Tegangan AC dikirim dari perusahaan catu daya ke konsumen. Ini karena kekhasan pengangkutan listrik. Tetapi sebagian besar konsumen listrik rumah tangga (dan, sebagian, industri) membutuhkan suplai tegangan langsung. Untuk mendapatkannya, diperlukan konverter. Dalam banyak kasus mereka dibangun sesuai dengan skema "transformator step-down - penyearah - filter pemulusan" (kecuali untuk beralih catu daya). Dioda dalam rangkaian jembatan digunakan sebagai penyearah.
Isi
Untuk apa jembatan dioda itu jembatan dioda dan bagaimana cara kerjanya
Jembatan dioda digunakan sebagai rangkaian penyearah yang mengubah tegangan bolak-balik menjadi tegangan searah. Ini beroperasi berdasarkan konduksi satu arah, properti dioda semikonduktor untuk melewatkan arus hanya dalam satu arah. Dioda tunggal juga dapat berfungsi sebagai penyearah paling sederhana.
Dengan jenis koneksi ini, dioda di bagian bawah (negatifbagian dari gelombang sinus "terputus". Metode ini memiliki kelemahan:
- bentuk tegangan keluaran jauh dari konstan, diperlukan kapasitor yang besar dan tidak praktis sebagai filter penghalus;
- catu daya AC digunakan paling banyak setengah dari kapasitasnya.
Arus yang melalui beban mengulangi bentuk tegangan keluaran. Oleh karena itu, lebih baik menggunakan penyearah setengah periode ganda dalam bentuk jembatan dioda. Jika Anda memasukkan empat dioda dalam rangkaian di atas dan menghubungkan beban, maka unit akan bekerja sebagai berikut ketika tegangan AC diterapkan ke input:
Ketika tegangan positif (bagian atas gelombang sinus, panah merah), arus akan melalui dioda VD2, beban, VD3. Dengan tegangan negatif (bagian bawah sinusoid, panah hijau) melalui dioda VD4, beban, VD1. Akibatnya, dalam satu periode arus melewati beban dua kali dalam arah yang sama.
Bentuk tegangan keluaran lebih mendekati garis lurus, meskipun tingkat riaknya cukup tinggi. Kekuatan sumber sepenuhnya digunakan.
Jika ada sumber tegangan tiga fase dari amplitudo yang diperlukan, Anda dapat membuat jembatan sesuai dengan skema ini:
Ini akan menumpuk tiga arus pada beban, mengulangi bentuk tegangan output, dengan pergeseran fasa 120 derajat:
Tegangan keluaran akan melingkari bagian atas sinusoid. Anda dapat melihat bahwa pulsa tegangan jauh lebih sedikit daripada di sirkuit fase tunggal, bentuknya lebih dekat ke garis lurus. Dalam hal ini, kapasitansi filter pemulusan akan menjadi minimal.
Dan varian lain dari jembatan adalah jembatan yang dikendalikan. Di dalamnya, dua dioda digantikan oleh thyristor - perangkat elektronik yang terbuka ketika sinyal diterapkan ke elektroda kontrol. Saat terbuka, thyristor berperilaku hampir seperti dioda biasa. Sirkuit mengambil bentuk ini:
Sinyal sakelar diterapkan dari sirkuit kontrol pada saat-saat waktu yang disepakati, pemutusan terjadi pada saat transisi tegangan melalui nol. Kemudian tegangan rata-rata di atas kapasitor dan rata-rata ini dapat dikontrol.
Penunjukan jembatan dioda dan diagram koneksi
Karena jembatan dioda dapat dibangun menurut berbagai skema dan mengandung beberapa elemen, dalam banyak kasus unit penyearah diidentifikasi hanya dengan menggambar diagram skematik. Jika ini tidak dapat diterima - misalnya, dalam kasus diagram blok - maka jembatan ditunjukkan dalam bentuk simbol, yang menunjukkan setiap konverter tegangan AC ke DC:
Huruf "~" adalah singkatan dari sirkuit sirkuit ACSimbol "~" adalah singkatan dari rangkaian AC, "=" untuk rangkaian DC, dan "+" dan "-" untuk polaritas keluaran.
Jika penyearah dibangun sesuai dengan rangkaian jembatan klasik 4 dioda, representasi yang sedikit disederhanakan diperbolehkan:
Input unit penyearah terhubung ke terminal output dari sumber AC (dalam kebanyakan kasus ini adalah transformator step-down) tanpa mengamati polaritas - terminal output apa pun terhubung ke terminal input apa pun. Output dari jembatan terhubung ke beban. Ini mungkin atau mungkin tidak memerlukan polaritas (termasuk stabilizer, filter penghalus).
Jembatan dioda dapat dihubungkan ke sumber tegangan konstan. Dalam hal ini kami memiliki sirkuit perlindungan terhadap polaritas terbalik yang tidak disengaja - koneksi apa pun dari input jembatan ke output catu daya tidak akan mengubah polaritas tegangan pada outputnya.
Spesifikasi Dasar
Saat memilih dioda atau jembatan, pertama-tama Anda harus melihat Arus maju operasi tertinggi. Ini harus melebihi arus beban dengan margin. Jika nilai ini tidak diketahui dan daya diketahui, maka harus dihitung ulang ke arus sesuai dengan rumus Inagr=Pnagr/Uf. Untuk meningkatkan arus yang diizinkan, semikonduktor dapat dihubungkan secara paralel - arus beban tertinggi dibagi dengan jumlah dioda. Dioda dalam satu cabang jembatan dalam hal ini lebih baik dipilih dengan menutup nilai jatuh tegangan dalam keadaan terbuka.
Parameter penting kedua adalah tegangan majuParameter penting kedua adalah tegangan maju, di mana jembatan atau elemen-elemennya dirancang. Tidak boleh lebih rendah dari tegangan keluaran sumber AC (nilai amplitudo!). Untuk pengoperasian perangkat yang andal, Anda harus mengambil margin 20-30%. Untuk meningkatkan tegangan yang diijinkan, dioda dapat dimasukkan secara seri - di setiap bahu jembatan.
Kedua parameter ini cukup untuk keputusan awal tentang penggunaan dioda pada perangkat penyearah, tetapi Anda harus memperhatikan beberapa karakteristik lain:
- frekuensi operasi maksimum - biasanya beberapa kilohertz dan untuk operasi pada frekuensi industri 50 atau 100 Hz tidak masalah, tetapi jika dioda akan beroperasi dalam rangkaian pulsa, parameter ini dapat menjadi penentu;
- Penurunan tegangan keadaan terbuka dioda silikon adalah sekitar 0,6 V, yang tidak penting untuk tegangan keluaran, misalnya, 36 V, tetapi dapat menjadi kritis ketika beroperasi di bawah 5 V - dalam hal ini, kita harus memilih dioda Schottky, yang dicirikan oleh nilai rendah dari parameter ini.
Jenis jembatan dioda dan penandaannya
Jembatan dioda dapat dirakit pada dioda diskrit. Untuk mengamati polaritas, Anda perlu memperhatikan tandanya. Dalam beberapa kasus, label dalam bentuk gambar diterapkan langsung ke badan perangkat semikonduktor. Ini khas untuk produk buatan dalam negeri.
Perangkat asing (dan banyak Rusia modern) ditandai dengan titik atau cincin. Dalam kebanyakan kasus, anoda ditandai dengan cara ini, tetapi tidak ada jaminan. Lebih baik mencari di buku referensi atau menggunakan tester.
Anda dapat membuat jembatan dari rakitan - empat dioda digabungkan dalam satu kasing, dan koneksi terminal dapat dibuat oleh konduktor eksternal (misalnya, pada papan sirkuit tercetak). Rakitan bisa berbeda, jadi Anda harus melihat lembar data untuk koneksi yang benar.
Misalnya rakitan dioda BAV99S dengan 4 dioda tetapi hanya 6 pin yang memiliki dua setengah jembatan yang terhubung di dalamnya (ada titik pada kasing di dekat pin 1):
Untuk mendapatkan jembatan penuh, Anda harus menghubungkan pin yang sesuai dengan konduktor eksternal (merah menunjukkan tata letak trek saat menggunakan kabel sirkuit tercetak):
Dalam hal ini tegangan AC dibawa ke pin 3 dan 6. Kutub positif DC diambil dari pin 5 atau 2 dan kutub negatif dari pin 4 atau 1.
Dan opsi paling sederhana adalah perakitan dengan jembatan yang sudah jadi di dalamnya. Di antara produk dalam negeri bisa 402, 405, ada rakitan jembatan produksi asing. Penandaan terminal dalam banyak kasus diterapkan langsung pada kasing, dan masalahnya hanya bermuara pada pilihan yang benar sesuai dengan karakteristik dan koneksi bebas kesalahan. Jika tidak ada penunjukan pin eksternal, Anda harus merujuk ke buku referensi.
Keuntungan dan kerugian
Keuntungan dari jembatan dioda terkenal:
- dekade sirkuit terbukti;
- Mudah dirakit dan dihubungkan;
- diagnosis kesalahan yang mudah dan perbaikan yang mudah.
Sebagai kerugian kita harus menyebutkan pertumbuhan dimensi dan berat rangkaian dengan peningkatan daya, serta kebutuhan untuk menggunakan heat sink untuk dioda daya tinggi. Tapi tidak ada yang bisa dilakukan tentang itu - Anda tidak bisa menipu fisika. Ketika kondisi ini menjadi tidak dapat diterima, perlu untuk memutuskan transisi ke sirkuit catu daya switching. Omong-omong, koneksi jembatan dioda juga dapat digunakan di dalamnya.
Kita juga harus memperhatikan bentuk tegangan keluaran, yang jauh dari konstan. Untuk bekerja dengan konsumen dengan persyaratan untuk memasok stabilitas tegangan, perlu menggunakan jembatan bersama dengan filter pemulusan dan, jika perlu, stabilisator pada output.
Artikel terkait:
