Ponte de diodo: dispositivo, princípio de operação, propósito, circuitos

Definição

Uma ponte de diodo é uma solução de circuito para retificar corrente alternada. Outro nome é retificador de onda completa. É construído a partir de diodos retificadores semicondutores ou suas variedades - diodos Schottky.

O esquema de conexão em ponte assume a presença de vários (para um circuito monofásico - quatro) diodos semicondutores aos quais a carga está conectada.

Pode consistir em elementos discretos soldados em uma placa, mas no século 21, diodos conectados em um pacote separado são mais comuns. Externamente, parece que qualquer outro componente eletrônico - pernas são removidas da caixa de um certo tamanho padrão para conexão aos trilhos da placa de circuito impresso.

É importante notar que várias válvulas combinadas em um invólucro, que não são conectadas de acordo com um circuito em ponte, são chamadas de conjuntos de diodos.

Dependendo do escopo e do diagrama de conexão, as pontes de diodo são:

• Fase única;
• trifásico.

A designação no diagrama pode ser realizada em duas versões, que UGO usar no desenho depende se a ponte é montada a partir de elementos individuais ou se é usado um já pronto.

Princípio de operação

Vamos entender como funciona uma ponte de diodo. Para começar, os diodos passam a corrente em uma direção. A retificação da tensão alternada ocorre devido à condução unilateral dos diodos. Devido à sua correta conexão, a meia onda negativa da tensão alternada é fornecida à carga na forma de uma meia onda positiva. Em palavras simples, ele inverte a meia-onda negativa.

Para simplicidade e clareza, consideraremos sua operação usando o exemplo de um retificador de onda completa monofásico.

O princípio de funcionamento do circuito é baseado no fato de que os diodos conduzem a corrente em uma direção e é o seguinte:

• Um sinal sinusoidal alternado é fornecido à entrada da ponte de diodo, por exemplo, 220 V de uma fonte de alimentação doméstica (no diagrama de conexão, a entrada da ponte de diodo é designada como CA ou ~).
• Cada uma das meias-ondas de tensão senoidal (figura abaixo) é passada por um par de portas localizadas diagonalmente no diagrama.

A meia onda positiva é passada pelos diodos VD1, VD3 e a metade negativa - por VD2 e VD4. Você pode ver o sinal na entrada e na saída do circuito abaixo.

Esse sinal é chamado de tensão ondulada retificada. Para suavizá-lo, um filtro com capacitor é adicionado ao circuito.

Características principais

Vamos considerar as principais características dos diodos semicondutores. As letras latinas dão sua designação na documentação técnica em inglês (a chamada folha de dados):

• V_rpm - pico ou tensão reversa máxima. Quando esta tensão é excedida, a junção PN é irreversivelmente destruída.
• V_{r (rms)} - tensão reversa média. Normal para o trabalho, o mesmo que U_arr nas características dos componentes domésticos.
• eu_o - corrente retificada média, a mesma que I_NS do doméstico.
• eu_fsm - corrente retificada de pico.
• V_fm - a queda de tensão na polarização direta (no estado de condução aberto) é geralmente de 0,6-0,7 V e mais para modelos de alta corrente.

Ao consertar equipamentos eletrônicos e fontes de alimentação ou projetá-los, os iniciantes perguntam: como escolher a ponte de diodo certa?

Nesse caso, os parâmetros mais importantes para você serão a tensão e a corrente reversas. Por exemplo, para selecionar uma ponte de diodo de 220 V, você precisa olhar para modelos com uma tensão nominal maior que 400 V e a corrente necessária, por exemplo, KBPC106 (ou 108, 110). Suas características técnicas:

• corrente retificada máxima - 3A;
• corrente de pico (curto prazo) - 50A;
• tensão reversa - 600 V (800 V, 1000 V para KBPC108 e 110, respectivamente).

Lembre-se dessas características e você poderá determinar facilmente qual opção escolher no catálogo.

Circuitos retificadores

A retificação da corrente nas fontes de alimentação é o objetivo principal; entre outros componentes do circuito, um filtro de entrada pode ser distinguido, que é conectado após o retificador - ele é projetado para suavizar ondulações. Vamos examinar mais de perto esse problema!

Em primeiro lugar, é importante notar que uma ponte de diodo é chamada de circuito retificador monofásico de 4 diodos ou trifásico de 6 diodos. Mas os amadores costumam se referir a isso como um circuito retificador de ponto médio.

Em um retificador de onda completa, duas meias-ondas são fornecidas à carga e, em um retificador de meia onda, uma.

Para evitar confusão, vamos entender a terminologia.

Abaixo você vê um circuito de onda completa monofásico, seu nome correto é "circuito de Gretz", é isso que é mais comumente chamado de "ponte de diodo".

O circuito de Larionov é uma ponte de diodo trifásico, a saída é um sinal de onda completa. Os diodos nele transmitem meias-ondas, abrindo para tensão da linha, ou seja, alternadamente: diodo de fase A superior e diodo de fase B inferior, fase B superior e fase C inferior, etc.

Para ser mais completo, você deve falar sobre outros circuitos retificadores de tensão CA.

Retificador de meia onda de 1 diodo conectado em série com a carga. Ele é usado em fontes de alimentação de lastro, fontes de alimentação em miniatura de baixa potência, bem como em dispositivos que não exigem muito do coeficiente de ondulação. Apenas uma meia onda é fornecida à carga.

Onda completa com um ponto médio - isso é o que é erroneamente chamado de ponte de 2 diodos. Aqui, apenas um diodo conduz cada meia onda. Sua vantagem é uma maior eficiência do que o circuito de Gretz, devido ao menor número de portas semicondutoras. No entanto, seu uso é complicado pelo fato de ser necessário um transformador com uma derivação de ponto médio, o que se reflete no diagrama esquemático. Não pode ser usado para retificar a tensão de 220V da rede elétrica.

Retificador feito de conjuntos Schottky. Usado na comutação de fontes de alimentação, porque os diodos Schottky têm menos tempo de recuperação reversa, pequeno capacitância de barreira (transição mais rápida do estado aberto para fechado) e baixa queda de tensão direta (menos perdas). Na maioria das vezes, os Schottkies são encontrados em montagens, com um ânodo ou cátodo comum, conforme mostrado na figura abaixo.

Portanto, vários conjuntos são necessários para montar o circuito da ponte. Abaixo está um exemplo de 3 conjuntos de cátodo Schottky comuns.

De 4 conjuntos com um cátodo comum. Ele difere do anterior por poder suportar uma corrente maior, com os mesmos componentes, pois os Schottkys estão conectados em paralelo nele.

Dos 2 conjuntos de Schottky, um com um ânodo comum e outro com um cátodo comum. Aprender sobre o que é ânodo e cátodo, você pode em nosso artigo separado.

Como soldar e conectar

Não é difícil estudar e conhecer os circuitos, as principais dificuldades surgem quando um iniciante decide soldar uma ponte de diodos com as próprias mãos. Para soldar um retificador de 4 cópias soviéticas do tipo kd202, use a ilustração abaixo.

Para montar uma ponte de diodos a partir de diodos discretos modernos, como o 1n4007 de baixa potência (e outros - todos parecem iguais e diferem apenas no tamanho), observe cuidadosamente a ilustração a seguir.

Mas se você não monta a partir de partes separadas, mas usa uma ponte pronta, veja abaixo como conectá-la corretamente ao circuito.

Além disso, os iniciantes estarão interessados ​​em assistir a um vídeo sobre como fazer uma fonte de alimentação simples de 12 V:

Escopo e propósito

Na maioria das vezes, as pontes de diodo são usadas em fontes de alimentação. Nas fontes de alimentação do transformador, eles são conectados ao enrolamento secundário do transformador

Em fontes de alimentação de impulso - para a entrada da rede elétrica de 220V. Neste caso, o circuito de controle eletrônico e o circuito de força do no-break são alimentados por uma tensão de rede retificada e suavizada (nem sempre) (atinge cerca de 300-310 volts).

Há uma tensão alternada de alta frequência nos terminais do enrolamento secundário da fonte de alimentação chaveada. Para endireitá-lo, são instalados conjuntos de diodos Schottky duplos. A este respeito, um circuito de retificação de ponto médio é freqüentemente usado.

Em carros e motocicletas, são utilizadas pontes de diodo trifásico, montadas de acordo com o esquema de Larionov com três válvulas adicionais, porque uma trifásica é usada para alimentar a rede a bordo gerador. A ponte do gerador é formada por um setor circular e instalada na sua parte posterior.

A exceção são alguns carros Toyota modernos e outras marcas, eles usam um gerador de 6 fases para implementar um circuito de retificação de 12 pulsos de 12 válvulas. Isso é para reduzir a ondulação e aumentar a corrente de saída.

Métodos de verificação

Um multímetro no modo de teste de diodo é melhor para testar uma ponte de diodo.

Para fazer isso, você precisa ligar o curto-circuito de entrada e depois o de saída (a ponte de diodo deve ser soldada).

Sem soldar diretamente na placa, você pode medir a queda de tensão nas junções de diodo. Para fazer isso, é necessário determinar a pinagem da ponte, geralmente ela é indicada diretamente na caixa, que discutimos acima.

A tela do multímetro deve exibir números na polarização direta na faixa de 500-800 mV e na ordem inversa - acima de 1500 e até o infinito (dependendo do componente específico e do dispositivo de medição). O mesmo pode ser feito no modo Ohmímetro, conforme mostrado na figura abaixo.

Este processo é descrito com mais detalhes no artigo "como verificar uma ponte de diodo", Onde, além do método de teste, falamos também sobre os sintomas de um mau funcionamento. Confira também o vídeo sobre como testar um retificador monofásico e uma ponte de diodo de um gerador automotivo:

Isso conclui nossa explicação detalhada. Esperamos que agora tenha ficado claro para você para que serve uma ponte de diodo e o que ela faz em um circuito elétrico. Se você tiver alguma dúvida, pergunte nos comentários abaixo do artigo!

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