Мостовой выпрямитель схема. Мостовой выпрямитель: принцип работы, схема, расчет параметров

Как работает двухполупериодный мостовой выпрямитель. Какие преимущества дает мостовая схема выпрямления. Как рассчитать параметры мостового выпрямителя. Какие диоды лучше использовать в мостовом выпрямителе.

Принцип работы мостового выпрямителя

Мостовой выпрямитель представляет собой схему из четырех диодов, соединенных в виде моста. Его основное назначение — преобразование переменного напряжения в постоянное пульсирующее напряжение. Рассмотрим подробнее, как работает эта схема:

• На вход моста подается переменное напряжение от трансформатора
• В течение положительного полупериода открыты диоды D1 и D2, а D3 и D4 закрыты
• В течение отрицательного полупериода открыты диоды D3 и D4, а D1 и D2 закрыты
• В результате на выходе моста формируется однополярное пульсирующее напряжение

Таким образом, мостовая схема обеспечивает двухполупериодное выпрямление, используя оба полупериода входного переменного напряжения. Это позволяет получить более качественное выпрямленное напряжение по сравнению с однополупериодными схемами.

Преимущества мостовой схемы выпрямления

Мостовой выпрямитель имеет ряд важных преимуществ по сравнению с другими схемами:

• Высокий коэффициент использования трансформатора — до 81%
• Низкий уровень пульсаций выходного напряжения
• Не требуется трансформатор с отводом от середины вторичной обмотки
• Меньшие габариты и масса трансформатора
• Возможность получения больших токов нагрузки

Благодаря этим преимуществам мостовые выпрямители получили очень широкое распространение в источниках питания различных электронных устройств.

Расчет параметров мостового выпрямителя

При проектировании мостового выпрямителя необходимо правильно рассчитать его основные параметры:

1. Среднее значение выпрямленного напряжения: U_d = 0.9 * U
   2 где U₂ — действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора
2. Максимальное обратное напряжение на диодах: U_обр.max = 1.41 * U₂
3. Средний выпрямленный ток: I_d = I_н где I_н — ток нагрузки
4. Максимальный ток через диоды: I_пр.max = 1.57 * I_d

Правильный расчет этих параметров позволит подобрать подходящие компоненты и обеспечить надежную работу выпрямителя.

Выбор диодов для мостового выпрямителя

При выборе диодов для мостовой схемы следует учитывать несколько важных параметров:

• Максимальное обратное напряжение — должно быть в 2-3 раза больше U_обр.max
• Максимальный прямой ток — должен быть больше I_пр.max
• Прямое падение напряжения — желательно минимальное
• Быстродействие — для высокочастотных схем

Хорошим выбором являются диоды Шоттки, обладающие малым прямым падением напряжения и высоким быстродействием. Для мощных выпрямителей применяются специальные выпрямительные диоды.

Фильтрация выпрямленного напряжения

Выходное напряжение мостового выпрямителя содержит пульсации, которые необходимо сгладить. Для этого применяются сглаживающие фильтры:

• Простейший RC-фильтр
• LC-фильтр
• П-образный фильтр
• Многозвенный фильтр

Выбор типа фильтра зависит от требуемого коэффициента сглаживания пульсаций. Чем он выше, тем более качественное постоянное напряжение можно получить на выходе выпрямителя.

Применение мостовых выпрямителей

Благодаря своим преимуществам мостовые выпрямители нашли широкое применение в различных областях электроники:

• Источники питания электронной аппаратуры
• Зарядные устройства
• Сварочные аппараты
• Электроприводы
• Системы электроснабжения

Они используются как в маломощной бытовой технике, так и в мощных промышленных установках. Универсальность и эффективность мостовой схемы обеспечили ей лидирующие позиции среди выпрямительных устройств.

Проверка исправности мостового выпрямителя

Для проверки работоспособности мостового выпрямителя можно выполнить следующие действия:

1. Прозвонить каждый диод мультиметром в прямом и обратном направлении
2. Измерить выходное напряжение при подаче переменного напряжения на вход
3. Проверить форму выходного сигнала осциллографом
4. Измерить ток потребления и сравнить с расчетным значением

Если все параметры в норме, выпрямитель считается исправным. При обнаружении неисправности необходимо заменить вышедшие из строя компоненты.

Заключение

Мостовой выпрямитель является эффективным и надежным устройством для преобразования переменного тока в постоянный. Правильный расчет параметров и выбор компонентов позволяют создать качественный источник питания для различной электронной аппаратуры. Понимание принципов работы мостовой схемы дает возможность грамотно применять ее в разработке электронных устройств.

Двухполупериодный мостовой выпрямитель. Принцип действия, схема, расчет

Существует еще одна, более популярная конструкция двухполупериодного выпрямителя, построенная на основе конфигурации с четырьмя диодами. Такая конструкция известна как двухполупериодный мостовой выпрямитель или просто мостовой выпрямитель.

Преимущество этого типа выпрямителя по сравнению с версией выпрямителя с центральным отводом заключается в том, что для него не требуется сетевой трансформатор с центральным отводом во вторичной обмотке, что резко снижает его размер и стоимость.

Также эта конструкция использует полностью все вторичное напряжение в качестве входного. Используя тот же трансформатор, мы получаем вдвое больше пикового напряжения и вдвое больше постоянного напряжения с мостовым выпрямителем, чем с двухполупериодным выпрямителем с центральным отводом. Именно поэтому мостовые выпрямители используются гораздо чаще, чем двухполупериодные со средней точкой.

Двухполупериодный мостовой выпрямитель

Чтобы выпрямить оба полупериода синусоидальной волны, как мы уже говорили ранее, в мостовом выпрямителе используются четыре диода, соединенных вместе в конфигурации «моста». Вторичная обмотка трансформатора подключена с одной стороны диодного моста, а нагрузка — с другой.

На следующем рисунке показана схема мостового выпрямителя.

Во время положительного полупериода переменного напряжения диоды D1 и D2 смещены в прямом направлении, в то время как диоды D3 и D4 смещены в обратном направлении. Это создает положительное напряжение на нагрузочном резисторе (обратите внимание на плюс-минус полярности на нагрузочном резисторе).

В течение следующего полупериода полярность переменного напряжения меняется на противоположную. Теперь диоды D3 и D4 смещены в прямом направлении, а диоды D1 и D2 — в обратном. Это также создает положительное напряжение на нагрузочном резисторе, как и раньше.

Обратите внимание, что независимо от полярности напряжения на входе, полярность на нагрузке постоянная, а ток в нагрузке течет в одном направлении. Таким образом, схема преобразует входное переменное напряжение в пульсирующее постоянное напряжение.

Если вам трудно запомнить правильное расположение диодов в схеме мостового выпрямителя, вы можете обратиться к альтернативному представлению схемы. Это точно такая же схема, за исключением того, что все диоды расположены горизонтально и направлены в одном направлении.

Значение постоянного напряжение выходного сигнала

Здесь формула для расчета среднего значения напряжения такая же, как и для двухполупериодного выпрямителя со средней точкой:

Это уравнение говорит нам, что значение постоянного напряжения составляет около 63,6 процента от пикового значения. Например, если пиковое переменное напряжение составляет 10 В, то постоянное напряжение будет 6,36 В.

Когда вы измеряете напряжение на выходе мостового выпрямителя с помощью вольтметра, показание будет равно среднему значению.

Аппроксимация второго порядка

В действительности мы не получаем идеальное  напряжение на нагрузочном резисторе. Из-за потенциального барьера, диоды не включаются, пока источник напряжение не достигнет около 0,7 В.

И поскольку в мостовом выпрямителе работают по два диода за раз, то падение напряжения составит 0,7 x 2 = 1,4 В. Таким образом, пиковое выходное напряжение определяется следующим образом:

Выходная частота

Полноволновой

принцип работы и преимущества устройства, где используется, как собрать своими руками

Несмотря на то что в бытовых розетках, как известно, присутствует переменное напряжение величиной 220 В, подавляющее большинство электронных приборов требует намного меньших значений. Более того, это питание должно осуществляться не переменным, а постоянным током. Именно поэтому практически каждый бытовой прибор имеет в составе своей схемы выпрямитель — диодный мост.

Постоянный и переменный ток

Из учебного курса физики все знают, что электрический ток подразумевает протекание электрического заряда из одного проводника в другой. В отличие от постоянного тока, который действительно идет в одном направлении (от минуса к плюсу), переменный течет сначала в одну сторону, а затем — в другую. Если подключить к розетке осциллограф, можно получить схематическое изображение такого движения тока.

На рисунке представлена осциллограмма переменного тока, где по оси абсцисс показано время, а по оси ординат — напряжение. Из графика хорошо видно, что напряжение плавно нарастает до величины 220 В, потом уменьшается до нуля и нарастает до той же величины, но с противоположным знаком. Иными словами, напряжение в розетке постоянно меняет знак со скоростью 50 раз в секунду.

Для сравнения можно подключить щупы осциллографа к источнику постоянного тока. В качестве него могут использоваться клеммы батарейки. В этом случае картина будет несколько иная.

Осциллограмма постоянного тока, показанная на изображении, наглядно демонстрирует, как на протяжении всего времени напряжение на клеммах имеет постоянную величину.

При замыкании цепи ток будет течь в одну сторону.

Особенности видов напряжения

Возникает закономерный вопрос о том, зачем в розетках используется переменный ток, если подавляющее большинство электронной аппаратуры питается постоянным током. Дело в том, что для питания узлов той или иной аппаратуры требуются напряжения разной величины. Процессор компьютера, например, питается 3 В, а мобильный телефон требует для своей зарядки целых 5 В. Усилителю музыкального центра нужно уже около 25 В.

Постоянное напряжение достаточно сложно трансформировать из одной величины в другую, а вот переменное — запросто. Для этого служат, к примеру, трансформаторы. Некоторые важные силовые узлы, такие как двигатели, все же нуждаются в переменном напряжении. Поэтому промышленные генераторы, питающие бытовые розетки, вырабатывают его до общепринятой величины (например, 220 В), а каждый прибор уже на месте получает из него то, что ему требуется.

Выпрямление электроэнергии

До конца XIX века преобразование переменного напряжения в постоянное было проблемой. С изобретением диода — сначала вакуумного, а позже и полупроводникового — ситуация в корне изменилась. Благодаря своим уникальным свойствам, диод отлично различает полярность и позволяет легко сортировать токи с нужным направлением. Сначала для этих целей использовались отдельные диоды, позже появились диодные мосты, обеспечивающие высокое качество выпрямления.

Выпрямитель на одном диоде

Диод проводит ток только в одном направлении, именно поэтому его и называют полупроводниковым прибором. Если к катоду устройства подключить плюс источника напряжения, а к аноду — минус, диод будет вести себя как обычный проводник. Если полярность изменить, то прибор закроется и превратится в диэлектрик. Для ответа на вопрос о том, что это даёт, придется собрать простейшую схему и снова вооружиться осциллографом.

На схеме изображена работа полупроводникового диода в цепи переменного тока. Осциллограмма слева показывает картину на выходе трансформатора — обычный переменный ток. После диода всё существенно меняется — на графике исчезает отрицательная полуволна переменного напряжения. Ток еще не стал постоянным, но он уже не переменный — движения электрического заряда в обратном направлении нет. Такой род тока принято называть пульсирующим. Им еще нельзя питать электронику, но изменения налицо. Остаётся сгладить пики импульсов. Это делают с помощью конденсаторов.

На схеме представлен однополупериодный выпрямитель со сглаживающим конденсатором. Во время положительного импульса напряжение не только питает нагрузку, но и одновременно заряжает конденсатор. Когда импульс заканчивается, конденсатор отдает накопленную энергию, сглаживая скачки напряжения.

Чем выше емкость конденсатора, тем больше энергии он сможет запасти, и тем больше напряжение будет походить на постоянное.

Двухполупериодный прибор

Несмотря на значительные успехи, достигнутые в преобразовании переменного тока в постоянный предыдущим экспериментом, результат ещё далек от идеала. Дело в том, что частота переменного тока довольно низкая (50 Гц), а навешивание сглаживающих конденсаторов имеет свои ограничения. Для того чтобы существенно улучшить форму выходного сигнала, нужно увеличить частоту.

Однако в розетках она строго фиксирована и не зависит от внешних факторов. Отрицательная полуволна напряжения срезается диодом. Поменять её полярность совсем несложно — достаточно лишь добавить несколько диодов, собрав мостовую схему. На рисунке представлен двухполупериодный выпрямитель на четырёх диодах, объясняющий то, как работает диодный мост:

При появлении положительной полуволны диоды VD2, VD3 окажутся включенными в прямом направлении и будут открыты. VD1, VD2 — закрыты. Полуволна свободно проходит к выходу выпрямителя. Когда напряжение сменит полярность, пары диодов поменяются местами — VD1 и VD4 откроются, VD2 и VD3 закроются. Отрицательная полуволна тоже пройдет к выходу, но поменяет полярность. В результате получится все то же импульсное однополярное напряжение, но частота его увеличится вдвое. Останется добавить сглаживающий конденсатор и посмотреть, что получится.

Двухполупериодный выпрямитель со сглаживающим конденсатором на изображении показывает, что поставленная задача решена: переменное напряжение преобразовано в постоянное. Конечно, постоянство неидеально — имеются пульсации, однако с ними можно бороться с помощью фильтров. К тому же любая электроника допускает ту или иную величину пульсаций.

Такая схема, состоящая из четырех диодов, стала классической и получила название диодного или выпрямительного моста. Существует отдельная категория электронных приборов — выпрямительные мосты. Они состоят из четырех диодов, соединенных между собой соответствующим образом. В качестве примера можно посмотреть на выпрямительный мост КЦ402Г и его электрическую схему.

Выпрямительный мост своими руками

Каждый, кто занимается конструированием электронных устройств, не обходится без выпрямителя. Он присутствует практически в каждом самодельном приборе, питаемом от сети. Для того чтобы собрать выпрямитель, недостаточно взять четыре диода и скрутить им ножки согласно приведенной схеме. Для того чтобы мост работал, придется ближе познакомиться с диодами и их характеристиками перед тем, как браться за паяльник. Основные характеристики, которые понадобятся при построении выпрямителя у полупроводников, следующие:

1. Максимально допустимое обратное напряжение. Напряжение, которое способен выдерживать диод в закрытом состоянии.
2. Максимально допустимый прямой ток. Ток, который может долговременно выдерживать диод без повреждения.
3. Прямое напряжение. Величина падения напряжения на открытом диоде.
4. Граничная частота. Частота переменного тока, на которой прибор еще может работать.

При сборке сетевого выпрямителя, способного отдавать в нагрузку ток в 1 А, необходимо сделать диодный мост на 12 вольт. Так выглядит практическая схема мостового выпрямителя.

Прежде всего, необходимо правильно всё рассчитать и подобрать нужный тип полупроводников, исходя из имеющихся диодов. Если в распоряжении есть диоды Д226, КД204А, КД201А и Д247, нужно открыть справочник и ознакомиться с их основными характеристиками (напряжением, током и граничной частотой):

• Д226 — 400 В, 0,3 А, 1 кГц;
• КД204А — 400 В, 0,4 А, 50 кГц;
• КД201А — 100 В, 5 А, 1,1 кГц;
• Д247 — 500 В, 10 А, 1 кГц.

Все четыре типа диодов подходят по напряжению и частоте, но первые два не выдержат ток в 1 А. Остаются КД201А и Д247. Решение взять те или другие зависит от конструкции блока питания. Первые диоды компактнее, вторые имеют хороший запас по току.

Сглаживающий конденсатор С1 нужно выбирать по типу, электрической емкости и напряжению. Понадобится электролитический конденсатор емкостью от 1 000 до 20 000 мкФ с рабочим напряжением не ниже 25 В. Чем выше емкость сглаживающего конденсатора, тем качественнее будет выпрямленное напряжение, но тем больше по габаритам окажется сама конструкция. Всю необходимую информацию, включая емкость, полярность и рабочее напряжение можно увидеть прямо на конденсаторе.

Осталось включить паяльник и спаять схему, не забывая при этом, что электролитические конденсаторы — полярные приборы. Они имеют плюс и минус, путать которые нельзя.

Выбор типа сборки

Использование выпрямительного моста вместо четырех диодов не только существенно упрощает сборку, но и делает конструкцию более компактной. Принцип выбора типа сборки тот же — по напряжению, току и частоте. Чтобы определить, подойдет ли, к примеру, сборка КЦ402Г, фото и схема которого приведены выше, нужно обратиться к справочнику. В нём указаны следующие характеристики моста:

• максимальное обратное напряжение диодов — 300 В;
• прямой ток всей сборки — 1 А;
• граничная частота — 5 кГц.

Мостик подходит, но микросборка будет работать на пределе своих возможностей по току. Для обеспечения надежности схемы лучше использовать более мощный прибор. Например, мост КЦ409А на ток 3 А или КЦ409И на 6 А.

Проверка элементов

Нередко в самодельных устройствах приходится использовать детали, уже бывшие в употреблении. Перед установкой все такие комплектующие должны быть проверены. Поскольку выпрямительная сборка представляет собой четыре диода, подключенных встречно-последовательно, а до выводов всех диодов можно добраться щупом, вопрос от том, как прозвонить диодный мост, решается элементарно.

Для этого достаточно измерить обычным омметром сопротивление каждого диода, ориентируясь на схему выпрямителя и цоколевку моста. В одной полярности щупов прибор должен показывать высокое сопротивление, в другой — низкое. Когда соответствующий диод пробит, в обоих положениях щупов сопротивление будет низким, если сгорел — высоким.

Использование барьера Шоттки

Еще одна основная характеристика, которая не использовалась в предыдущих расчетах, — прямое падение напряжения на открытом диоде. Диод только теоретически проводит ток в одну сторону, а диэлектрик — в другую. На практике в прямом подключении на приборе падает напряжение, которое может достигать 1,5 В и более.

Это значит, что напряжение на выходе однополупериодного выпрямителя будет ниже входного на 1,5 В, а если использовать мостовую схему, то на все 3 В. Кроме того, вольты, помноженные на протекающий через выпрямитель ток, будут бесполезно рассеиваться на диодах в виде тепла, уменьшая КПД схемы.

Избежать подобной неприятности позволяют диоды с барьером Шоттки. Они отличаются низким (десятые вольта) прямым падением напряжения, а значит, собранная на них схема будет обладать более высоким КПД и работать в облегченном режиме. Вид и схема мощной диодной сборки Шоттки представлены на изображении.

Сегодня и отдельные диоды, и диодные мосты Шоттки используются в качестве выпрямительных очень широко и выпускаются как отдельными приборами, так и сборками. Монтаж выпрямителя на диодах Шоттки ничем не отличается от сборки на обычных диодах.

Originally posted 2018-07-04 08:35:05.

РадиоКот :: Выпрямители. Как и почему.

РадиоКот >Обучалка >Аналоговая техника >Основы — слишком просто? Вам сюда. Продолжаем. >

Выпрямители. Как и почему.

Итак, дорогие мои, мы собрали нашу схемку и пришло время ее проверить, испытать и нарадоваться сему щастью. На очереди у нас — подключение схемы к источнику питания. Приступим. На батарейках, аккумуляторах и прочих прибамбасах питания мы останавливаться не будем, перейдем сразу к сетевым источникам питания. Здесь рассмотрим существующие схемы выпрямления, как они работают и что умеют. Для опытов нам потребуется однофазное (дома из розетки) напряжение и соответствующие детальки. Трехфазные выпрямители используются в промышленности, мы их рассматривать также не будем. Вот электриками вырастете — тогда пжалста.

Источник питания состоит из нескольких самых важных деталей: Сетевой трансформатор — на схеме обозначается похожим как на рисунке,

Выпрямитель — его обозначение может быть различным. Выпрямитель состоит из одного, двух или четырех диодов, смотря какой выпрямитель. Сейчас будем разбираться.

а) — простой диод.
б) — диодный мост. Состоит из четырех диодов, включенных как на рисунке.
в) — тот же диодный мост, только для краткости нарисован попроще. Назначения контактов такие же, как у моста под буквой б).

Конденсатор фильтра. Эта штука неизменна и во времени, и в пространстве, обозначается так:

Обозначений у конденсатора много, столько же, сколько в мире систем обозначений. Но в общем они все похожи. Не запутаемся. И для понятности нарисуем нагрузку, обозначим ее как Rl — сопротивление нагрузки. Это и есть наша схема. Также будем обрисовывать контакты источника питания, к которым эту нагрузку мы будем подключать.

Далее — пара-тройка постулатов.
— Выходное напряжение определяется как Uпост = U*1.41. То есть если на обмотке мы имеем 10вольт переменного напряжения, то на конденсаторе и на нагрузке мы получим 14,1В. Примерно так.
— Под нагрузкой напряжение немного проседает, а насколько — зависит от конструкции трансформатора, его мощности и емкости конденсатора.
— Выпрямительные диоды должны быть на ток в 1,5-2 раза больше необходимого. Для запаса. Если диод предназначен для установки на радиатор (с гайкой или отверстие под болт), то на токе более 2-3А его нужно ставить на радиатор.

Так же напомню, что же такое двуполярное напряжение. Если кто-то подзабыл. Берем две батарейки и соединяем их последовательно. Среднюю точку, то есть точку соединения батареек, назовем общей точкой. В народе она известна так же как масса, земля, корпус, общий провод. Буржуи ее называют GND (ground — земля), часто ее обозначают как 0V (ноль вольт). К этому проводу подключаются вольтметры и осциллографы, относительно нее на схемы подаются входные сигналы и снимаются выходные. Потому и название ее — общий провод. Так вот, если подключим тестер черным проводом в эту точку и будем мерить напряжение на батарейках, то на одной батарейке тестер покажет плюс1,5вольта, а на другой — минус1,5вольта. Вот это напряжение +/-1,5В и называется двуполярным. Обе полярности, то есть и плюс, и минус, обязательно должны быть равными. То есть +/-12, +/-36В, +/-50 и т.д. Признак двуполярного напряжения — если от схемы к блоку питания идут три провода (плюс, общий, минус). Но не всегда так — если мы видим, что схема питается напряжением +12 и -5, то такое питание называется двухуровневым, но проводов к блоку питания будет все равно три. Ну и если на схему идут целых четыре напряжения, например +/-15 и +/-36, то это питание назовем просто — двуполярным двухуровневым.

Ну а теперь к делу.

1. Мостовая схема выпрямления.
Самая распространенная схема. Позволяет получить однополярное напряжение с одной обмотки трансформатора. Схема обладает минимальными пульсациями напряжения и несложная в конструкции.

2. Однополупериодная схема.
Так же, как и мостовая, готовит нам однополярное напряжение с одной обмотки трансформатора. Разница лишь в том, что у этой схемы удвоенные пульсации по сравнению с мостовой, но один диод вместо четырех сильно упрощает схему. Используется при небольших токах нагрузки, и только с трансформатором, много большим мощности нагрузки, т.к. такой выпрямитель вызывает одностороннее перемагничивание трансформатора.

3. Двухполупериодная со средней точкой.
Два диода и две обмотки (или одна обмотка со средней точкой) будут питать нас малопульсирующим напряжением, плюс ко всему мы получим меньшие потери в сравнении с мостовой схемой, потому что у нас 2 диода вместо четырех.

4. Мостовая схема двуполярного выпрямителя.
Для многих — наболевшая тема. У нас есть две обмотки (или одна со средней точкой), мы с них снимаем два одинаковых напряжения. Они будут равны, пульсации будут малыми, так как схема мостовая, напряжения на каждом конденсаторе считается как напряжение на каждой обмотке помножить на корень из двух — всё, как обычно. Провод от средней точки обмоток выравнивает напряжения на конденсаторах, если нагрузки по плюсу и по минусу будут разными.

5. Схема с удвоением напряжения.
Это две однополупериодные схемы, но с диодами, включенными по разному. Применяется, если нам надо получить удвоенное напряжение. Напряжение на каждом конденсаторе будет определяться по нашей формуле, а суммарное напряжение на них будет удвоенным. Как и у однополупериодной схемы, у этой так же большие пульсации. В ней можно усмотреть двуполярный выход — если среднюю точку конденсаторов назвать землей, то получается как в случае с батарейками, присмотритесь. Но много мощности с такой схемы не снять.

6. Получение разнополярного напряжения из двух выпрямителей.
Совсем не обязательно, чтобы это были одинаковые блоки питания — они могут быть как разными по напряжению, так и разными по мощности. Например, если наша схема по +12вольтам потребляет 1А, а по -5вольтам — 0,5А, то нам и нужны два блока питания — +12В 1А и -5В 0,5А. Так же можно соединить два одинаковых выпрямителя, чтобы получить двуполярное напряжение, например, для питания усилителя.

7. Параллельное соединение одинаковых выпрямителей.
Оно нам дает то же самое напряжение, только с удвоенным током. Если мы соединим два выпрямителя, то у нас будет двойное увеличение тока, три — тройное и т.д.

Ну а если вам, дорогие мои, всё понятно, то задам, пожалуй, домашнее задание. Формула для расчета емкости конденсатора фильтра для двухполупериодного выпрямителя:

Для однополупериодного выпрямителя формула несколько отличается:

Двойка в знаменателе — число «тактов» выпрямления. Для трехфазного выпрямителя в знаменателе будет стоять тройка.

Во всех формулах переменные обзываются так:
Cф — емкость конденсатора фильтра, мкФ
Ро — выходная мощность, Вт
U — выходное выпрямленное напряжение, В
f — частота переменного напряжения, Гц
dU — размах пульсаций, В

Для справки — допустимые пульсации:
Микрофонные усилители — 0,001…0,01%
Цифровая техника — пульсации 0,1…1%
Усилители мощности — пульсации нагруженного блока питания 1…10% в зависимости от качества усилителя.

Эти две формулы справедливы для выпрямителей напряжения частотой до 30кГц. На бОльших частотах электролитические конденсаторы теряют свою эффективность, и выпрямитель рассчитывается немного не так. Но это уже другая тема.

---

Как вам эта статья?	Заработало ли это устройство у вас?

Схема диодного моста выпрямителя: принцип действия, обозначения на схеме, проверка исправности

Радиоэлектроника для начинающих

Одной из важнейших частей электронных приборов питающихся от сети переменного тока 220 вольт является так называемый диодный мост. Диодный мост – это одно из схемотехнических решений, на основе которого выполняется функция выпрямления переменного тока.

Как известно, для работы большинства приборов требуется не переменный ток, а постоянный. Поэтому возникает необходимость в выпрямлении переменного тока.

Например, в составе блока питания, о котором уже заходила речь на страницах сайта, присутствует однофазный полномостовый выпрямитель – диодный мост. На принципиальной схеме диодный мост изображается следующим образом.

Схема диодного моста

Это так называемый однофазный выпрямительный мост, один из нескольких типов выпрямителей, которые активно применяются в электронике. С его помощью производят двухполупериодное выпрямление переменного тока.

В железе это выглядит следующим образом.

Диодный мост из отдельных диодов S1J37

Схему эту придумал немецкий физик Лео Гретц, поэтому данное схемотехническое решение иногда называют «схема Гретца» или «мост Гретца». В электронике данная схема применяется в настоящее время повсеместно.

С появлением дешёвых полупроводниковых диодов эту схему стали применять всё чаще и чаще.

Сейчас ею уже никого не удивишь, но в эпоху радиоламп «мост Гретца» игнорировали, поскольку она требовала применения аж 4 ламповых диодов, которые стоили по тем временам довольно дорого.

Как работает диодный мост?

Пару слов о том, как работает диодный мост.

Если на его вход (обозначен значком «~») подать переменный ток, полярность которого меняется с определённой частотой (например, с частотой 50 герц, как в электросети), то на выходе (выводы «+» и «-») мы получим ток строго одной полярности. Правда, этот ток будет иметь пульсации. Частота их будет вдвое больше, чем частота переменного тока, который подаётся на вход.

Таким образом, если на вход диодного моста подать переменный ток электросети (частота 50 герц), то на выходе получим постоянный ток с пульсациями частотой 100 герц. Эти пульсации нежелательны и могут в значительной степени помешать работе электронной схемы.

Чтобы «убрать» пульсации необходимо применить фильтр. Простейший фильтр – это электролитический конденсатор достаточно большой ёмкости. Если взглянуть на принципиальные схемы блоков питания, как трансформаторных, так и импульсных, то после выпрямителя всегда стоит электролитический конденсатор, который сглаживает пульсации тока.

Обозначение диодного моста на схеме

На принципиальных схемах диодный мост может изображаться по-разному. Взгляните на рисунки ниже – всё это одна и та же схема, но изображена она по-разному. Думаю, теперь взглянув на незнакомую схему, вы с лёгкостью обнаружите его.

Диодная сборка

Диодный мост во многих случаях обозначают на принципиальных схемах упрощённо. Например, вот так.

Обычно, такое изображение либо служить для того, чтобы упростить вид принципиальной схемы, либо для того, чтобы показать, что в данном случае применена диодная выпрямительная сборка.

Сборка диодного моста (или просто диодная сборка) – это 4 одинаковых по параметрам диода, которые соединены по схеме мостового выпрямителя и запакованы в один общий корпус. У такой сборки 4 вывода.

Два служат для подключения переменного напряжения и обозначаются значком «~». Иногда могут иметь обозначение AC (Alternating Current — переменный ток).

Оставшиеся два вывода имеют обозначения « + » и « — ». Это выход выпрямленного, пульсирующего напряжения (тока).

Диодная сборка выпрямительного моста является более технологичной деталью. Она занимает меньше места на печатной плате. Для робота-сборщика на заводе проще и быстрее установить одну монолитную деталь вместо четырёх. Ещё одним из плюсов такой сборки можно считать то, что при работе все диоды внутри неё находятся в одном тепловом режиме.

Также стоит отметить и то, что сборки, порой, стоят дешевле, чем четыре отдельных диода. Но и в бочке мёда должна быть ложка дёгтя. Минус диодных сборок в том, что если выходит из строя хотя бы один диод, то менять её придётся полностью. Поэтому не лишним будет научиться проверять диодный мост мультиметром.

• Думаю понятно, что в случае отдельных диодов нужно просто заменить один неисправный диод, что, соответственно, обойдётся дешевле.
• В реальности сборка диодного моста может выглядеть вот так.
• Диодная сборка KBL02 на печатной плате
• Или вот так.
• Диодная сборка RS607 на плате компьютерного блока питания

А вот так выглядит диодная сборка DB107S для поверхностного (SMD) монтажа. Несмотря на свои малые размеры, сборка DB107S выдерживает прямой ток 1 A и обратное напряжение в 1000 V.

Более мощные выпрямительные диодные мосты требуют охлаждения, так как при работе они сильно нагреваются. Поэтому их корпус конструктивно выполнен с возможностью крепления на радиатор. На фото – диодный мост KBPC2504, рассчитанный на прямой ток 25 ампер.

Естественно, любую мостовую сборку можно заменить 4-мя отдельными диодами, которые соответствуют нужным параметрам. Это бывает необходимо, когда нужной сборки нет под рукой.

Иногда это вводит новичков в замешательство. Как же правильно соединить диоды, если предполагается изготовление диодного моста из отдельных диодов? Ответ изображён на следующем рисунке.

Условное изображение диодного моста и диодной сборки

Как видим всё довольно просто. Чтобы понять, как нужно соединить диоды, нужно вписать в стороны ромба изображение диода.

На принципиальных схемах и печатных платах диодный мост могут обозначать по-разному. Если используются отдельные диоды, то рядом с ними просто указывается сокращённое обозначение – VD, а рядом ставиться его порядковый номер в схеме.

Например, вот так: VD1 – VD4. Иногда применяется обозначение VDS. Данное обозначение указывается обычно рядом с условным обозначением выпрямительного моста. Буква S в данном случае подразумевает, что это сборка.

Также можно встретить обозначение BD.

Где применяется схема диодного моста?

Мостовая схема активно применяется практически в любой электронике, которая питается от однофазной электросети переменного тока (220 V): музыкальных центрах, DVD-проигрывателях, кинескопных и ЖК-телевизорах… .

Да где его только нет! Кроме этого, он нашёл применение не только в трансформаторных блоках питания, но и в импульсных. Примером импульсного блока питания, в котором применяется данная схема, может служить рядовой компьютерный блок питания.

На его плате легко обнаружить либо выпрямительный мост из отдельных мощных диодов, либо одну диодную сборку.

Вы легко найдёте диодный мост на печатных платах электро-пускорегулирующих аппаратов (ЭПРА) или по-простому «балластах», а также в компактных люминесцентных лампах (КЛЛ).

В сварочных аппаратах можно обнаружить очень мощные диодные мосты, которые крепятся к теплоотводу. Это лишь несколько примеров того, где может применяться данное схемотехническое решение.

Главная » Радиоэлектроника для начинающих » Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

Источник: https://go-radio.ru/diodniy%20most.html

Как проверить диодный мост мультиметром?

• Проверка обычного диодного моста
• Проверка диодной сборки
• Вывод

С развитием электроники в современном мире, в различной аппаратуре применяется такой узел как диодный мост.

В случае не нормальных режимов работы и коротких замыканий, он первый кто принимает удар на себя.

Научиться проверять диодный мост самостоятельно – это полезный навык, который пригодиться всем тем, кто хоть как-то занимается самостоятельным ремонтом поломанного оборудования.

Давайте вспомним немного теории. Работа диодного моста, основана на свойстве полупроводникового диода пропускать ток только в одном направлении. Схема моста состоит из четырех диодов и может выполняться как в открытом виде, так и в виде монолитного корпуса. Подробней обо всем этом вы можете прочесть в материале про диодный мост.

Неисправности диодного моста:

1. Пробой диода – это когда диод становиться обычным проводником, а мультиметр показывает сопротивление этого проводника, обычно происходит в следствии высокого обратного напряжения или тока, диод не может выдержать величины и пробивается, ток проводиться в обоих направлениях.
2. Обрыв диода – название говорит само за себя, это когда диод вообще не проводит электрический ток, в любом включении он будет иметь очень высокое сопротивление, а мультиметр будет показывать единицу, свидетельствуя о обрыве. Это менее распространенная неисправность.

Проверка обычного диодного моста

Как было написано выше, диодный мост состоит из четырех отдельных полупроводниковых диодов. Чтобы проверить его исправность, нам нужно прозвонить каждый из них в двух направлениях. Включаем мультиметр в режим прозвонки (он отмечен значком диода или звука) и выбираем первый диод, с которого мы начнем проверку.

Находим у него анод (плюсовой вывод) и катод (минусовой вывод). Обычно они обозначены на корпусе диода с помощью цветового обозначения, либо соответствующими иконками. Для начала проверяем диод в прямом включении, для этого красный щуп (плюсовой) подключаем к аноду, а черный (минусовой) к катоду.

На дисплее мультиметра должны появиться цифры – значение падения напряжения, указывается оно в милливольтах. Это то минимальное напряжение, которое нужно для открытия диода.

Теперь давайте проверим его в обратном включении, для этого меняем щупы местами – красный к катоду, а черный к аноду. На дисплее должна показываться единица, что указывает нам на высокое сопротивление P-N перехода – этот диод исправен.

Если в обратном включении показываются малое сопротивление, а прибор пищит (при наличии звуковой индикации) – этот диод пробит и его нужно заменить. Таким образом прозванием оставшиеся три штуки и если найден неисправный, просто выпаиваем его и заменяем на новый.

Проверка диодной сборки

Вся хитрость диодной сборки в том, что мы не видим отдельно диоды. Но сложного тут ничего нет, на помощь нам приходит схема диодного моста. Для наглядности размещаем ее недалеко от себя и начинаем проверку. Проверять мы будем как в первом пункте статьи – по одному диоду. В диодной сборке каждый вывод подписан, так что найти нужный нам диод не составит труда.

Выводы диодов в монолитном корпусе:

• Диод 1: минус сборки – анод, один из переменных выводов – катод;
• Диод 2: минус сборки – анод, один из переменных выводов – катод;
• Диод 3: переменный вывод – анод, плюс сборки – катод;
• Диод 4: переменный вывод – анод, плюс сборки – катод.

Зная обозначение выводов, проверяем каждый диод в двух направлениях. Если какой-то из них имеет пробой или обрыв, то приодеться заменить всю диодную сборку. Изображения для наглядности:

• Проверка диодов 1 и 2 при прямом включении:
• Проверка диодов 1 и 2 при обратном включении:

Будет интересно➡  Как проверить конденсатор при помощи мультиметра

1. Проверка диодов 3 и 4 при прямом включении:
2. Проверка диодов 3 и 4 при обратном включении:
3. Если все еще что-то не понятно, возможно вам стоит посмотреть видео по проверке диодного моста.

Вывод

В этом материале был разобран полезный материал по прозвонке диодного моста на его исправность. Разобрали случай с отдельными диодами и диодной сборкой. Если у вас остались какие-нибудь вопросы, то задавайте их в комментарии.

Источник: https://ElectroInfo.net/praktika/5-kak-proverit-diodnyj-most.html

Диодный мост

Словосочетание “диодный мост” образуется от слова “диод”. Следовательно, диодный мост  должен состоять из диодов, но они должны соединятся с друг другом в определенной последовательности. Почему это имеет важное значение мы как раз и поговорим в этой статье.

Обозначение на схеме

• Диодный мост на схемах выглядит подобным образом:
• Иногда в схемах его обозначают  еще так:

Как мы с вами видим, схема состоит из четырех диодов. Для того, чтобы она работала корректно, мы должны правильно соединить диоды и правильно подать на них переменное напряжение. Слева мы видим два значка “~”.  На эти два вывода мы подаем переменное напряжение, а снимаем постоянное напряжение с других двух выводов обозначенных значками “+” и “-“. Диодный мост также называют диодным выпрямителем.

Принцип работы

Для выпрямления переменного напряжения в постоянное можно использовать один диод для выпрямления, но не желательно. Давайте рассмотрим  рисунок, как все это будет выглядеть:

Диод срезает отрицательную полуволну переменного напряжения, оставляя только положительную, что мы и видим на рисунке выше. Вся прелесть этой немудреной схемы состоит в том, что мы получаем постоянное напряжение из переменного. Проблема кроется в том, что мы теряем половину мощности переменного напряжения. Ее срезает диод.

Чтобы исправить эту ситуацию, была придумана великими умами схема диодного моста. Диодный мост “переворачивает” отрицательную полуволну, превращая ее в положительную полуволну, тем самым у нас сохраняется мощность.

На выходе  диодного моста появляется постоянное пульсирующее напряжение с частой в 100 Герц. Это в два раза больше, чем частота сети.

Практические опыты

Для начала возьмем простой диод.

Катод можно легко узнать по серебристой полоске. Почти все производители показывают катод полоской или точкой.

Чтобы наши опыты были безопасными, я взял понижающий трансформатор, который из 220В делает 12В.

На первичную обмотку цепляем 220 Вольт, со вторичной обмотки снимаем 12 Вольт. Мультиметр показал чуть больше, так как на вторичной обмотке нет никакой нагрузки. Трансформатор работает на  так называемом “холостом ходу”.

Давайте же рассмотрим осциллограмму, которая идет со вторичной обмотки трансформатора. Максимальную амплитуду напряжения  нетрудно посчитать. Если не помните как это делать, можно прочитать статью Осциллограф. Основы эксплуатации.

3,3х5=16.5В – это максимальное значение напряжения.  А если разделить максимальное амплитудное значение на корень из двух, то получим где то 11,8 Вольт. Это и есть действующее значение напряжения. Осциллограф не врет, все ОК.

2. Еще раз повторюсь, можно было использовать и 220 Вольт, но 220 Вольт  – это не шутки, поэтому я и понизил переменное напряжение.
3. Припаяем к одному концу  вторичной обмотки трансформатора наш диод.
5. Цепляемся снова щупами осциллографа
7. Смотрим на осциллограмму

А где же нижняя часть изображения? Ее срезал диод. Он оставил только верхнюю часть, то есть ту, которая положительная.

• Находим еще  три таких диода и спаиваем диодный мост.
• Цепляемся ко вторичной обмотке трансформатора по схеме диодного моста.
• С двух других  концов снимаем постоянное пульсирующее напряжение щупом осциллографа и смотрим на осциллограмму
• Вот, теперь порядок.

Виды диодных мостов

Чтобы не заморачиваться с диодами, разработчики все четыре диода вместили в один корпус. В результате, получился очень компактный и удобный радиоэлемент – диодный мост. Думаю, вы догадаетесь, где импортный, а где советский ))).

1. Например, на советском диодном мосте показаны контакты,  на которые  нужно подавать переменное напряжение значком ” ~ “, а  контакты, с которых  надо снимать постоянное пульсирующее напряжение значком “+” и “-“.
2. Существует множество видов диодных мостов в разных корпусах
3. Есть даже автомобильный диодный мост
4. Существует также диодный мост для трехфазного напряжения. Он собирается по так называемой схеме Ларионова и состоит из 6 диодов:
5. В основном трехфазные диодные мосты используются в силовой электронике.

Как вы могли заметить, такой трехфазный выпрямитель имеет пять выводов. Три вывода на фазы и с двух других выводов мы будем снимать постоянное пульсирующее напряжение.

Как проверить диодный мост

1) Первый способ самый простой. Диодный мост проверяется целостностью всех его диодов. Для этого прозваниваем каждый диод мультиметром и смотрим целостность каждого диода. Как это сделать, читаем эту статью.

2) Второй способ 100%-ый. Но для этого потребуется осциллограф, ЛАТР или понижающий трансформатор. Давайте проверим импортный диодный мост. Для этого цепляем два его контакта к переменному напряжению со значками “~”, а с двух других контактов, с “+” и “-”  снимаем показания с помощью осциллографа.

• Смотрим осциллограмму
• Значит, импортный диодный мост исправен.

Резюме

Диодный мост (выпрямитель) используется для преобразования переменного тока в постоянный.

Диодный мост используется почти во всей радиоаппаратуре, которая “кушает” напряжение из переменной сети, будь то простой телевизор или даже зарядка от сотового телефона.

Источник: https://www.RusElectronic.com/diodnyj-most/

Устройство и работа выпрямительного диода. Диодный мост

Здравствуйте уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Продолжаем знакомиться с полупроводниковыми диодами. В предыдущей части статьи мы с Вами разобрались с принципом работы диода, рассмотрели его вольт-амперную характеристику и выяснили, что такое пробой p-n перехода.В этой части мы рассмотрим устройство и работу выпрямительных диодов.

Выпрямительный диод – это полупроводниковый диод, предназначенный для преобразования переменного тока в постоянный.

Однако, это далеко не полная область применения выпрямительных диодов: они широко используются в цепях управления и коммутации, в схемах умножения напряжения, во всех сильноточных цепях, где не предъявляется жестких требований к временным и частотным параметрам электрического сигнала.

Общие характеристики выпрямительных диодов

• В зависимости от значения максимально допустимого прямого тока выпрямительные диоды разделяются на диоды малой, средней и большой мощности:
• малой мощности рассчитаны для выпрямления прямого тока до 300mA;средней мощности – от 300mA до 10А;большой мощности — более 10А.
• По типу применяемого материала они делятся на германиевые и кремниевые, но, на сегодняшний день наибольшее применение получили кремниевые выпрямительные диоды ввиду своих физических свойств.
• Кремниевые диоды, по сравнению с германиевыми, имеют во много раз меньшие обратные токи при одинаковом напряжении, что позволяет получать диоды с очень высокой величиной допустимого обратного напряжения, которое может достигать 1000 – 1500В, тогда как у германиевых диодов оно находится в пределах 100 – 400В.

Работоспособность кремниевых диодов сохраняется при температурах от -60 до +(125 — 150)º С, а германиевых – лишь от -60 до +(70 – 85)º С. Это связано с тем, что при температурах выше 85º С образование электронно-дырочных пар становится столь значительным, что происходит резкое увеличение обратного тока и эффективность работы выпрямителя падает.

Технология изготовления и конструкция выпрямительных диодов

Конструкция выпрямительных диодов представляет собой одну пластину кристалла полупроводника, в объеме которой созданы две области разной проводимости, поэтому такие диоды называют плоскостными.

Технология изготовления таких диодов заключается в следующем:на поверхность кристалла полупроводника с электропроводностью n-типа расплавляют алюминий, индий или бор, а на поверхность кристалла с электропроводностью p-типа расплавляют фосфор.

Под действием высокой температуры эти вещества крепко сплавляются с кристаллом полупроводника.

При этом атомы этих веществ проникают (диффундируют) в толщу кристалла, образуя в нем область с преобладанием электронной или дырочной электропроводностью.

Таким образом получается полупроводниковый прибор с двумя областями различного типа электропроводности — а между ними p-n переход. Большинство распространенных плоскостных кремниевых и германиевых диодов изготавливают именно таким способом.

Для защиты от внешних воздействий и обеспечения надежного теплоотвода кристалл с p-n переходом монтируют в корпусе.

Диоды малой мощности изготавливают в пластмассовом корпусе с гибкими внешними выводами, диоды средней мощности – в металлостеклянном корпусе с жесткими внешними выводами, а диоды большой мощности – в металлостеклянном или металлокерамическом корпусе, т.е.

со стеклянным или керамическим изолятором. Пример выпрямительных диодов германиевого (малой мощности) и кремниевого (средней мощности) показан на рисунке ниже.

Кристаллы кремния или германия (3) с p-n переходом (4) припаиваются к кристаллодержателю (2), являющемуся одновременно основанием корпуса. К кристаллодержателю приваривается корпус (7) со стеклянным изолятором (6), через который проходит вывод одного из электродов (5).

Маломощные диоды, обладающие относительно малыми габаритами и весом, имеют гибкие выводы (1) с помощью которых они монтируются в схемах.

У диодов средней мощности и мощных, рассчитанных на значительные токи, выводы (1) значительно мощнее.

Нижняя часть таких диодов представляет собой массивное теплоотводящее основание с винтом и плоской внешней поверхностью, предназначенное для обеспечения надежного теплового контакта с внешним теплоотводом (радиатором).

Электрические параметры выпрямительных диодов

1. У каждого типа диодов есть свои рабочие и предельно допустимые параметры, согласно которым их выбирают для работы в той или иной схеме:
2. Iобр – постоянный обратный ток, мкА;
   Uпр – постоянное прямое напряжение, В;
   Iпр max – максимально допустимый прямой ток, А;
   Uобр max – максимально допустимое обратное напряжение, В;
   Р max – максимально допустимая мощность, рассеиваемая на диоде;
   Рабочая частота, кГц;
   Рабочая температура, С.
3. Здесь приведены далеко не все параметры диодов, но, как правило, если надо найти замену, то этих параметров хватает.

Схема простого выпрямителя переменного тока на одном диоде

Разберем схему работы простейшего выпрямителя, которая изображена на рисунке:

На вход выпрямителя подадим сетевое переменное напряжение, в котором положительные полупериоды выделены красным цветом, а отрицательные – синим. К выходу выпрямителя подключим нагрузку (Rн), а функцию выпрямляющего элемента будет выполнять диод (VD).

При положительных полупериодах напряжения, поступающих на анод диода диод открывается. В эти моменты времени через диод, а значит, и через нагрузку (Rн), питающуюся от выпрямителя, течет прямой ток диода Iпр (на правом графике волна полупериода показана красным цветом).

При отрицательных полупериодах напряжения, поступающих на анод диода диод закрывается, и во всей цепи будет протекать незначительный обратный ток диода (Iобр). Здесь, диод как бы отсекает отрицательную полуволну переменного тока (на правом графике такая полуволна показана синей пунктирной линией).

В итоге получается, что через нагрузку (Rн), подключенную к сети через диод (VD), течет уже не переменный, поскольку этот ток протекает только в положительные полупериоды, а пульсирующий ток – ток одного направления. Это и есть выпрямление переменного тока.

Но таким напряжением можно питать лишь маломощную нагрузку, питающуюся от сети переменного тока и не предъявляющую к питанию особых требований, например, лампу накаливания.

Напряжение через лампу будет проходить только во время положительных полуволн (импульсов), поэтому лампа будет слабо мерцать с частотой 50 Гц.

Однако, за счет тепловой инертности нить не будет успевать остывать в промежутках между импульсами, и поэтому мерцание будет слабо заметным.

Если же запитать таким напряжением приемник или усилитель мощности, то в громкоговорителе или колонках мы будем слышать гул низкого тона с частотой 50 Гц, называемый фоном переменного тока. Это будет происходить потому, что пульсирующий ток, проходя через нагрузку, создает в ней пульсирующее напряжение, которое и является источником фона.

Этот недостаток можно частично устранить, если параллельно нагрузке подключить фильтрующий электролитический конденсатор (Cф) большой емкости.

Заряжаясь импульсами тока во время положительных полупериодов, конденсатор (Cф) во время отрицательных полупериодов разряжается через нагрузку (Rн).

Если конденсатор будет достаточно большой емкости, то за время между импульсами тока он не будет успевать полностью разряжаться, а значит, на нагрузке (Rн) будет непрерывно поддерживаться ток как во время положительных, так и во время отрицательных полупериодов.

Ток, поддерживаемый за счет зарядки конденсатора, показан на правом графике сплошной волнистой красной линией.

Но и таким, несколько сглаженным током тоже нельзя питать приемник или усилитель потому, что они будут «фонить», так как уровень пульсаций (Uпульс) пока еще очень ощутим.

В выпрямителе, с работой которого мы познакомились, полезно используется энергия только половины волн переменного тока, поэтому на нем теряется больше половины входного напряжения и потому такое выпрямление переменного тока называют однополупериодным, а выпрямители – однополупериодными выпрямителями. Эти недостатки устранены в выпрямителях с использованием диодного моста.

Диодный мост

Диодный мост – это небольшая схема, составленная из 4-х диодов и предназначенная для преобразования переменного тока в постоянный.

В отличие от однополупериодного выпрямителя, состоящего из одного диода и пропускающего ток только во время положительного полупериода, мостовая схема позволяет пропускать ток в течение каждого полупериода.

Диодные мосты изготавливают в виде небольших сборок заключенных в пластмассовый корпус.

Из корпуса сборки выходят четыре вывода напротив которых расположены знаки «+», «—» или «~», указывающие, где у моста вход, а где выход. Но не обязательно диодные мосты можно встретить в виде такой сборки, их также собирают включением четырех диодов прямо на печатной плате, что очень удобно.

Например. Вышел из строя один из диодов моста, если будет стоять сборка, то ее смело выкидываем, а если мост будет собран из четырех диодов прямо на плате — меняем неисправный диод и все готово.

На принципиальных схемах диодный мост обозначают включением четырех диодов в мостовую схему, как показано в левой части нижнего рисунка: здесь, диоды являются как бы плечами выпрямительного моста.

Такое графическое обозначение моста можно встретить еще в старых журналах по радиотехнике.

Однако, на сегодняшний день, в основном, диодный мост обозначают в виде ромба, внутри которого расположен значок диода, указывающий только на полярность выходного напряжения.

Теперь рассмотрим работу диодного моста на примере низковольтного выпрямителя. В таком выпрямителе, с использованием четырех диодов, во время каждой полуволны работают поочередно два диода противоположных плеч моста, включенных между собой последовательно, но встречно по отношению ко второй паре диодов.

Со вторичной обмотки трансформатора переменное напряжение поступает на вход диодного моста.

Когда на верхнем (по схеме) выводе вторичной обмотки возникает положительный полупериод напряжения, ток идет через диод VD3, нагрузку Rн, диод VD2 и к нижнему выводу вторичной обмотки (см. график а). Диоды VD1 и VD4 в этот момент закрыты и через них ток не идет.

В течение другого полупериода переменного напряжения, когда плюс на нижнем (по схеме) выводе вторичной обмотки, ток идет через диод VD4, нагрузку Rн, диод VD1 и к верхнему выводу вторичной обмотки (см. график б). В этот момент диоды VD2 и VD3 закрыты и ток через себя не пропускают.

В результате мы видим, что меняются знаки напряжения на вторичной обмотке трансформатора, а через нагрузку выпрямителя идет ток одного направления (см. график в). В таком выпрямителе полезно используются оба полупериода переменного тока, поэтому подобные выпрямители называют двухполупериодными.

И в заключении отметим, что работа двухполупериодного выпрямителя по сравнению с однопериодным получается намного эффективней:

1. Удвоилась частота пульсаций выпрямленного тока;
2. Уменьшились провалы между импульсами, что облегчило задачу сглаживания пульсаций на выходе выпрямителя;
3. Среднее значение напряжения постоянного тока примерно равно переменному напряжению, действующему во вторичной обмотке трансформатора.

А если такой выпрямитель дополнить фильтрующим электролитическим конденсатором, то им уже смело можно запитывать радиолюбительскую конструкцию.

Ну вот, мы с Вами практически и закончили изучать диоды. Конечно, в этих статьях дано далеко не все, а только основные понятия, но этих знаний Вам уже будет достаточно, чтобы собрать свою радиолюбительскую конструкцию для дома, в которой используются полупроводниковые диоды.

• А в качестве дополнительной информации посмотрите видеоролик, в котором рассказывается, как проверить диодный мост мультиметром.
• Удачи!
• Источник:

1. Борисов В.Г — Юный радиолюбитель. 1985г.
2. Горюнов Н.Н., Носов Ю.Р — Полупроводниковые диоды. Параметры, методы измерений. 1968г.

3. Пасынков В.В., Чиркин Л.К — Полупроводниковые приборы: Учеб. для вузов по спец. «Полупроводники и диэлектрики» и «Полупроводниковые и микроэлектронные приборы» — 4-е изд. перераб. и доп. 1987г.

Источник: https://sesaga.ru/ustrojstvo-i-rabota-vypryamitelnogo-dioda-diodnyj-most.html

Как проверить диодный мост мультиметром ⋆ diodov.net

• Чтобы более осознанно понималь, как проверить диодный мост мультиметром, рекомендую прежде ознакомиться со статьей, как проверить диод.
• Диодный мост предназначен для выпрямления переменного напряжения в постоянное, а точнее говоря, в пульсирующее.

Он может иметь разную форму корпуса и расположение выводов. Хотя в преобладающем большинстве их всего четыре: два – вход и два – выход. В любом случае диодный мост состоит из четырех диодов, расположенных в одном корпусе определенным образом. Такая схема соединения называется мостовой. Отсюда и название данного полупроводникового прибора.

2. Методика проверки исправности диодного моста заключается в проверке исправности его отдельных четырех диодов.

Согласно мостовой схемы, одна пара полупроводниковых приборов соединена между собой анодами, а вторая – катодами. В точке соединения катодов образуется положительный потенциал «+». А в точке соединения анодов – отрицательный потенциал «-». К двум оставшимся точкам подводят переменный ток «~». Соответствующие обозначения наносятся на корпус мостового выпрямителя или диодного моста.

Теперь, глядя на выше приведенную схему, становится достаточно просто понять, как проверить диодный мост мультиметром. Переводим прибор в режим «прозвонки» и проверяем каждый из четырех диодов выше рассмотренным способом. Схема помогает понять, каким образом устанавливать измерительные щупы.

Как проверить диодный мост мультиметром в схеме

Рассмотрим, как проверить диодный мост мультиметром, не выпаивая его из платы. Прежде всего, нужно подать питание на схему. И по отношению входного и выходного напряжений можно определить характер неисправности данного электронного прибора. Если он исправен, то выпрямленное напряжение будет несколько выше входного переменного.

Принципиально различают два вида неисправности диодного моста: обрыв и пробой одного или нескольких диодов выпрямительного моста.

В случае обрыва, например VD1, ток в один полупериод, соответствующей работе пары VD1 и VD3, протекать не будут, поскольку образуется разрыв электрической цепи. Это приведет к резкому снижению величины выпрямленного напряжения Ud.

Однако, если схема работает без нагрузки, то данный вид неисправности можно и не заметить, так как после выпрямителя чаще всего установлен конденсатор и он в отсутствии нагрузки заряжается до амплитудного значения выпрямленного напряжения.

Поэтому следует быть внимательным в данном случае.

В случае пробоя и короткого замыкания, например того же VD1, в один полупериод вторичная обмотка трансформатора окажется замкнутой накоротко. В результате этого будет происходить интенсивный нагрев VD3, что приведет к повышенному нагреву всего диодного моста.

А также будет нагреваться обмотка вторичная обмотка и сам трансформатор. По разнице напряжений здесь судить трудно о характере неисправности. Так как при закороченной обмотке напряжение на ней в соответствующий полупериод также равно почти нулю.

Поэтом и на выходе диодного моста в тот же полупериод оно будет равно почти нулю, а соответственно снизится и его среднее выпрямленное значение.

Также при данной неисправности может сработать предохранитель, установленный в первичной обмотке трансформатора, поскольку возрастет ток в цепи трансформатора. Надеюсь, теперь стало понятно, как проверить диодный мост мультиметром.

Источник: https://diodov.net/kak-proverit-diodnyj-most-multimetrom/

Как проверить диодный мост?

Диодный мост — важный элемент в цепи питания любого устройства, без него редко обходится работа любого блока питания или выпрямителя.  Процесс проверки диодного моста будет интересный не только радиолюбителям, но и автомобилистам. Состоит это устройство из четырех диодов, собранных  по мостовой схеме, и может быть выполнено как в едином корпусе, так с помощью отдельных диодов. В автомобиле мост состоит из шести диодов, если генератор трехфазный. О том, как проверить диодный мост читаем далее.

Более подробно о принципе работы диодного моста можно ознакомиться в предыдущей нашей статье.

В случае, если мост состоит из отдельных диодов, необходимо поочередно их выпаивать и проверять. Принцип проверки детально читаем в статье о том, как проверить диод.

Пример того, как проверить диодный мост мы покажем на диодной сборке. Подопытная сборка — GBU408, 4A 800V. В данном корпусе заключены четыре диода связанным между собой должным образом. Если хоть один из диодов окажется неработоспособным, придется заменить весь мост целиком.

Для удобства проверки диодов изображена схема, по которой соединены диоды в данном корпусе.  Она поможет протестировать каждый диод и не запутаться с выводами.

Тест диода D1 – выводы 1;3.
Тест диода D2 – выводы 3;4.
Тест диода D3 – выводы 1;2.
Тест диода D4 – выводы 2;4.
В данном случае все диоды работают исправно, такой диодный мост рабочий.

Есть еще несколько способов, как проверить диодный мост если нет под рукой мультиметра. Например, стоит подать постоянное напряжение на вход диодного моста и измерить его потом на выходе.

Поменяв после этого полярность напряжения, на входе смотреть на показатели вольтметра.

Если показатели напряжения не изменяются в зависимости от полярности, в принципе можно сказать, что мост выполняет свою функцию.

Источник: http://diodnik.com/kak-proverit-diodnyj-most/

Диодный мост, принцип работы и схема

• Диодный мост – это мостовая схема соединения диодов, для выпрямления переменного тока в постоянный.
• Диодные мосты являются простейшими и самыми распространенными выпрямителями, их используют в радиотехнике, электронике, автомобилях и в других сферах, там, где требуется получение пульсирующего постоянного напряжения.
• Для лучшего понимания принципа работы диодного моста, рассмотрим работу одного диода:

Диод как полупроводниковый элемент, имеет один p-n переход, что дает ему возможность проводить ток только в одном направлении. Ток через диод начинает проходить при подключении анода к положительному, а катода к отрицательному полюсу источника. В обратной ситуации диод запирается, и ток через него не протекает.

Схема и принцип работы диодного моста

На данной схеме 4 диода соединенных по мостовой схеме подключены к источнику переменного напряжения 220В. В качестве нагрузки подключен резистор Rн.

Переменное напряжение на входе меняется не только по мгновенному значению, но и по знаку.

При прохождении положительной полуволны (от 0 до π) к анодам диодов VD2 и VD4 приложено положительное напряжение относительно их катодов, что вызывает прохождение тока Iн через диоды и нагрузку Rн.

В этот момент диоды VD1 и VD3 заперты и не пропускают ток, так как напряжение положительной полуволны для них является обратным.

В момент, когда входное напряжение пересекает точку π, оно меняет свой знак. В этом случае диоды VD1 и VD3 начинают пропускать ток, так как к их анодам приложено положительное напряжение относительно катодов, а диоды VD2 и VD4 оказываются запертыми. Это продолжается до точки 2π, где переменное входное напряжение снова меняет свой знак и весь процесс повторяется заново.

Важно отметить, что ток Iн протекающий через нагрузку Rн, не изменяется по направлению, т.е. является постоянным.

Но если обратить внимание на график, то можно заметить, что напряжение на выходе является не постоянным, а пульсирующим. Соответственно, выходной ток, появляющийся от такого напряжения и протекающий через активную нагрузку, будет также – пульсирующим.

Данную пульсацию можно немного уменьшить с помощью параллельно включенного конденсатора к выходу диодного моста.

Напряжение на конденсаторе, согласно закону коммутации, не может измениться мгновенно, а значит в данном случае, выходное напряжение примет более сглаженную форму.

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4.22 (9 Голоса)

Источник: https://electroandi.ru/elektronika/vypryamiteli/diodnyj-most-printsip-raboty-i-skhema.html

Работа трехфазного мостового выпрямителя: принцип, схемы, характеристики

Рассматриваемый выпрямитель (рис. 4.26) широко используется в устройствах большой мощности.

Опишем работу выпрямителя при подключении его к активной (рис. 4.26, а) и активноиндуктивной (рис. 4.26, б) нагрузке. Изучаемый выпрямитель подобен рассмотренному однофазному мостовому, но получает питание от трехфазного источника напряжения, содержит 6 тиристоров, представляет собой достаточно сложную систему и вследствие этого более труден для анализа.

Так как тиристоры Th Т2 и Т3 соединены катодами, принято говорить, что они составляют катодную группу тиристоров. Тиоисторы 74, Т5 и Г6, соединенные анодами, составляют анодную группу.

В однофазном мостовом выпрямителе каждый тиристор может проводить ток в паре с единственным тиристором и таких пар всего две. В трехфазном мостовом выпрямителе каждый тиристор может проводить ток в паре с одним из двух тиристоров противоположной группы. К примеру, тиристор Г, может проводить ток или в паре с тиристором Г5, или в паре с тиристором Г6. Вследствие этого имеется 6 пар тиристоров, совместно проводящих ток нагрузки.

Основная трудность при анализе выпрямителя состоит в том, чтобы определить, какая пара тиристоров находится во включенном состоянии или может в нем находиться (т. е. может быть включена импульсами управления). Подобные проблемы типичны для всех электронных устройств, содержащих нелинейные и, в частности, работающие в ключевом режиме элементы. При анализе таких устройств очень полезно выявить их характерные особенности, сужающие круг возможных сочетаний режимов работы элементов и упрощающие определение токов и напряжений.

Укажем такие особенности для рассматриваемой схемы.

— Не могут быть включены два тиристора одной группы (так как их проводящее состояние обеспечило бы протекание под действием соответствующего линейного напряжения очень большого обратного тока одного из тиристоров, что невозможно для исправного прибора).
— Если имеется пара включенных тиристоров, то напряжение ивых равно определенному линейному напряжению, причем возможны 6 вариантов:

Например, при включенных тиристорах Г, и Т5 ивых = = иаЬ а при включенных тиристорах Т4 и Т2 ивых = — иаЬ

Пусть в некоторый момент времени при включенной одной паре тиристоров ивых = и{ Тогда не может быть включена другая пара, для которой ивых = и2ии2< и{ (иначе это соответствовалооы включению тиристора, находящегося под обратным напряжением, что невозможно). Отсюда следует, что в рассматриваемой схеме исключено скачкообразное уменьшение напряжения ивых (ордината точки временной диаграммы напряжения ивых не может совершать скачки вниз). Но скачкообразное увеличение напряжения ивых вполне возможно.

Второе следствие этой особенности рассматриваемого выпрямителя состоит в том, что в случае, когда все тиристоры непрерывно получают импульсы управления (и таким образом выполняют функции диодов), в некоторый момент времени во включенном состоянии будет находиться та пара приборов, которая обеспечит наибольшее значение напряжения ивых (иначе, по крайней мере, на одном тиристоре этой пары создавалось бы существенное прямое напряжение).

Если тиристоры работают в режиме диодов (или если анализируется неуправляемый трехфазный мостовой выпрямитель, кратко рассмотренный выше), для выявления включенных в заданный момент времени приборов достаточно:

1. по временным диаграммам выбрать из трех (uab, иЬс, иса) одно линейное напряжение, имеющее максимальное по модулю значение;
2. выделить в трехфазной схеме однофазную мостовую, питающуюся выбранным напряжением;
3. определить два прибора (из четырех), которые открываются выбранным напряжением.

Пример использования алгоритма.

Работа выпрямителя на активную нагрузку при нулевом угле управления. В рассматриваемом случае тиристоры выполняют функции диодов (и результаты анализа применимы также к неуправляемому выпрямителю). Рассмотрим временные диаграммы (рис. 4.27), характеризующие работу схемы. Через Um обозначено амплитудное значение линейных напряжений uab, иЬс, иса (общим обозначением всех линейных напряжений является иЛ). Ось абсцисс разделена на отрезки, каждому из которых присвоен номер, обозначаемый через л.

На временной диаграмме напряжения ивых для каждого отрезка указано совпадающее с ним линейное напряжение, а на временной диаграмме тока ieblx — совпадающий с ним ток включенной пары тиристоров. Обратимся к отрезку с номером 1. На этом отрезке максимальным по модулю является напряжение иЬс

Однофазный выпрямитель, питающийся напряжением иЬс, образуют тиристоры Т2, Г3, Г5, Т6. Так как иЬс < О, открыты тиристоры Т4 и Т5 причем аналогично выполняется анализ для других отрезков.

Частота пульсаций (частота основной гармоники пульсаций) напряжения ивых в 6 раз больше частоты напряжения питающей сети, что сильно облегчает их фильтрацию. Приведем основные соотношения, характеризующие рассматриваемый режим. Среднее значение Ucp выходного напряжения:

где U — действующее значение линейного напряжения.

Регулировочная характеристика выпрямителя при работе на активную нагрузку

Угол управления а для каждого тиристора отсчитывается от момента включения соответствующего диода неуправляемого выпрямителя (по существу это справедливо и для рассмотренного однофазного мостового, и для других управляемых выпрямителей).
Как следует из последнего выражения, при а = 2л/3
Используя полученные выражения, изобразим регулировочную характеристику графически (рис. 4.28, сплошная линия).
Работа выпрямителя на активноиндуктивную нагрузку при угле управления я/3 рад (60 эл. град.) (рис. 4.29). При построении временных диаграмм предполагалось, что индуктивность LH достаточно велика и ток нагрузки практически постоянный. Регулировочная характеристика выпрямителя при работе на активно-индуктивную нагрузку.

Наличие индуктивности обеспечивает режим непрерывного тока.

Отсюда следует, что при а = л/2, Ucp = 0. Дадим графическое изображение регулировочной характеристики (рис. 4.28, пунктир).

Мостовая схема выпрямителя

Принципиальная схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя приведены на рис. 3.3:

Рисунок 3.3- Принципиальная схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя

Где, U2 –Напряжение вторичной обмотки трансформатора

Uн – Напряжение на нагрузке.

Uн0 – Напряжение на нагрузке при отсутствии конденсатора.

Основная особенность данной схемы – использование одной обмотки трансформатора при выпрямлении обоих полупериодов переменного напряжения.

При выпрямлении положительного полупериода переменного напряжения ток проходит по следующей цепи: Верхний вывод вторичной обмотки – вентиль V2 – верхний вывод нагрузки – нагрузка — нижний вывод нагрузки — вентиль V3 – нижний вывод вторичной обмотки – обмотка.

При выпрямлении отрицательного полупериода переменного напряжения ток проходит по следующей цепи: Нижний вывод вторичной обмотки – вентиль V4 – верхний вывод нагрузки — нагрузка – нижний вывод нагрузки – вентиль V1 – верхний вывод вторичной обмотки – обмотка. Как мы видим, в обоих случаях направление тока через нагрузку (выделено курсивом) одинаково.

Преимущества: по сравнению с однополупериодной схемой мостовая схема имеет в 2 раза меньший уровень пульсаций, более высокий КПД, более рациональное использование трансформатора и уменьшение его расчетной мощности. По сравнению с двухполупериодной схемой мостовая имеет более простую конструкцию трансформатора при таком же уровне пульсаций. Обратное напряжение вентилей может быть значительно ниже, чем в первых двух схемах.

Недостатки: увеличение числа вентилей и необходимость шунтирования вентилей для выравнивания обратного напряжения на каждом из них.

Эта схема выпрямителя наиболее часто применяется в самых различных устройствах. На основе этой схемы, при наличии среднего вывода с вторичной обмотки трансформатора можно получить еще два варианта схем выпрямления (рис. 3.4):

Рисунок 3.4.- Два варианта схем выпрямления при наличии среднего вывода с вторичной обмотки трансформатора

На левой схеме отвод от средины вторичной обмотки позволяет получить еще одно напряжение, меньше основного в 2 раза. Таким образом, основное напряжение получается с мостовой схемы выпрямления, дополнительное – с двухполупериодной.

На правой схеме получается двухполярное напряжение амплитудой в 2 раза меньше чем получаемое в основной схеме. Оба напряжения получаются с помощью двуполупериодных схем выпрямления.

Схема удвоения напряжения

Принципиальная схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя приведены на рис.3.5:

Рисунок 3.5- Принципиальная схема удвоения напряженния и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя

Где, U2 –Напряжение вторичной обмотки трансформатора

Uн – Напряжение на нагрузке.

Отличительной особенностью данной схемы является то, что в одном полупериоде переменного напряжения от вторичной обмотки трансформатора “заряжается” один конденсатор, а во втором полупериоде от той же обмотки– другой. Поскольку конденсаторы включены последовательно, то результирующее напряжение на обоих конденсаторах (на нагрузке) в два раза выше, чем можно получить от той же вторичной обмотки в схеме с однополупериодным выпрямителем.

Преимущества: вторичную обмотку трансформатора можно рассчитывать на значительно меньшее напряжение.

Недостатки: значительные токи через вентили выпрямителя, Уровень пульсаций значительно выше, чем в схемах двуполупериодных выпрямителей.

Эта же схема может использоваться еще в двух вариантах (рис. 3.6):

Рисунок 3.6.- Дополнительные варианты схемы

Левая схема предназначена для получения двух напряжений питания одной полярности, правая – для получения двуполярного напряжения с общей точкой.

Во втором варианте схемы характеристики выпрямителя соответствуют характеристикам однополупериодного выпрямителя.

Что такое мостовой выпрямитель? — Работа, преимущества и недостатки

Определение: мостовой выпрямитель образован путем соединения четырех диодов в виде моста Уитстона . Он также обеспечивает полное выпрямление волны. В течение первой половины цикла переменного тока два диода смещены в прямом направлении, а во второй половине цикла переменного тока два других диода становятся смещенными в прямом направлении.

Таким образом, выпрямитель обеспечивает выход постоянного тока во время положительного цикла переменного тока, а также во время отрицательного цикла переменного тока.

Компоненты схемы мостового выпрямителя

Состоит из понижающего трансформатора, четырех диодов, соединенных в виде моста. Два из четырех диодов подключены по диагонали и подключены к вторичным обмоткам трансформатора, а два других диода подключены к нагрузочному резистору.

Работа мостового выпрямителя

Когда сигнал переменного тока подается на мостовой выпрямитель, понижающий трансформатор преобразует сигнал переменного тока высокого напряжения в сигнал переменного тока низкого напряжения.Сигнал переменного тока подается на первичную обмотку трансформатора, а через взаимную индукцию — на вторичные обмотки трансформатора.

Работа диодов во время положительной половины переменного тока

Когда положительная половина сигнала переменного тока подается на мостовой выпрямитель, верхняя часть вторичной обмотки трансформатора является положительной, а нижняя часть вторичной обмотки — отрицательной. Таким образом, в этом состоянии вывод анода диода D1 положительный, а вывод катода диода D3 отрицательный.

Следовательно, диод D1 и диод D3 будут смещены в прямом направлении в течение положительной половины или первой половины цикла переменного тока. И диод D2 и диод D4 будут иметь обратное смещение, потому что катодный вывод диода D4 подключен к выводу, имеющему положительное напряжение, а анодный вывод диода D2 подключен к положительному напряжению.

Работа диодов во время отрицательной половины переменного тока

Когда отрицательный цикл или вторая половина сигнала переменного тока приближается к мостовому выпрямителю, верхняя часть вторичной обмотки трансформатора является отрицательной, а нижняя половина вторичной обмотки трансформатора — положительной.Таким образом, в этой ситуации вывод анода диода D1 является отрицательным, а вывод катода D3 — положительным. Это заставляет диод D1 и D3 работать в режиме обратного смещения.

Во время отрицательного полупериода сигнала переменного тока вывод катода диода D4 отрицательный, а вывод анода диода D2 положительный. Таким образом, диод D4 и диод D2 смещены в прямом направлении во время отрицательной половины переменного тока. Хотя во время этого отрицательного полупериода анодный вывод диода D1 является отрицательным, а катодный вывод диода D3 — положительным, это вызывает обратное смещение диодов D1 и D3.

Таким образом, мостовой выпрямитель проводит как половину входного сигнала переменного тока, то есть как положительную, так и отрицательную половину. Направление тока, протекающего через нагрузочный резистор, остается неизменным как для положительной половины цикла переменного тока, так и для отрицательной половины цикла переменного тока.

Анализ мостового выпрямителя

Приложенное напряжение Vsmax появляется на нагрузочном резисторе RL, таким образом, на нагрузочном резисторе появляется пиковое обратное напряжение (PIV).

1. Пиковый ток: Значение пикового тока мостового выпрямителя может быть получено с помощью мгновенного напряжения, приложенного к цепи выпрямителя.

Давайте рассмотрим прямое сопротивление некоторого значения и обратное сопротивление, обеспечивающее бесконечное сопротивление, тогда мы можем получить значение тока через резистор нагрузки.

Полный ток, протекающий через сопротивление нагрузки R _L , являющийся суммой токов i ₁ и i ₂ , определяется как: —

Пиковое значение силы тока через сопротивление RL может быть получено с помощью приведенного ниже уравнения.

Здесь RF — прямое сопротивление, а RL — сопротивление нагрузки.

2. Эффективность выпрямления: Эффективность выпрямления может быть получена соотношением мощности постоянного тока, подаваемой на нагрузку, и составляющей мощности переменного тока, присутствующей в ней.

Преимущества мостовых выпрямителей над выпрямителями с центральным отводом

1. В случае мостового выпрямителя среднего отвода во вторичной обмотке трансформатора не требуется.Таким образом, это снижает сложность схемы. Схема может быть упрощена, если мы удалим трансформатор из схемы выпрямителя на тот случай, если нам не нужно понижать напряжение.
2. Стабилизация напряжения мостовых выпрямителей лучше, чем у двухполупериодных выпрямителей с центральным ответвлением.
3. Коэффициент использования трансформатора в случае мостового выпрямителя выше, чем у двухполупериодного выпрямителя с центральным ответвлением.
4. Силовой трансформатор меньшего размера может использоваться для заданной выходной мощности.

Недостатки мостовых выпрямителей над выпрямителями с центральным ответвлением

1. Для работы требуется четыре диода, поэтому требования к компонентам схемы в случае мостового выпрямителя больше, чем у выпрямителей с центральным ответвлением.
2. Падение напряжения на диодах увеличивается в четыре раза, чем у двухполупериодного выпрямителя с центральным ответвлением. Это создает проблему в приложениях, где требуется низкое напряжение.
3. Нагрузочный резистор и подаваемое напряжение не имеют общей точки, которую можно было бы заземлить.

На этом недостатки мостового выпрямителя завершены. Это также один из двухполупериодных выпрямителей, но благодаря своей мостовой архитектуре он обладает некоторыми преимуществами перед двухполупериодным выпрямителем.

Цепи выпрямителя переменного тока

»Электроника

— обзор основ выпрямительных схем переменного тока, используемых в схемах электропитания электроники, с подробным описанием диодных выпрямителей, включая полуволновые и двухполупериодные схемы выпрямителей, включая мостовой выпрямитель.

---

Пособие по схемам источника питания и руководство Включает:
Обзор электроники источника питания Линейный источник питания Импульсный источник питания Защита от перенапряжения Характеристики блока питания Цифровая мощность Шина управления питанием: PMbus Бесперебойный источник питания

---

первым элементом источника питания электроники, которому будет соответствовать любая входящая мощность, являются цепи трансформатора и выпрямителя переменного тока.Этот элемент любого источника питания электроники преобразует входящую мощность в форму, которая может быть принята схемами сглаживания и регулятора.

При питании от источника переменного тока используется трансформатор для преобразования входящего сетевого напряжения в правильное значение, требуемое для электронной схемы источника питания. Результирующая форма волны напряжения представляет собой переменный ток. Это необходимо исправить, чтобы обеспечить сглаживание и регулирование мощности для использования электронными схемами. Для этого используется выпрямительная схема переменного тока.Хотя на первый взгляд схема выпрямителя может показаться очень простой, существует несколько различных форм схемы выпрямителя переменного тока, которые можно использовать. Выбор фактической выбранной схемы выпрямителя переменного тока будет зависеть от ряда факторов, а также от типа используемого трансформатора.

Цепи полу- и двухполупериодного выпрямителя

В схемах выпрямителя переменного тока

могут использоваться диоды в различных схемах конфигурации. Используя диоды по-разному, можно достичь разных уровней производительности.Существует два основных типа схем выпрямителя переменного тока:

• Цепи однополупериодного выпрямителя
• Цепи двухполупериодного выпрямителя

Из двух форм схемы выпрямителя переменного тока чаще используется двухполупериодная схема выпрямителя, особенно в приложениях, где требуется производительность. Однополупериодный выпрямитель обычно используется в приложениях, где требуется мощность для небольшой вспомогательной цепи и где потребляется меньший ток.

Цепи однополупериодного выпрямителя

Как следует из названия, в цепях однополупериодного выпрямителя переменного тока в процессе выпрямления используется только половина формы волны переменного тока.Другими словами, они пропускают одну половину цикла и блокируют другую половину. Это означает, что питание подается на выход схемы выпрямителя — часто схема сглаживания только в течение половины цикла, и это оставляет половину цикла, когда питание не подается. Соответственно, напряжение на любом сглаживающем конденсаторе падает в течение этого периода по мере снятия заряда со сглаживающего конденсатора цепью нагрузки. Соответственно, уровни пульсации выше, чем при полноволновом выпрямлении, как будет показано ниже.

Схемы для однополупериодных выпрямителей относительно просты. Процесс выпрямления может быть осуществлен с помощью одного диода. Простота схемы делает схему однополупериодного выпрямителя привлекательной для многих приложений. В нем используется минимум компонентов, и он способен обеспечивать достаточное напряжение для многих целей.

При выборе диодов для использования в схемах выпрямителя переменного тока важным параметром является номинальное обратное напряжение. Это называется пиковым обратным напряжением, PIV.Для полуволнового выпрямителя PIV диода должно быть как минимум в два раза больше пикового напряжения формы волны переменного тока. Причина этого в том, что следует предположить, что сглаживающий конденсатор будет удерживать пиковое напряжение формы волны переменного тока. Затем, когда диод находится в непроводящей части сигнала, форма сигнала переменного тока достигает своего пика, диодный выпрямитель будет видеть этот пик поверх пикового напряжения, удерживаемого конденсатором, то есть удвоенного пикового значения формы сигнала. Стоит отметить, что пиковое значение синусоиды равно 1.В 414 раз больше среднеквадратичного значения. Таким образом, рейтинг PIV для диода должен быть в 2 x 1,414 раза больше среднеквадратичного значения сигнала переменного тока. Вдобавок к этому стоит оставить хороший запас, чтобы учесть любые всплески, которые могут возникнуть на линии поставок.

Цепи двухполупериодного выпрямителя

Цепи двухполупериодного выпрямителя

могут использовать обе половины входящей формы волны, и таким образом они более эффективны, чем полуволновые разновидности. Однако для этого в выпрямительных схемах требуется больше диодов.

Двухполупериодная схема выпрямителя переменного тока обеспечивает два разных пути, по одному для каждой половины цикла. Таким образом, один диод из набора диодов проводит одну половину цикла, а другой диод из набора диодов проводит в другой половине цикла.

Мостовые выпрямители

Схема мостового выпрямителя используется во многих схемах двухполупериодного выпрямителя. Он состоит из четырех диодов и представляет собой эффективную форму выпрямления. В связи с этим многие производители выпускают блоки мостовых выпрямителей с четырьмя диодами.Часто, когда эти мостовые выпрямители пропускают значительный ток, они рассеивают некоторую мощность и нагреваются. Чтобы предотвратить их перегрев, эти мостовые выпрямители часто изготавливаются в формате, который позволяет их прикреплять болтами к радиатору той или иной формы.

Сводка

Цепи выпрямителя переменного тока

широко используются во всех видах электронного оборудования. Везде, где используется источник питания переменного тока, будет включена схема выпрямителя, поскольку электронные схемы используют постоянный ток для питания своей работы.Хотя источники питания могут не являться непосредственной частью функции оборудования, они важны, потому что без какого-либо источника питания вся схема не будет работать. Поскольку в источниках питания используется переменный ток из-за характеристик передачи, а также необходимо использовать переменный ток, чтобы можно было использовать трансформаторы, всегда будут найдены выпрямительные схемы переменного тока. В этих схемах также очень распространены мостовые выпрямители, поскольку они образуют дешевую и эффективную форму компонента, которая будет использоваться в этих схемах.

Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Конструкция транзистора Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы Схемы на полевых транзисторах Условные обозначения схем
Вернуться в меню «Конструкция схемы». . .

Трехфазный выпрямитель для использования BLDC ESC в качестве щеточного двигателя ESC

В этой статье рассказывается о трехфазном выпрямителе и показано, как использовать трехфазный выпрямитель для использования ESC двигателя BLDC в качестве ESC щеточного двигателя постоянного тока.Так что, если у вас нет регулятора хода щеточного двигателя, вы всегда можете преобразовать его в регулятор бесщеточного двигателя.

Щеточный двигатель постоянного тока — это электродвигатель с внутренней коммутацией, предназначенный для работы от источника постоянного тока. Щеточные двигатели постоянного тока можно изменять по скорости, изменяя рабочее напряжение или силу магнитного поля. В зависимости от подключения поля к источнику питания, характеристики скорости и крутящего момента щеточного двигателя могут быть изменены для обеспечения постоянной скорости или скорости, обратно пропорциональной механической нагрузке.Поскольку щетки изнашиваются и требуют замены, бесщеточные двигатели постоянного тока, использующие силовые электронные устройства, вытеснили щеточные двигатели из многих приложений.

Двигатель постоянного тока с постоянным магнитом в игрушке

Вращение двигателя постоянного тока

Простой электродвигатель постоянного тока. Когда катушка запитана, вокруг якоря создается магнитное поле. Левая сторона якоря отталкивается от левого магнита и тянется вправо, вызывая вращение.

Якорь продолжает вращаться.

Когда якорь выравнивается по горизонтали, крутящий момент становится нулевым. В этот момент коммутатор меняет направление тока через катушку на противоположное, изменяя направление магнитного поля.

Как правило, скорость вращения двигателя постоянного тока пропорциональна ЭДС в его катушке (= приложенное к нему напряжение минус напряжение, потерянное на его сопротивлении), а крутящий момент пропорционален току. Регулировка скорости может быть достигнута с помощью регулируемых выводов аккумуляторной батареи, переменного напряжения питания, резисторов или электронного управления.Направление двигателя постоянного тока с обмоткой возбуждения можно изменить, поменяв местами подключения возбуждения или якоря, но не то и другое вместе. Обычно это делается с помощью специального набора контакторов (контакторов направления). Эффективное напряжение можно изменять, вставляя последовательный резистор или переключающее устройство с электронным управлением, состоящее из тиристоров, транзисторов или, ранее, ртутных дуговых выпрямителей.

Бесщеточные электродвигатели постоянного тока (электродвигатели BLDC, электродвигатели BL), также известные как электродвигатели с электронной коммутацией (ECM, ЕС-электродвигатели) или синхронные электродвигатели постоянного тока, представляют собой синхронные электродвигатели, питаемые от электричества постоянного тока через инвертор или импульсный источник питания, который производит электрический ток переменного тока. для управления каждой фазой двигателя через контроллер с обратной связью.Контроллер подает импульсы тока на обмотки двигателя, которые регулируют скорость и крутящий момент двигателя.

Конструкция системы бесщеточного двигателя обычно аналогична синхронному двигателю с постоянными магнитами (PMSM), но также может быть переключаемым реактивным двигателем или индукционным (асинхронным) двигателем.

Преимуществами бесщеточного двигателя перед щеточными двигателями являются высокое отношение мощности к весу, высокая скорость и электронное управление. Бесщеточные двигатели находят применение в таких местах, как компьютерная периферия (дисководы, принтеры), ручные электроинструменты и транспортные средства, от моделей самолетов до автомобилей.

Внутри двигателя BLDC

Внутри двигателя BLDC

Электронный регулятор скорости или ESC — это электронная схема, которая контролирует и регулирует скорость электродвигателя. Он также может обеспечивать реверс двигателя и динамическое торможение. Миниатюрные электронные регуляторы скорости используются в радиоуправляемых моделях с электрическим приводом. У полноразмерных электромобилей также есть системы для управления скоростью их приводных двигателей.

Элемент управления скоростью электронной следует сигналу сигналу задания скорости (производный от дроссельного рычага, джойстик или другого ручного ввода) и изменяет скорость переключения сети полевых транзисторов (полевые транзисторы). Регулируя рабочий цикл или частоту коммутации транзисторов, скорость двигателя изменяется. Быстрое переключение транзисторов — это то, что заставляет сам двигатель издавать характерный пронзительный вой, особенно заметный на более низких скоростях.

Для щеточных двигателей постоянного тока и бесщеточных двигателей постоянного тока требуются различные типы регуляторов скорости.Скорость вращения щеточного двигателя можно регулировать путем изменения напряжения на его якоре. (В промышленности для двигателей с обмотками электромагнитного поля вместо постоянных магнитов также можно регулировать скорость, регулируя силу тока возбуждения двигателя.) Бесщеточный двигатель требует другого принципа работы. Скорость двигателя варьируется, регулируя синхронизацию импульсов тока, подаваемых на несколько обмоток двигателя.

Стандартный модуль ESC номиналом 35 ампер со встроенным BEC

Бесщеточные системы ESC в основном создают трехфазное питание переменного тока, как в преобразователе частоты, для работы бесщеточных двигателей.Бесщеточные двигатели популярны среди любителей радиоуправляемых самолетов из-за их эффективности, мощности, долговечности и легкости по сравнению с традиционными щеточными двигателями. Контроллеры бесщеточных двигателей переменного тока намного сложнее, чем контроллеры щеточных двигателей.

Правильная фаза зависит от вращения двигателя, что должно учитываться ESC: Обычно для обнаружения этого вращения используется обратная ЭДС от двигателя, но существуют варианты, в которых используются магнитные (эффект Холла) или оптические детекторы.Программируемые компьютером регуляторы скорости обычно имеют параметры, определяемые пользователем, которые позволяют устанавливать пределы отключения при низком напряжении, время, ускорение, торможение и направление вращения. Изменение направления вращения двигателя также может быть выполнено переключением любых двух из трех проводов от ESC к двигателю.

ESC обычно рассчитаны на максимальный ток, например 25 ампер или 25 A. Как правило, чем выше рейтинг, тем больше и тяжелее ESC, что является важным фактором при расчете массы и баланса в самолетах.Многие современные ESC поддерживают никель-металлогидридные, литий-ионные полимерные и литий-железо-фосфатные батареи с диапазоном входных и отсечных напряжений. Тип батареи и количество подключенных ячеек являются важным фактором при выборе схемы нейтрализации батареи (BEC), встроенной в контроллер или в качестве автономного устройства. Большее количество подключенных ячеек приведет к снижению номинальной мощности и, следовательно, к меньшему количеству сервоприводов, поддерживаемых встроенным BEC, если он использует линейный регулятор напряжения.Хорошо спроектированный BEC с импульсным регулятором не должен иметь подобных ограничений.

Электронные регуляторы скорости

(ESC) являются важным компонентом современных квадрокоптеров (и всех мультикоптеров), которые обеспечивают высокую мощность, высокую частоту и трехфазный ток высокого разрешения для двигателей в чрезвычайно компактном миниатюрном корпусе. Эти летательные аппараты полностью зависят от переменной скорости двигателей, приводящих в движение гребные винты. Эти широкие вариации и точный контроль оборотов двигателя / винта дают все необходимое для управления квадрокоптером (и всеми мультикоптерами).ESC обычно принимает номинальный входной сигнал серво ШИМ 50 Гц, ширина импульса которого варьируется от 1 мс до 2 мс. При подаче импульса шириной 1 мс и частотой 50 Гц ESC отключает двигатель, подключенный к его выходу. Входной сигнал с шириной импульса 1,5 мс приводит двигатель в действие примерно на половину скорости. При поступлении входного сигнала 2,0 мс двигатель работает на полной скорости.

Квадрокоптер

ESC обычно может использовать более высокую частоту обновления по сравнению со стандартным сигналом 50 Гц, используемым в большинстве других приложений RC.В современных мультикоптерах используются различные протоколы ESC, помимо PWM, в том числе Oneshot42, Oneshot125, Multishot и DShot. DShot — это цифровой протокол, который предлагает определенные преимущества перед классическим аналоговым управлением, такие как более высокое разрешение, контрольные суммы CRC и отсутствие дрейфа генератора (устранение необходимости в калибровке). Современные протоколы ESC могут обмениваться данными на скорости 37,5 кГц или выше, а кадр DSHOT2400 занимает всего 6,5 мкс.

Проще говоря, бесщеточный ESC выдает 3-фазный переменный ток и, таким образом, может быть выпрямлен на постоянный ток.Самый распространенный тип выпрямителей — это однофазный выпрямитель.

Выпрямитель представляет собой электрическое устройство, которое преобразует переменный ток (AC), который периодически меняет направление, в постоянный ток (DC), который течет только в одном направлении. Этот процесс известен как выпрямление , , поскольку он «выпрямляет» направление тока. Физически выпрямители имеют ряд форм, в том числе ламповые диоды, ртутно-дуговые клапаны, стопки пластин из меди и оксида селена, полупроводниковые диоды, кремниевые выпрямители и другие полупроводниковые переключатели на основе кремния.Исторически использовались даже синхронные электромеханические переключатели и двигатели. Ранние радиоприемники, называемые кристаллическими радиоприемниками, использовали «кошачьи усы» из тонкой проволоки, прижимавшейся к кристаллу галенита (сульфида свинца), чтобы служить точечным выпрямителем или «детектором кристаллов».

При входе переменного тока на выходе диодного моста (называемого для этой цели двухполупериодным выпрямителем; имеется также полуволновое выпрямление, которое не использует диодный мост) является поляризованное пульсирующее несинусоидальное напряжение той же амплитуды, но вдвое большую частоту входа.Его можно рассматривать как постоянное напряжение, на которое накладываются очень большие пульсации напряжения. Этот вид электроэнергии не очень полезен, поскольку пульсации рассеиваются в виде отработанного тепла в компонентах цепи постоянного тока и могут вызывать шум или искажения во время работы схемы. Таким образом, почти все выпрямители сопровождаются серией полосовых или полосовых фильтров и / или стабилизатором напряжения для преобразования большей части или всего напряжения пульсаций в более плавный и, возможно, более высокий выход постоянного тока. Фильтр может быть таким же простым, как один достаточно большой конденсатор или дроссель, но большинство фильтров источника питания имеют несколько чередующихся последовательных и шунтирующих компонентов.Когда пульсации напряжения повышаются, в компонентах фильтра накапливается реактивная мощность, что снижает напряжение; когда пульсации напряжения падают, реактивная мощность разряжается из компонентов фильтра, повышая напряжение. Заключительный этап выпрямления может состоять из стабилизатора напряжения на основе стабилитрона, который почти полностью устраняет любые остаточные пульсации.

Полуполупериодный однофазный выпрямитель

Мостовой выпрямитель Гретца: двухполупериодный выпрямитель на четырех диодах

Двухполупериодный выпрямитель с центральным трансформатором отвода и 2 диодами

Однофазные выпрямители обычно используются в источниках питания для бытовой техники.Тем не менее, для большинства промышленных и мощных применений схемы трехфазного выпрямителя являются нормой. Как и в случае однофазных выпрямителей, трехфазный выпрямитель может иметь форму полуволновой схемы, двухполупериодной схемы с использованием трансформатора с центральным отводом или двухполупериодной мостовой схемы.