AC 電圧は、電源会社から消費者に供給されます。これは、電気の輸送の特殊性によるものです。しかし、ほとんどの家庭用 (および部分的に産業用) の電気消費者は、直流電圧供給を必要とします。それを取得するには、コンバーターが必要です。多くの場合、それらは「降圧変圧器 - 整流器 - 平滑化フィルター」スキームに従って構築されます (例外を除く)。 スイッチング電源）。ブリッジ回路のダイオードは整流器として使用されます。
ダイオードブリッジの用途とその仕組み
ダイオードブリッジは、交流電圧を直流電圧に変換する整流回路として使用されます。これは、一方向にのみ電流を流すという半導体ダイオードの特性である一方向伝導に基づいて動作します。単一のダイオードは、最も単純な整流器としても機能します。
このタイプの接続では、下部のダイオード (ネガティブ正弦波の一部が「カットオフ」されます。この方法には欠点があります。
- 出力電圧の形状は一定ではなく、平滑化フィルタとして大きくて扱いにくいコンデンサが必要です。
- AC 電源は最大でもその容量の半分しか使用されていません。
負荷を流れる電流は、出力電圧の形状を繰り返します。したがって、ダイオードブリッジの形で二重半周期整流器を使用することをお勧めします。上記の回路に 4 つのダイオードを含めて負荷を接続すると、AC 電圧が入力に印加されると、ユニットは次のように動作します。
電圧が正の場合 (正弦波の上部、赤い矢印)、電流はダイオード VD2、負荷、VD3 を流れます。ダイオード VD4、負荷、VD1 を通る負電圧 (正弦波の下部、緑の矢印)。その結果、電流は 1 周期で同じ方向に 2 回負荷を通過します。
リップルのレベルはかなり高いですが、出力電圧の形状は直線にかなり近くなっています。源の力を存分に発揮します。
必要な振幅の三相電圧源がある場合は、次のスキームに従ってブリッジを作成できます。
負荷に 3 つの電流をスタックし、120 度の位相シフトで出力電圧の形状を繰り返します。
出力電圧は、正弦波の上部を一周します。電圧パルスが単相回路よりもはるかに少なく、その形状が直線に近いことがわかります。この場合、平滑化フィルタの容量は最小になります。
そして橋の別の変種は制御された橋です。その中で、2 つのダイオードはサイリスタ (制御電極に信号が印加されると開く電子デバイス) に置き換えられます。開いているとき、サイリスタは通常のダイオードとほとんど同じように動作します。回路は次の形式を取ります。
スイッチング信号は、合意された瞬間に制御回路から適用され、ゼロを介した電圧遷移の瞬間にスイッチングオフが行われます。次に、コンデンサ全体で電圧が平均化され、この平均を制御できます。
ダイオードブリッジの呼称と接続図
ダイオードブリッジはさまざまなスキームに従って構築でき、含まれる要素が少ないため、ほとんどの場合、整流器ユニットは回路図を描くだけで識別できます。これが受け入れられない場合 (たとえば、ブロック図の場合)、ブリッジはシンボルの形で示され、AC 電圧から DC へのコンバーターを示します。
文字「~」は回路を表します 交流回路「～」は交流回路、「＝」は直流回路、「＋」「－」は出力極性を表します。
整流器が 4 つのダイオードの古典的なブリッジ回路に従って構築されている場合、わずかに単純化された表現が許可されます。
整流器ユニットの入力は、極性を観察せずに AC 電源 (ほとんどの場合降圧トランス) の出力端子に接続されます。出力端子は任意の入力端子に接続されます。ブリッジの出力は負荷に接続されています。極性が必要な場合と必要でない場合があります (スタビライザー、平滑化フィルターを含む)。
ダイオードブリッジは、定電圧源に接続することができます。この場合、意図しない逆極性に対する保護回路があります。ブリッジ入力を電源出力に接続しても、出力の電圧の極性は変わりません。
基本仕様
ダイオードまたはブリッジを選択するときは、まず次のことを確認する必要があります。 最大動作順電流.余裕を持って負荷電流を超えてください。この値が不明で、電力がわかっている場合は、式 Inagr=Pnagr/Uf に従って電流に再計算する必要があります。許容電流を増やすために、半導体を並列に接続することができます - 最大負荷電流はダイオードの数で割られます。この場合、ブリッジの一方の分岐にあるダイオードは、開いた状態での電圧降下の値に近いものを選択することをお勧めします。
2 番目に重要なパラメーターは、 順方向電圧2番目の重要なパラメータは、ブリッジまたはその要素が設計されている順方向電圧です。 AC 電源出力電圧 (振幅値!) よりも低くしてはなりません。デバイスを確実に動作させるには、20 ～ 30% のマージンを取る必要があります。許容電圧を上げるために、ブリッジの各肩にダイオードを直列に含めることができます。
これらの 2 つのパラメーターは、整流器デバイスでのダイオードの使用に関する予備的な決定に十分ですが、他のいくつかの特性に注意を払う必要があります。
- 最大動作周波数 - 通常、数キロヘルツであり、50 または 100 Hz の産業用周波数での動作は問題ではありませんが、ダイオードがパルス回路で動作する場合、このパラメータが決定的になる可能性があります。
- オープン状態の電圧降下 シリコン ダイオードの約 0.6 V は約 0.6 V であり、たとえば 36 V の出力電圧では重要ではありませんが、5 V 未満で動作する場合は重要になる可能性があります。この場合、値が小さいことを特徴とするショットキー ダイオードを選択する必要があります。このパラメータの。
ダイオードブリッジの種類とそのマーキング
ダイオード ブリッジは、ディスクリート ダイオードで組み立てることができます。極性を観察するには、マーキングに注意する必要があります。場合によっては、図面の形式のラベルが半導体デバイスの本体に直接貼り付けられます。これは国産品の典型です。
外国（および多くの現代ロシア）のデバイスには、ドットまたはリングが付いています。ほとんどの場合、アノードはこのようにマークされていますが、保証はありません。参考書で調べたり、テスターを使ったりすると良いでしょう。
アセンブリからブリッジを作成できます-4つのダイオードが1つのケースに結合され、端子の接続は外部導体（たとえば、プリント回路基板上）によって行うことができます。アセンブリは異なる場合があるため、正しい接続についてはデータシートを確認する必要があります。
たとえば、ダイオード アセンブリ BAV99S には 4 つのダイオードがあり、ピンが 6 つしかない場合、内部で 2 つのハーフブリッジが接続されています (ケースのピン 1 の近くにドットがあります)。
フル ブリッジを実現するには、対応するピンを外部導体に接続する必要があります (赤は、プリント回路配線を使用する場合のトラック レイアウトを示しています)。
この場合、AC 電圧はピン 3 と 6 に供給されます。DC の正極はピン 5 または 2 から取り、負極はピン 4 または 1 から取ります。
そして最も簡単なオプションは、既製のブリッジを内部に持つアセンブリです。国産品の中にはКЦ402、КЦ405があり、海外生産のブリッジアッセンブリーがあります。多くの場合、端子のマーキングはケースに直接適用されます。問題は、特性に応じた正しい選択とエラーのない接続にのみ帰着します。外部ピンの指定がない場合は、参考書を参照する必要があります。
長所と短所
ダイオード ブリッジの利点はよく知られています。
- 何十年にもわたる実績のある回路。
- 組み立てと接続が簡単。
- 簡単な故障診断と簡単な修理。
欠点として、電力の増加に伴う回路の寸法と重量の増加、および高電力ダイオードにヒートシンクを使用する必要があることに言及する必要があります。しかし、それについては何もできません-物理学をごまかすことはできません.これらの条件が受け入れられなくなった場合、スイッチング電源回路への移行を決定する必要があります。ちなみに、ダイオードのブリッジ接続も使用できます。
出力電圧の形状にも注意する必要がありますが、これは一定とはほど遠いものです。電圧の安定性を要求する消費者と協力するには、ブリッジを平滑化フィルターと一緒に使用し、必要に応じて出力に安定器を使用する必要があります。
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