Maiņstrāvas spriegums tiek transportēts no komunālo pakalpojumu sniedzēja līdz patērētājam. Tas ir saistīts ar elektroenerģijas pārvades īpatnībām. Taču lielākajai daļai mājsaimniecību (un daļēji arī rūpniecisko) elektroierīču ir nepieciešama tiesprieguma padeve. Tam ir nepieciešami pārveidotāji. Daudzos gadījumos tie ir veidoti pēc shēmas "pazeminošais transformators - taisngriezis - izlīdzinošais filtrs" (izņēmums ir komutācijas režīma barošanas avoti). Diodes, kas izvietotas tilta ķēdē, tiek izmantotas kā taisngrieži.
Saturs
Kāpēc ir nepieciešams diodu tilts un kā tas darbojas
Diodu tilts tiek izmantots kā taisngrieža shēma, kas pārveido maiņstrāvu līdzstrāvā. Tā darbojas, pamatojoties uz vienvirziena vadītspēju - pusvadītāju diodes īpašību, kas ļauj strāvai plūst tikai vienā virzienā. Viena diode var kalpot arī kā vienkāršākais taisngriezis.
Šajā sakarā negatīvā puse (negatīvs) sinusoidālā viļņa forma tiek "nogriezta". Šai metodei ir trūkumi:
- Izejas sprieguma forma ir tālu no konstantas, tāpēc ir nepieciešams liels un apjomīgs kondensators kā izlīdzināšanas filtrs;
- maiņstrāvas barošanas avots tiek izmantots ne vairāk kā uz pusi no tā jaudas.
Strāva caur slodzi atkārto izejas sprieguma formu. Tāpēc labāk ir izmantot divkāršu pusperioda taisngriezi diodu tilta veidā. Ja iepriekš minētajā ķēdē ir iekļautas četras diodes un ir pievienota slodze, ierīce darbosies šādi, kad ievadei tiks pievadīts maiņstrāvas spriegums:
Ja spriegums ir pozitīvs (sinusoīdas viļņa augšējā daļa, sarkanā bultiņa), strāva plūst caur diodi VD2, slodzi, VD3. Ar negatīvu spriegumu (sinusoīdā viļņa apakšējā daļa, zaļā bultiņa) caur diodi VD4, slodzi, VD1. Rezultātā viena perioda laikā strāva caur slodzi vienā virzienā plūst divas reizes.
Izvades sprieguma forma ir daudz tuvāka taisnai līnijai, lai gan pulsāciju līmenis ir diezgan augsts. Avota jauda tiek pilnībā izmantota.
Ja ir pieejams vajadzīgās amplitūdas trīsfāžu sprieguma avots, tiltu var izveidot šādā veidā:
Tas uz slodzes uzkrāso trīs strāvas, atkārtojot izejas sprieguma formu ar 120 grādu fāzes nobīdi:
Izejas spriegums apvij sinusoīdu virsotnes. Var redzēt, ka spriegums pulsē daudz mazāk nekā vienfāzes ķēdē, un tā forma ir tuvāka taisnei. Šajā gadījumā izlīdzinošā filtra kapacitāte būs minimāla.
Vēl viens tilta variants ir kontrolētais tilts. Šajā gadījumā abas diodes ir aizstātas ar tiristoriem, kas ir elektroniskas ierīces, kuras atveras, kad vadības elektrodam tiek pievadīts signāls. Atvērtā stāvoklī tiristori uzvedas gandrīz kā parastas diodes. Shēma ir šāda:
Pārslēgšanas signālus vadības ķēde pievada no saskaņotiem laika momentiem, izslēgšana notiek brīdī, kad spriegums šķērso nulli. Pēc tam spriegums tiek vidēji mērīts pāri kondensatoram, un šo vidējo vērtību var kontrolēt.
Diodu tilta apzīmējums un savienojuma shēma
Tā kā diodu tiltiņus var veidot pēc dažādām shēmām un tiem ir maz elementu, vairumā gadījumu iztaisnotāja bloku identificē, vienkārši uzzīmējot shematisko shēmu. Ja tas nav pieņemami, piemēram, blokshēmā, tiltu apzīmē ar simbolu, ko izmanto jebkuram maiņstrāvas pārveidotājam uz līdzstrāvu:
"~" apzīmē Maiņstrāvas ķēdesSimbols "=" apzīmē līdzstrāvas ķēdes, bet "+" un "-" - izejas polaritāti.
Ja taisngrieža pamatā ir klasiskā 4 diožu tilta shēma, ir atļauts nedaudz vienkāršots attēlojums:
Taisngrieža bloka ieeja ir savienota ar maiņstrāvas avota izejas spailēm (vairumā gadījumu tas ir pazeminošs transformators), neievērojot polaritāti - jebkura izejas spaile ir savienota ar jebkuru ieejas spaili. Tilta izeja ir savienota ar slodzi. Tam var būt vai nebūt nepieciešama polaritāte (ieskaitot stabilizatoru, izlīdzinošo filtru).
Diodu tiltiņu var pieslēgt līdzstrāvas sprieguma avotam. Tādā gadījumā tiek izveidota netīšas pretēji polaritātei aizsargājoša ķēde - jebkurš tilta ieejas savienojums ar barošanas avota izeju nemainīs sprieguma polaritāti tā izejā.
Galvenās tehniskās iezīmes
Izvēloties diodes vai tiltu, vispirms jāņem vērā šādi aspekti. Augstākā darba strāva uz priekšu. Tai jābūt lielākai par slodzes strāvu. Ja šī vērtība nav zināma, bet jauda ir zināma, tā jāpārrēķina strāvā, izmantojot formulu Inagr=Pnagr/Uf. Lai palielinātu pieļaujamo strāvu, pusvadītājus var savienot paralēli - lielāko slodzes strāvu dalot ar diodu skaitu. Diodes vienā tilta atzarā šajā gadījumā ir labāk izvēlēties pēc tuvas sprieguma krituma vērtības atvērtā stāvoklī.
Otrs svarīgs parametrs ir tiešais spriegumsOtrs svarīgs parametrs ir tiešais spriegums, kam tilts vai tā komponenti ir paredzēti. Tas nedrīkst būt mazāks par maiņstrāvas avota izejas spriegumu (amplitūdas vērtība!). Lai ierīce darbotos droši, ir nepieciešama 20-30% rezerve. Lai palielinātu pieļaujamo spriegumu, diodes var pieslēgt virknē - katrā tilta plecu daļā.
Šie divi parametri ir pietiekami, lai pieņemtu sākotnējo lēmumu par diodu izmantošanu iztaisngrieža ierīcē, taču ir nepieciešams pievērst uzmanību arī dažiem citiem parametriem:
- maksimālā darba frekvence - parasti ir daži kiloherci, un darbībai pie 50 vai 100 Hz rūpnieciskajām frekvencēm tam nav nozīmes, bet, ja diodei jādarbojas impulsa ķēdē, šis parametrs var kļūt izšķirošs;
- Atvērtā stāvokļa sprieguma kritums Atvērtā stāvokļa sprieguma kritums silīcija diodēm ir aptuveni 0,6 V, kas nav svarīgi, piemēram, 36 V izejas spriegumam, bet var būt kritiski svarīgi darbam zem 5 V - šajā gadījumā izvēlieties Šotkija diodes, kurām raksturīga zema šī parametra vērtība.
Diodu tiltu veidi un to marķējums
Diodu tiltu var montēt ar diskrētām diodēm. Lai ievērotu polaritāti, jāpievērš uzmanība marķējumam. Dažos gadījumos marķējums figūras veidā ir novietots tieši uz pusvadītāju ierīces korpusa. Tas ir raksturīgi iekšzemē ražotiem produktiem.
Ārvalstu (un daudzu mūsdienu Krievijas) ierīces ir marķētas ar punktu vai gredzenu. Vairumā gadījumu anoda marķējums ir šāds, taču tas nav garantēts. Vislabāk ir konsultēties ar uzziņu grāmatu vai izmantot testeri.
Tiltu var izgatavot no montāžas - četras diodes ir apvienotas vienā korpusā, un spaiļu savienojums var tikt izveidots ar ārējiem vadītājiem (piemēram, uz shēmas plates). Komplektācijas var atšķirties, tāpēc, lai atrastu pareizo savienojumu, jāiepazīstas ar datu lapām.
Piemēram, BAV99S diodes komplektā ar 4 diodēm, bet tikai 6 kontaktiem, ir savienoti divi pusmiltiņi (uz korpusa pie 1. kontakta ir punkts):
Lai iegūtu pilnu tiltu, attiecīgie kontakti ir jāsavieno ar ārējiem vadītājiem (sarkanā krāsā ir parādīts sliežu izkārtojums, ja izmanto iespiedshēmas vadu):
Šajā gadījumā maiņstrāvas spriegums ir pieslēgts 3. un 6. kontaktam. Pozitīvais līdzstrāvas polis tiek ņemts no kontakta 5 vai 2, bet negatīvais polis - no kontakta 4 vai 1.
Visvienkāršākais variants ir montāža ar gatavu tiltu iekšpusē. Iekšzemes ražojumi var būt KTs402, KTs405, ir arī ārzemēs ražoti tiltu mezgli. Daudzos gadījumos spaiļu marķējums tiek uzklāts tieši uz korpusa, un uzdevums ir tikai pareizi izvēlēties atbilstoši īpašībām un nodrošināt bezkļūdu savienojumu. Ja nav ārējā termināļa marķējuma, jums būs jāizmanto rokasgrāmata.
Priekšrocības un trūkumi
Diodu tiltu priekšrocības ir labi zināmas:
- gadu desmitiem pārbaudītas shēmas;
- Viegli samontējams un savienojams;
- viegla defektu diagnostika un vienkāršs remonts.
Trūkumi ir shēmas izmēra un svara palielināšanās, palielinoties jaudai, kā arī nepieciešamība izmantot siltuma izlietnes lieljaudas diodēm. Taču ar to neko nevar izdarīt - fiziku nevar krāpt. Kad šie apstākļi kļūst nepieņemami, ir jāpieņem lēmums par pāreju uz komutācijas barošanas ķēdi. Starp citu, tajā var izmantot arī diodu tilta savienojumu.
Jāatzīmē arī, ka izejas sprieguma forma nebūt nav konstanta. Lai strādātu ar patērētājiem, kuriem ir prasības attiecībā uz barošanas sprieguma stabilitāti, ir jāizmanto tilts kopā ar izlīdzināšanas filtriem un, ja nepieciešams, stabilizatoriem izejā.
Saistītie raksti:
