Mostek diodowy: urządzenie, zasada działania, przeznaczenie, obwody

Definicja

Mostek diodowy to rozwiązanie obwodów do prostowania prądu przemiennego. Inna nazwa to prostownik pełnookresowy. Zbudowany jest z półprzewodnikowych diod prostowniczych lub ich odmian - diod Schottky'ego.

Schemat połączenia mostkowego zakłada obecność kilku (dla obwodu jednofazowego - czterech) diod półprzewodnikowych, do których podłączone jest obciążenie.

Może składać się z elementów dyskretnych wlutowanych na płytce, ale w XXI wieku coraz częściej spotyka się diody łączone w osobnym opakowaniu. Zewnętrznie wygląda jak każdy inny element elektroniczny - nogi są usuwane z obudowy o określonym standardowym rozmiarze w celu podłączenia do torów płytki drukowanej.

Warto zauważyć, że kilka zaworów połączonych w jedną obudowę, które nie są połączone zgodnie z obwodem mostkowym, nazywa się zespołami diod.

W zależności od zakresu i schematu połączeń mostki diodowe to:

• jednofazowy;
• trójfazowy.

Oznaczenie na schemacie można wykonać w dwóch wersjach, których wykorzystanie UGO na rysunku zależy od tego, czy most jest zmontowany z pojedynczych elementów, czy jest używany gotowy.

Zasada działania

Rozumiem, jak działa mostek diodowy. Po pierwsze, diody przepuszczają prąd w jednym kierunku. Prostowanie napięcia przemiennego następuje z powodu jednostronnego przewodzenia diod. Ze względu na ich prawidłowe połączenie ujemna półfala napięcia przemiennego jest dostarczana do obciążenia w postaci dodatniej. W prostych słowach odwraca ujemną półfalę.

Dla prostoty i jasności rozważymy jego działanie na przykładzie jednofazowego prostownika pełnookresowego.

Zasada działania obwodu opiera się na fakcie, że diody przewodzą prąd w jednym kierunku i wygląda następująco:

• Na wejście mostka diodowego dostarczany jest naprzemienny sygnał sinusoidalny, na przykład 220 V z domowego źródła zasilania (na schemacie połączeń wejście mostka diodowego jest oznaczone jako AC lub ~).
• Każda z półfal napięcia sinusoidalnego (rysunek poniżej) przechodzi przez parę bramek umieszczonych ukośnie na schemacie.

Dodatnia półfala jest przepuszczana przez diody VD1, VD3, a ujemna połowa - przez VD2 i VD4. Możesz zobaczyć sygnał na wejściu i wyjściu obwodu poniżej.

Taki sygnał nazywamy wyprostowanym napięciem tętnienia. Aby go wygładzić, do obwodu dodawany jest filtr z kondensatorem.

Główna charakterystyka

Rozważmy główne cechy diod półprzewodnikowych. Litery łacińskie podają swoje oznaczenie w anglojęzycznej dokumentacji technicznej (tzw. Datasheet):

• V_obr./min - szczytowe lub maksymalne napięcie wsteczne. Przekroczenie tego napięcia powoduje nieodwracalne zniszczenie złącza pn.
• V_{r (rms)} - średnie napięcie wsteczne. Normalny do pracy, taki sam jak U_Arr w charakterystyce komponentów domowych.
• i_o - średni prąd wyprostowany, taki sam jak I_NS od krajowego.
• i_fsm - szczytowy prąd wyprostowany.
• V_fm - spadek napięcia w kierunku przewodzenia (w stanie przewodzenia otwartego) wynosi zwykle 0,6-0,7 V i więcej dla modeli wysokoprądowych.

Naprawiając sprzęt elektroniczny i zasilacze lub je projektując, początkujący pytają: jak wybrać odpowiedni mostek diodowy?

W takim przypadku najważniejszymi parametrami dla Ciebie będą napięcie wsteczne i prąd. Na przykład, aby wybrać mostek diodowy 220 V, musisz spojrzeć na modele o napięciu znamionowym większym niż 400 V i wymaganym prądzie, na przykład KBPC106 (lub 108, 110). Jego charakterystyka techniczna:

• maksymalny prąd wyprostowany - 3A;
• prąd szczytowy (krótkotrwały) - 50A;
• napięcie wsteczne - 600V (800V, 1000V odpowiednio dla KBPC108 i 110).

Zapamiętaj te cechy, a będziesz mógł łatwo określić, którą opcję wybrać z katalogu.

Obwody prostownikowe

Głównym celem jest prostowanie prądu w zasilaczach, wśród innych elementów układu można wyróżnić filtr wejściowy, który jest podłączony za prostownikiem - ma on na celu wygładzenie tętnień. Przyjrzyjmy się bliżej temu zagadnieniu!

Przede wszystkim warto zauważyć, że mostek diodowy nazywany jest jednofazowym obwodem prostownika z 4 diodami lub trójfazowym z 6. Ale amatorzy często nazywają to obwodem prostownika punktu środkowego.

W prostowniku pełnookresowym do obciążenia dostarczane są dwie półfale, aw prostowniku półfalowym jedna.

Aby uniknąć nieporozumień, zrozummy terminologię.

Poniżej widać jednofazowy obwód pełnofalowy, jego poprawna nazwa to „obwód Gretza”, to właśnie to najczęściej oznacza się pod nazwą „mostek diodowy”.

Obwód Larionowa jest trójfazowym mostkiem diodowym, wyjściem jest sygnał pełnofalowy. Znajdujące się w nim diody przekazują półfale, otwierając się do napięcie sieciowe, tj. na przemian: górna dioda fazy A i dolna faza B, górna faza B i dolna faza C itd.

Ze względu na kompletność należy porozmawiać o innych obwodach prostowników napięcia przemiennego.

Prostownik półfalowy 1 diody połączony szeregowo z obciążeniem. Znajduje zastosowanie w zasilaczach balastowych, miniaturowych zasilaczach małej mocy, a także w urządzeniach niewymagających współczynnika tętnienia. Do obciążenia dostarczana jest tylko jedna półfala.

Pełna fala z punktem środkowym - to jest błędnie nazywane mostkiem 2 diod. Tutaj tylko jedna dioda przewodzi każdą półfalę. Jego zaletą jest wyższa sprawność niż w układzie Gretza, ze względu na mniejszą liczbę bramek półprzewodnikowych. Jednak jego zastosowanie komplikuje fakt, że potrzebny jest transformator z odczepem w punkcie środkowym, co odzwierciedla schemat ideowy. Nie można go używać do prostowania napięcia sieciowego 220V.

Prostownik wykonany z zespołów Schottky'ego. Stosowany w zasilaczach impulsowych, ponieważ diody Schottky'ego mają krótszy czas powrotu wstecznego, mały pojemność bariery (szybsze przejście ze stanu otwartego do zamkniętego) i niski spadek napięcia przewodzenia (mniej straty). Najczęściej Schottkie znajdują się w zespołach ze wspólną anodą lub katodą, jak pokazano na poniższym rysunku.

Dlatego do złożenia obwodu mostkowego wymaganych jest kilka zespołów. Poniżej znajduje się przykład 3 wspólnych zespołów katody Schottky'ego.

Z 4 zespołów ze wspólną katodą. Różni się od poprzedniego tym, że może wytrzymać wyższy prąd, z tymi samymi komponentami, ponieważ Schottky są w nim połączone równolegle.

Spośród 2 zespołów Schottky'ego, jeden ze wspólną anodą i jeden ze wspólną katodą. Uczyć się o co to jest anoda i katoda?, możesz w naszym osobnym artykule.

Jak lutować i łączyć

Badanie i poznanie obwodów nie jest trudne, główne trudności pojawiają się, gdy początkujący decyduje się przylutować mostek diodowy własnymi rękami. Aby przylutować prostownik 4 sowieckich egzemplarzy typu kd202, skorzystaj z poniższej ilustracji.

Aby złożyć mostek diodowy z nowoczesnych diod dyskretnych, takich jak 1n4007 małej mocy (i inne - wszystkie wyglądają tak samo i różnią się tylko rozmiarem), uważnie spójrz na poniższą ilustrację.

Ale jeśli nie zmontujesz go z oddzielnych części, ale użyjesz gotowego mostka, zobacz poniżej, jak prawidłowo podłączyć go do obwodu.

Początkujący będą również zainteresowani oglądaniem filmu o tym, jak wykonać prosty zasilacz 12 V:

Zakres i cel

Najczęściej w zasilaczach stosuje się mostki diodowe. W zasilaczach transformatorowych są one połączone z uzwojeniem wtórnym transformatora

W zasilaczach impulsowych - do wejścia sieciowego 220V. W takim przypadku elektroniczny obwód sterujący i obwód zasilający UPS są zasilane z wyprostowanego i wygładzonego (nie zawsze) napięcia sieciowego (osiąga około 300-310 woltów).

Na zaciskach uzwojenia wtórnego zasilacza impulsowego występuje napięcie przemienne o wysokiej częstotliwości. Aby go wyprostować, instalowane są zespoły podwójnych diod Schottky'ego. W związku z tym często stosuje się obwód prostowania punktu środkowego.

W samochodach i motocyklach stosuje się trójfazowe mostki diodowe, montowane zgodnie ze schematem Larionowa z trzy dodatkowe zawory, ponieważ do zasilania sieci pokładowej wykorzystywany jest prąd trójfazowy generator. Mostek w generatorze wykonany jest w formie wycinka koła i jest zainstalowany na jego tylnej części.

Wyjątkiem są niektóre nowoczesne samochody Toyota i inne marki, które wykorzystują 6-fazowy generator do realizacji dwunastopulsowego obwodu prostowniczego złożonego z 12 zaworów. Ma to na celu zmniejszenie tętnień i zwiększenie prądu wyjściowego.

Metody weryfikacji

Do testowania mostka diodowego najlepiej nadaje się multimetr w trybie testu diody.

Aby to zrobić, musisz zadzwonić na zwarcie wejściowe, a następnie wyjściowe (mostek diodowy musi być wylutowany).

Bez lutowania bezpośrednio na płytce można zmierzyć spadek napięcia na złączach diodowych. Aby to zrobić, musisz określić pinout mostka, zwykle jest to wskazane bezpośrednio w przypadku, który omówiliśmy powyżej.

Ekran multimetru powinien wyświetlać liczby w przód bias w zakresie 500-800 mV, aw rewersie powyżej 1500 i do nieskończoności (w zależności od konkretnego elementu i urządzenia pomiarowego). To samo można zrobić w trybie omomierza, jak pokazano na poniższym rysunku.

Proces ten opisano bardziej szczegółowo w artykule ”jak sprawdzić mostek diodowy”, Gdzie oprócz metody badawczej rozmawialiśmy również o objawach awarii. Obejrzyj także wideo na temat testowania jednofazowego prostownika i mostka diodowego generatora samochodowego:

To kończy nasze szczegółowe wyjaśnienie. Mamy nadzieję, że teraz stało się dla Ciebie jasne, do czego służy mostek diodowy i co robi w obwodzie elektrycznym. Jeśli masz jakieś pytania, zadaj je w komentarzach pod artykułem!

Powiązane materiały:

• Jak lutować elementy radiowe z płyt?
• Jak korzystać z multimetru - instrukcje dla manekinów
• Jak obniżyć napięcie w sieci?

Lubić(0)nie lubię(0)