Izmenična napetost se dostavlja od podjetja za oskrbo z električno energijo do potrošnikov. To je posledica posebnosti prenosa električne energije. Toda večina gospodinjskih (in delno industrijskih) električnih porabnikov potrebuje neposredno napajanje. Za pridobitev so potrebni pretvorniki. V mnogih primerih so zgrajeni po shemi "padajoči transformator - usmernik - gladilni filter" (razen stikalni napajalniki). Diode v mostičnem vezju se uporabljajo kot usmerniki.
Vsebina
Čemu je diodni most namenjen in kako deluje
Diodni most se uporablja kot usmerjevalno vezje, ki pretvarja izmenično napetost v enosmerno napetost. Deluje na podlagi enosmerne prevodnosti, lastnosti polprevodniške diode, da prepušča tok samo v eno smer. Posamezna dioda lahko služi tudi kot najenostavnejši usmernik.
Pri tej vrsti povezave je dioda na dnu (negativnodel sinusnega vala je "odrezan". Ta metoda ima slabosti:
- oblika izhodne napetosti še zdaleč ni konstantna, kot gladilni filter je potreben velik in okoren kondenzator;
- AC napajalnik uporablja največ polovico svoje zmogljivosti.
Tok skozi breme ponavlja obliko izhodne napetosti. Zato je bolje uporabiti dvojni polperiodni usmernik v obliki diodnega mostu. Če v zgornje vezje vključite štiri diode in priključite obremenitev, bo enota delovala na naslednji način, ko je na vhod priključena izmenična napetost:
Ko je napetost pozitivna (zgornji del sinusnega vala, rdeča puščica), bo tok šel skozi diodo VD2, obremenitev, VD3. Z negativno napetostjo (spodnji del sinusoide, zelena puščica) skozi diodo VD4, obremenitev, VD1. Posledica tega je, da v enem obdobju tok dvakrat teče skozi breme v isti smeri.
Oblika izhodne napetosti je veliko bližje ravni črti, čeprav je stopnja valovanja precej visoka. Moč vira je v celoti izkoriščena.
Če obstaja vir trifazne napetosti zahtevane amplitude, lahko naredite most po tej shemi:
Na obremenitvi bo zložil tri tokove, ki ponavljajo obliko izhodne napetosti, s faznim zamikom 120 stopinj:
Izhodna napetost bo obkrožila vrhove sinusoidov. Vidite lahko, da napetost utripa veliko manj kot v enofaznem vezju, njegova oblika je bližje ravni črti. V tem primeru bo kapacitivnost gladilnega filtra minimalna.
In druga varianta mostu je nadzorovan most. V njem sta dve diodi nadomeščeni s tiristorji - elektronskimi napravami, ki se odprejo, ko na krmilno elektrodo pride signal. Ko so tiristorji odprti, se obnašajo skoraj kot običajne diode. Vezje ima to obliko:
Preklopni signali se uporabljajo iz krmilnega vezja v dogovorjenem času, izklop se zgodi v trenutku prehoda napetosti skozi nič. Nato se napetost povpreči preko kondenzatorja in to povprečje je mogoče nadzorovati.
Oznaka diodnega mostu in povezovalna shema
Ker je diodni most mogoče zgraditi po različnih shemah in vsebuje malo elementov, se v večini primerov usmerniško enoto identificira preprosto z risanjem shematskega diagrama. Če je to nesprejemljivo - na primer v primeru blokovnega diagrama - je most označen v obliki simbola, ki označuje kateri koli pretvornik izmenične napetosti v enosmerno:
Črka "~" pomeni vezja AC tokokrogiSimbol "~" pomeni vezja AC, "=" vezja DC, "+" in "-" pa polarnost izhoda.
Če je usmernik zgrajen po klasičnem mostnem vezju 4 diod, je dovoljena nekoliko poenostavljena predstavitev:
Vhod usmerniške enote je povezan z izhodnimi sponkami vira izmeničnega toka (v večini primerov je to padajoči transformator) brez upoštevanja polarnosti - kateri koli izhodni priključek je priključen na kateri koli vhodni priključek. Izhod mostu je povezan z obremenitvijo. Lahko ali pa ne zahteva polarnosti (vključno s stabilizatorjem, gladilnim filtrom).
Diodni most je lahko priključen na vir konstantne napetosti. V tem primeru imamo zaščitno vezje proti nenamerni zamenjavi polarnosti - morebitna povezava mostičnih vhodov z izhodom napajalnika ne bo spremenila polarnosti napetosti na njegovem izhodu.
Osnovne specifikacije
Pri izbiri diod ali mostu morate najprej pogledati Najvišji obratovalni tok naprej. Moral bi preseči tok obremenitve z rezervo. Če ta vrednost ni znana, moč pa je znana, jo je treba preračunati na tok po formuli Inagr=Pnagr/Uf. Za povečanje dovoljenega toka lahko polprevodnike povežemo vzporedno - največji obremenitveni tok se deli s številom diod. Diode v eni veji mostu je v tem primeru bolje izbrati glede na blizu vrednosti padca napetosti v odprtem stanju.
Drugi pomemben parameter je napetost naprejDrugi pomemben parameter je prednapetost, za katero so zasnovani most ali njegovi elementi. Ne sme biti nižja od izhodne napetosti AC vira (vrednost amplitude!). Za zanesljivo delovanje naprave morate vzeti rezervo 20-30%. Za povečanje dovoljene napetosti lahko diode vključite zaporedno - v vsako ramo mostu.
Ta dva parametra sta dovolj za predhodno odločitev o uporabi diod v usmerniški napravi, vendar morate biti pozorni na nekatere druge značilnosti:
- največja delovna frekvenca - običajno nekaj kilohercev in za delovanje pri industrijskih frekvencah 50 ali 100 Hz ni pomembno, če pa bo dioda delovala v impulznem vezju, lahko ta parameter postane odločilen;
- Padec napetosti v odprtem stanju silicijevih diod znaša približno 0,6 V, kar pri izhodni napetosti, na primer 36 V, ni pomembno, je pa lahko kritično pri delovanju pod 5 V – v tem primeru izberemo Schottkyjeve diode, za katere je značilna nizka vrednost tega parametra.
Vrste diodnih mostov in njihovo označevanje
Diodni most je mogoče sestaviti na diskretnih diodah. Če želite upoštevati polarnost, morate biti pozorni na oznake. V nekaterih primerih se oznaka v obliki risbe nanese neposredno na telo polprevodniške naprave. To je značilno za izdelke domače proizvodnje.
Tuje (in številne sodobne ruske) naprave so označene s piko ali obročem. V večini primerov je anoda označena na ta način, vendar ni nobenega jamstva. Bolje je pogledati v referenčno knjigo ali uporabiti tester.
Iz sklopa lahko naredite most - štiri diode so združene v enem ohišju, priključek sponk pa lahko izvedete z zunanjimi vodniki (na primer na tiskanem vezju). Sestavi so lahko različni, zato morate pogledati podatkovne liste za pravilno povezavo.
Na primer diodni sklop BAV99S s 4 diodami, vendar samo 6 nožicami ima dva pol-mosta, povezana znotraj (na ohišju je pika blizu nožice 1):
Če želite dobiti polni most, morate ustrezne zatiče povezati z zunanjimi vodniki (rdeča prikazuje postavitev proge pri uporabi ožičenja s tiskanim vezjem):
V tem primeru se izmenična napetost pripelje na nožici 3 in 6. Pozitivni pol enosmernega toka je vzet iz nožice 5 ali 2, negativni pol pa iz nožice 4 ali 1.
In najpreprostejša možnost je sklop z že pripravljenim mostom v notranjosti. Med domačimi izdelki je lahko KЦ402, КЦ405, obstajajo mostovi tuje proizvodnje. Označevanje sponk je v mnogih primerih nanešeno neposredno na ohišje, težava pa je le v pravilni izbiri glede na značilnosti in brezhibni povezavi. Če ni zunanje oznake zatiča, se boste morali obrniti na referenčno knjigo.
Prednosti in slabosti
Prednosti diodnega mostu so dobro znane:
- desetletja preizkušena vezja;
- Enostaven za sestavljanje in povezovanje;
- enostavno diagnosticiranje napak in enostavno popravilo.
Kot pomanjkljivosti je treba omeniti rast dimenzij in teže vezja z naraščajočo močjo, pa tudi potrebo po uporabi toplotnih odvodov za diode visoke moči. A glede tega se ne da narediti nič – fizike ne moreš goljufati. Ko ti pogoji postanejo nesprejemljivi, se je treba odločiti za prehod na stikalno napajalno vezje. Mimogrede, v njem se lahko uporablja tudi mostna povezava diod.
Opozoriti je treba tudi na obliko izhodne napetosti, ki še zdaleč ni konstantna. Za delo s porabniki z zahtevami po stabilnosti napajalne napetosti je treba uporabiti most skupaj z gladilnimi filtri in po potrebi stabilizatorji na izhodu.
Povezani članki:
