсаторе превышает входное напряжение, что отключает диоды.

Когда диоды выключены, конденсатор разряжается через нагрузочный резистор и обеспечивает ток нагрузки, пока не будет достигнут следующий пик.

Когда наступает следующий пик, диоды D3 и D4 ненадолго проводят ток и заряжают конденсатор до максимального значения.

Недостаток

Единственным недостатком мостового выпрямителя является то, что выходное напряжение на два диодных падения (1,4 В) меньше входного.

Этот недостаток проявляется только в источниках питания с очень низким напряжением. Например, если пиковое напряжение источника составляет всего 5 В, напряжение нагрузки будет иметь пиковое значение всего 3,6 В. Но если пиковое напряжение источника составляет 100 В, напряжение нагрузки будет близко к идеальному двухполупериодному напряжению (падение на диоде незначительно).

PREV

Двухполупериодный выпрямитель

Устранение неисправностей выпрямителя с диодным мостом

В этой статье будут рассмотрены различные неисправности выпрямителя с диодным мостом, чтобы дать некоторое представление об устранении неисправностей источника питания переменного / постоянного тока.

Источники питания переменного / постоянного тока широко используются в различных типах электронного оборудования. Когда кто-то терпит неудачу, как мы можем определить причину?

В этой статье мы рассмотрим пример блока питания и расскажем о некоторых возможных причинах его выхода из строя.

Пример источника переменного / постоянного тока

Для эффективного поиска и устранения неисправностей вам необходимо разобраться в своей схеме. Мы будем работать с примером источника переменного / постоянного тока, который преобразует 230 В переменного тока в 5 В постоянного тока.Его блок-схема показана на рисунке 1 ниже.

Рис. 1. Изображение предоставлено NUS.

Во-первых, давайте сначала кратко рассмотрим каждый из этих блоков.

Трансформатор

Трансформатор преобразует электрическую сеть высокого напряжения в более низкое переменное напряжение. Например, если мы хотим генерировать 12 В постоянного тока, трансформатор может быть спроектирован так, чтобы генерировать переменное напряжение с амплитудой 22 В, как показано на рисунке 2.

Рисунок 2

Выпрямитель

Выпрямитель преобразует переменное напряжение в постоянное, как показано на рисунке 3. Это делается путем инвертирования отрицательной части переменного напряжения для генерации положительного напряжения. Результатом является постоянное напряжение, потому что теперь ток может течь только в одном направлении через гипотетическую нагрузку (не показано на рисунке). Однако по-прежнему существуют большие колебания напряжения и тока, и его нельзя использовать в качестве источника постоянного тока для питания электронных схем.На рисунке 3 показано очень важное свойство выхода выпрямителя: поскольку отрицательная часть перевернута на положительные значения, выход выпрямителя представляет собой периодический сигнал с периодом, который составляет половину периода входа. Следовательно, если на входе сигнал 50 Гц, выходная частота будет 100 Гц. Это наблюдение может быть полезно при поиске и устранении неисправностей источника питания переменного / постоянного тока.

Рисунок 3

Фильтр

Чтобы избавиться от больших колебаний, мы применяем фильтр нижних частот к выходу выпрямителя.Фильтр будет давать формы сигналов, похожие на красные кривые на Рисунке 4.

Рисунок 4

Регулятор

Поскольку все еще есть некоторые пульсации, мы можем применить выходной сигнал фильтра к регулятору, который использует концепции обратной связи для дальнейшего подавления колебаний и генерирования желаемого постоянного напряжения.

Давайте рассмотрим неисправности, связанные с диодным мостом выпрямителя и фильтром нижних частот, как показано на рисунке 5.

Рисунок 5

Теперь, когда мы знакомы с нашим примером, мы можем начать обсуждение некоторых общих проблем, которые могут потребоваться для устранения неполадок.

Проблема: отказал открытый диод

В каждом полупериоде входа $$ V_ {AC1} $$ горят два из четырех диодов. Например, когда $$ V_ {AC1} $$ положительный, D1 и D2 будут проводить ток, в то время как D3 и D4 блокируют (обратный) ток. В следующем полупериоде D3 и D4 будут проводить.Если какой-либо из этих четырех диодов имеет разрыв цепи, соответствующий полупериод будет пропущен, и схема будет действовать как полуволновой выпрямитель. На рисунке 6 показано влияние неисправного открытого диода на выходное напряжение.

Рисунок 6

Как видите, величина ряби увеличилась примерно в два раза. Кроме того, кривая, относящаяся к вышедшему из строя диоду, имеет период, в два раза превышающий период синей кривой, поскольку вышедшая из строя схема действует как полуволновой выпрямитель.Следовательно, при отказе открытого диода частота $$ V_ {DC1} $$ будет такой же, как VAC1. В исправной цепи пульсации возникают с частотой, вдвое превышающей входную частоту. С помощью осциллографа легко проверить работу выпрямителя на диодном мосту. Если частота электросети 50 Гц, частота колебаний должна быть 100 Гц. Это пример случаев, когда осциллограф намного полезнее мультиметра.

Проблема: закороченный диод

В предыдущем разделе мы предположили, что диод имеет разрыв цепи.Однако неисправный диод тоже может закоротить. В этом случае диод будет иметь небольшое сопротивление в обоих направлениях. Распространенными причинами выхода из строя диода являются чрезмерный прямой ток и большое обратное напряжение. Обычно большое обратное напряжение приводит к короткому замыканию диода, в то время как перегрузка по току приводит к его размыканию при отказе.

Давайте посмотрим, как закороченный диод повлияет на двухполупериодный выпрямитель. Предположим, что D1 на рисунке 5 закорочен, и теперь схема имеет вид, показанный на рисунке 7.

Рисунок 7

Предположим, что $$ V_ {AC1} $$ положительный.В этом случае D2 будет включен, а D3 и D4 будут иметь обратное смещение. Ток будет течь через нагрузку и диод D2 обратно во вторичную обмотку трансформатора, как показано на рисунке 5. Следовательно, если предположить, что диоды идеальны и имеют нулевое прямое падение напряжения, положительный полупериод не будет влияет закороченный диод. Но как насчет отрицательного полупериода? Когда значение $$ V_ {AC1} $$ становится отрицательным, включается D3. Ток будет течь обратно к трансформатору через закороченный диод, а не через нагрузку.Следовательно, $$ V_ {DC1} $$ будет равен нулю, и большое напряжение будет непосредственно приложено к D3. Чрезмерный прямой ток может привести к отказу D3 при открытии. Трансформатор и закороченный диод (D1) — это два других компонента, которые могут перегореть.

Проблема: Старение конденсатора фильтра

В источниках питания переменного / постоянного тока обычно используются электролитические конденсаторы для подавления пульсаций. Эти конденсаторы обладают высокой емкостью для данного рабочего напряжения (у них почти самая высокая доступная емкость, помноженная на напряжение или CV).Кроме того, такое высокое резюме достигается за доступную цену.

Несмотря на эти преимущества, у электролитических конденсаторов есть свои ограничения. Одним из основных недостатков является то, что они имеют гораздо более короткий срок службы, чем другие конденсаторы. Это связано с тем, что электролит внутри конденсатора со временем испаряется, и емкость уменьшается. К концу срока службы конденсатора емкость уменьшится примерно на 20%.

Также стоит отметить, что эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора (ESR) увеличивается по мере использования.Чем больше СОЭ, тем больше тепла выделяется, и тепло является основным фактором, который может ускорить испарение электролита. Это приведет к ситуации теплового разгона.

Дело в том, что электролитические конденсаторы, вероятно, первые компоненты, которые выйдут из строя в правильно спроектированной электронной системе. Разработчик игнорирует эту проблему надежности, чтобы просто снизить затраты. По мере старения емкость будет уменьшаться, и на $$ V_ {DC1} $$ будут появляться более сильные колебания. Мы использовали $$ C_L = 220 мкФ $$ и $$ R_L = 1 k \ Omega $$ для создания графики этой статьи.Давайте уменьшим $$ C_L $$ на 20%, чтобы визуализировать эффект старения конденсатора (мы игнорируем увеличение ESR, чтобы упростить задачу). При $$ C_L = 176 мкФ $$ получаем красную кривую на рисунке 8.

Рисунок 8

Как и ожидалось, меньший конденсатор приводит к большим колебаниям. Следовательно, когда пульсации больше, чем ожидалось, мы должны проверить частоту пульсаций: если частота вдвое превышает входную частоту, диоды работают правильно и, вероятно, что-то не так с конденсатором.

Проблема: Закороченный конденсатор фильтра

Электролитические конденсаторы обычно выходят из строя. Фактически, слой оксида алюминия, который образует диэлектрик конденсатора, обладает свойством самовосстановления и обычно может немедленно исправить крошечное короткое замыкание. Тем не менее, все еще есть вероятность появления дырявого конденсатора, когда относительно небольшой резистор появляется параллельно конденсатору. Если это сопротивление утечки настолько мало, конденсатор будет казаться закороченным. Приложение обратного напряжения к конденсатору может привести к утечке компонента.Что-то, что может случиться при первом производстве платы. В этом случае схему можно смоделировать, как показано на рисунке 9.

Рисунок 9

Резистор утечки ускорит разрядку конденсатора, поэтому у нас будет более крупная пульсация, похожая на красные кривые на рисунке 8. Если резистор утечки настолько мал, выход будет закорочен на землю. Следовательно, закороченный конденсатор может привести к отказу диодов или трансформатора.

Заключение

В этой статье мы рассмотрели различные неисправности выпрямителя с диодным мостом, чтобы дать некоторое представление об устранении неисправностей источника питания переменного / постоянного тока. Мы увидели, что частоту пульсаций на выходе можно проверить, чтобы проверить, правильно ли работает диодный мост. Кроме того, величина пульсации может дать нам некоторое представление о проблемах конденсатора фильтра.

Какие еще темы по устранению неполадок вы хотели бы обсудить? Дайте нам знать в комментариях ниже.

Диодный мостовой выпрямитель, трехфазный выпрямитель

Компания C&H Technology специализируется на сильноточных диодных мостовых выпрямителях, однофазных и трехфазных диодных мостовых выпрямителях. Типичные области применения этих входных выпрямительных мостов: сварка, генератор, зарядное устройство, привод двигателей переменного тока и тяга. Мостовые выпрямители в сборе с воздушным и водяным охлаждением до 20 000 ампер.

Диодный мост или мостовой выпрямитель — это конфигурация из четырех диодов в мостовой конфигурации, которая обеспечивает одинаковую полярность выходного напряжения для любой полярности входного напряжения.При использовании в наиболее распространенном применении для преобразования входного переменного тока (AC) в выход постоянного тока (DC) он известен как мостовой выпрямитель. Мостовой выпрямитель обеспечивает двухполупериодное выпрямление от двухпроводного входа переменного тока, что приводит к снижению стоимости и веса по сравнению с конструкцией трансформатора с центральным отводом.

Однофазный диодный мостовой выпрямитель

• Ток: от 1А до 50А
• Изолированное основание для непосредственного монтажа на радиаторе
• Клеммы: быстроразъемные, винтовые, под пайку для печатной платы
• 100% не содержит свинца и соответствует требованиям RoHS
• Сертификат UL для промышленного оборудования E78996

Трехфазный диодный мостовой выпрямитель

• Ток: от 25А до 200А
• Изолированное основание для непосредственного монтажа на радиаторе
• Клеммы: быстроразъемные, винтовые, под пайку для печатной платы
• 100% не содержит свинца и соответствует требованиям RoHS
• Сертификат UL для промышленного оборудования E78996

Трехфазный тиристор

• Цепи тиристорного моста и переключателя переменного тока
• Ток: от 55А до 110А
• Изолированное основание для непосредственного монтажа на радиаторе
• Клеммы: быстроразъемные, винтовые, под пайку для печатной платы
• 100% не содержит свинца и соответствует требованиям RoHS
• Сертификат UL для промышленного оборудования E78996

Для получения дополнительной информации о нашем опыте и решениях в области диодных мостовых выпрямителей свяжитесь с нами сегодня.

Идеальный диодный мост | Analog Devices

Некоторые файлы cookie необходимы для безопасного входа в систему, но другие необязательны для функциональной деятельности. Сбор наших данных используется для улучшения наших продуктов и услуг. Мы рекомендуем вам принять наши файлы cookie, чтобы обеспечить максимальную производительность и функциональность нашего сайта. Для получения дополнительной информации вы можете просмотреть сведения о файлах cookie. Узнайте больше о нашей политике конфиденциальности.

Принять и продолжить Принять и продолжить

Файлы cookie, которые мы используем, можно разделить на следующие категории:

Строго необходимые файлы cookie:

Это файлы cookie, которые необходимы для работы аналога.com или предлагаемые конкретные функции. Они либо служат единственной цели передачи данных по сети, либо строго необходимы для предоставления онлайн-услуг, явно запрошенных вами.

Аналитические / рабочие файлы cookie:

Эти файлы cookie позволяют нам выполнять веб-аналитику или другие формы измерения аудитории, такие как распознавание и подсчет количества посетителей и наблюдение за тем, как посетители перемещаются по нашему веб-сайту. Это помогает нам улучшить работу веб-сайта, например, за счет того, что пользователи легко находят то, что ищут.

Функциональные файлы cookie:

Эти файлы cookie используются для распознавания вас, когда вы возвращаетесь на наш веб-сайт. Это позволяет нам персонализировать наш контент для вас, приветствовать вас по имени и запоминать ваши предпочтения (например, ваш выбор языка или региона). Потеря информации в этих файлах cookie может сделать наши службы менее функциональными, но не помешает работе веб-сайта.

Целевые / профилирующие файлы cookie:

Эти файлы cookie записывают ваше посещение нашего веб-сайта и / или использование вами услуг, страницы, которые вы посетили, и ссылки, по которым вы переходили.Мы будем использовать эту информацию, чтобы сделать веб-сайт и отображаемую на нем рекламу более соответствующими вашим интересам. Мы также можем передавать эту информацию третьим лицам с этой целью.

Отклонить куки

Диодный мост

Диодный мост — это конфигурация из четырех (или более) диодов в виде мостовой схемы, которая обеспечивает одинаковую полярность вывода для любой полярности входа.

В наиболее распространенном применении для преобразования входа переменного тока (AC) в выход постоянного тока (DC) он известен как мостовой выпрямитель.Мостовой выпрямитель обеспечивает двухполупериодное выпрямление от двухпроводного входа переменного тока, что приводит к снижению стоимости и веса по сравнению с выпрямителем с трехпроводным входом от трансформатора с вторичной обмоткой с центральным отводом.

Существенной особенностью диодного моста является то, что полярность выхода одинакова независимо от полярности на входе. Схема диодного моста была изобретена польским электротехником Каролем Поллаком и запатентована 14 января 1896 года под номером DRP 96564. Позже она была опубликована в Elektronische Zeitung, vol.25 в 1897 г. с пометкой, что немецкий физик Лео Грец в то время тоже занимался этим вопросом. Сегодня трассу по-прежнему часто называют трассой Гретца или мостом Гретца.

Деталь диодного моста на 1000 вольт, 4 ампера

Ручной диодный мост. Широкая серебряная полоса на диодах указывает на катодную сторону диода.

Базовая операция

В соответствии с традиционной моделью протекания тока (первоначально созданной Бенджамином Франклином и до сих пор используемой большинством инженеров), ток определяется как положительный, когда он течет через электрические проводники от положительного полюса к отрицательному.На самом деле свободные электроны в проводнике почти всегда текут от отрицательного полюса к положительному. Однако в подавляющем большинстве приложений фактическое направление тока не имеет значения. Поэтому в нижеследующем обсуждении традиционная модель сохраняется.

На схемах ниже, когда вход, подключенный к левому углу ромба, является положительным, а вход, подключенным к правому углу, является отрицательным, ток течет от верхней клеммы питания вправо по красному (положительному) пути к выход, и возвращается к нижней клемме питания по синему (отрицательному) пути.

Когда вход, подключенный к левому углу, отрицательный, а вход, подключенный к правому углу, положительный, ток течет от нижнего вывода питания вправо по красному (положительному) пути к выходу и возвращается к верхнему источнику питания. терминал через синий (отрицательный) путь.

В каждом случае верхний правый выход остается положительным, а нижний правый выход — отрицательным.Поскольку это верно независимо от того, является ли вход переменным или постоянным током, эта схема не только выдает выход постоянного тока из входа переменного тока, но также может обеспечивать то, что иногда называют «защитой от обратной полярности». То есть, он обеспечивает нормальное функционирование оборудования с питанием от постоянного тока, когда батареи установлены в обратном направлении или когда провода (провода) от источника постоянного тока перевернуты, и защищает оборудование от возможных повреждений, вызванных обратной полярностью.

До появления интегральных схем мостовой выпрямитель строился из «дискретных компонентов», т.е.е., отдельные диоды. Примерно с 1950 года один четырехконтактный компонент, содержащий четыре диода, соединенных в мостовую конфигурацию, стал стандартным коммерческим компонентом и теперь доступен с различными номинальными значениями напряжения и тока.

Сглаживание вывода

Для многих приложений, особенно с однофазным переменным током, где двухполупериодный мост служит для преобразования входного переменного тока в выход постоянного тока, может потребоваться добавление конденсатора, поскольку мост сам по себе обеспечивает выход импульсного постоянного тока (см. Диаграмму ниже). .

Переменный ток, полуволновые и двухполупериодные выпрямленные сигналы.

Функция этого конденсатора, известного как накопительный конденсатор (или сглаживающий конденсатор), заключается в уменьшении вариации (или «сглаживании») формы волны выпрямленного выходного напряжения переменного тока от моста. Есть еще одна вариация, известная как рябь. Одно из объяснений «сглаживания» заключается в том, что конденсатор обеспечивает путь с низким импедансом к компоненту переменного тока на выходе, уменьшая напряжение переменного тока и ток через резистивную нагрузку.Говоря менее техническим языком, любое падение выходного напряжения и тока моста обычно компенсируется потерей заряда в конденсаторе. Этот заряд протекает через нагрузку как дополнительный ток. Таким образом, изменение тока нагрузки и напряжения уменьшается по сравнению с тем, что произошло бы без конденсатора. Повышение напряжения соответственно сохраняет избыточный заряд в конденсаторе, таким образом смягчая изменение выходного напряжения / тока.

Показанная упрощенная схема имеет заслуженную репутацию опасной, потому что в некоторых приложениях конденсатор может сохранять смертельный заряд после отключения источника переменного тока.При подаче опасного напряжения практическая схема должна включать надежный способ безопасной разрядки конденсатора. Если нормальная нагрузка не может гарантировать выполнение этой функции, возможно, потому, что она может быть отключена, в схему следует включить спускной резистор, подключенный как можно ближе к конденсатору. Этот резистор должен потреблять ток, достаточно большой, чтобы разрядить конденсатор за разумное время, но достаточно мал, чтобы свести к минимуму ненужные потери энергии.

Конденсатор и сопротивление нагрузки имеют типичную постоянную времени τ = RC, где C и R — емкость и сопротивление нагрузки соответственно.Пока резистор нагрузки достаточно большой, так что эта постоянная времени намного больше, чем время одного цикла пульсации, вышеуказанная конфигурация будет создавать сглаженное напряжение постоянного тока на нагрузке.

Когда конденсатор подключен непосредственно к мосту, как показано, ток протекает только в небольшой части каждого цикла, что может быть нежелательно. Диоды трансформатора и моста должны иметь такие размеры, чтобы выдерживать скачки тока, возникающие при включении питания на пике переменного напряжения и полной разрядке конденсатора.Иногда для ограничения этого тока перед конденсатором включается небольшой последовательный резистор, хотя в большинстве случаев сопротивления трансформатора источника питания уже достаточно. Добавление резистора или, еще лучше, катушки индуктивности между мостом и конденсатором может гарантировать, что ток будет протекать в течение большей части каждого цикла и не произойдет большого выброса тока.

За конденсатором могут быть установлены дополнительные фильтрующие элементы (конденсаторы плюс резисторы и катушки индуктивности) для дальнейшего уменьшения пульсаций.Когда индуктор используется таким образом, его часто называют дросселем. Дроссель имеет тенденцию поддерживать более постоянным ток (а не напряжение). Хотя катушка индуктивности дает наилучшие характеристики, обычно резистор выбирается из соображений стоимости.

Из-за увеличения доступности микросхем регуляторов напряжения пассивные фильтры используются реже. Микросхемы могут компенсировать изменения входного напряжения и тока нагрузки, чего не делает пассивный фильтр, и в значительной степени устранять пульсации.

Идеализированные формы сигналов, показанные выше, видны как для напряжения, так и для тока, когда нагрузка на мост является резистивной. Когда в нагрузку входит сглаживающий конденсатор, формы волны как напряжения, так и тока сильно изменяются. В то время как напряжение сглаживается, как описано выше, ток будет течь через мост только в то время, когда входное напряжение больше, чем напряжение конденсатора. Например, если нагрузка потребляет средний ток n Ампер, а диоды проводят в течение 10% времени, средний ток диода во время проводимости должен составлять 10 нАмпер.Этот несинусоидальный ток приводит к гармоническим искажениям и низкому коэффициенту мощности в сети переменного тока.

Некоторые ранние консольные радиоприемники создавали постоянное поле громкоговорителя с помощью тока от источника высокого напряжения («B +»), который затем направлялся к потребляющим цепям (постоянные магниты тогда были слишком слабыми для хорошей работы), чтобы создать постоянную громкоговорителя магнитное поле. Катушка возбуждения динамика, таким образом, выполняла 2 работы в одном: она действовала как дроссель, фильтруя источник питания, и создавала магнитное поле для управления динамиком.

Полифазные диодные мосты

Диодный мост можно использовать для выпрямления многофазных входов переменного тока. Например, для трехфазного входа переменного тока однополупериодный выпрямитель состоит из трех диодов, а двухполупериодный мостовой выпрямитель состоит из шести диодов.

Полупериодный выпрямитель

можно рассматривать как соединение звездой (соединение звездой), потому что он возвращает ток через центральный (нейтральный) провод. Двухполупериодное соединение больше похоже на соединение треугольником, хотя оно может быть подключено к трехфазному источнику по схеме звезды или треугольника, и при этом не используется центральный (нейтральный) провод.

Трехфазный двухполупериодный мостовой выпрямитель

Трехфазный мостовой выпрямитель для ветряной турбины

Форма входного сигнала трехфазного переменного тока (вверху), форма сигнала полуволнового выпрямленного тока (в центре) и форма сигнала двухполупериодного выпрямленного тока (внизу)

Источник: en.wikipedia.org

Мостовой выпрямитель — определение, изготовление и работа

Раньше собираясь мостовой выпрямитель, нам нужно знать, что на самом деле выпрямитель есть и зачем нужен выпрямитель.Так Сначала давайте посмотрим на эволюцию выпрямителей.

Эволюция выпрямители

Выпрямители находятся в основном подразделяется на три типа: полуволна выпрямитель, Центр двухполупериодный выпрямитель с отводом и мостовой выпрямитель. Все у этих трех выпрямителей есть общая цель — преобразовать Чередование Ток (переменный ток) в постоянный Ток (постоянный ток).

Нет все эти три выпрямителя эффективно преобразуют Переменный ток (AC) в постоянный ток (DC), только двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением и мостовой выпрямитель эффективно преобразовывать переменный ток (AC) в постоянный Ток (постоянный ток).

В однополупериодный выпрямитель, допускается только 1 полупериод и оставшаяся половина цикла заблокирована.В результате почти половина приложенная мощность тратится на полуволновой выпрямитель. В в дополнение к этому выходной ток или напряжение производимый однополупериодным выпрямителем — это не чистый постоянный ток, а пульсирующий постоянный ток, который не очень полезен.

В чтобы преодолеть эту проблему, ученые разработали новый тип выпрямителя, известный как двухполупериодный с отводом по центру выпрямитель.

Основным преимуществом двухполупериодного выпрямителя с центральным ответвлением является то, что пропускает электрический ток как во время положительного, так и отрицательного полупериоды входного сигнала переменного тока. В результате DC выходная мощность двухполупериодного выпрямителя с отводом в два раза больше то из полуволнового выпрямителя. В дополнение к этому DC выход двухполупериодного выпрямителя с центральным ответвлением содержит очень меньше ряби.В результате выход постоянного тока центра двухполупериодный выпрямитель с ответвлениями более плавный, чем полуволновой выпрямитель.

Однако двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением имеет один недостаток: трансформатор с центральным отводом, используемый в нем, очень дорого и занимает большую площадь.

Кому сократить эти дополнительные расходы, ученые разработали новый тип выпрямитель, известный как мостовой выпрямитель.В мостовом выпрямителе, центральный кран не требуется. Если уйти или подняться напряжения не требуется, тогда даже трансформатор можно устранен в мостовом выпрямителе.

выпрямительный КПД мостового выпрямителя практически равен к центру двухполупериодного выпрямителя. Единственное преимущество мостового выпрямителя над двухполупериодным выпрямителем с отводом это снижение стоимости.

В мостовой выпрямитель, вместо использования центрального отвода трансформатор, используются четыре диода.

Сейчас мы получаем представление о трех типах выпрямителей. Половина волновой выпрямитель и двухполупериодный выпрямитель с отводом по центру (двухполупериодный выпрямитель) уже обсуждались в предыдущем учебные пособия. В этом уроке основное внимание уделяется мосту. выпрямитель.

Let’s взгляните на мостовой выпрямитель…!

Мост выпрямитель определение

А мостовой выпрямитель — это тип двухполупериодного выпрямителя, в котором используется четыре или более диодов в конфигурации мостовой схемы для эффективного преобразовать переменный ток (AC) в постоянный ток (ОКРУГ КОЛУМБИЯ).

Мост выпрямитель строительный

строительство Схема мостового выпрямителя показана на рисунке ниже. Мостовой выпрямитель состоит из четырех диодов. а именно D ₁ , D ₂ , D ₃ , D ₄ и нагрузочный резистор R _L . Четыре диода подключены в конфигурации с замкнутым контуром (мостом) к эффективно преобразовывать переменный ток (AC) в постоянный Ток (постоянный ток).Главное достоинство этой мостовой схемы конфигурация такова, что нам не нужен дорогой центр трансформатор с ответвлениями, что снижает его стоимость и габариты.

входной сигнал переменного тока подается на две клеммы A и B и выходной сигнал постоянного тока получается через нагрузочный резистор R _L , который подключается между клеммами C и Д.

четыре диода D ₁ , D ₂ , D ₃ , D ₄ расположены последовательно только с двумя диодами, что позволяет электрическое ток в течение каждого полупериода. Например, диоды D ₁ и D ₃ рассматриваются как одна пара, которая позволяет электрический ток в течение положительного полупериода, тогда как диоды D ₂ и D ₄ считаются другая пара, которая пропускает электрический ток во время отрицательный полупериод входного сигнала переменного тока.

Как мост выпрямитель работает?

Когда входной сигнал переменного тока подается на мостовой выпрямитель, во время положительного полупериода диоды D ₁ и D ₃ имеют прямое смещение и пропускают электрический ток, в то время как диоды D ₂ и D ₄ имеют обратное смещение и блокирует электрический ток.С другой стороны, во время отрицательные полупериодные диоды D ₂ и D ₄ имеют прямое смещение и пропускают электрический ток, а диоды D ₁ и D ₃ имеют обратное смещение и блокирует электрический ток.

Во время положительный полупериод, клемма A становится положительной в то время как клемма B становится отрицательной.Это вызывает диоды D ₁ и D ₃ с прямым смещением и при при этом вызывает диоды D ₂ и D ₄ обратный смещенный.

направление тока в течение положительного полупериода равно показано на рисунке A (то есть от A до D, от C до B).

Во время отрицательный полупериод, клемма B становится положительной в то время как клемма A становится отрицательной.Это вызывает диоды D ₂ и D ₄ с прямым смещением и при при этом вызывает диоды D ₁ и D ₃ обратный смещенный.

отображается текущее направление потока во время отрицательного полупериода на рисунке B (то есть от B до D, от C до A).

От на двух рисунках (A и B), мы можем заметить, что направление тока через резистор нагрузки R _L то же самое в течение положительного полупериода и отрицательного полупериода цикл.Следовательно, полярность выходного сигнала постоянного тока то же самое для положительных и отрицательных полупериодов. Выход Полярность сигнала постоянного тока может быть либо полностью положительной, либо отрицательный. В нашем случае это полностью положительно. Если направление диодов перевернут, то мы получаем полный отрицательный постоянный ток Напряжение.

Таким образом, мостовой выпрямитель пропускает электрический ток во время обоих положительные и отрицательные полупериоды входного сигнала переменного тока.

формы выходных сигналов мостового выпрямителя показаны на рисунок ниже.

Характеристики из мостовой выпрямитель

Пик обратный Напряжение (PIV)

максимальное напряжение, которое диод может выдержать при обратном смещении состояние называется пиковым обратным напряжением (PIV)

или

максимальное напряжение, которое может выдержать непроводящий диод называется пиковым обратным напряжением (PIV).

Во время положительный полупериод, диоды D ₁ и D ₃ находятся в проводящем состоянии, а диоды D ₂ и D ₄ находятся в непроводящем состоянии. На с другой стороны, во время отрицательного полупериода диоды D ₂ и D ₄ находятся в проводящем состоянии, в то время как диоды D ₁ и D ₃ находятся в непроводящее состояние.

Пиковое обратное напряжение (PIV) для мостового выпрямителя дано по

PIV = V _Smax

Коэффициент пульсации

гладкость выходного сигнала постоянного тока измеряется с использованием известного коэффициента как фактор пульсации. Выходной сигнал постоянного тока с очень меньшим рябь рассматривается как плавный сигнал постоянного тока, в то время как выходной сигнал постоянного тока с высокой пульсацией считается высоким пульсирующий сигнал постоянного тока.

Пульсация фактор математически определяется как отношение пульсации напряжения к чистое постоянное напряжение.

коэффициент пульсаций для мостового выпрямителя равен

.

коэффициент пульсаций мостового выпрямителя составляет 0,48, что равно в качестве двухполупериодного выпрямителя с отводом по центру.

Выпрямитель эффективность

выпрямитель КПД определяет, насколько эффективно выпрямитель преобразует Переменный ток (AC) в постоянный ток (DC).

Высокая выпрямитель КПД указывает на самый надежный выпрямитель, в то время как низкий КПД выпрямителя указывает на плохой выпрямитель.

Выпрямитель эффективность определяется как отношение выходной мощности постоянного тока к мощности переменного тока. входная мощность.

Максимальный выпрямительный КПД мостового выпрямителя — 81.2% который аналогичен двухполупериодному выпрямителю с отводом по центру.

Преимущества мостового выпрямителя

Низкий пульсации в выходном сигнале постоянного тока

Выходной сигнал постоянного тока мостового выпрямителя более плавный, чем однополупериодный выпрямитель. Другими словами, мост выпрямитель имеет меньше пульсаций по сравнению с полуволновым выпрямитель.Однако коэффициент пульсации моста Выпрямитель такой же, как двухполупериодный выпрямитель с отводом по центру.

Высокая выпрямитель эффективность

выпрямитель КПД мостового выпрямителя очень высок по сравнению с к однополупериодному выпрямителю. Однако выпрямитель КПД мостового выпрямителя и двухполупериодного отвода с центральным ответвлением выпрямитель такой же.

Низкий потеря мощности

В полупериодный выпрямитель только один полупериод входного переменного тока сигнал разрешен, а оставшийся полупериод ввода Сигнал переменного тока заблокирован. В результате почти половина приложенная входная мощность тратится впустую.

Однако в мостовом выпрямителе допускается наличие электрического тока в течение как положительных, так и отрицательных полупериодов ввода Сигнал переменного тока.Таким образом, выходная мощность постоянного тока почти равна входная мощность переменного тока.

Недостатки из мостовой выпрямитель

Мост выпрямитель схема выглядит очень сложной

В полуволновой выпрямитель, используется только один диод, тогда как в двухполупериодном выпрямителе с отводом по центру используются два диода. Но в мостовом выпрямителе мы используем четыре диода для схема работы.Так выглядит схема мостового выпрямителя более сложный, чем однополупериодный выпрямитель двухполупериодный выпрямитель.

Подробнее потеря мощности по сравнению с полной волной с центральным ответвлением выпрямитель

В электронный цепей, чем больше диодов мы используем, тем больше будет падение напряжения происходить. Потери мощности в мостовом выпрямителе почти равны двухполупериодный выпрямитель с отводом по центру.Однако в мосту выпрямитель, падение напряжения немного выше по сравнению с двухполупериодный выпрямитель с отводом по центру. Это связано с двумя дополнительные диоды (всего четыре диода).

В двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением, проводит только один диод в течение каждого полупериода. Значит падение напряжения в цепи составляет 0,7 вольт. Но в мостовом выпрямителе два диода, которые соединены последовательно в течение каждого полупериода.Так падение напряжения происходит из-за двух диодов, что равно 1,4 вольта (0,7 + 0,7 = 1,4 вольта). Однако потеря мощности из-за этого падение напряжения очень мало.

«Это статья посвящена только мостовому выпрямителю. Если вы хотите читайте про мостовой выпрямитель с посещением фильтра: мостовой выпрямитель с фильтром «

Учебное пособие по базовому исправлению блоков питания

Фиг.1

Льюис Лофлин

Твитнуть

Многие устройства, в частности твердотельная электроника, должны использовать постоянный или постоянный ток. Диод — это твердотельное устройство, проводящее только в одном направлении. Когда анод (A) положительный, а катод (K) отрицательный, ток от положительного к отрицательному будет течь через диод, через нагрузку и обратно к источнику питания.

Таким образом, ток будет течь только в положительном полупериоде (от 0 до 180 градусов), а диод отключится во время отрицательного полупериода от 180 градусов до 360 градусов.Период синусоидальной волны от 0 до 360 градусов равен 1 / F. В случае 60 Гц это 1/60 = 16,7 мс.

Похожие видео:

Базовые электронные блоки питания, часть 1
Базовые электронные блоки питания, часть 2
Создайте источник питания постоянного тока низкого напряжения, часть 3

Лаборатория питания переменного тока по последовательным цепям, часть 1
Лаборатория питания переменного тока по последовательным цепям, часть 2

Что такое мощность? Напряжение (в вольтах) — это «толчок», а ток (в амперах) — это то, что толкается.(Электрические заряды) Мощность равна напряжению, умноженному на ток. Мощность измеряется в ваттах. Таким образом, один ампер на один вольт равен одному ватту. (Я не буду вдаваться в подробности закона Ома. См. Ваш текст.) Чтобы получить питание, мы должны иметь напряжение и ток вместе, поэтому обрыв переключателя, обрыв провода или отключающий диод не дает питания.

В приведенном выше случае мы получаем очень плохую передачу мощности с выключенным диодом в течение отрицательного полупериода и положительного полупериода, постоянно меняющегося между нулем вольт и пиком. Обратите внимание, что Vmax является пиковым.

Рисунок 2

Допустим, переменный ток на входе составляет 12,6 В (среднеквадратичное значение). Чтобы получить пик, мы умножаем 12,6 на 1,414, что равно примерно 17,8 вольт. Но среднее (или измеренное) напряжение постоянного тока составляет пиковое время .3185 равно примерно 5,67 вольт. Это то, что называется пульсирующим DC . Чистый постоянный ток, например, от автомобильного аккумулятора на 12 вольт, не имеет «пульсации» и будет настоящим 12 вольт.

Подключите вольтметр постоянного тока к нагрузке, показанной выше на рисунке 1, и вы увидите около 5,66 вольт. Переключите счетчик на переменный ток, все равно будет отображаться какое-то значение напряжения.Это нормально, поскольку кто-то считывает «пульсацию» на нефильтрованном необработанном постоянном токе. Подключите тот же вольтметр переменного тока к чистому источнику постоянного тока, например, автомобильному аккумулятору, и вы увидите нулевое напряжение переменного тока.

На рисунке 2 мы подключили конденсатор к нагрузке. Конденсатор заряжается в течение положительного полупериода, а затем разряжается через нагрузку в течение отрицательного полупериода, когда у нас нет выхода. Количество пульсаций зависит от сопротивления нагрузки и размера конденсатора.

Конденсатор большего размера производит меньше пульсаций или более высокое сопротивление нагрузки (потребляя меньший ток, следовательно, меньше времени для разряда конденсатора) уменьшит уровень пульсаций, потому что у конденсатора меньше времени для разряда.Без нагрузки, только конденсатор и выпрямитель, конденсатор будет заряжаться до пика.

Предупреждение. При построении этих схем соблюдайте полярность конденсатора и диода. Номинальное напряжение конденсаторов должно превышать ожидаемое пиковое напряжение на 50%. Также обратите внимание на номинальные токи трансформаторов и диодов.

Рисунок 3

Двухполупериодное выпрямление

Двухполупериодное выпрямление преобразует обе полярности входного сигнала в постоянный ток (постоянный ток) и является более эффективным.Однако в схеме с трансформатором с нецентральным ответвлением требуется четыре диода вместо одного, необходимого для полуволнового выпрямления. Это связано с тем, что для каждой выходной полярности требуется по два выпрямителя. Расположенные таким образом четыре выпрямителя называются диодным мостом или мостовым выпрямителем.

Обратите внимание, что в этом примере стрелки показывают обычный ток, а не поток электронов, который я использую со своими учениками. Это вызывает бесконечную путаницу для студентов, поскольку военные и т. Д. Используют поток электронов в своих учебных материалах, в то время как классы полупроводников используют обычный ток.Просто помните об этом, следя за этим материалом. Электронный поток изменяется от отрицательного к положительному, обычный (или зарядовый) поток — от положительного к отрицательному.

На рисунке 3 D1 и D2 проводят в течение положительного полупериода, а D3 и D4 проводят в течение отрицательного полупериода. Мощность в два раза больше, чем при полуволновом выпрямлении, потому что мы используем оба полупериода. Используя снова 12 вольт переменного тока, мы имеем пиковое значение 12,6 X 1,414 или 17 вольт. (17,8 вольт) Но теперь, чтобы получить среднее значение, мы умножаем его на пик (17.8 вольт) на 0,637, что равняется 10,83 вольт, что вдвое больше, чем полуволна.

Кроме того, мы можем использовать конденсатор фильтра меньшего размера для устранения пульсаций, чем мы использовали для полуволнового выпрямления. Мы также удвоили частоту с 60 Гц до 120 Гц. Следует отметить, что при построении этой схемы напряжение на измерителе будет ниже одного вольт. Это связано с падением напряжения на диодах на 0,6 В, калибровкой измерителя из-за изменения частоты (с 60 Гц до 120 Гц) и ошибками расчетов.

Рисунок 4 типичных мостовых выпрямителей.

Рисунок 5

Рисунок 5 выше иллюстрирует другой метод получения двухполупериодного выпрямления. В этом случае мы используем трансформатор с центральным отводом и два диода. При использовании центрального ответвителя (C) в качестве общего, напряжение A и B сдвинуто по фазе на 180 градусов. Когда A положительный, D1 будет смещен в прямом направлении и будет проводить, в то время как B будет отрицательным, таким образом, обратное смещение D2 будет непроводящим. В отрицательном полупериоде по отношению к A, когда D1 не проводит, D2 будет проводить.

Следует отметить, что выходное напряжение будет уменьшено вдвое. Если мы используем трансформатор на 25,2 вольт, три ампер, выходное напряжение будет 12,6 вольт. Есть некоторые разногласия по поводу выходного тока. Мы имеем дело с усилителями RMS и должны учитывать импеданс трансформатора. (Z) В течение каждого полупериода в этой конфигурации ток проходит через половину всех обмоток. В зависимости от сопротивления провода, Z и т. Д. Ток может превышать номинальный ток в 1,2–1,8 раза. Я бы посоветовал с осторожностью относиться к этим утверждениям и не превышал бы 1.4. Все предыдущие правила для пикового напряжения, выходного напряжения и т. Д. Остаются в силе.

Материалы по теме: Основные силовые трансформаторы.

.