Ponte a diodi: dispositivo, principio di funzionamento, scopo, circuiti

Definizione

Un ponte a diodi è una soluzione circuitale per raddrizzare la corrente alternata. Un altro nome è un raddrizzatore a onda intera. È costruito da diodi raddrizzatori a semiconduttore o dalle loro varietà: diodi Schottky.

Lo schema di connessione del ponte presuppone la presenza di diversi (per un circuito monofase - quattro) diodi a semiconduttore a cui è collegato il carico.

Può essere costituito da elementi discreti saldati su una scheda, ma nel 21° secolo i diodi collegati in un pacchetto separato sono più comuni. Esternamente, sembra qualsiasi altro componente elettronico: le gambe vengono rimosse dalla custodia di una certa dimensione standard per il collegamento alle piste del circuito stampato.

Vale la pena notare che diverse valvole combinate in un alloggiamento, che non sono collegate secondo un circuito a ponte, sono chiamate gruppi diodi.

A seconda dell'ambito e dello schema di collegamento, i ponti a diodi sono:

• monofase;
• trifase.

La designazione sul diagramma può essere eseguita in due versioni, quale UGO utilizzare nel disegno dipende dal fatto che il ponte sia assemblato da singoli elementi o ne venga utilizzato uno già pronto.

Principio operativo

Capiamo come funziona un ponte a diodi. Per cominciare, i diodi passano la corrente in una direzione. La rettifica della tensione alternata avviene a causa della conduzione unilaterale dei diodi. A causa della loro corretta connessione, la semionda negativa della tensione alternata viene fornita al carico sotto forma di una positiva. In parole semplici, inverte la semionda negativa.

Per semplicità e chiarezza, considereremo il suo funzionamento usando l'esempio di un raddrizzatore a onda intera monofase.

Il principio di funzionamento del circuito si basa sul fatto che i diodi conducono la corrente in una direzione ed è il seguente:

• Un segnale sinusoidale alternato viene fornito all'ingresso del ponte a diodi, ad esempio 220 V da un'alimentazione domestica (nello schema di collegamento, l'ingresso del ponte a diodi è designato come CA o ~).
• Ciascuna delle semionde di tensione sinusoidale (figura sotto) è passata da una coppia di porte situate diagonalmente sul diagramma.

La semionda positiva viene fatta passare dai diodi VD1, VD3 e la semionda negativa da VD2 e VD4. Puoi vedere il segnale all'ingresso e all'uscita del circuito sottostante.

Tale segnale è chiamato tensione di ripple rettificata. Per livellarlo, al circuito viene aggiunto un filtro con un condensatore.

Caratteristiche principali

Consideriamo le principali caratteristiche dei diodi a semiconduttore. Le lettere latine danno la loro designazione nella documentazione tecnica in lingua inglese (il cosiddetto Datasheet):

• V_giri/min - tensione di picco o massima inversa. Al superamento di tale tensione, la giunzione pn viene irreversibilmente distrutta.
• V_{r (rms)} - tensione inversa media. Normale per lavoro, come U_arr nelle caratteristiche dei componenti domestici.
• io_o - corrente raddrizzata media, uguale a I_NS da domestico.
• io_fsm - corrente di picco rettificata.
• V_fm - la caduta di tensione nella polarizzazione diretta (nello stato di conduzione aperto) è solitamente di 0,6-0,7 V e più per i modelli ad alta corrente.

Quando si riparano apparecchiature elettroniche e alimentatori o li si progetta, i principianti chiedono: come scegliere il giusto ponte a diodi?

In questo caso, i parametri più importanti per te saranno la tensione e la corrente inverse. Ad esempio, per selezionare un ponte a diodi da 220 V, è necessario guardare i modelli con una tensione nominale maggiore di 400 V e la corrente richiesta, ad esempio KBPC106 (o 108, 110). Le sue caratteristiche tecniche:

• corrente massima raddrizzata - 3A;
• corrente di picco (a breve termine) - 50A;
• tensione inversa - 600 V (800 V, 1000 V per KBPC108 e 110, rispettivamente).

Ricorda queste caratteristiche e puoi facilmente determinare quale opzione scegliere dal catalogo.

Circuiti raddrizzatori

Lo scopo principale è la rettifica della corrente negli alimentatori, tra gli altri componenti del circuito si può distinguere un filtro di ingresso, che è collegato dopo il raddrizzatore: è progettato per appianare le increspature. Diamo un'occhiata più da vicino a questo problema!

Prima di tutto, vale la pena notare che un ponte a diodi è chiamato circuito raddrizzatore monofase di 4 diodi o trifase di 6. Ma i dilettanti spesso si riferiscono a questo come un circuito raddrizzatore del punto medio.

In un raddrizzatore a onda intera, vengono fornite due semionde al carico e in un raddrizzatore a semionda, uno.

Per evitare confusione, cerchiamo di capire la terminologia.

Sotto puoi vedere un circuito a onda intera monofase, il suo nome corretto è "Circuito di Gretz", è questo che è più spesso inteso sotto il nome di "ponte a diodi".

Il circuito di Larionov è un ponte a diodi trifase, l'uscita è un segnale a onda intera. I diodi in esso trasmettono semionde, aprendosi a tensione di linea, cioè. alternativamente: diodo di fase A superiore e diodo di fase B inferiore, fase B superiore e fase C inferiore, ecc.

Per completezza, dovresti parlare di altri circuiti raddrizzatori di tensione CA.

Raddrizzatore a semionda di 1 diodo collegato in serie al carico. Viene utilizzato negli alimentatori ballast, alimentatori miniaturizzati a bassa potenza, nonché in dispositivi poco impegnativi per il coefficiente di ondulazione. Al carico viene fornita solo una semionda.

Onda intera con un punto medio: questo è quello che viene erroneamente chiamato un ponte di 2 diodi. Qui, solo un diodo conduce ogni semionda. Il suo vantaggio è una maggiore efficienza rispetto a quella del circuito Gretz, a causa del minor numero di porte a semiconduttore. Tuttavia, il suo utilizzo è complicato dal fatto che è necessario un trasformatore con un punto medio, che si riflette nel diagramma schematico. Non può essere utilizzato per raddrizzare la tensione di rete 220V.

Raddrizzatore realizzato con gruppi Schottky. Utilizzato negli alimentatori a commutazione, poiché i diodi Schottky hanno un tempo di ripristino inverso inferiore, piccolo capacità della barriera (transizione più rapida dallo stato aperto a quello chiuso) e bassa caduta di tensione diretta (meno perdite). Molto spesso, gli Schottkies si trovano in assiemi, con un anodo o catodo comune, come mostrato nella figura seguente.

Pertanto, sono necessari diversi assemblaggi per assemblare il circuito a ponte. Di seguito è riportato un esempio di 3 assiemi Schottky a catodo comune.

Di 4 assiemi con catodo comune. Differisce dal precedente in quanto può sopportare una corrente più elevata, con gli stessi componenti, perché gli Schottky sono collegati in parallelo al suo interno.

Dei 2 assemblaggi Schottky, uno con anodo comune e uno con catodo comune. Impara al riguardo cos'è l'anodo e il catodo?, puoi farlo nel nostro articolo separato.

Come saldare e collegare

Non è difficile studiare e conoscere i circuiti, le principali difficoltà sorgono quando un principiante decide di saldare un ponte a diodi con le proprie mani. Per saldare un raddrizzatore di 4 copie sovietiche del tipo kd202, usa l'illustrazione qui sotto.

Per assemblare un ponte a diodi da moderni diodi discreti come 1n4007 a bassa potenza (e altri - hanno tutti lo stesso aspetto e differiscono solo per le dimensioni), osserva attentamente la seguente illustrazione.

Ma se non lo si assembla da parti separate, ma si utilizza un bridge già pronto, vedere di seguito come collegarlo correttamente al circuito.

Inoltre, i principianti saranno interessati a guardare un video su come realizzare un semplice alimentatore da 12 V:

Ambito e scopo

Molto spesso, i ponti a diodi vengono utilizzati negli alimentatori. Negli alimentatori per trasformatori, sono collegati all'avvolgimento secondario del trasformatore

Negli alimentatori a impulsi - all'ingresso della rete 220V. In questo caso, il circuito elettronico di controllo e il circuito di potenza dell'UPS sono alimentati da una tensione di rete raddrizzata e livellata (non sempre) (arriva a circa 300-310 volt).

Ai terminali dell'avvolgimento secondario dell'alimentatore a commutazione è presente una tensione alternata ad alta frequenza. Per raddrizzarlo, vengono installati gruppi di doppi diodi Schottky. A questo proposito, viene spesso utilizzato un circuito di rettifica del punto medio.

Nelle auto e nelle moto vengono utilizzati ponti a diodi trifase, assemblati secondo lo schema Larionov con tre valvole aggiuntive, perché viene utilizzata una trifase per alimentare la rete di bordo Generatore. Il ponte nel generatore è realizzato sotto forma di un settore circolare ed è installato nella sua parte posteriore.

L'eccezione sono alcune moderne auto Toyota e altri marchi, che utilizzano un generatore a 6 fasi per implementare un circuito di rettifica a dodici impulsi di 12 valvole. Questo serve a ridurre l'ondulazione e aumentare la corrente di uscita.

Metodi di verifica

Un multimetro in modalità test diodi è l'ideale per testare un ponte a diodi.

Per fare ciò, è necessario suonare il cortocircuito in ingresso, quindi quello in uscita (il ponte a diodi deve essere saldato).

Senza saldare direttamente sulla scheda, è possibile misurare la caduta di tensione sulle giunzioni dei diodi. Per fare ciò, è necessario determinare il pinout del ponte, di solito è indicato direttamente sul case, di cui abbiamo discusso sopra.

Lo schermo del multimetro dovrebbe visualizzare i numeri nella polarizzazione diretta nell'intervallo di 500-800 mV e al contrario - sopra 1500 e all'infinito (a seconda del componente specifico e del dispositivo di misurazione). Lo stesso può essere fatto in modalità Ohmmetro, come mostrato nella figura sottostante.

Questo processo è descritto in modo più dettagliato nell'articolo "come controllare un ponte a diodi", Dove, oltre al metodo di prova, abbiamo parlato anche dei sintomi di un malfunzionamento. Guarda anche il video su come testare un raddrizzatore monofase e un ponte a diodi di un generatore per auto:

Questo conclude la nostra spiegazione dettagliata. Speriamo che ora ti sia diventato chiaro a cosa serve un ponte a diodi e cosa fa in un circuito elettrico. Se hai domande, chiedile nei commenti sotto l'articolo!

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