Växelspänning transporteras från elbolaget till konsumenten. Detta beror på eltransportens karaktär. Men de flesta hushållens (och delvis industrins) elförbrukare kräver direktspänning. Det kräver omvandlare. I många fall är de byggda enligt schemat "nedtrappningstransformator - likriktare - utjämningsfilter" (med undantag för strömförsörjning med omkopplat läge). Dioder i en bryggkrets används som likriktare.
Innehåll
Varför behövs en diodbrygga och hur den fungerar?
Diodbryggan är en likriktarkrets som omvandlar växelspänning till likspänning. Den fungerar på grundval av envägsledning, en egenskap hos en halvledardiod som gör att strömmen bara kan flöda i en riktning. En enkel diod kan också fungera som den enklaste likriktaren.
I detta sammanhang är den negativa sidan (negativ) av en sinusformad vågform är "avbruten". Denna metod har nackdelar:
- Utgångsspänningen är långt ifrån konstant, vilket kräver en stor och otymplig kondensator som utjämningsfilter;
- växelströmsaggregatet används högst till hälften av sin kapacitet.
Strömmen genom belastningen upprepar formen för utgångsspänningen. Därför är det bättre att använda en dubbel halvperiodisk likriktare i form av en diodbrygga. Om fyra dioder ingår i ovanstående krets och en belastning är ansluten kommer enheten att fungera på följande sätt när växelspänningen läggs på ingången:
När spänningen är positiv (övre delen av sinusvågen, röd pil) går strömmen genom diod VD2 och belastningen VD3. Med negativ spänning (nedre delen av sinusvågen, grön pil) genom diod VD4, belastning, VD1. Som ett resultat av detta passerar strömmen genom belastningen två gånger under en period i samma riktning.
Utgångsspänningens form är mycket närmare en rak linje, även om nivån på krusningen är ganska hög. Källkraften utnyttjas fullt ut.
Om det finns en trefasig spänningskälla med önskad amplitud kan en brygga tillverkas på detta sätt:
Den kommer att stapla tre strömmar på belastningen och upprepa formen på utgångsspänningen, med en fasförskjutning på 120 grader:
Utgångsspänningen kommer att kretsa kring sinusoidernas toppar. Man kan se att spänningen pulserar mycket mindre än i en enfaskretsen och att dess form är närmare en rak linje. I det här fallet är kapacitansen hos utjämningsfiltret minimal.
En annan variant av bron är en kontrollerad bro. I den här modellen har de två dioderna ersatts av tyristorer, som är elektroniska enheter som öppnas när en signal läggs på styrelektroden. När de är öppna beter sig tyristorer nästan som vanliga dioder. Kretsen har följande form:
Skjutsignaler levereras av styrkretsen vid överenskomna tidpunkter, och avstängning sker när spänningen passerar genom noll. Spänningen medelvärdesbildas sedan över en kondensator och detta medelvärde kan kontrolleras.
Beteckning och kopplingsschema för diodbryggan
Eftersom diodbryggor kan byggas enligt olika scheman och har få element, identifieras likriktarenheten i de flesta fall helt enkelt genom att rita ett schematiskt diagram. Om detta är oacceptabelt - till exempel i ett blockdiagram - anges bryggan med den symbol som används för att ange en omvandlare av växelspänning till likspänning:
"~" står för VäxelströmkretsarSymbolen "=" står för likströmskretsar och "+" och "-" för utgångspolariteten.
Om likriktaren är baserad på en klassisk bryggkrets med 4 dioder är en något förenklad representation tillåten:
Likriktarenhetens ingång ansluts till växelströmskällans utgångsterminaler (i de flesta fall är detta en nedtrappningstransformator) utan att iaktta polariteten - alla utgångsterminaler ansluts till alla ingångsterminaler. Bryggans utgång är ansluten till belastningen. Detta kan kräva eller inte kräva polaritet (inklusive stabilisator, utjämningsfilter).
Diodbryggan kan vara ansluten till en likspänningskälla. I det fallet skapas en skyddskrets mot oavsiktlig omvänd polaritet - varje anslutning av bryggans ingångar till strömförsörjningsutgången kommer inte att vända polariteten på spänningen vid dess utgång.
De viktigaste tekniska egenskaperna
När du väljer dioder eller en brygga bör du först titta på följande Högsta driftström i framåtriktad riktning. Den måste vara större än belastningsströmmen. Om detta värde är okänt och effekten är känd måste den omvandlas till ström med hjälp av formeln Inagr=Pnagr/Uf. För att öka den tillåtna strömmen kan halvledarna kopplas parallellt - den högsta belastningsströmmen divideras med antalet dioder. Dioder i en gren av bryggan i detta fall är det bättre att välja genom nära värde på spänningsfallet i öppet tillstånd.
Den andra viktiga parametern är spänning i framåtriktad riktningDen andra viktiga parametern är den framspänning som bryggan eller dess komponenter är konstruerade för att klara. Den får inte vara lägre än växelströmskällans utgångsspänning (amplitudvärde!). För att anordningen ska fungera på ett tillförlitligt sätt krävs en marginal på 20-30 %. För att öka den tillåtna spänningen kan dioder kopplas i serie - i varje axel av bryggan.
Dessa två parametrar är tillräckliga för ett preliminärt beslut om att använda dioder i likriktaren, men det är nödvändigt att uppmärksamma några andra egenskaper:
- maximal driftfrekvens - är vanligtvis några kilohertz och för drift vid industriella frekvenser på 50 eller 100 Hz spelar det ingen roll, men om dioden ska fungera i en pulsad krets kan denna parameter bli avgörande;
- Spänningsfall i öppet tillstånd Spänningsfallet i öppet tillstånd för kiseldioder är cirka 0,6 V, vilket inte är viktigt för en utgångsspänning på till exempel 36 V, men kan vara kritiskt för drift under 5 V - välj då Schottkydioder, som kännetecknas av ett lågt värde på denna parameter.
Typer av diodbryggor och deras märkning
Diodbryggan kan monteras med diskreta dioder. För att följa polariteten måste du vara uppmärksam på markeringarna. I vissa fall placeras märkningen i form av en figur direkt på halvledarkroppen. Detta är kännetecknande för inhemskt tillverkade produkter.
Utländska (och många moderna ryska) enheter är märkta med en punkt eller en ring. I de flesta fall är anoden märkt på detta sätt, men det finns ingen garanti. Det är bäst att konsultera en referensbok eller använda en testare.
Du kan göra en brygga av en samling - fyra dioder kombineras i ett hölje och anslutningen av terminalerna kan göras med externa ledare (t.ex. på ett kretskort). Montagen kan variera, så du måste titta på databladen för att hitta rätt anslutning.
Till exempel har BAV99S diodaggregat med 4 dioder men bara 6 stift två halvbryggor anslutna inuti (det finns en prick på höljet nära stift 1):
För att få en fullständig brygga måste du ansluta motsvarande stift med externa ledare (rött visar spårlayouten när du använder ledningar för tryckta kretsar):
I det här fallet ansluts växelspänningen till stift 3 och 6. Den positiva DC-polen tas från stift 5 eller 2 och den negativa polen från stift 4 eller 1.
Det enklaste alternativet är en montering med en färdig bro inuti. Inhemska produkter kan vara KTs402, KTs405, men det finns även utlandstillverkade broförband. I många fall är märkningen av terminaler direkt på höljet, och uppgiften är bara att välja rätt enligt egenskaperna och göra anslutningen felfri. Om det inte finns någon extern terminalmarkering måste du använda en manual.
Fördelar och nackdelar
Fördelarna med diodbryggor är välkända:
- decennier av beprövade kretsar;
- Lätt att montera och ansluta;
- Enkel feldiagnos och enkel reparation.
Nackdelarna är att kretsen blir större och tyngre när effekten ökar, och att man måste använda kylflänsar för dioder med hög effekt. Men det går inte att göra något åt det - man kan inte lura fysiken. När dessa förhållanden blir oacceptabla är det nödvändigt att besluta om övergången till en krets med växelströmförsörjning. Förresten kan man också använda bryggkoppling av dioder i den.
Det bör också noteras att formen på utgångsspänningen är långt ifrån konstant. För att arbeta med konsumenter med krav på stabilitet i spänningen är det nödvändigt att använda en brygga tillsammans med utjämningsfilter och vid behov stabilisatorer i utgången.
Relaterade artiklar:
