Vaihtojännite siirretään sähkölaitokselta kuluttajalle. Tämä johtuu sähkön siirron luonteesta. Useimmat kotitalouksien (ja osittain teollisuuden) sähkönkuluttajat tarvitsevat kuitenkin suoraa jännitettä. Se edellyttää muuntimia. Monissa tapauksissa ne on rakennettu "alennusmuuntaja - tasasuuntaaja - tasoitussuodatin" -kaavion mukaisesti (lukuun ottamatta seuraavia tapauksia kytkentätoimiset teholähteet). Tasasuuntaajina käytetään siltapiiriin sijoitettuja diodeja.
Sisältö
Miksi diodisiltaa tarvitaan ja miten se toimii?
Diodisiltaa käytetään tasasuuntaajapiirinä, joka muuntaa vaihtojännitteen tasajännitteeksi. Se toimii yksisuuntaisen johtumisen perusteella, joka on puolijohdediodin ominaisuus, joka sallii virran kulun vain yhteen suuntaan. Yksinkertaisimpana tasasuuntaajana voi toimia myös yksi diodi.
Tässä yhteydessä negatiivinen puoli (negatiivinen) sinimuotoinen aaltomuoto "katkaistaan". Tällä menetelmällä on haittapuolensa:
- Lähtöjännitteen muoto on kaukana vakiosta, mikä edellyttää suurta ja tilaa vievää kondensaattoria tasoitussuodattimeksi;
- vaihtovirtalähdettä käytetään enintään puolet sen kapasiteetista.
Kuorman läpi kulkeva virta toistaa lähtöjännitteen muodon. Siksi on parempi käyttää kaksinkertaista puolijaksoista tasasuuntaajaa diodisillan muodossa. Jos edellä olevaan piiriin on liitetty neljä diodia ja siihen on kytketty kuorma, laite toimii seuraavasti, kun tuloon kytketään vaihtojännite:
Kun jännite on positiivinen (siniaallon yläosa, punainen nuoli), virta virtaa diodin VD2, kuorman ja VD3:n läpi. Negatiivinen jännite (siniaallon alaosa, vihreä nuoli) diodin VD4, kuorman, VD1, kautta. Tämän seurauksena virta kulkee kuorman läpi kahdesti yhden jakson aikana samaan suuntaan.
Lähtöjännitteen muoto on paljon lähempänä suoraa viivaa, vaikka aaltoilun taso on melko korkea. Lähteen teho on täysin hyödynnetty.
Jos käytettävissä on kolmivaiheinen jännitelähde, jonka amplitudi on haluttu, silta voidaan tehdä tällä tavalla:
Se pinoaa kolme virtaa kuormaan toistamalla lähtöjännitteen muodon 120 asteen vaiheensiirrolla:
Lähtöjännite kiertää sinusoidien huippuja. Jännitteen pulssit ovat paljon pienemmät kuin yksivaiheisessa piirissä, ja sen muoto on lähempänä suoraa viivaa. Tällöin tasoitussuodattimen kapasitanssi on minimaalinen.
Toinen siltavaihtoehto on valvottu silta. Tässä kaksi diodia on korvattu tyristoreilla, jotka ovat elektronisia laitteita, jotka avautuvat, kun ohjauselektrodiin syötetään signaali. Avoimina tyristorit käyttäytyvät lähes kuten tavalliset diodit. Piiri on seuraavanlainen:
Ohjauspiiri syöttää kytkentäsignaalit sovittuina ajankohtina, ja kytkentä katkeaa hetkellä, jolloin jännite menee nollan läpi. Tämän jälkeen jännite keskiarvoistetaan kondensaattorin yli, ja tätä keskiarvoa voidaan ohjata.
Diodisillan nimitys ja kytkentäkaavio
Koska diodisillat voidaan rakentaa erilaisten kaavioiden mukaan ja niissä on vain vähän elementtejä, useimmissa tapauksissa tasasuuntaajayksikkö tunnistetaan yksinkertaisesti piirtämällä kaaviokuva. Jos tätä ei voida hyväksyä - esimerkiksi lohkokaaviossa - silta osoitetaan symbolilla, jota käytetään vaihtojännitteen muuntamiseen tasajännitteeksi:
"~" tarkoittaa AC-piiritSymboli "=" tarkoittaa tasavirtapiirejä ja "+" ja "-" merkitsevät ulostulon napaisuutta.
Jos tasasuuntaaja perustuu klassiseen 4-diodin siltapiiriin, voidaan käyttää hieman yksinkertaistettua esitystä:
Tasasuuntaajan tulo kytketään vaihtovirtalähteen lähtöliittimiin (useimmissa tapauksissa tämä on alennusmuuntaja) noudattamatta napaisuutta - mikä tahansa lähtöliitin kytketään mihin tahansa tuloliitäntään. Sillan ulostulo kytketään kuormaan. Tämä voi vaatia tai olla vaatimatta napaisuutta (mukaan lukien vakauttaja, tasoitussuodatin).
Diodisilta voidaan kytkeä tasajännitelähteeseen. Tällöin syntyy tahattoman käänteisen napaisuuden suojauspiiri - mikä tahansa sillan tulojen kytkentä virtalähteen lähtöön ei käännä jännitteen napaisuutta sen ulostulossa.
Tärkeimmät tekniset ominaisuudet
Kun valitset diodeja tai siltaa, sinun on ensin tarkasteltava seuraavia seikkoja. Korkein käyttövirta eteenpäin. Sen on oltava suurempi kuin kuormitusvirta. Jos tämä arvo on tuntematon ja teho tiedetään, se on muunnettava virraksi kaavalla Inagr=Pnagr/Uf. Sallitun virran lisäämiseksi puolijohteet voidaan kytkeä rinnakkain - suurin kuormitusvirta jaettuna diodien lukumäärällä. Diodit yhdessä sillan haarassa tässä tapauksessa on parempi valita lähellä jännitehäviön arvoa avoimessa tilassa.
Toinen tärkeä parametri on eteenpäin suuntautuva jänniteToinen tärkeä parametri on sillan tai sen komponenttien kantamaan suunniteltu etujännite. Se ei saa olla pienempi kuin AC-lähteen lähtöjännite (amplitudiarvo!). Laitteen luotettava toiminta edellyttää 20-30 prosentin marginaalia. Sallitun jännitteen lisäämiseksi diodit voidaan kytkeä sarjaan - sillan kumpaankin olkapäähän.
Nämä kaksi parametria riittävät alustavaan päätökseen diodien käytöstä tasasuuntaajalaitteessa, mutta on tarpeen kiinnittää huomiota eräisiin muihin ominaisuuksiin:
- suurin toimintataajuus - on yleensä muutama kilohertsi, ja 50 tai 100 Hz:n teollisuustaajuuksilla toimiessa sillä ei ole merkitystä, mutta jos diodi toimii pulssipiirissä, tästä parametrista voi tulla ratkaiseva;
- Avoimen tilan jännitehäviö Piidiodien avoimen asennon jännitehäviö on noin 0,6 V, mikä on merkityksetöntä esimerkiksi 36 V:n lähtöjännitteelle, mutta voi olla kriittistä alle 5 V:n toiminnassa - tällöin olisi valittava Schottky-diodit, joiden tämän parametrin arvot ovat alhaiset.
Diodisiltatyypit ja niiden merkintä
Diodisilta voidaan koota erillisistä diodeista. Napaisuuden noudattamiseksi sinun on kiinnitettävä huomiota merkintöihin. Joissakin tapauksissa kuvion muotoinen merkintä on sijoitettu suoraan puolijohdekomponentin runkoon. Tämä on ominaista kotimarkkinoilla valmistetuille tuotteille.
Ulkomaiset (ja monet nykyaikaiset venäläiset) laitteet on merkitty pisteellä tai renkaalla. Useimmissa tapauksissa anodi on merkitty tällä tavoin, mutta mitään takeita ei ole. Parasta on tutustua viitekirjaan tai käyttää testauslaitetta.
Voit tehdä sillan kokoonpanosta - neljä diodia yhdistetään yhteen koteloon ja liittimien liitäntä voidaan tehdä ulkoisilla johtimilla (esim. piirilevyllä). Kokoonpanot voivat vaihdella, joten oikean liitännän löytäminen on tehtävä tietolehdistä.
Esimerkiksi BAV99S-diodikokoonpanossa, jossa on 4 diodia, mutta vain 6 nastaa, on kaksi puolisiltaa kytketty sisäpuolelle (kotelossa on piste nastan 1 lähellä):
Täydellisen sillan saamiseksi sinun on kytkettävä vastaavat nastat ulkoisilla johtimilla (punainen osoittaa radan asettelun, kun käytetään painettua piirijohdinta):
Tässä tapauksessa vaihtojännite kytketään nastoihin 3 ja 6. Positiivinen DC-napa otetaan nastasta 5 tai 2 ja negatiivinen napa nastasta 4 tai 1.
Yksinkertaisin vaihtoehto on kokoonpano, jonka sisällä on valmis silta. Kotimaisia tuotteita voivat olla KTs402, KTs405, mutta myös ulkomaisia siltakokoonpanoja on olemassa. Monissa tapauksissa päätelaitteiden merkintä tehdään suoraan koteloon, ja tehtävänä on vain valita oikea vaihtoehto ominaisuuksien mukaan ja varmistaa virheetön kytkentä. Jos ulkoista päätepistemerkintää ei ole, sinun on turvauduttava käyttöoppaaseen.
Edut ja haitat
Diodisiltojen edut tunnetaan hyvin:
- vuosikymmenien ajan hyväksi todettu virtapiiri;
- Helppo koota ja liittää;
- helppo vianmääritys ja helppo korjaus.
Haittapuolina ovat piirin koon ja painon kasvu tehon kasvaessa sekä tarve käyttää jäähdytyslevyjä suuritehoisille diodeille. Mutta asialle ei voi tehdä mitään - fysiikkaa ei voi huijata. Kun näitä olosuhteita ei voida hyväksyä, on päätettävä siirtymisestä kytkentävirtalähdepiiriin. Siinä voidaan muuten käyttää myös diodien siltauskytkentää.
On myös huomattava, että lähtöjännitteen muoto on kaukana vakiosta. Jotta voidaan työskennellä sellaisten kuluttajien kanssa, jotka vaativat jännitteen vakautta, on tarpeen käyttää siltaa yhdessä tasoitussuodattimien ja tarvittaessa lähtöjännitteen vakauttajien kanssa.
Aiheeseen liittyvät artikkelit:
