Striedavé napätie sa dodáva spotrebiteľom z organizácie napájania. Je to spôsobené zvláštnosťami prepravy elektriny. Ale väčšina domácich (a čiastočne aj priemyselných) elektrických prijímačov vyžaduje konštantné napätie. Na jeho získanie sú potrebné konvertory. V mnohých prípadoch sú postavené podľa schémy „znižovací transformátor – usmerňovač – vyhladzovací filter“ (s výnimkou tzv. spínacie zdroje). Ako usmerňovač sa používajú diódy zapojené do mostíkového obvodu.
Obsah
Na čo slúži diódový mostík a ako funguje
Diódový mostík sa používa ako usmerňovací obvod, ktorý premieňa striedavé napätie na jednosmerné. Princíp jeho činnosti je založený na jednosmernom vedení - vlastnosti polovodičovej diódy prepúšťať prúd iba v jednom smere.Jedna dióda môže slúžiť aj ako najjednoduchší usmerňovač.
Pri takomto zahrnutí je nižšia (negatívne) časť sínusoidy je „odrezaná“. Táto metóda má nevýhody:
- tvar výstupného napätia nie je ani zďaleka konštantný, ako vyhladzovací filter je potrebný veľký a objemný kondenzátor;
- striedavý prúd sa spotrebuje maximálne na polovicu.
Prúd cez záťaž sleduje tvar výstupného napätia. Preto je lepšie použiť celovlnný usmerňovač vo forme diódového mostíka. Ak zapnete štyri diódy podľa uvedenej schémy a pripojíte záťaž, potom keď sa na vstup privedie striedavé napätie, jednotka bude fungovať takto:
Pri kladnom napätí (horná časť sínusoidy, červená šípka) bude prúd pretekať cez diódu VD2, záťaž, VD3. S negatívom (spodná časť sínusoidy, zelená šípka) cez diódu VD4, záťaž, VD1. Výsledkom je, že v jednej perióde prúd prechádza cez záťaž dvakrát v rovnakom smere.
Tvar vlny výstupného napätia je oveľa bližšie k priamke, hoci úroveň zvlnenia je dosť vysoká. Zdrojový výkon je plne využitý.
Ak existuje zdroj trojfázového napätia s požadovanou amplitúdou, môžete vytvoriť most podľa nasledujúcej schémy:
V ňom sa k záťaži pridajú tri prúdy, ktoré opakujú tvar výstupného napätia s fázovým posunom o 120 stupňov:
Výstupné napätie pôjde okolo vrcholov sínusoidov. Je vidieť, že napätie pulzuje oveľa menej ako v jednofázovom obvode, jeho tvar je bližšie k priamke. V tomto prípade bude kapacita vyhladzovacieho filtra minimálna.
A ďalšia verzia mosta - riadená.V ňom sú dve diódy nahradené tyristormi - elektronickými zariadeniami, ktoré sa otvárajú pri privedení signálu na riadiacu elektródu. V otvorenej forme sa tyristory správajú takmer ako bežné diódy. Schéma vyzerá takto:
Zapínacie signály sú vydávané z riadiaceho obvodu v dohodnutých časoch, vypnutie nastáva v okamihu prechodu napätia cez nulu. Potom sa napätie na kondenzátore spriemeruje a táto priemerná úroveň sa dá riadiť.
Označenie diódového mostíka a schéma zapojenia
Pretože mostík diód môže byť zostavený podľa rôznych schém a obsahuje málo prvkov, vo väčšine prípadov sa označenie zostavy usmerňovača vykonáva jednoduchým nakreslením schémy zapojenia. Ak je to neprijateľné - napríklad v prípade zostavenia blokovej schémy - most je označený ako symbol, ktorý označuje akýkoľvek konvertor AC-DC:
Písmeno "~" znamená reťaze striedavý prúd, symbol "=" - obvody jednosmerného prúdu a "+" a "-" - polarita výstupu.
Ak je usmerňovač zostavený podľa klasického mostíkového obvodu so 4 diódami, je povolený mierne zjednodušený obraz:
Vstup usmerňovacej jednotky sa pripája na výstupné svorky zdroja striedavého prúdu (vo väčšine prípadov ide o znižovací transformátor) bez dodržania polarity - na ľubovoľný vstup sa pripája ľubovoľná výstupná svorka. Výstup mosta je pripojený k záťaži. Môže alebo nemusí vyžadovať polaritu (vrátane stabilizátora, vyhladzovacieho filtra).
Diódový mostík je možné pripojiť na zdroj konštantného napätia.V tomto prípade sa získa ochranný obvod proti neúmyselnému prepólovaniu - pri akomkoľvek pripojení mostíkových vstupov k výstupu napájacieho zdroja sa polarita napätia na jeho výstupe nezmení.
Hlavné technické vlastnosti
Pri výbere diód alebo hotového mostíka sa musíte v prvom rade pozrieť maximálny prevádzkový dopredný prúd. Mal by prekročiť zaťažovací prúd s rezervou. Ak táto hodnota nie je známa, ale výkon je známy, musí sa previesť na prúd podľa vzorca Iload \u003d Pload / Uout. Na zvýšenie prípustného prúdu môžu byť polovodičové zariadenia zapojené paralelne - najväčší zaťažovací prúd je rozdelený počtom diód. V tomto prípade je lepšie zvoliť diódy v jednej vetve mostíka podľa blízkej hodnoty poklesu napätia v otvorenom stave.
Druhým dôležitým parametrom je predné napätiepre ktoré je most alebo jeho prvky určené. Nesmie byť nižšie ako výstupné napätie AC zdroja (špičková hodnota!). Pre spoľahlivú prevádzku zariadenia musíte mať rezervu 20-30%. Na zvýšenie prípustného napätia je možné diódy zapojiť do série – v každom ramene mostíka.
Tieto dva parametre stačia na predbežné rozhodnutie o použití diód v usmerňovacom zariadení, mali by sa však zohľadniť aj niektoré ďalšie charakteristiky:
- maximálna pracovná frekvencia - zvyčajne niekoľko kilohertzov a nezáleží na prevádzke pri priemyselných frekvenciách 50 alebo 100 Hz a ak dióda pracuje v impulznom obvode, tento parameter sa môže stať rozhodujúcim;
- pokles napätia v zapnutom stave pre kremíkové diódy je to asi 0,6 V, čo nie je dôležité pre výstupné napätie napríklad 36 V, ale môže byť kritické pri prevádzke pod 5 V - v tomto prípade by sa mali zvoliť Schottkyho diódy, ktoré sa vyznačujú nízkou hodnotu tohto parametra.
Odrody diódových mostíkov a ich značenie
Diódový mostík môže byť zostavený na diskrétnych diódach. Aby ste dodržali polaritu, musíte venovať pozornosť označeniam. V niektorých prípadoch sa značka vo forme vzoru aplikuje priamo na telo polovodičového zariadenia. To je typické pre domáce produkty.
Zahraničné (a mnohé moderné ruské) zariadenia sú označené bodkou alebo krúžkom. Vo väčšine prípadov je to označenie anódy, ale neexistuje žiadna záruka. Je lepšie pozrieť si manuál alebo použiť tester.
Zo zostavy vyrobíte mostík - štyri diódy sú kombinované v jednom balení a prepojenie vývodov je možné vykonať externými vodičmi (napríklad na doske plošných spojov). Schémy montáže sa môžu líšiť, takže pre správne pripojenie je potrebné pozrieť sa na katalógové listy.
Napríklad zostava diód BAV99S, ktorá obsahuje 4 diódy, ale má iba 6 kolíkov, má vo vnútri dva polovičné mostíky zapojené nasledovne (v blízkosti kolíka 1 je bodka na puzdre):
Ak chcete získať plnohodnotný mostík, musíte prepojiť príslušné výstupy s externými vodičmi (červená čiara zobrazuje stopy v prípade použitia tlačeného vedenia):
V tomto prípade sa na kolíky 3 a 6 privedie striedavé napätie. Kladný pól konštanty sa odstráni z kolíka 5 alebo 2 a záporný pól sa odoberie z kolíka 4 alebo 1.
A najjednoduchšou možnosťou je zostaviť s hotovým mostom vo vnútri.Z domácich výrobkov to môžu byť KTs402, KTs405, existujú montážne mostíky zahraničnej výroby. V mnohých prípadoch sa označenie záverov aplikuje priamo na prípad a úloha sa redukuje iba na správny výber podľa charakteristík a na bezchybné spojenie. Ak neexistuje žiadne externé označenie záverov, budete sa musieť obrátiť na adresár.
Výhody a nevýhody
Výhody diódového mostíka sú dobre známe:
- systémy vypracované desaťročia;
- jednoduchosť montáže a pripojenia;
- jednoduchá diagnostika porúch a jednoduchá oprava.
Ako nevýhody je potrebné spomenúť nárast rozmerov a hmotnosti obvodu so zvyšujúcim sa výkonom, ako aj nutnosť použitia chladičov pre vysokovýkonné diódy. Ale s tým sa nedá nič robiť – fyzika sa nedá oklamať. Keď sa tieto podmienky stanú neprijateľnými, je potrebné rozhodnúť o prechode na obvod impulzného napájania. Mimochodom, dajú sa v ňom použiť premosťovacie diódy.
Treba tiež poznamenať, že tvar výstupného napätia nie je ani zďaleka konštantný. Pre prácu so spotrebiteľmi, ktorí kladú nároky na stabilitu napájacieho napätia, je potrebné použiť mostík v spojení s vyhladzovacími filtrami, prípadne výstupnými stabilizátormi.
Podobné články:
