Puente de diodos: dispositivo, principio de funcionamiento, finalidad, circuitos

Definición

Un puente de diodos es una solución de circuitos para rectificar la corriente alterna. Otro nombre es rectificador de onda completa. Está construido a partir de diodos rectificadores semiconductores o sus variedades: diodos Schottky.

El esquema de conexión del puente supone la presencia de varios (para un circuito monofásico, cuatro) diodos semiconductores a los que está conectada la carga.

Puede consistir en elementos discretos soldados en una placa, pero en el siglo XXI, los diodos conectados en un paquete separado son más comunes. Exteriormente, se ve como cualquier otro componente electrónico: las patas se quitan de la carcasa de un cierto tamaño estándar para conectarse a las pistas de la placa de circuito impreso.

Vale la pena señalar que varias válvulas combinadas en una carcasa, que no están conectadas según un circuito puente, se denominan conjuntos de diodos.

Según el alcance y el diagrama de conexión, los puentes de diodos son:

• fase única;
• tres fases.

La designación en el diagrama se puede realizar en dos versiones, que UGO usar en el dibujo depende de si el puente se ensambla a partir de elementos individuales o se usa uno ya hecho.

Principio de operación

Entendamos cómo funciona un puente de diodos. Para empezar, los diodos pasan la corriente en una dirección. La rectificación de la tensión alterna se produce debido a la conducción unilateral de los diodos. Debido a su correcta conexión, la media onda negativa de la tensión alterna se suministra a la carga en forma de positiva. En palabras simples, invierte la media onda negativa.

Por simplicidad y claridad, consideraremos su funcionamiento utilizando el ejemplo de un rectificador monofásico de onda completa.

El principio de funcionamiento del circuito se basa en el hecho de que los diodos conducen la corriente en una dirección y es el siguiente:

• Se suministra una señal sinusoidal alterna a la entrada del puente de diodos, por ejemplo, 220 V de una fuente de alimentación doméstica (en el diagrama de conexión, la entrada del puente de diodos se designa como CA o ~).
• Cada una de las medias ondas de voltaje sinusoidal (figura siguiente) pasa por un par de puertas ubicadas en diagonal en el diagrama.

La media onda positiva pasa por los diodos VD1, VD3 y la mitad negativa, por VD2 y VD4. Puede ver la señal en la entrada y salida del circuito a continuación.

Tal señal se llama voltaje de ondulación rectificado. Para suavizarlo, se agrega un filtro con un condensador al circuito.

Características principales

Consideremos las principales características de los diodos semiconductores. Las letras latinas dan su designación en la documentación técnica en idioma inglés (la denominada Hoja de datos):

• V_rpm - voltaje inverso pico o máximo. Cuando se excede este voltaje, la unión pn se destruye irreversiblemente.
• V_{r (rms)} - voltaje inverso promedio. Normal para el trabajo, igual que U_arr en las características de los componentes domésticos.
• I_o - corriente rectificada media, igual que yo_NS de nacional.
• I_fsm - pico de corriente rectificada.
• V_fm - La caída de voltaje en la polarización directa (en el estado de conducción abierta) suele ser de 0,6 a 0,7 V, y más para los modelos de alta corriente.

Al reparar equipos electrónicos y fuentes de alimentación o al diseñarlos, los principiantes se preguntan: ¿cómo elegir el puente de diodos adecuado?

En este caso, los parámetros más importantes para usted serán el voltaje y la corriente inversos. Por ejemplo, para seleccionar un puente de diodos de 220 V, debe buscar modelos con un voltaje nominal superior a 400 V y la corriente requerida, por ejemplo, KBPC106 (o 108, 110). Sus características técnicas:

• corriente rectificada máxima - 3A;
• corriente máxima (a corto plazo) - 50A;
• Voltaje inverso: 600 V (800 V, 1000 V para KBPC108 y 110, respectivamente).

Recuerde estas características y podrá determinar fácilmente qué opción elegir del catálogo.

Circuitos rectificadores

Rectificar la corriente en las fuentes de alimentación es el propósito principal; entre otros componentes del circuito, se puede distinguir un filtro de entrada, que se conecta después del rectificador, está diseñado para suavizar las ondulaciones. ¡Echemos un vistazo más de cerca a este problema!

En primer lugar, vale la pena señalar que un puente de diodos se llama circuito rectificador monofásico de 4 diodos o trifásico de 6. Pero los aficionados a menudo se refieren a esto como un circuito rectificador de punto medio.

En un rectificador de onda completa, se suministran dos medias ondas a la carga, y en un rectificador de media onda, una.

Para evitar confusiones, entendamos la terminología.

A continuación, verá un circuito monofásico de onda completa, su nombre correcto es "circuito Gretz", es el que se utiliza con mayor frecuencia con el nombre de "puente de diodos".

El circuito de Larionov es un puente de diodos trifásico, la salida es una señal de onda completa. Los diodos en él transmiten medias ondas, abriéndose a linea de voltaje, es decir. alternativamente: diodo de fase superior A y diodo de fase B inferior, fase superior B y fase inferior C, etc.

En aras de la integridad, debe hablar sobre otros circuitos rectificadores de voltaje de CA.

Rectificador de media onda de 1 diodo conectado en serie con la carga. Se utiliza en fuentes de alimentación de balasto, fuentes de alimentación en miniatura de baja potencia, así como en dispositivos que no exigen el coeficiente de ondulación. Solo se suministra una media onda a la carga.

Onda completa con un punto medio: esto es lo que se llama erróneamente un puente de 2 diodos. Aquí, solo un diodo conduce cada media onda. Su ventaja es una mayor eficiencia que la del circuito de Gretz, debido al menor número de puertas semiconductoras. Sin embargo, su uso se complica por el hecho de que se necesita un transformador con una toma de punto medio, lo que se refleja en el diagrama esquemático. No se puede utilizar para rectificar la tensión de red de 220V.

Rectificador fabricado con conjuntos Schottky. Se utiliza en fuentes de alimentación conmutadas, porque los diodos Schottky tienen menos tiempo de recuperación inversa, pequeño capacitancia de barrera (transición más rápida de estado abierto a cerrado) y baja caída de voltaje directo (menos pérdidas). La mayoría de las veces, los Schottkies se encuentran en ensamblajes, con un ánodo o cátodo común, como se muestra en la figura siguiente.

Por lo tanto, se requieren varios ensamblajes para ensamblar el circuito puente. A continuación se muestra un ejemplo de 3 conjuntos Schottky de cátodos comunes.

De 4 montajes con un cátodo común. Se diferencia del anterior en que puede soportar una corriente superior, con los mismos componentes, porque los Schottky están conectados en paralelo en él.

De los 2 conjuntos Schottky, uno con un ánodo común y otro con un cátodo común. Aprender acerca que es ánodo y cátodo, puede hacerlo en nuestro artículo separado.

Cómo soldar y conectar

No es difícil estudiar y conocer los circuitos, las principales dificultades surgen cuando un principiante decide soldar un puente de diodos con sus propias manos. Para soldar un rectificador de 4 copias soviéticas del tipo kd202, utilice la siguiente ilustración.

Para ensamblar un puente de diodos a partir de diodos discretos modernos como el 1n4007 de baja potencia (y otros, todos tienen el mismo aspecto y solo difieren en tamaño), observe detenidamente la siguiente ilustración.

Pero si no lo ensambla a partir de partes separadas, sino que usa un puente ya hecho, vea a continuación cómo conectarlo correctamente al circuito.

Además, los principiantes estarán interesados ​​en ver un video sobre cómo hacer una fuente de alimentación simple de 12V:

Alcance y propósito

La mayoría de las veces, los puentes de diodos se utilizan en fuentes de alimentación. En las fuentes de alimentación del transformador, están conectados al devanado secundario del transformador.

En fuentes de alimentación de impulso - a la entrada de red de 220V. En este caso, el circuito de control electrónico y el circuito de alimentación del SAI se alimentan de una tensión de red rectificada y suavizada (no siempre) (alcanza unos 300-310 voltios).

Hay una tensión alterna de alta frecuencia en los terminales del devanado secundario de la fuente de alimentación conmutada. Para enderezarlo, se instalan conjuntos de diodos Schottky dobles. En este sentido, a menudo se utiliza un circuito de rectificación de punto medio.

En automóviles y motocicletas, se utilizan puentes de diodos trifásicos, ensamblados de acuerdo con el esquema de Larionov con tres válvulas adicionales, porque se utiliza una trifásica para alimentar la red de a bordo generador. El puente en el generador se realiza en forma de sector de un círculo y se instala en su parte trasera.

La excepción son algunos automóviles Toyota modernos y otras marcas, que utilizan un generador de 6 fases para implementar un circuito de rectificación de doce pulsos de 12 válvulas. Esto es para reducir la ondulación y aumentar la corriente de salida.

Métodos de verificación

Un multímetro en modo de prueba de diodos es mejor para probar un puente de diodos.

Para hacer esto, necesita hacer sonar el cortocircuito de entrada, luego el de salida (el puente de diodos debe estar soldado).

Sin soldar directamente en la placa, puede medir la caída de voltaje en las uniones de diodos. Para hacer esto, debe determinar el pinout del puente, generalmente se indica directamente en el caso, que discutimos anteriormente.

La pantalla del multímetro debe mostrar números en la polarización directa en el rango de 500-800 mV, y en la inversa, por encima de 1500 y hasta el infinito (según el componente específico y el dispositivo de medición). Lo mismo se puede hacer en el modo Ohmímetro, como se muestra en la siguiente figura.

Este proceso se describe con más detalle en el artículo "cómo comprobar un puente de diodos", Donde, además del método de prueba, también hablamos sobre los síntomas de un mal funcionamiento. También vea el video sobre cómo probar un rectificador monofásico y un puente de diodos de un generador de automóvil:

Con esto concluye nuestra explicación detallada. Esperamos que ahora te haya quedado claro para qué sirve un puente de diodos y para qué sirve en un circuito eléctrico. Si tiene alguna pregunta, hágala en los comentarios debajo del artículo.

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