Τι είναι μια γέφυρα διόδων - μια απλή εξήγηση
Ορισμός
Η γέφυρα διόδων είναι μια λύση κυκλώματος σχεδιασμένη για διόρθωση εναλλασσόμενου ρεύματος. Ένα άλλο όνομα είναι ένας ανορθωτής μισού κύματος. Είναι κατασκευασμένο από διόδους ανορθωτή ημιαγωγών ή από την ποικιλία τους - δίοδοι Schottky.
Το κύκλωμα γέφυρας υπονοεί την παρουσία πολλών (για ένα μονοφασικό κύκλωμα - τεσσάρων) διόδων ημιαγωγών με τις οποίες συνδέεται το φορτίο.
Μπορεί να αποτελείται από διακριτά στοιχεία συγκολλημένα στο ταμπλό, αλλά τον 21ο αιώνα, συχνότερα συνδεδεμένες δίοδοι σε ξεχωριστό περίβλημα. Εξωτερικά, μοιάζει με οποιοδήποτε άλλο ηλεκτρονικό εξάρτημα - τα πόδια για σύνδεση στα κομμάτια της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος αφαιρούνται από τη θήκη ενός συγκεκριμένου μεγέθους.
Αξίζει να σημειωθεί ότι πολλές βαλβίδες συνδυασμένες σε ένα περίβλημα, οι οποίες δεν συνδέονται σύμφωνα με ένα κύκλωμα γέφυρας, ονομάζονται συγκροτήματα διόδων.
Ανάλογα με το εύρος και το διάγραμμα σύνδεσης, οι γέφυρες διόδων είναι:
- μονοφασική
- τριφασικό.
Ο προσδιορισμός στο διάγραμμα μπορεί να εκτελεστεί σε δύο εκδόσεις, τις οποίες η χρήση του UGO στο σχέδιο εξαρτάται από το εάν η γέφυρα συναρμολογείται από ξεχωριστά στοιχεία ή χρησιμοποιείται η τελική.
Αρχή λειτουργίας
Ας καταλάβουμε πώς λειτουργεί η γέφυρα διόδων. Αρχικά, οι δίοδοι περνούν το ρεύμα σε μία κατεύθυνση. Η διόρθωση της εναλλασσόμενης τάσης συμβαίνει λόγω της μονόπλευρης αγωγιμότητας των διόδων. Λόγω της σωστής σύνδεσης τους, το αρνητικό μισό κύμα της εναλλασσόμενης τάσης εισέρχεται στο φορτίο με τη μορφή θετικού. Με απλά λόγια - αναστρέφει το αρνητικό μισό κύμα.
Για απλότητα και σαφήνεια, θεωρούμε τη λειτουργία του ως παράδειγμα ενός μονοφασικού ανορθωτή δύο μισών κυμάτων.
Η αρχή της λειτουργίας του κυκλώματος βασίζεται στο γεγονός ότι οι δίοδοι διεξάγουν ρεύμα προς μία κατεύθυνση και συνίστανται στα ακόλουθα:
- Ένα εναλλασσόμενο ημιτονοειδές σήμα τροφοδοτείται στην είσοδο της γέφυρας διόδων, για παράδειγμα 220V από οικιακό ηλεκτρικό δίκτυο (στο διάγραμμα καλωδίωσης, η είσοδος της γέφυρας δίοδος υποδεικνύεται ως AC ή ~).
- Κάθε ένα από τα μισά κύματα της ημιτονοειδούς τάσης (σχήμα παρακάτω) διέρχεται μέσω ενός ζεύγους βαλβίδων που βρίσκονται διαγώνια στο κύκλωμα.
Το θετικό μισό κύμα διέρχεται μέσω των διόδων VD1, VD3 και του αρνητικού - VD2 και VD4. Το σήμα στην είσοδο και την έξοδο του κυκλώματος που βλέπετε παρακάτω.
Αυτό το σήμα ονομάζεται - διορθωμένη τάση κυματισμού. Για να το εξομαλυνθεί, ένα φίλτρο με πυκνωτή προστίθεται στο κύκλωμα.
Βασικά χαρακτηριστικά
Εξετάστε τα κύρια χαρακτηριστικά των διόδων ημιαγωγών. Λατινικά γράμματα υποδεικνύουν την ονομασία τους στην τεχνική τεκμηρίωση στην αγγλική γλώσσα (το λεγόμενο φύλλο δεδομένων):
- Βσ.α.λ. - μέγιστη ή μέγιστη αντίστροφη τάση. Όταν ξεπεραστεί αυτή η τάση, η σύνδεση pn καταστρέφεται ανεπανόρθωτα.
- Βr (rms) - μέση αντίστροφη τάση. Κανονικό για εργασία, όπως το Uαρ στα χαρακτηριστικά των οικιακών συστατικών.
- Εγώο - μέσο διορθωμένο ρεύμα, το ίδιο με το Iπρ στην εγχώρια.
- Εγώfsm - μέγιστο διορθωμένο ρεύμα.
- Βfm - η πτώση τάσης στην μπροστινή μεροληψία (στην ανοικτή αγώγιμη κατάσταση) είναι συνήθως 0,6-0,7V και περισσότερο με μοντέλα υψηλού ρεύματος.
Κατά την επισκευή ηλεκτρονικού εξοπλισμού και τροφοδοτικών ή το σχεδιασμό τους, οι αρχάριοι ρωτούν: πώς να επιλέξουν τη γέφυρα διόδων;
Σε αυτήν την περίπτωση, οι πιο σημαντικές παράμετροι για εσάς θα είναι η αντίστροφη τάση και ρεύμα. Για παράδειγμα, για να επιλέξετε μια γέφυρα διόδων για 220V, πρέπει να κοιτάξετε μοντέλα με ονομαστική τάση μεγαλύτερη από 400V και το επιθυμητό ρεύμα, για παράδειγμα, KBPC106 (ή 108, 110). Τα τεχνικά χαρακτηριστικά του:
- μέγιστο διορθωμένο ρεύμα - 3Α.
- μέγιστο ρεύμα (βραχυπρόθεσμα) - 50Α;
- αντίστροφη τάση - 600V (800V, 1000V για KBPC108 και 110, αντίστοιχα).
Θυμηθείτε αυτά τα χαρακτηριστικά και μπορείτε εύκολα να καθορίσετε ποια επιλογή να επιλέξετε από τον κατάλογο.
Κυκλώματα ανορθωτή
Η διόρθωση του ρεύματος στα τροφοδοτικά είναι ο κύριος σκοπός, μεταξύ των άλλων στοιχείων του κυκλώματος, μπορείτε να επιλέξετε το φίλτρο εισόδου, το οποίο συνδέεται μετά τον ανορθωτή - έχει σχεδιαστεί για να εξομαλύνει τους κυματισμούς. Ας εξετάσουμε αυτό το ζήτημα με περισσότερες λεπτομέρειες!
Πρώτα απ 'όλα, αξίζει να σημειωθεί ότι μια γέφυρα διόδων ονομάζεται μονοφασικό κύκλωμα ανορθωτή 4 διόδων ή τριφασικό 6. Ωστόσο, οι οπαδοί συχνά καλούν το κύκλωμα ανορθωτή με μεσαίο σημείο.
Σε έναν ανορθωτή μισού κύματος, δύο μισά κύματα φτάνουν στο φορτίο, και σε έναν ανορθωτή μισού κύματος, ένα.
Για να αποφευχθεί η σύγχυση, ας κατανοήσουμε την ορολογία.
Παρακάτω βλέπετε ένα μονοφασικό κύκλωμα δύο μισών κυμάτων, το σωστό του όνομα είναι "κύκλωμα Gretz", ακριβώς το πιο συχνά υπονοείται από το όνομα "γέφυρα διόδων".
Το κύκλωμα του Larionov είναι μια τριφασική γέφυρα διόδων, το σήμα εξόδου είναι μισό κύμα. Οι δίοδοι περνούν μισά κύματα, ανοίγοντας τάση γραμμής, δηλ. εναλλακτικά: μια δίοδος ανώτερης φάσης Α και δίοδος Β χαμηλότερης φάσης, μια ανώτερη φάση Β και μια κατώτερη φάση Γ, κ.λπ.
Για πληρότητα, είναι απαραίτητο να πείτε για άλλα σχήματα ανορθωτών τάσης AC.
Ένας ανορθωτής μισού κύματος 1 δίοδος συνδεδεμένος σε σειρά με το φορτίο. Χρησιμοποιείται σε τροφοδοτικά έρματος, μικροσκοπικά τροφοδοτικά χαμηλής ισχύος, καθώς και σε συσκευές που δεν απαιτούν τον παράγοντα κυματισμού. Μόνο ένα μισό κύμα φτάνει στο φορτίο.
Μισό κύμα με μεσαίο σημείο - αυτό ονομάζεται κατά λάθος γέφυρα 2 διόδων. Εδώ, μόνο μία δίοδος πραγματοποιεί κάθε μισό κύμα. Το πλεονέκτημά του είναι μεγαλύτερη απόδοση από το κύκλωμα Gretz, λόγω του μικρότερου αριθμού πυλών ημιαγωγών. Ωστόσο, η χρήση του περιπλέκεται από το γεγονός ότι χρειάζεστε έναν μετασχηματιστή με μια βρύση από το μεσαίο σημείο, που αντικατοπτρίζεται στο διάγραμμα κυκλώματος. Δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αποκατάσταση της τάσης δικτύου 220V.
Ανορθωτής από τις συνελεύσεις Schottky. Χρησιμοποιείται στην εναλλαγή τροφοδοτικών, διότι οι δίοδοι Schottky έχουν λιγότερο αντίστροφο χρόνο ανάκτησης, μικρή χωρητικότητα φραγμού (ταχύτερη μετάβαση από ανοιχτή σε κλειστή κατάσταση) και μικρή πτώση τάσης προς τα εμπρός (λιγότερες απώλειες). Το Schottky βρίσκεται συχνότερα σε συγκροτήματα με κοινή άνοδο ή κάθοδο, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
Επομένως, για τη συναρμολόγηση του κυκλώματος γέφυρας, απαιτούνται πολλά συγκροτήματα. Ακολουθεί ένα παράδειγμα 3 συγκροτημάτων Schottky με μια κοινή κάθοδο.
Από 4 συγκροτήματα με κοινή κάθοδο. Διαφέρει από το προηγούμενο στο ότι μπορεί να αντέξει περισσότερο ρεύμα, με τα ίδια εξαρτήματα, επειδή τα καλώδια Schottky σε αυτό συνδέονται παράλληλα.
Από τις 2 συγκροτήσεις Schottky, μία με κοινή άνοδο και μία με κοινή κάθοδο. Μάθετε για τι είναι η άνοδος και η κάθοδοςΜπορείτε στο ξεχωριστό μας άρθρο.
Πώς να κολλήσετε και να συνδεθείτε
Δεν είναι δύσκολο να μελετήσουμε και να γνωρίζουμε τα κυκλώματα, οι κύριες δυσκολίες προκύπτουν όταν ένας αρχάριος αποφασίζει να κολλήσει μια γέφυρα διόδων με τα χέρια του. Για να κολλήσετε έναν ανορθωτή από 4 σοβιετικά αντίγραφα του τύπου cd202, χρησιμοποιήστε την παρακάτω εικόνα.
Για να συναρμολογήσετε μια γέφυρα διόδων από σύγχρονες διακριτές διόδους, όπως χαμηλής ισχύος 1n4007 (και άλλες - όλες φαίνονται παρόμοιες και διαφέρουν μόνο σε μέγεθος) κοιτάξτε προσεκτικά την παρακάτω εικόνα.
Αλλά αν δεν το συναρμολογήσετε από μεμονωμένα μέρη, αλλά χρησιμοποιείτε μια έτοιμη γέφυρα, τότε δείτε παρακάτω πώς να τη συνδέσετε σωστά στο κύκλωμα.
Θα είναι επίσης ενδιαφέρον για τους αρχάριους να παρακολουθούν ένα βίντεο σχετικά με τον τρόπο δημιουργίας μιας απλής τροφοδοσίας 12V:
Πεδίο εφαρμογής και σκοπός
Τις περισσότερες φορές, οι γέφυρες διόδων χρησιμοποιούνται σε τροφοδοτικά. Στα τροφοδοτικά μετασχηματιστή, συνδέονται με τη δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή
Σε τροφοδοτικά παλμού - στην είσοδο ενός δικτύου 220V. Σε αυτήν την περίπτωση, το ηλεκτρονικό κύκλωμα ελέγχου και το κύκλωμα ισχύος UPS τροφοδοτούνται από μια διορθωμένη και εξομαλυνμένη (όχι πάντα) τάση δικτύου (φτάνει περίπου τα 300-310 Volts).
Στα τερματικά της δευτερεύουσας περιέλιξης του τροφοδοτικού μεταγωγής, εναλλασσόμενη τάση υψηλής συχνότητας. Για να το ισιώσετε, εγκαταστήστε συγκροτήματα διπλών διόδων Schottky. Από αυτήν την άποψη, χρησιμοποιείται συχνά ένα σύστημα διόρθωσης μεσαίου σημείου.
Σε αυτοκίνητα και μοτοσυκλέτες, χρησιμοποιούνται τριφασικές γέφυρες διόδων, συναρμολογημένες σύμφωνα με το σχέδιο Larionov με τρεις πρόσθετες βαλβίδες, επειδή μια τριφασική γεννήτρια χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία του ενσωματωμένου δικτύου. Η γέφυρα στη γεννήτρια κατασκευάζεται με τη μορφή τομέα του κύκλου και εγκαθίσταται στο πίσω μέρος.
Εξαίρεση είναι ορισμένα σύγχρονα αυτοκίνητα της Toyota και άλλες μάρκες, χρησιμοποιούν μια γεννήτρια 6 φάσεων για να εφαρμόσουν ένα κύκλωμα διόρθωσης δώδεκα παλμών 12 βαλβίδων. Αυτό είναι απαραίτητο για τη μείωση του κυματισμού και την αύξηση του ρεύματος εξόδου.
Μέθοδοι επαλήθευσης
Για να δοκιμάσετε μια γέφυρα διόδων, ταιριάζει καλύτερα ένα πολύμετρο σε λειτουργία δοκιμής διόδων.
Για να το κάνετε αυτό, πρέπει να χτυπήσετε την είσοδο και μετά το κύκλωμα εξόδου για βραχυκύκλωμα (η γέφυρα διόδου πρέπει να κολληθεί).
Χωρίς συγκόλληση απευθείας στο ταμπλό, μπορείτε να μετρήσετε την πτώση τάσης στις συνδέσεις της διόδου. Για να το κάνετε αυτό, πρέπει να προσδιορίσετε το pinout της γέφυρας, συνήθως υποδεικνύεται απευθείας στην περίπτωση, την οποία εξετάσαμε παραπάνω.
Στην οθόνη του πολύμετρου, στην μπροστινή μεροληψία, οι αριθμοί θα πρέπει να εμφανίζονται εντός του εύρους των 500-800 mV και αντίστροφα, πάνω από 1500 και έως το άπειρο (εξαρτάται από το συγκεκριμένο εξάρτημα και τη συσκευή μέτρησης). Το ίδιο μπορεί να γίνει και στη λειτουργία Ohmmeter, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
Αυτή η διαδικασία περιγράφεται λεπτομερέστερα στο άρθρο "πώς να ελέγξετε τη γέφυρα διόδων", Εκτός από τη μεθοδολογία δοκιμών, μιλήσαμε για τα σημάδια δυσλειτουργίας. Δείτε επίσης το βίντεο σχετικά με τον τρόπο δοκιμής ενός μονοφασικού ανορθωτή και γέφυρας διόδων μιας γεννήτριας αυτοκινήτου:
Εκεί τελειώνουμε τη λεπτομερή εξήγησή μας. Ελπίζουμε ότι τώρα έχει καταστεί σαφές για εσάς γιατί χρειάζεται μια γέφυρα διόδων και τι κάνει σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα. Εάν έχετε απορίες, ρωτήστε τα στα σχόλια κάτω από το άρθρο!
Σχετικά υλικά:
Φόρτωση ...
