Izmenična napetost se od napajalne organizacije dobavlja potrošnikom. To je posledica posebnosti transporta električne energije. Toda večina gospodinjskih (in deloma industrijskih) električnih sprejemnikov zahteva stalno napetost. Za pridobitev so potrebni pretvorniki. V mnogih primerih so zgrajeni po shemi "postopni transformator - usmernik - gladilni filter" (z izjemo stikalne napajalnike). Kot usmernik se uporabljajo diode, povezane v premostitveno vezje.
Vsebina
Za kaj je diodni most in kako deluje
Diodni most se uporablja kot popravljalno vezje, ki pretvarja izmenično napetost v enosmerno. Načelo njegovega delovanja temelji na enosmerni prevodnosti - lastnosti polprevodniške diode, da prehaja tok samo v eno smer.Posamezna dioda lahko služi tudi kot najpreprostejši usmernik.
S tako vključitvijo je nižja (negativno) del sinusoide je "odrezan". Ta metoda ima slabosti:
- oblika izhodne napetosti je daleč od konstantne, kot gladilni filter je potreben velik in zajeten kondenzator;
- izmenični tok se porabi za največ polovico.
Tok skozi obremenitev sledi obliki izhodne napetosti. Zato je bolje uporabiti polnovalni usmernik v obliki diodnega mostu. Če vklopite štiri diode v skladu z navedeno shemo in priključite obremenitev, potem ko se na vhod uporabi izmenična napetost, bo enota delovala takole:
S pozitivno napetostjo (zgornji del sinusoida, rdeča puščica) bo tok tekel skozi diodo VD2, obremenitev, VD3. Z negativom (spodnji del sinusoida, zelena puščica) skozi diodo VD4, obremenitev, VD1. Posledično v enem obdobju tok dvakrat preide skozi obremenitev v isto smer.
Valovna oblika izhodne napetosti je veliko bližja ravni črti, čeprav je raven valovanja precej visoka. Energija vira je v celoti izkoriščena.
Če obstaja vir trifazne napetosti zahtevane amplitude, lahko naredite most po naslednji shemi:
V njej bodo obremenitvi dodani trije tokovi, ki ponavljajo obliko izhodne napetosti s faznim premikom 120 stopinj:
Izhodna napetost bo šla okoli vrhov sinusoidov. Vidimo, da napetost utripa veliko manj kot v enofaznem vezju, njena oblika je bližje ravni črti. V tem primeru bo kapacitivnost filtra za glajenje minimalna.
In še ena različica mostu - nadzorovana.V njem sta dve diodi zamenjani s tiristorji - elektronskimi napravami, ki se odprejo, ko se signal nanese na krmilno elektrodo. V odprti obliki se tiristorji obnašajo skoraj kot navadne diode. Shema izgleda takole:
Signali za vklop so podani iz krmilnega kroga ob dogovorjenem času, izklop se zgodi v trenutku, ko napetost preide skozi nič. Nato se napetost povpreči na kondenzatorju in to povprečno raven je mogoče nadzorovati.
Oznaka diodnega mostu in povezovalni diagram
Ker je most iz diod mogoče zgraditi po različnih shemah in vsebuje malo elementov, je v večini primerov oznaka usmerniškega sklopa narejena s preprostim risanjem njegovega veznega diagrama. Če je to nesprejemljivo - na primer v primeru gradnje blokovnega diagrama - je most označen kot simbol, ki označuje kateri koli pretvornik AC-to-DC:
Črka "~" pomeni verige izmenični tok, simbol "=" - DC vezja in "+" in "-" - izhodna polarnost.
Če je usmernik zgrajen po klasičnem mostnem vezju 4 diod, je dovoljena nekoliko poenostavljena slika:
Vhod usmerniške enote je priključen na izhodne sponke vira izmeničnega toka (v večini primerov gre za padajoči transformator) brez upoštevanja polarnosti - kateri koli izhodni terminal je priključen na kateri koli vhod. Izhod mostu je povezan z obremenitvijo. Lahko zahteva polarnost ali pa tudi ne (vključno s stabilizatorjem, gladilnim filtrom).
Diodni most je mogoče priključiti na vir konstantne napetosti.V tem primeru dobimo zaščitno vezje pred nenamernim preobratom polarnosti - s kakršno koli povezavo vhodov mostu na izhod napajalnika se polarnost napetosti na njegovem izhodu ne bo spremenila.
Glavne tehnične značilnosti
Pri izbiri diod ali končnega mostu morate najprej pogledati največji obratovalni tok. Moral bi preseči obremenitveni tok z mejo. Če ta vrednost ni znana, vendar je moč znana, jo je treba pretvoriti v tok po formuli Iload = Naloži / Uout. Za povečanje dovoljenega toka lahko polprevodniške naprave priključite vzporedno - največji tok obremenitve se deli s številom diod. V tem primeru je bolje izbrati diode v eni veji mostu glede na tesno vrednost padca napetosti v odprtem stanju.
Drugi pomemben parameter je naprej napetostza katerega je most ali njegovi elementi zasnovani. Ne sme biti nižja od izhodne napetosti izmeničnega vira (maksimalna vrednost!). Za zanesljivo delovanje naprave morate vzeti maržo 20-30%. Za povečanje dovoljene napetosti lahko diode priključite zaporedno - v vsaki roki mostu.
Ta dva parametra zadostujeta za predhodno odločitev o uporabi diod v usmerniški napravi, vendar je treba upoštevati tudi nekatere druge značilnosti:
- največja delovna frekvenca - običajno nekaj kilohercev in ni pomembno za delovanje pri industrijskih frekvencah 50 ali 100 Hz, in če dioda deluje v impulznem vezju, lahko ta parameter postane odločilen;
- padec napetosti v vklopljenem stanju za silicijeve diode je približno 0,6 V, kar je nepomembno za izhodno napetost, na primer 36 V, je pa lahko kritično pri delovanju pod 5 V - v tem primeru je treba izbrati Schottkyjeve diode, za katere je značilna nizka vrednost tega parametra.
Sorte diodnih mostov in njihovo označevanje
Diodni most je mogoče sestaviti na diskretne diode. Če želite upoštevati polarnost, morate biti pozorni na oznake. V nekaterih primerih se oznaka v obliki vzorca nanese neposredno na telo polprevodniške naprave. To je značilno za domače izdelke.
Tuje (in številne sodobne ruske) naprave so označene s piko ali obročem. V večini primerov je to oznaka anode, vendar ni nobenega jamstva. Bolje je, da si ogledate priročnik ali uporabite tester.
Iz sklopa lahko naredite most - štiri diode so združene v enem paketu, povezava vodnikov pa se lahko izvede z zunanjimi vodniki (na primer na tiskanem vezju). Sheme montaže so lahko raznolike, zato morate za pravilno povezavo pogledati podatkovne liste.
Na primer, sklop diode BAV99S, ki vsebuje 4 diode, vendar ima samo 6 zatičev, ima v notranjosti dva polovična mostova, povezana na naslednji način (na ohišju je pika blizu nožice 1):
Če želite dobiti polnopravni most, morate ustrezne izhode povezati z zunanjimi vodniki (rdeča sled prikazuje tire v primeru uporabe tiskanega ožičenja):
V tem primeru se na nožica 3 in 6 uporabi izmenična napetost. Pozitivni pol konstante se odstrani iz nožice 5 ali 2, negativni pol pa se vzame iz nožice 4 ali 1.
In najlažja možnost je sestaviti s pripravljenim mostom v notranjosti.Od domačih izdelkov so to lahko KTs402, KTs405, obstajajo montažni mostovi tuje proizvodnje. V mnogih primerih se označevanje zaključkov nanaša neposredno na zadevo, naloga pa se reducira le na pravilno izbiro glede na značilnosti in na brezhibno povezavo. Če ni zunanje oznake sklepov, se boste morali sklicevati na imenik.
Prednosti in slabosti
Prednosti diodnega mostu so dobro znane:
- sheme, izdelane desetletja;
- enostavnost montaže in povezave;
- enostavna diagnoza napak in enostavno popravilo.
Kot pomanjkljivosti je treba omeniti povečanje dimenzij in teže vezja z naraščajočo močjo, pa tudi potrebo po uporabi hladilnikov za visoko zmogljive diode. Toda glede tega ni mogoče storiti ničesar – fizike se ne da zavajati. Ko ti pogoji postanejo nesprejemljivi, se je treba odločiti za prehod na impulzno napajalno vezje. Mimogrede, v njej je mogoče uporabiti premostitvene diode.
Prav tako je treba opozoriti, da oblika izhodne napetosti še zdaleč ni konstantna. Za delo s potrošniki, ki zahtevajo stabilnost napajalne napetosti, je treba uporabiti most v povezavi z gladilnimi filtri in po potrebi izhodnimi stabilizatorji.
Podobni članki:
