Diodový můstek: zařízení, princip činnosti, účel, obvody

Definice

Diodový můstek je obvodové řešení pro usměrnění střídavého proudu. Jiný název je celovlnný usměrňovač. Je postaven z polovodičových usměrňovacích diod nebo jejich odrůd - Schottkyho diod.

Schéma připojení můstku předpokládá přítomnost několika (pro jednofázový obvod - čtyři) polovodičových diod, ke kterým je připojena zátěž.

Může se skládat z diskrétních prvků připájených na desce, ale v 21. století jsou běžnější spojené diody v samostatném obalu. Navenek to vypadá jako jakákoli jiná elektronická součástka - nohy jsou odstraněny z pouzdra určité standardní velikosti pro připojení ke stopám desky s plošnými spoji.

Stojí za zmínku, že několik ventilů kombinovaných v jednom krytu, které nejsou zapojeny podle můstkového obvodu, se nazývají diodové sestavy.

V závislosti na rozsahu a schématu zapojení jsou diodové můstky:

• jednofázový;
• třífázový.

Označení na schématu lze provést ve dvou verzích, které UGO použít ve výkresu závisí na tom, zda je most sestavený z jednotlivých prvků nebo je použit již hotový.

Princip fungování

Pojďme pochopit, jak funguje diodový můstek. Pro začátek, diody propouštějí proud v jednom směru. K usměrnění střídavého napětí dochází v důsledku jednostranného vedení diod. Díky jejich správnému zapojení je záporná půlvlna střídavého napětí přiváděna do zátěže ve formě kladné. Jednoduše řečeno, obrací negativní půlvlnu.

Pro jednoduchost a názornost uvážíme jeho provoz na příkladu jednofázového celovlnného usměrňovače.

Princip činnosti obvodu je založen na skutečnosti, že diody vedou proud v jednom směru a je následující:

• Na vstup diodového můstku je přiváděn střídavý sinusový signál, např. 220V z domácího zdroje (ve schématu zapojení je vstup diodového můstku označen jako AC nebo ~).
• Každá z půlvln sinusového napětí (obrázek níže) prochází dvojicí hradel umístěných diagonálně na diagramu.

Kladná půlvlna prochází diodami VD1, VD3 a záporná polovina - VD2 a VD4. Níže můžete vidět signál na vstupu a výstupu obvodu.

Takový signál se nazývá usměrněné zvlnění napětí. Pro jeho vyhlazení je do obvodu přidán filtr s kondenzátorem.

Hlavní charakteristiky

Podívejme se na hlavní charakteristiky polovodičových diod. Latinská písmena udávají své označení v anglické technické dokumentaci (tzv. Datasheet):

• PROTI_ot./min - špičkové nebo maximální zpětné napětí. Při překročení tohoto napětí je pn přechod nevratně zničen.
• PROTI_{r (rms)} - průměrné zpětné napětí. Normální pro práci, stejně jako U_arr ve vlastnostech domácích komponentů.
• já_Ó - průměrný usměrněný proud, stejný jako I_NS z domácích.
• já_fsm - špičkový usměrněný proud.
• PROTI_fm - úbytek napětí v propustném předpětí (v otevřeném vodivém stavu) je obvykle 0,6-0,7V a více u modelů s vysokým proudem.

Při opravách elektronických zařízení a napájecích zdrojů nebo jejich navrhování se začátečníci ptají: jak vybrat správný diodový můstek?

V tomto případě pro vás budou nejdůležitější parametry zpětné napětí a proud. Chcete-li například vybrat diodový můstek 220 V, musíte se podívat na modely s jmenovitým napětím vyšším než 400 V a požadovaným proudem, například KBPC106 (nebo 108, 110). Jeho technické vlastnosti:

• maximální usměrněný proud - 3A;
• špičkový proud (krátkodobě) - 50A;
• zpětné napětí - 600V (800V, 1000V pro KBPC108 a 110, v tomto pořadí).

Zapamatujte si tyto vlastnosti a můžete snadno určit, jakou možnost si z katalogu vybrat.

Usměrňovací obvody

Hlavním účelem je usměrnění proudu v napájecích zdrojích, mezi ostatními součástkami obvodu lze rozlišit vstupní filtr, který se zapojuje za usměrňovač - je určen k vyhlazení vlnění. Pojďme se na tuto problematiku podívat blíže!

Nejprve stojí za zmínku, že diodový můstek se nazývá jednofázový usměrňovací obvod se 4 diodami nebo třífázový ze 6 diod. Ale amatéři to často označují jako obvod středního usměrňovače.

U celovlnného usměrňovače jsou do zátěže přiváděny dvě půlvlny a u půlvlnného usměrňovače jedna.

Abychom se vyhnuli zmatkům, pojďme rozumět terminologii.

Níže vidíte jednofázový celovlnný obvod, jeho správný název je "Gretzův obvod", právě ten je nejčastěji míněn pod názvem "diodový můstek".

Larionovův obvod je třífázový diodový můstek, výstup je celovlnný signál. Diody v něm vysílají půlvlny, otevírají se do síťové napětí, tj. střídavě: horní dioda fáze A a spodní dioda fáze B, horní fáze B a spodní fáze C atd.

Pro úplnost byste měli mluvit o dalších obvodech usměrňovače střídavého napětí.

Půlvlnný usměrňovač 1 diody zapojený do série se zátěží. Používá se v předřadných zdrojích, nízkopříkonových miniaturních zdrojích a také v zařízeních nenáročných na koeficient zvlnění. Do zátěže je přiváděna pouze jedna půlvlna.

Celovlna se středem - tomu se mylně říká můstek 2 diod. Zde vede každou půlvlnu pouze jedna dioda. Jeho výhodou je vyšší účinnost než u Gretzova obvodu, vzhledem k menšímu počtu polovodičových hradel. Jeho použití je však komplikováno skutečností, že je zapotřebí transformátor se středovým odbočením, což se odráží ve schématu. Nelze jej použít k usměrnění síťového napětí 220V.

Usměrňovač vyrobený ze Schottkyho sestav. Používá se ve spínaných zdrojích, protože Schottkyho diody mají kratší dobu zpětného zotavení, malou bariérová kapacita (rychlejší přechod z otevřeného do uzavřeného stavu) a nízký pokles napětí v propustném směru (méně ztráty). Nejčastěji se Schottkies nacházejí v sestavách se společnou anodou nebo katodou, jak je znázorněno na obrázku níže.

K sestavení můstkového obvodu je proto zapotřebí několik sestav. Níže je uveden příklad 3 Schottkyho sestav se společnou katodou.

Ze 4 sestav se společnou katodou. Od předchozího se liší tím, že snese vyšší proud, se stejnými součástkami, protože Schottky jsou v něm zapojeny paralelně.

Ze 2 Schottkyho sestav jedna se společnou anodou a jedna se společnou katodou. Dozvědět se o co je anoda a katoda, můžete v našem samostatném článku.

Jak pájet a spojovat

Není těžké studovat a znát obvody, hlavní potíže vznikají, když se začátečník rozhodne pájet diodový můstek vlastníma rukama. Pro pájení usměrňovače 4 sovětských exemplářů typu kd202 použijte níže uvedený obrázek.

Chcete-li sestavit diodový můstek z moderních diskrétních diod, jako je nízkoenergetická 1n4007 (a další - všechny vypadají stejně a liší se pouze velikostí), pečlivě si prohlédněte následující obrázek.

Pokud jej ale nesestavíte ze samostatných dílů, ale použijete hotový můstek, pak se níže podívejte, jak jej správně zapojit do obvodu.

Začátečníci také budou mít zájem sledovat video o tom, jak vyrobit jednoduchý 12V zdroj:

Rozsah a účel

Nejčastěji se v napájecích zdrojích používají diodové můstky. V transformátorových zdrojích jsou připojeny k sekundárnímu vinutí transformátoru

V impulsních zdrojích - na vstup sítě 220V. V tomto případě jsou elektronický řídicí obvod a napájecí obvod UPS napájeny z usměrněného a vyhlazeného (ne vždy) síťového napětí (dosahuje asi 300-310 voltů).

Na svorkách sekundárního vinutí spínaného zdroje je vysokofrekvenční střídavé napětí. Pro jeho narovnání jsou instalovány sestavy dvojitých Schottkyho diod. V tomto ohledu se často používá středový usměrňovací obvod.

V automobilech a motocyklech se používají třífázové diodové můstky, sestavené podle schématu Larionova s tři další ventily, protože k napájení palubní sítě se používá třífázový generátor. Můstek v generátoru je vyroben ve formě kruhového sektoru a je instalován na jeho zadní části.

Výjimkou jsou některé moderní vozy Toyota a další značky, ty využívají 6fázový generátor k realizaci dvanáctipulzního usměrňovacího obvodu 12 ventilů. To má snížit zvlnění a zvýšit výstupní proud.

Metody ověřování

Pro testování diodového můstku je nejlepší multimetr v režimu testu diod.

K tomu je potřeba prozvonit vstupní zkrat, poté výstupní (musí být zapájen diodový můstek).

Bez pájení přímo na desce můžete měřit úbytek napětí na přechodech diod. Chcete-li to provést, musíte určit pinout můstku, obvykle je to uvedeno přímo na pouzdru, o kterém jsme hovořili výše.

Obrazovka multimetru by měla zobrazovat čísla v dopředném zkreslení v rozsahu 500-800 mV a ve zpětném směru - nad 1500 a do nekonečna (v závislosti na konkrétní součásti a měřicím zařízení). Totéž lze provést v režimu Ohmmeter, jak je znázorněno na obrázku níže.

Tento proces je podrobněji popsán v článku "jak zkontrolovat diodový můstek“, Kde jsme kromě testovací metody hovořili i o příznacích poruchy. Podívejte se také na video, jak otestovat jednofázový usměrňovač a diodový můstek generátoru automobilu:

Tím naše podrobné vysvětlení končí. Doufáme, že nyní je vám jasné, k čemu je diodový můstek a co dělá v elektrickém obvodu. Pokud máte nějaké dotazy, zeptejte se je v komentářích pod článkem!

Související materiály:

• Jak pájet rádiové součástky z desek
• Jak používat multimetr - návod pro figuríny
• Jak snížit napětí v síti

Jako(0)nemám rád(0)