Zariadenie, princíp činnosti a schéma usmerňovacieho diódového mostíka

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Striedavý elektrický prúd sa premieňa na konštantný pulzujúci pomocou špeciálnych elektronických obvodov - diódových mostíkov. Obvod usmerňovacej diódy je rozdelený do 2 verzií: jednofázová a trojfázová.

Pri činnosti usmerňovača je hlavným prvkom dióda. Štrukturálne ide o dosku z polovodičového kryštálu s dvoma zónami rôznej vodivosti. Funkciou je jednosmerný prenos elektrického prúdu v závislosti od smeru toku.

Konštrukcia a činnosť usmerňovacej diódy sú založené na vlastnostiach p-n prechodu medzi polovodičovými zónami. Jeho odpor závisí od polarity vonkajšieho napätia. V jednom prípade je veľký, v druhom bezvýznamný.

Jednofázový diódový mostík

Keď je vstupom striedavé sínusové napätie, v každom polcykle prúd prechádza cez jeden pár diód a druhý je uzavretý. Výsledkom je, že na výstupe obvodu mostíka usmerňovacej diódypulzujúce napätie, ktorého frekvencia je dvakrát väčšia ako na vstupe.

Trojfázový mostíkový obvod

Tento obvod používa diódové polomostíkové usmerňovače. Výstupné napätie sa tu dosahuje s menším zvlnením.

Ako vyhladiť vlnenie pri usmerňovaní napájania?

Kvalita usmerneného napätia klesá so zvyšujúcim sa jeho zvlnením. Na jeho zníženie sa používajú prvky, ktoré akumulujú energiu, keď prichádza z usmerňovača a rozdávajú ju, keď prestane dodávať.

V obvode diódového mostíka usmerňovača s kondenzátorom je tento zapojený paralelne so záťažou. Jeho kapacita sa vyberá v závislosti od zaťažovacieho prúdu. Keď sa použije impulz, kondenzátor sa nabije. Medzi impulzmi (keď nie sú žiadne) sa napätie z nich pridelí záťaži.

V dôsledku vyhladzovania sa výstupné napätie filtra zväčšuje a blíži sa k amplitúde rektifikovanej hodnoty.

Ideálne napätie na výstupe filtra nie je možné dosiahnuť kvôli vybitiu kondenzátora medzi impulzmi. Zvyčajne sú takéto vlnky prijateľné. Môžu byť znížené zvýšením kapacity kondenzátora.

Ak sa na vyhladenie používa induktor, je zapojený do série so záťažou. Kombinované filtračné obvody zahŕňajú tlmivky a kondenzátory.

Návrhy diódových mostíkov

Najjednoduchšie mostové zariadenie sa vykonáva spájkovaním jednotlivých diód. V priemysle sa vyrábajú monolitické konštrukcie, ktorých je menejveľkosti a lacnejšie. Okrem toho sú v nich vybrané diódy s podobnými charakteristikami, čo im umožňuje pracovať s rovnakým ohrevom. To zlepšuje spoľahlivosť obvodu usmerňovacej diódy.

Výhodou diódových mostíkov z jednotlivých prvkov je možnosť opravy pri poruche jedného z nich. Zostava musí byť úplne vymenená. Zriedkavo sa v ňom vyskytujú poruchy, pretože prvky sú správne zvolené.

Usmerňovače výkonu

Zariadenia, ktoré spotrebúvajú vysoký prúd, sú zvyčajne napájané 220 V. Zariadenia nie sú pripojené priamo, pretože napätie v elektronických obvodoch je malé a prúd je konštantný. Potom použite sieťový adaptér.

Napätie je redukované transformátorom, ktorý zároveň vytvára galvanickú izoláciu medzi primárnym a sekundárnym napájacím obvodom. To znižuje riziko úrazu elektrickým prúdom a chráni zariadenie, ak dôjde ku skratu v obvode.

Moderné adaptéry vo väčšine prípadov fungujú podľa zjednodušeného beztransformátorového obvodu bez galvanického oddelenia, kde je nadmerné napätie absorbované kondenzátorom.

12-voltový obvod diódového mostíka: pokyny a montáž

Napájací zdroj sa skladá z dvoch modulov, kde prvý je znižovací transformátor a druhý je diódový mostík, ktorý konvertuje jeden typ napätia na druhý.

Je vybratý vhodný transformátor. Primárne vinutie sa nachádza pomocou testera. Jej odpor by mal byť najväčší. Prezvonením multimetrom v režime merania odporu je potrebnékončí. Potom sa nájdu ďalšie páry a urobia sa značky.

Na primárne vinutie sa privádza napätie 220 V. Potom sa tester prepne do režimu merania striedavého napätia a meria sa napätie na zvyšných vinutiach. Mali by ste si vybrať alebo namotať na 10 V. Je dôležité, aby napätie nebolo 12 V, pretože po kapacitnom filtri sa zvýši o 18 %.

Transformátor je vybraný pre požadovaný výkon, potom sa odoberie rezerva 25 %.

4 diódy sú stočené do diódového mostíka a konce sú prispájkované. Potom sa obvod zapojí, na výstup sa pripojí 25 V a 2200 mikrofaradový kondenzátor (elektrolyt) a skontroluje sa v prevádzke.

Beztransformátorový 24V usmerňovací diódový mostík

V amatérskej rádiovej praxi sa široko používajú nízkoenergetické zdroje bez transformátorov.

Napájanie 220 V sa dodáva cez predradný kondenzátor C1. Usmerňovač pozostáva z diód VD1, VD2 a zenerových diód VD3, VD4. Aby sa eliminovali prúdové rázy cez mostík, 50-100 ohmový prúdový obmedzovací odpor je inštalovaný v sérii s kondenzátorom, keď je pripojené napájanie. Na vybitie kondenzátora, keď obvod nefunguje, je k nemu paralelne pripojený odpor 150-300 kΩ.

Na výstupe obvodu je nainštalovaný vyhladzovací kondenzátor s kapacitou 2000 mikrofaradov.

Chýbajúce galvanické spojenie vytvára riziko úrazu elektrickým prúdom.

Aplikácia

Aplikácie diódového mostíkaextrémne široký a rozmanitý:

• osvetľovacie telesá (LED a žiarivky);
• elektromery;
• napájacie zdroje pre elektronické zariadenia;
• priemyselné napájacie zdroje, ovládacie prvky a nabíjačky.

Ako vybrať diódy na výrobu diódového mostíka?

Hlavnými kritériami výberu sú napätie a prúd, pri ktorých sa dióda neprehrieva. Pri priamom zapnutí na ňom klesne napätie asi 0,6 V, pretože má vnútorný odpor. Spätné napätie, ktoré dióda vydrží bez toho, aby vstúpila do režimu tepelného a elektrického prierazu, má určitý limit. Ak je navrhnutý pre 220 V, potom sa berie rezerva najmenej 25%. Je však lepšie vziať ho dostatočne veľký, aby ste ho ochránili pred náhodnými prepätiami.

Prúd sa tiež odoberá s rezervou. V prípade potreby je k dispozícii chladiaci radiátor.

Pre správny výber použite referenčnú tabuľku diód a diódových mostíkov.

Výrobcovia diódových mostíkov

Medzi prvkami pre osvetľovacie zariadenia vynikajú usmerňovače radu 1N4007 a MS250 vyrábané spoločnosťou Diotec. Sú určené pre napätie do 1000 V. V prvom prípade sa obvod diódového mostíka skladá zo 4 diód umiestnených na doske plošných spojov a v druhom je prezentovaný ako kompaktná zostava. Zatiaľ čo séria 1N4007 je spoľahlivá v prevádzke, zostava MS250 šetrí hmotnosť a pôdorys. Napriek tomu dopyt po sérii 1N4007 zostáva silný, pretože cena kleslaktorý je určený hlavne cenou medených vodičov.

Technológia výroby diódových mostíkov série MS pokračuje. Teraz sú všetky 4 kryštály mostíka nainštalované spolu, čo zvyšuje jeho tepelnú odolnosť vďaka jednotnosti parametrov.

Spoľahlivosť usmerňovačov klesá so zvyšujúcou sa teplotou okolia. Tento problém rieši séria B250S2A, ktorá má menovitý prúd 2,3 A a prechádza prúdom 0,7 A pri 125 °C.

Väčšina výrobcov nakupuje diódy a potom montuje hotové usmerňovače. Diotec sa stará o celý výrobný cyklus, od výroby krištáľu až po montáž a balenie.

Ďalšia popredná svetová spoločnosť – IRF – má unikátne technológie na zmenšenie rozmerov dielov, zlepšenie prenosu tepla a zvýšenie účinnosti polovodičovej technológie. Ako jediná vyrába komponenty pre celý cyklus premeny energie.

Záver

Obvod usmerňovacej diódy sa používa vo všetkých elektronických zariadeniach. Mali by sa používať celovlnné usmerňovače, ktorých vlastnosti sú oveľa lepšie ako jednovlnné. Ktorúkoľvek z nich môžete skontrolovať sami prezvonením každej diódy.