Diodebrug: apparaat, werkingsprincipe, doel, circuits

Definitie

Een diodebrug is een schakeloplossing voor het gelijkrichten van wisselstroom. Een andere naam is een dubbelfasige gelijkrichter. Het is opgebouwd uit halfgeleider-gelijkrichterdiodes of hun variëteiten - Schottky-diodes.

Het brugverbindingsschema gaat uit van de aanwezigheid van meerdere (voor een enkelfasig circuit - vier) halfgeleiderdiodes waarop de belasting is aangesloten.

Het kan bestaan ​​uit discrete elementen die op een bord zijn gesoldeerd, maar in de 21e eeuw komen aangesloten diodes in een apart pakket vaker voor. Uiterlijk lijkt het op elk ander elektronisch onderdeel - poten worden verwijderd uit het geval van een bepaalde standaardafmeting voor aansluiting op de sporen van de printplaat.

Het is vermeldenswaard dat meerdere kleppen gecombineerd in één behuizing, die niet zijn aangesloten volgens een brugschakeling, diode-assemblages worden genoemd.

Afhankelijk van de omvang en het aansluitschema zijn diodebruggen:

• eenfasig;
• drie fase.

De aanduiding op het diagram kan in twee versies worden uitgevoerd, welke UGO in de tekening moet gebruiken, hangt af van of de brug is samengesteld uit afzonderlijke elementen of dat er een kant-en-klaar exemplaar wordt gebruikt.

Operatie principe

Laten we eens kijken hoe een diodebrug werkt. Om te beginnen laten diodes stroom in één richting door. Het gelijkrichten van de wisselspanning vindt plaats door de eenzijdige geleiding van de diodes. Door hun correcte aansluiting wordt de negatieve halve golf van de wisselspanning in de vorm van een positieve aan de belasting geleverd. In eenvoudige bewoordingen keert het de negatieve halve golf om.

Voor de eenvoud en duidelijkheid zullen we de werking ervan beschouwen aan de hand van het voorbeeld van een enkelfasige dubbelfasige gelijkrichter.

Het werkingsprincipe van het circuit is gebaseerd op het feit dat de diodes stroom in één richting geleiden en is als volgt:

• Aan de ingang van de diodebrug wordt een wisselend sinusvormig signaal geleverd, bijvoorbeeld 220V van een huishoudstroomvoorziening (in het aansluitschema is de ingang van de diodebrug aangeduid als AC of ~).
• Elk van de halve golven van sinusvormige spanning (figuur hieronder) wordt doorgegeven door een paar poorten die diagonaal op het diagram staan.

De positieve halve golf wordt doorgegeven door de diodes VD1, VD3 en de negatieve helft - door VD2 en VD4. Je kunt het signaal aan de in- en uitgang van de onderstaande schakeling zien.

Zo'n signaal wordt een gelijkgerichte rimpelspanning genoemd. Om het glad te strijken, wordt een filter met een condensator aan het circuit toegevoegd.

Belangrijkste kenmerken

Laten we eens kijken naar de belangrijkste kenmerken van halfgeleiderdiodes. Latijnse letters geven hun aanduiding in de Engelstalige technische documentatie (de zogenaamde Datasheet):

• V_toeren - piek- of maximale sperspanning. Wanneer deze spanning wordt overschreden, wordt de pn-overgang onomkeerbaar vernietigd.
• V_{r (rms)} - gemiddelde sperspanning. Normaal voor werk, hetzelfde als U_arr in de kenmerken van huishoudelijke componenten.
• l_O - gemiddelde gelijkgerichte stroom, hetzelfde als I_NS van binnenlands.
• l_fsm - piek gelijkgerichte stroom.
• V_fm - spanningsval in voorwaartse bias (in de open geleidende toestand) is meestal 0,6-0,7 V, en meer voor modellen met hoge stroomsterkte.

Beginners vragen zich bij het repareren of ontwerpen van elektronische apparatuur en voedingen af: hoe kies je de juiste diodebrug?

In dit geval zijn de belangrijkste parameters voor u de omgekeerde spanning en stroom. Als u bijvoorbeeld een 220V-diodebrug wilt selecteren, moet u kijken naar modellen met een nominale spanning van meer dan 400V en de vereiste stroom, bijvoorbeeld KBPC106 (of 108, 110). Zijn technische kenmerken:

• maximale gelijkgerichte stroom - 3A;
• piekstroom (korte termijn) - 50A;
• sperspanning - 600V (respectievelijk 800V, 1000V voor KBPC108 en 110).

Onthoud deze kenmerken en u kunt eenvoudig bepalen welke optie u uit de catalogus moet kiezen.

Gelijkrichtercircuits

Het hoofddoel is het gelijkrichten van stroom in voedingen; naast andere componenten van het circuit kan een ingangsfilter worden onderscheiden, dat na de gelijkrichter wordt aangesloten - het is ontworpen om rimpelingen weg te werken. Laten we dit probleem eens nader bekijken!

Allereerst is het vermeldenswaard dat een diodebrug een enkelfasige gelijkrichterschakeling van 4 diodes of een driefasige gelijkrichterschakeling van 6 wordt genoemd. Maar amateurs noemen dit vaak een middelpuntgelijkrichtercircuit.

In een dubbelfasige gelijkrichter worden twee halve golven aan de belasting geleverd en in een halfgolfgelijkrichter één.

Laten we de terminologie begrijpen om verwarring te voorkomen.

Hieronder zie je een enkelfasig dubbelfasig circuit, de juiste naam is "Gretz-circuit", het is dit dat meestal wordt bedoeld onder de naam "diodebrug".

Het circuit van Larionov is een driefasige diodebrug, de uitgang is een full-wave-signaal. De diodes erin zenden halve golven uit en openen naar netspanning, d.w.z. afwisselend: bovenste fase A-diode en onderste fase B-diode, bovenste fase B en onderste fase C, enz.

Voor de volledigheid moet u het hebben over andere AC-spanningsgelijkrichtercircuits.

Halfgolfgelijkrichter van 1 diode in serie geschakeld met de belasting. Het wordt gebruikt in ballastvoedingen, miniatuurvoedingen met een laag vermogen en in apparaten die niet veeleisend zijn voor de rimpelcoëfficiënt. Er wordt slechts één halve golf aan de belasting toegevoerd.

Full-wave met een middelpunt - dit is wat ten onrechte een brug van 2 diodes wordt genoemd. Hier geleidt slechts één diode elke halve golf. Het voordeel is een hoger rendement dan dat van het Gretz-circuit, vanwege het kleinere aantal halfgeleiderpoorten. Het gebruik ervan wordt echter bemoeilijkt door het feit dat een transformator met een middelpuntaftakking nodig is, wat wordt weergegeven in het schematische diagram. Het kan niet worden gebruikt om de 220V-netspanning te corrigeren.

Gelijkrichter gemaakt van Schottky-assemblages. Gebruikt in schakelende voedingen, omdat Schottky-diodes minder hersteltijd in omgekeerde richting hebben, klein barrièrecapaciteit (snellere overgang van open naar gesloten toestand) en lage voorwaartse spanningsval (minder verliezen). Meestal worden Schottkies gevonden in samenstellingen, met een gemeenschappelijke anode of kathode, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.

Daarom zijn er verschillende assemblages nodig om het brugcircuit te assembleren. Hieronder is een voorbeeld van 3 gemeenschappelijke kathode Schottky-assemblages.

Van 4 samenstellingen met een gemeenschappelijke kathode. Het verschilt van het vorige doordat het een hogere stroom kan weerstaan, met dezelfde componenten, omdat de Schottkys er parallel in zijn geschakeld.

Van de 2 Schottky-assemblages, één met een gemeenschappelijke anode en één met een gemeenschappelijke kathode. Leren over wat is anode en kathode?, kunt u in ons aparte artikel.

Hoe te solderen en aan te sluiten

Het is niet moeilijk om de circuits te bestuderen en te kennen, de grootste problemen ontstaan ​​​​wanneer een beginner besluit een diodebrug met zijn eigen handen te solderen. Gebruik de onderstaande afbeelding om een ​​gelijkrichter van 4 Sovjet-exemplaren van het type kd202 te solderen.

Om een ​​diodebrug samen te stellen van moderne discrete diodes zoals 1n4007 met laag vermogen (en andere - ze zien er allemaal hetzelfde uit en verschillen alleen in grootte), kijk aandachtig naar de volgende afbeelding.

Maar als je hem niet uit losse onderdelen monteert, maar een kant-en-klare brug gebruikt, kijk dan hieronder hoe je hem goed aansluit op het circuit.

Beginners zullen ook geïnteresseerd zijn in het bekijken van een video over het maken van een eenvoudige 12V-voeding:

Toepassingsgebied en doel

Meestal worden diodebruggen gebruikt in voedingen. In transformatorvoedingen zijn ze aangesloten op de secundaire wikkeling van de transformator

In impulsvoedingen - naar de ingang van het 220V-netwerk. In dit geval worden het elektronische regelcircuit en het stroomcircuit van de UPS gevoed door een gelijkgerichte en afgevlakte (niet altijd) netspanning (bereikt ongeveer 300-310 volt).

Op de klemmen van de secundaire wikkeling van de schakelende voeding staat een hoogfrequente wisselspanning. Om het recht te trekken, zijn assemblages van dubbele Schottky-diodes geïnstalleerd. In dit opzicht wordt vaak een middelpunt-rectificatiecircuit gebruikt.

In auto's en motorfietsen worden driefasige diodebruggen gebruikt, geassembleerd volgens het Larionov-schema met drie extra kleppen, omdat een driefasig wordt gebruikt om het boordnet van stroom te voorzien generator. De brug in de generator is gemaakt in de vorm van een cirkelsector en is op het achterste gedeelte geïnstalleerd.

De uitzondering zijn sommige moderne Toyota-auto's en andere merken, ze gebruiken een 6-fasen generator om een ​​twaalf-puls gelijkrichtcircuit van 12 kleppen te implementeren. Dit is om de rimpel te verminderen en de uitgangsstroom te verhogen.

Verificatiemethoden

Een multimeter in diodetestmodus is het beste voor het testen van een diodebrug.

Om dit te doen, moet u de ingangskortsluiting bellen en vervolgens de uitgang (de diodebrug moet worden uitgesoldeerd).

Zonder direct op het bord te solderen, kun je de spanningsval over de diodeovergangen meten. Om dit te doen, moet u de pin-out van de brug bepalen, meestal wordt dit direct op de behuizing aangegeven, die we hierboven hebben besproken.

Het multimeterscherm moet getallen weergeven in de voorwaartse bias in het bereik van 500-800 mV, en in het omgekeerde - boven 1500 en tot oneindig (afhankelijk van de specifieke component en het meetapparaat). Hetzelfde kan worden gedaan in de Ohmmeter-modus, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.

Dit proces wordt in meer detail beschreven in het artikel "hoe een diodebrug te controleren?,,Waarbij we naast de testmethode ook gesproken hebben over de symptomen van een storing. Bekijk ook de video over het testen van een enkelfasige gelijkrichter en diodebrug van een autogenerator:

Hiermee besluiten we onze gedetailleerde uitleg. We hopen dat je nu begrijpt waar een diodebrug voor is en wat hij doet in een elektrisch circuit. Als je vragen hebt, stel ze dan in de reacties onder het artikel!

Gerelateerde materialen:

• Hoe radiocomponenten van borden te solderen
• Een multimeter gebruiken - instructies voor dummies
• Hoe de spanning in het netwerk te verlagen?

Leuk vinden(0)ik hou niet van(0)