Принцип работы диодного моста: Устройство, принцип действия и схема диодного моста выпрямителя

Содержание

Диодный мост и двухполупериодный выпрямитель.

В одной из недавних статей мы разбирались с устройством и принципом работы однополупериодного выпрямителя, так вот, сегодня продолжим эту тему! И перейдем, как и собирались, к более сложной схеме выпрямителя, и в то же время самой популярной. Речь идет, конечно же, о двухполупериодном выпрямителе, сердцем которого является диодный мост.

Диодный мост — это электронное устройство, которое как раз и предназначено для решения задачи выпрямления тока. Изобретателем этой схемы является немецкий физик Лео Гретц, поэтому также можно встретить название мост Гретца, что весьма логично 🙂

Базовый диодный мост состоит из 4-х диодов, соединенных следующим образом:

Но зачастую на принципиальных схемах можно встретить упрощенное обозначение:

Собственно, давайте рассмотрим непосредственно схему двухполупериодного выпрямителя:

Здесь также возможны некоторые вариации, например:

Несмотря на разное изображение, электрическое подключение остается неизменным, и все-таки первый вариант используется значительно чаще, так что и мы будем придерживаться именно его.

Резистор R_н в данном примере играет роль полезной нагрузки. Как и при разборе однополупериодного выпрямителя рассмотрим случай с синусоидальным напряжением на входе:

В случае положительного полупериода сигнала (U_{вх} \gt 0), ток будет протекать через диоды D1 и D3. Давайте рассмотрим путь тока более наглядно:

А на отрицательном полупериоде, напротив, диоды D1 и D3 будут закрыты, а протекание тока обеспечат D2 и D4:

В обоих случаях ток через нагрузку будет течь в одном и том же направлении, от точки, помеченной знаком «+» на схеме, к точке «-«. А именно для этого мы и используем выпрямитель

— чтобы ток через нагрузку протекал только в одном направлении! И в результате выходной сигнал имеет такой вид:

Сразу же очевидно отличие от однополупериодной схемы, когда сигнал на выходе был только на протяжении одного полупериода. В данном же случае, ток через нагрузку течет как на положительном, так и на отрицательном полупериоде! Поэтому схема и называется двухполупериодной.

Но! Также как и в случае с однополупериодным выпрямителем на выходе мы получаем пульсирующий ток, а не строго постоянный. Поэтому необходимо использовать сглаживающий фильтр, который в самом простом варианте может состоять из одного конденсатора:

Емкость должна быть такой, чтобы конденсатор не успевал быстро разрядиться. Итак, добавляем конденсатор в схему выпрямителя на диодном мосте и проверяем напряжение на нагрузке:

Совсем другое дело!

Существуют специальные диодные сборки, которые представляют из себя четыре одинаковых по характеристикам диода, соединенные по мостовой схеме, помещенные в один корпус. Соответственно, такая сборка имеет четыре вывода, все в точности как на нашей схеме. Выводы, предназначенные для подключения переменного тока (входного сигнала) могут обозначаться символом «~» или буквами AC, традиционными для переменного тока. Выводы же, к которым подключается нагрузка, обозначаются «+» и «-«. Но все это, конечно, индивидуально и зависит от использующегося устройства.

Несколько примеров диодных мостов в сборке:

И по традиции, в завершение статьи, резюмируем плюсы и минусы двухполупериодного выпрямителя по сравнению с однополупериодным:

  • В первую очередь, поскольку здесь используются уже оба полупериода сигнала, то, естественно, КПД схемы больше.
  • Кроме того, пульсирующее напряжение на выходе имеет в 2 раза большую частоту, а такие пульсации сгладить проще.

Но, как и всегда, есть и свои недостатки:

  • Во-первых, это двойное падение напряжения. Поскольку при прохождении тока через диод на самом диоде падает напряжение, то в данном случае оно удвоено, поскольку ток в итоге проходит через два диода. Именно поэтому в схеме двухполупериодного выпрямителя часто отдают предпочтение диодам Шоттки, имеющим пониженное падение напряжения.
  • И второй недостаток, имеющий скорее практический смысл. Если один из диодов диодного моста выйдет из строя, то схема просто превратится в
    однополупериодный выпрямитель
    , но работать не перестанет! То есть получается, что возникшую проблему заметить сразу будет довольно проблематично.

И вот на этом точно заканчиваем на сегодня 🙂 Всем спасибо за внимание, любые вопросы можно задавать на нашем форуме, в группе ВКонтакте или в комментариях к статье!

Принцип работы диодного моста

Преобразование переменного тока в постоянный – одна из постоянных надобностей в электронике. Поэтому диодный мост, способный выпрямлять переменный ток, является практически незаменимым в современной электротехнической промышленности и даже в быту. К примеру, в комплектации любого системного блока на основе персонального компьютера всегда присутствует так называемый однофазный выпрямитель тока, тот самый диодный мост.

Иногда можно встретить и другое название диодного моста – схема или мост Гретца. Так называют его в память о немецком физике Лео Гретце — изобретателе, который получил широкую известность. Сегодня с удешевлением стоимости диодов схема получила широкое распространение, но в эпоху Гретца вызывала разве что восторженное удивление, слишком много затрат требовал тогда диодный мост. В наше время стоимость диодного моста вряд ли кого-то шокирует, он стал весьма доступным благодаря своему широкому распространению и простейшей схеме работы.

Работает он действительно элементарно. На вход подается переменный ток, но уже на выходе он появляется исключительно одной полярности, однако с пульсациями в два раза чаще переменного, то есть если на вход подается напряжение частотой 50 герц (самое распространенное в электросети), то на выходе образуется постоянный ток частотой 100 герц. Для снижение такого эффекта устанавливают конденсатор, который сглаживает колебания.

По сути своей, мост — это четыре диода с идентичными параметрами, соединенные схемой мостового выпрямителя, которые объединены одним общим корпусом.

Сейчас диодные мосты используются в любой электронике, которая подключается к сети переменного тока (220 V). Схему Гретце также используют в блоках питания, как трансформаторных, так и импульсных. Уже приводимый как пример блок питания компьютера — один из самых распространенных способов применения диодного моста. Чаще всего на плате размещают диодную сборку или группу отдельных диодов.

Новое применение диодные аналоги обрели благодаря тяге людей к экологии, они активно используются в современных энергосберегающих лампах, что делает их незаменимым во многих странах, где обычные лампочки давно запрещены. Их же устанавливают в светильники дневного света – в отличие от дросселя он занимает совсем немного места. Таким образом, при всей своей простоте, диодный мост — это практически прибор, не имеющий аналогов в наши дни.

 

Статья подготовлена по материалам сайта http://www.radioelementy.ru/

  • < Назад
  • Вперёд >
Добавить комментарий

Диоды как основа выпрямительного моста сварочного аппарата

Диод — это полупроводниковый прибор, работающий на принципе p–n-перехода, и служит для преобразования входящей энергии определенного типа в другой тип. Самое распространенное преобразование — “выпрямление” электрического тока. Выпрямительные диоды используются непосредственно в блоках питания, зарядных устройствах для перевода переменного тока в постоянный, без них не обходятся и сварочные аппараты.

Основные виды

  • Выпрямительные диоды. Главной характеристикой является переменное внутреннее сопротивление, которое зависит прямо пропорционально от приложенного напряжения.
  • Светодиоды. Основная функция — индикатор при наличии на нем электрического тока.
  • ИК диоды. Применяется в устройствах дистанционного управления.
  • Фотодиоды. Преобразовывает световой поток в электрический ток.
  • Стабилитроны. Работает данный вид исключительно в цепях с постоянным током и выполняет пороговую функцию, ограничивая напряжения на определенном уровне.
  • Емкостные диоды (варикапы). Работает как управляемый конденсатор за счет варьирования своей внутренней емкости (сопротивления) при подаче на него различного напряжения.
  • Диоды Шоттки. Они характеризуются малым падением напряжения и быстродействием.
  • Тиристоры. Диод имеет принципиальное отличие — три вывода: анод, катод и управляющий диодный электрод. Главной особенностью является возможность находится в двух состояниях: низкой проводимости (закрытое) и высокой проводимости (открытое) и осуществлять переход под действием сигнала из одного состояние в другое.
  • Симисторы. Сборка из двух тиристоров, которые включены параллельно навстречу друг другу. Удобный для схем с переменным напряжением, пропускает ток в двух направлениях.

Некоторые диоды лучше всего работают в различных связках (парами), дополняя друг друга и расширяя возможности подобной компоновки.

к меню ↑

Основные характеристики

По максимальному значению допустимого прямого тока различают диоды мощностью:

  • Малой — до 3х102 mA.
  • Средней — от 3х102 mA до 10 А.
  • Большой — от 10 А.

По технологии изготовления различают:

  • Точечные.
  • Плоскостные.

По материалу изготовления:

  • Германиевые.
  • Кремневые.

По физическим характеристикам кремневые диоды значительно превосходят германиевые, что в свою очередь повлияло и на области их применения, сварочные аппараты так же расширили свои возможности.

Однополупериодные выпрямители состоят из диодов. Они не дорогие, но с одним большим недостатком: используют только половину волн переменного тока, поэтому потери напряжения составляют больше 50%. Исправить ситуацию без привлечения дорогостоящих элементов помогает диодный мост.

Сборка из четырех диодов, которая способна пропускать ток в течение всего полу периода, представляет собой диодный мост. Его основное предназначение — это преобразование переменного тока в пульсирующий постоянный электрический ток и без потери мощности. Для сварочного аппарата выпрямитель, в котором диодный вопрос решается наличием моста, является более предпочтительным. Диодные мосты изготовляют в отдельном корпусе, печатают схему непосредственно на плате или диодный мост можно собрать самостоятельно.

к меню ↑

Принцип работы, включение в схему

Диодный мост — сборная электрическая схема состоящая из четырех диодов, два из которых подключены последовательно и встречно друг к другу, а с остальными находятся в последовательном соединении. Выпрямительный мост основан на параллельной работе отрицательных и положительных диодов, а именно:

  • Положительные — пропускают только положительную полуволну переменного напряжения;
  • Отрицательные — одновременно обрезают отрицательную полуволну составляющую переменное напряжение.

На выходе диодного моста получается пульсирующее положительное напряжение постоянной величины. Пульсация незначительна, но этот диодный эффект убирают за счет фильтров или добавления конденсатора.

Распространенными включениями диодных схем являются:

  • Однофазная мостовая схема

Переменное напряжение подается на вход схемы и в каждый полупериод ток проходит через два диода («+»или «-«), а два других являются закрытыми. Результат: частота напряжения на выходе в двое больше частоты подаваемого пульсирующего напряжения.

  • Трехфазная мостовая схема

Результатом такого включения является получение напряжения на выходе с значительно меньшей пульсацией чем дает диодный мост при однофазном включении.

Сегодня сварочные аппараты представлены широким разнообразием. За умеренную цену для сварочного дела можно подобрать современный инверторный аппарат или для плазменной резки. Без сварочного аппарата сейчас не обойтись, и при небольших строительных работах, и в авто мастерской.

Принцип устройства и работы сварочного аппарата прост. Примитивная конструкция состоит из: силового трансформатора с первичной обмоткой, тепловой защита и вентилятора для охлаждения. Среднее значение рабочего тока аппарата до 160 А и рассчитаны обычные модели на работу с покрытыми электродами до d=4 мм.

к меню ↑

Причины необходимости доработки сварочного аппарата

Основные причины вынуждающие провести некую переделку чаще всего зависят не от самого аппарата, а от условий его применения и желания расширить его изначальные возможности. Так можно выделить:

  • Перебои в бытовой сети напряжения. Некоторые аппараты при низком напряжении даже не запускаются.
  • Желание повысить эстетические характеристика производимого сварного шва.
  • Возможность упростить задачу “зажжения” дуги при номинальном и пониженном напряжении.
  • Увеличение теплового режима при долгой работе сварочного аппарата.
  • Желание получить стабильную электрическую дугу.

Всего этого можно добиться используя выпрямительные диоды, тем самым, переориентировав сварочные аппараты на работу с постоянным током.

к меню ↑

Основные моменты усовершенствования

Главную роль в техническом преобразовании сварочного аппарата выполняет выпрямитель. Его конструирование требует подбора моста из диодов и низкочастотного фильтра. Данная сборка должна давать удовлетворительное выходное напряжение при работе на холостом ходу.

Так же следует учесть:

  1. Применение обычной схемы моста приведет к резкому снижению выпрямительного напряжения при повышении тока нагрузки в момент зажигания дуги, что затрудняет сварочные работы. Проблема решается использованием электролитического конденсатора большой емкости или же заменой схемы подключения.
  2. Для сборки лучше использовать более компактные диоды (Д161, В200). Даже если они с разной проводимостью их радиаторы можно скрепить без прокладок шпильками между собой.
  3. Особенности крепления диодного моста к сварочному аппарату: интенсивное использование — один вывод моста подключается к общей клемме, а другой вывод остается свободным для последующего соединения с нужным выводом трансформатора; работа с малым напряжением — диодный мост остается с двумя свободными выводами.

Модернизация сварочного прибора при самостоятельной сборке диодного выпрямителя требует тщательной подготовки и изучения схем. Практически все сварочные агрегаты можно усовершенствовать выпрямителем по схеме Трифонова, который способен улучшить конструкцию по многим параметрам.

Похожие статьи Схема мостового выпрямителя

— работа, типы, характеристики и применение

Мостовой выпрямитель

— важный электрический компонент, который используется в блоках питания. Он используется как преобразователь переменного тока в постоянный. Оставайтесь и идите дальше, чтобы узнать все о схеме мостового выпрямителя, ее типах, принципах работы, характеристиках, областях применения и преимуществах.

Что такое мостовой выпрямитель

Мостовой выпрямитель является неотъемлемой частью всех электронных устройств, которые используют постоянный ток для работы.Многие компоненты используют постоянный ток, поскольку они требуют постоянного напряжения и, следовательно, преобразование переменного тока в постоянный имеет важное значение.

Схема мостового выпрямителя — это компонент, который помогает преобразовывать питание переменного тока в постоянный. Они могут быть легко сконструированы с использованием одного или нескольких диодов, которые являются неуправляемыми и однонаправленными, или других управляемых полупроводниковых переключателей.

Рис. 1 — Введение в мостовой выпрямитель

Существует много типов мостовых выпрямителей. Но тот, который вам понадобится, будет определяться требованиями к нагрузке.При выборе мостового выпрямителя для источника питания необходимо учитывать несколько моментов.

Несколько необходимых факторов, которые следует учитывать, — это номинальные характеристики компонента, напряжение пробоя, технические характеристики, диапазон температур, номинальный ток в прямом направлении, номинальный ток в переходных процессах, требования к установке и т. Д. Принимая во внимание все это, а также требования к нагрузке, вы можно выбрать соответствующую схему мостового выпрямителя.

Рис. 2 — Плата источника питания мостового выпрямителя

Типы мостовых выпрямителей

Мостовые выпрямители можно классифицировать на основе таких факторов, как конфигурация схемы, возможности управления и типы источника питания. Проследите указатели ниже и узнайте все о типах мостовых выпрямителей, так как некоторые из них перечислены ниже и кратко описаны:

  • Однофазные и трехфазные мостовые выпрямители
  • Неуправляемые мостовые выпрямители
  • Управляемые мостовые выпрямители

1. Однофазный и трехфазный мостовой выпрямитель

Тип источника питания, который может быть однофазным или трехфазным, определяет выпрямители. В однофазных выпрямителях есть четыре диода, которые используются для преобразования переменного тока в постоянный.Но, с другой стороны, трехфазные выпрямители используют шесть диодов для той же цели, а компоненты, используемые в конструкции моста, определяют, будет ли ваша схема мостового выпрямителя управляемой или неуправляемой. Несколько компонентов схем, которые могут определить это, — это диоды, тиристоры и т. Д.

Рис. 3 — Схема однофазного и трехфазного мостового выпрямителя

2. Неуправляемые мостовые выпрямители

Это мостовой выпрямитель который в основном используется для исправления входа. Он использует диоды для исправления входа. Диод, несомненно, является однонаправленным устройством и, следовательно, пропускает ток только с одного направления. Конфигурация диодов в этом выпрямителе такова, что мощность не может изменяться при изменении требований к нагрузке. Следовательно, благодаря этой особенности, неуправляемые мостовые выпрямители всегда используются в стабильных или постоянных источниках питания.

3. Управляемые мостовые выпрямители

Это тип выпрямителя, в котором неуправляемые диоды не используются в качестве компонентов устройства; контролируемые твердотельные устройства, такие как MOSFET, SCR (кремниевый управляемый выпрямитель или просто тиристоры), IGBT и т. д.используются. Следовательно, выходная мощность, достигаемая с помощью этого выпрямителя, различается при разных напряжениях. Эта особенность управляемых мостовых выпрямителей сделала их полезными во многих секторах.

Рис. 4 — Контролируемая и неуправляемая схема мостового выпрямителя

Можно соответствующим образом изменить выходную мощность нагрузки. При срабатывании различных моментов устройств происходит изменение выходной мощности. Это основная категория мостовых выпрямителей, которые получили все свои функции только благодаря модификации компонентов.

Как работает мостовой выпрямитель

Однофазный выпрямитель имеет четыре диода D 1, D 2 , D 3, D 4 , и соединение осуществляется через нагрузку R L , как показано на рис. 5. Четыре диода соединены таким образом, что только два диода проводят ток в течение каждого полупериода. Ток нагрузки такой же, а входной переменный ток меняется на постоянный с помощью этой схемы.

Полученный выходной сигнал пульсирует, и для сохранения чистоты постоянного тока требуется конденсатор.Принцип работы почти всех выпрямителей одинаков, но в случае выпрямителей с управляемым мостом за срабатывание отвечают тиристоры; так что ток подается на нагрузку.

Рис. 5 — Конструкция мостового выпрямителя

Сигнал переменного тока подается на схему. Во время положительного полупериода диоды D1, D3 смещаются в прямом направлении, а D2, D4 — в обратном направлении. Это также показывает, что клемма A становится положительной, а клемма B становится отрицательной.Аналогичным образом клемма B становится положительной, а клемма A становится отрицательной в течение отрицательного полупериода. В этом случае диоды D2, D4 смещены в прямом направлении, а диоды D1, D3 — в обратном. Ток нагрузки остается неизменным как в положительном, так и в отрицательном полупериоде.

Рис. 6 — Формы входных и выходных сигналов

Характеристики мостового выпрямителя

Основные характеристики включают:

Коэффициент пульсаций

Коэффициент пульсаций является мерой плавности выходного сигнала постоянного тока.Выходной сигнал постоянного тока с меньшим количеством пульсаций известен как плавный сигнал постоянного тока, тогда как выходной сигнал с большими колебаниями известен как верхний пульсирующий сигнал постоянного тока.

КПД

КПД выпрямителя представлен как отношение выходной мощности постоянного тока к приложенному переменному току в качестве входной мощности.

Применения мостовых выпрямителей

Применения включают:

  • Они используются для модуляции радиосигналов.
  • Широко используется для преобразования переменного напряжения в низкое значение постоянного тока.
  • Применяются также в электросварке.
  • В основном используется в блоках питания.

Преимущества мостовых выпрямителей

К преимуществам относятся:

  • Эффективность мостового выпрямителя, несомненно, на высоте. Его КПД выше, чем у однополупериодного выпрямителя, и он равен эффективности двухполупериодных выпрямителей. Выходной сигнал постоянного тока оказался более гладким по сравнению с выходным сигналом однополупериодного выпрямителя.
  • Понижающий трансформатор не требуется.
  • Сигнал на выходе непрерывный.
  • Низкий фильтр необходим для использования в автомобиле.

Недостатки мостового выпрямителя

Недостатком мостового выпрямителя может быть его сложная конструкция. Прежде всего, еще один момент, который может быть включен в этот недостаток, — это потеря мощности, вызванная использованием большего количества диодов.

  • Если использовать больше диодов, то стоимость изготовления может значительно возрасти.
  • Может быть ошибка в исправлении, если значение диода не соблюдается точно.
  • Не удается найти правильный выход постоянного тока.

  Также читают:
Коэффициент мощности - треугольник мощности, типы, коррекция коэффициента мощности, применения, преимущества
Асинхронный двигатель | Асинхронный двигатель - тип, особенности, принцип работы
Как работает конденсатор
Что такое стабилизатор напряжения - зачем он нам, как он работает, типы и применение  

Как мостовой выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный? Объяснение уравнений

1 Для чего нужен мостовой выпрямитель?

Мостовой выпрямитель преобразует переменный ток, генерируемый генератором переменного тока, в постоянный ток для подачи питания на электрическое оборудование и компоненты.

Схема мостового выпрямителя использует однонаправленную проводимость диодов, делит четыре диода на две группы и проводит соответственно полярность вторичного напряжения трансформатора и соединяет положительный вывод вторичного напряжения трансформатора с верхним выводом. Отрицательный вывод сопротивления нагрузки подключается к нижнему концу сопротивления нагрузки, так что на нагрузке всегда можно получить однонаправленное пульсирующее напряжение.

Мостовой выпрямительный контур мощный. Например, зарядите аккумуляторную батарею. Ограничьте ток батареи, чтобы течь обратно к генератору, чтобы защитить генератор от сгорания обратным током.

2 Из чего состоит мостовой выпрямитель?

2.1 Как работает мостовой выпрямитель?

Рис. 1. Типовая схема мостового выпрямителя

В положительном полупериоде D1 и D3 включены, D2 и D4 выключены.

В отрицательном полупериоде u2, D1 и D3 выключены, а D2 и D4 включены.

Из рисунка 1 нетрудно увидеть, что обратное напряжение каждого диода в этой мостовой схеме равно максимальному значению вторичного напряжения трансформатора, которое вдвое меньше, чем в двухполупериодной схеме выпрямителя. Таким образом, мостовой выпрямитель является усовершенствованием диодного однополупериодного выпрямителя.

2.2 Как рассчитать мостовой выпрямитель

Основные параметры расчета мостовой выпрямительной схемы.

3 Почему мостовой выпрямитель мощный?

Схема мостового выпрямителя устраняет недостатки , заключающиеся в том, что для схемы двухполупериодного выпрямителя требуется, чтобы вторичная обмотка трансформатора имела центральный отвод, а диод должен выдерживать большое противодавление, но используются еще два диода.Благодаря быстрому развитию полупроводниковых устройств и низкой стоимости сегодня мостовые выпрямительные схемы широко используются на практике.

Следует отметить, что диод в качестве выпрямительного компонента следует выбирать в соответствии с различными методами выпрямления и требованиями к нагрузке. Если вы сделаете неправильный выбор, вы не сможете безопасно работать или даже сжечь диоды.

4 Как мостовой выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный?

Для упрощения диод рассматривается как идеальная модель, то есть сопротивление прямой проводимости равно нулю, а сопротивление обратной связи бесконечно.Схема мостового выпрямителя также может рассматриваться как разновидность схемы двухполупериодного выпрямителя. Обмотки трансформатора подключены к четырем диодам описанным выше способом. D1 ~ D4 — это четыре идентичных выпрямительных диода, соединенных в виде моста, поэтому они называются мостовыми выпрямительными схемами. Используя направляющую функцию диода, вторичный выход может быть направлен на нагрузку даже в отрицательном полупериоде. Конкретный способ подключения показан на рисунке. Из рисунка видно, что в положительном полупериоде ток направляется D1 и D3, чтобы проходить через RL сверху вниз, а в отрицательном полупериоде ток течет через D2 и D4, чтобы проходить через RL из сверху вниз. Для достижения двухполупериодного выпрямления в этой структуре, если на выходе получается такое же постоянное напряжение, вторичной обмотке трансформатора требуется только половина обмотки по сравнению с двухполупериодным выпрямлением. Однако, если должен выводиться такой же ток, диаметр проволоки обмотки должен быть соответственно увеличен. Что касается пульсации, то она точно такая же, как и в схеме двухполупериодного выпрямителя.

Рис. 2. Упрощенная схема мостового выпрямителя

Преимущества схемы мостового выпрямителя заключаются в том, что выходное напряжение высокое, пульсации напряжения небольшие, а максимальное обратное напряжение, которое может выдержать лампа, низкое.В то же время, поскольку силовой трансформатор подает ток на нагрузку в положительном и отрицательном полупериодах, силовой трансформатор используется полностью.

Поскольку выходное напряжение схемы выпрямителя содержит более крупные пульсирующие компоненты, для того, чтобы уменьшить его в максимально возможной степени, необходимо сохранить как можно большую составляющую постоянного тока, чтобы сделать выходное напряжение близким к идеальному постоянному току. Это фильтрующая мера. Фильтрация обычно достигается за счет использования эффекта накопления энергии конденсаторов или катушек индуктивности.

5 частей мостовых выпрямителей

5.1 Индукторная фильтрация

Схема фильтрации катушки индуктивности использует такую ​​характеристику, что ток на обоих концах катушки индуктивности не может внезапно измениться. Подключите индуктивность и нагрузку последовательно, чтобы добиться сглаживания выходного тока. С точки зрения энергии, когда ток, обеспечиваемый источником питания, увеличивается (вызванный увеличением напряжения источника питания), индуктор L накапливает энергию; когда ток уменьшается, энергия высвобождается для сглаживания тока нагрузки, поэтому индуктор L оказывает сглаживающий эффект.

Рисунок 3. Схема фильтрации индуктора

Преимущества: большой угол проводимости выпрямительного диода, небольшой пиковый ток и относительно плоские выходные характеристики.

Недостатки: имеется тяжелый и громоздкий железный сердечник, вызывающий электромагнитные помехи. Однако он подходит только для случаев низкого напряжения и высокого тока.

5.2 Фильтрация конденсатора

Схема фильтрации конденсатора предназначена для подключения конденсатора большой емкости параллельно нагрузке в цепи выпрямителя.Из-за эффекта зарядки и разрядки конденсатора и наличия напряжения на конденсаторе степень пульсации выходного напряжения UL схемы выпрямителя значительно снижается, а форма волны почти гладкая, что играет роль фильтрации.

Форма волны выходного напряжения фильтра конденсатора мостового выпрямителя показана на рисунке 4 (фактически, форма волны выходного сигнала после фильтрации). В этой схеме конденсаторного фильтра, чем больше емкость конденсатора или больше сопротивление нагрузки, тем медленнее происходит разряд конденсатора и более плавное выходное напряжение.Кроме того, уменьшается составляющая пульсации и увеличивается среднее значение выходного напряжения.

Рисунок 4. Схема фильтрации конденсатора

Важно отметить, что из-за влияния напряжения конденсатора фильтра диодная проводимость цепи фильтра однофазного емкостного входного выпрямителя больше не является полным полупериодом проводимости, а представляет собой узкий импульс, что делает выбор параметра выпрямительного диода и выпрямительной схемы индуктивного входа сильно различаются.

5.3 Фильтрация соединений

Составной фильтр — это схема фильтрации, которая представляет собой комбинацию индуктивности-конденсатора или резистора-конденсатора. Принцип работы такой же, как у фильтра с одним конденсатором и фильтра индуктивности, за исключением того, что форма выходного сигнала более плавная, а нагрузка почти равна напряжению источника питания от сухой батареи.

Рис. 5. Схема комплексной фильтрации

Расчет 6 мостового выпрямителя

6.1) Пиковый ток

Пиковый ток через нагрузку, если диод имеет прямое сопротивление, то

Здесь мы получаем удвоенное прямое сопротивление. Предполагая, что все диоды имеют одинаковое прямое сопротивление, тогда два диода используются для полупериода, и два прямого сопротивления могут быть выражены в формуле.

6.2) Выходной ток

Где Idc — это ток, протекающий через нагрузку, а Im — пик переменного тока.

6.3) Выходное напряжение постоянного тока

Где Vdc — выходное постоянное напряжение, Idc — постоянный ток, протекающий по цепи, а R — нагрузка, подключенная к цепи.

6.4) Выходной ток RMS

6.5) Форм-фактор

Где Vavg — среднее или постоянное напряжение

6.6) Выходная частота

Где fout — выходная частота, а fin — входная частота или частота источника питания.

6.7) Частота выпрямления

6,8) Коэффициент пульсации

6.9) Коэффициент использования трансформатора

7 Анализ отказов цепей мостового выпрямителя положительного полупериода
Обрыв цепи Отказ Анализ
Заземляющий провод обрыв. Нет на выходе постоянного напряжения Ток диода мостового выпрямителя в цепи не может образовывать петлю, и схема не может работать.
Один диод открыт. Однонаправленное пульсирующее падение напряжения постоянного тока Положительный или отрицательный полупериод входного переменного напряжения не преобразуется в однонаправленное пульсирующее постоянное напряжение.
Два диода с разных сторон открываются одновременно. Нет выходного напряжения Ни положительный полупериод, ни отрицательный полупериод входного переменного напряжения не выпрямляются в однонаправленное пульсирующее постоянное напряжение, а выходное напряжение равно 0 В.

Полуполупериодный и полноволновой выпрямитель

: принцип работы, принципиальная схема, выходное напряжение

Когда требуется источник постоянного тока, используется источник постоянного тока. Источник питания постоянного тока — это устройство, которое преобразует переменный ток (AC) в регулируемый постоянный ток (DC) для использования в электрических цепях. Источник питания постоянного тока состоит из выпрямителя, фильтра, регулятора напряжения и делителя напряжения. См. Рисунок 1.

Рисунок 1.На блок-схеме показаны основные компоненты источника питания постоянного тока.

Источник питания постоянного тока может также включать в себя трансформатор и умножитель напряжения. Трансформатор представляет собой электрическое устройство, которое использует электромагнетизм для изменения напряжения с одного уровня на другой или для изоляции одного напряжения от другого.

В зависимости от стоимости и области применения источник питания постоянного тока может содержать все или некоторые из этих компонентов.

Выпрямитель — это электрическая цепь, которая преобразует переменный ток в постоянный. Выпрямители обычно состоят из одного или нескольких диодов, используемых для управления протеканием тока в цепи.

Три основных типа выпрямителей, используемых в однофазных источниках питания постоянного тока: полуволновые, двухполупериодные, и двухполупериодные мостовые выпрямители .

Полуволновой выпрямитель рабочий

Полупериодный выпрямитель — это электрическая цепь, содержащая источник переменного тока, нагрузочный резистор (RL) и диод, который пропускает только положительные полупериоды синусоидальной волны переменного тока, что создает пульсирующий постоянный ток.См. Рисунок 2.

Полупериодное выпрямление достигается, потому что ток может течь только тогда, когда анодный вывод диода D1 является положительным по отношению к катоду. Электроны не могут проходить через выпрямитель, когда катод положительный по отношению к аноду.

Выходное напряжение полуволнового выпрямителя

Выходное напряжение полуволнового выпрямителя считается пульсирующим постоянным током, когда половина синусоидальной волны переменного тока отсекается.

Пульсирующий постоянный ток — это постоянный ток, который изменяется по амплитуде, но не меняет полярность.

Выпрямитель может пропускать как положительную, так и отрицательную половину цикла входного переменного тока в зависимости от полярности диода в цепи. Однополупериодные выпрямители считаются неэффективными для многих приложений, потому что половина входного цикла не используется.

ТЕХНИЧЕСКИЙ ФАКТ

Источники питания постоянного тока, такие как те, которые используются для зарядных устройств телефонов и инструментов, классифицируются как регулируемые и нерегулируемые.

Важно знать разницу при замене, тестировании или поиске и устранении неисправностей выпрямителя. Например, , выпрямитель с регулируемым номиналом 12 В постоянного тока / 500 мА должен измерять около 12 В постоянного тока для любой нагрузки от 0 до 500 мА.

Нерегулируемый выпрямитель 12 В постоянного тока / 500 мА будет измерять гораздо более высокое напряжение, примерно до 16 В постоянного тока, для нагрузок менее 500 мА и около 12 В постоянного тока, только когда нагрузка достигает 500 мА.

Оба типа будут уменьшать выходное напряжение при перегрузке, превышающей их номинальные.

Рисунок 2. Принципиальная схема однополупериодного выпрямителя

Полноволновой выпрямитель рабочий

Двухполупериодный выпрямитель — это электрическая цепь, содержащая два диода и трансформатор с центральным отводом, используемый для создания пульсирующего постоянного тока. См. Рисунок 3.

Трансформатор с центральным отводом подает противофазные напряжения на два диода. Когда напряжение индуцируется во вторичной обмотке от точки A до B, точка A положительна по отношению к точке N.Ток протекает от N к A, через нагрузку R L и через диод D1. Диод D1 с прямым смещением позволяет электронам течь. Диод D2 имеет обратное смещение и блокирует ток, потому что точка B отрицательная (-), а точка A положительная (+).

Когда напряжение на вторичной обмотке меняется на противоположное во время отрицательного полупериода синусоидального сигнала переменного тока, точка B является положительной по отношению к точке N. Затем ток течет от N к B через нагрузку и через диод D2.Диод D2 с прямым смещением и позволяет электронам течь. Диод D1 имеет обратное смещение и блокирует ток, потому что B положителен по отношению к N. Это повторяется каждый цикл синусоидальной волны переменного тока, создавая двухполупериодный выходной сигнал постоянного тока.

Выходное напряжение полнополупериодного выпрямителя

Выходное напряжение двухполупериодного выпрямителя не имеет периода отключения. Электроны проходят через нагрузку в течение обоих полупериодов. Постоянный поток электронов дает полный выходной сигнал.Двухполупериодный выпрямитель более эффективен и имеет более плавный выход, чем однополупериодный выпрямитель.

Рисунок 3. Принципиальная схема двухполупериодного выпрямителя.

Полноволновой мостовой выпрямитель рабочий

Двухполупериодный мостовой выпрямитель — это электрическая схема, содержащая четыре диода, которые позволяют преобразовать обе половины синусоидальной волны в пульсирующий постоянный ток.

Двухполупериодный мостовой выпрямитель не требует трансформатора с центральным отводом.В нем используются диоды с более низким напряжением, чем в схеме с центральным отводом двухполупериодного выпрямителя.

Мостовые диоды должны блокировать только половину обратного напряжения, чем диод трансформатора с центральным отводом для того же выходного напряжения. См. Рисунок 4.

Когда напряжение положительное в точке A и отрицательное в точке B, электроны текут из точки B через диод D2, нагрузку RL и диод D1 в точку A. Когда напряжение питания переменного тока отрицательное в точке A и положительное в точке B, электроны текут из точки A через диод D4, нагрузку RL и диод D3 в точку B.

Выходное напряжение полнополупериодного мостового выпрямителя

Один из недостатков двухполупериодного мостового выпрямителя состоит в том, что при каждом чередовании постоянный ток в цепи должен проходить через два последовательно соединенных диода. Следовательно, прямое падение напряжения постоянного тока на двух выпрямителях больше, чем на одном выпрямительном диоде. Однако, падение напряжения на кремниевых диодах невелико (0,6 В), и потери обычно допустимы.

Рисунок 4. Схема двухполупериодного мостового выпрямителя.

Измерения напряжения выпрямителя

Для измерения напряжения в выпрямителе требуется знание терминологии, математики и инструментов, необходимых для точных измерений.

Выпрямитель использует как переменный, так и постоянный ток. Необходимо соблюдать осторожность при измерении переменного и постоянного тока, а также при преобразовании или сравнении любого значения переменного тока со значением постоянного тока. Измерения в выпрямителе обычно выполняются с помощью цифрового мультиметра или осциллографа .Осциллограф может отображать формы сигналов в дополнение к значению напряжения. См. Рисунок 5.

Рисунок 5. Для измерения в цепи выпрямителя можно использовать цифровой мультиметр или осциллограф.

Полноволновой мостовой выпрямитель

— принцип работы, преимущества и недостатки

В полноволновом мостовом выпрямителе вместо трансформатора с центральным отводом используется обычный трансформатор. Схема образует мост, соединяющий четыре диода D 1 , D 2, D 3 и D 4 .Принципиальная схема полноволнового мостового выпрямителя показана ниже.

В комплекте:

Электропитание переменного тока, которое необходимо выпрямить, подается по диагонали к противоположным концам моста. При этом нагрузочный резистор R L включен поперек оставшихся двух диагоналей противоположных концов моста.

Работа полноволнового мостового выпрямителя

Когда источник переменного тока включен, переменное напряжение V в появляется на выводах AB вторичной обмотки трансформатора, который требует выпрямления.Во время положительного полупериода вторичного напряжения конец A становится положительным, а конец B становится отрицательным, как показано на рисунке ниже.

Диоды D 1 и D 3 смещены в прямом направлении, а диоды D 2 и D 4 смещены в обратном направлении. Следовательно, диоды D 1 и D 3 проводят, а диоды D 2 и D 4 не проводят. Ток (i) протекает через диод D 1 , нагрузочный резистор R L (от M к L), диод D 3, и вторичную обмотку трансформатора. Форма сигнала двухполупериодного мостового выпрямителя показана ниже.

Во время отрицательного полупериода конец A становится отрицательным, а конец B положительным, как показано на рисунке ниже:

Из приведенной выше диаграммы видно, что диоды D 2 и D 4 находятся под прямым смещением, а диоды D 1 и D 3 имеют обратное смещение. Следовательно, диоды D 2 и D 4 проводят, а диоды D 1 и D 3 не проводят.Таким образом, ток (i) протекает через диод D 2 , нагрузочный резистор R L (от M к L), диод D 4, и вторичную обмотку трансформатора.

Ток протекает через нагрузочный резистор R L в одном направлении (от M до L) в течение обоих полупериодов. Следовательно, на нагрузочном резисторе получается выходное напряжение постоянного тока V out .

Пиковое обратное напряжение полноволнового мостового выпрямителя

Когда вторичное напряжение достигает максимального положительного значения и клемма A является положительной, а клемма B — отрицательной, как показано на принципиальной схеме ниже.

В этот момент диоды D 1 и D 3 смещены в прямом направлении и проводят ток. Следовательно, клемма M достигает того же напряжения, что и A ‘или A, тогда как клемма L достигает того же напряжения, что и B’ или B. Следовательно, диод D 2 и D 4 смещены в обратном направлении, а пиковое значение инвертировано. напряжение на них обоих составляет В м .

Следовательно,


Преимущества полноволнового мостового выпрямителя

  • Преобразователь центрального отвода исключен.
  • Выходной сигнал в два раза больше, чем у двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом для того же вторичного напряжения.
  • Пиковое обратное напряжение на каждом диоде составляет половину цепи центрального отвода диода.

Недостатки полноволнового мостового выпрямителя

  • Требуется четыре диода.
  • Схема не подходит, когда требуется выпрямить небольшое напряжение. Это связано с тем, что в этом случае два диода соединены последовательно и дают двойное падение напряжения из-за своего внутреннего сопротивления.

См. Также: полуволновой и полноволновой выпрямитель

Нарисуйте принципиальную схему и опишите принцип работы полноволнового мостового выпрямителя. Нарисуйте его формы волны.

В течение первого полупериода: В течение первого полупериода входного напряжения верхний конец вторичной обмотки трансформатора является положительным по отношению к нижнему концу. Таким образом, в течение первого полупериода диоды D1 и D3 смещены в прямом направлении, и ток течет через плечо AB, входит в сопротивление нагрузки RL и возвращается обратно, протекая через плечо DC.В течение этой половины каждого входного цикла диоды D2 и D4 смещены в обратном направлении, и ток не может течь в плечах AD и BC. На рисунке выше поток тока обозначен сплошными стрелками. Ниже мы разработали еще одну диаграмму, которая поможет вам быстро понять текущий поток. См. Схему ниже — зеленые стрелки указывают начало протекания тока от источника (вторичной обмотки трансформатора) до сопротивления нагрузки. Красные стрелки указывают обратный путь тока от сопротивления нагрузки к источнику, таким образом замыкая цепь.

Во время второго полупериода: Во время второго полупериода входного напряжения нижний конец вторичной обмотки трансформатора является положительным по отношению к верхнему концу. Таким образом, диоды D2 и D4 смещаются в прямом направлении, и ток течет через плечо CB, входит в сопротивление нагрузки RL и возвращается обратно к источнику, протекая через плечо DA. Течение тока показано на рисунке пунктирными стрелками. Таким образом, направление протекания тока через сопротивление нагрузки RL остается неизменным в течение обоих полупериодов входного напряжения питания.См. Схему ниже — зеленые стрелки указывают начало протекания тока от источника (вторичной обмотки трансформатора) до сопротивления нагрузки. Красные стрелки указывают обратный путь тока от сопротивления нагрузки к источнику, таким образом замыкая цепь.



ИЛИ

Простое описание: в положительном полупериоде диод D1 и D3 будет смещен в прямом направлении, а путь тока будет через клемму A, диод D1, клемму B, резистор RL, клемму D, диод D3 и клемму C обратно к трансформатору, и выход будет положительным. полупериод.В отрицательном полупериоде диоды D2 и D4 будут смещены в прямом направлении, путь тока будет через клемму C, диод D2, клемму B, резистор RL, клемму D, диод D4 и клемму A обратно к трансформатору, а на выходе будет положительный полупериод.

Модулятор типа диодного моста

| Трансформаторная муфта

Модулятор типа диодного моста: Модулятор типа диодного моста

— На рис. 14.33 показан кольцевой модулятор на кремниевых диодах с соответствующим усилителем постоянного тока со связью по переменному току.Сам усилитель имеет коэффициент усиления 65 дБ и ровную характеристику в пределах ± 1 дБ в диапазоне от 8 Гц до 80 кГц. Принимаются меры предосторожности для защиты усилителя от внезапных скачков напряжения, активная величина которых превышает напряжение питания 9 В постоянного тока, за счет использования стабилитрона 10 В в качестве защитного элемента.

Функцию диодного модулятора невесты лучше всего можно понять из Рис. 14.33 (a). Устройство можно рассматривать как переключатель, чувствительный к полярности, в котором циклы переменного тока возбуждения включают или выключают входной постоянный ток.

Сигнал формируется через резистор R 1 и поступает на усилитель через конденсатор C 1 . Каждая пара диодов проводит чередующиеся полупериоды возбуждения переменного тока. В течение одного полупериода эффект заключается в открытии пути между входом сигнала постоянного тока и последующим усилителем переменного тока. Во время интервала другого цикла путь проводимости закрыт. Трансформатор может быть установлен для гальванической развязки и / или повышения напряжения, как показано на рис.14.33 (б).

В схеме модулятора, показанной на рис. 14.33 (b), используется обычный диодный мост, который модулирует сигнал постоянного тока низкого уровня (через R 2 ), усиливает модулированный сигнал, а затем демодулирует его для получения сигнала постоянного тока высокого уровня. Центральные отводы трансформатора имеют решающее значение для успешной работы, а кремниевые диоды, используемые здесь, требуют согласованных прямых характеристик и обратного тока менее 10 -8 А. Форма выходного сигнала в основном представляет собой прямоугольную волну, фильтруемую выходным трансформатором.Амплитуда выходного сигнала, доступного на R 3 , пропорциональна величине входного сигнала постоянного тока. Фаза выходного сигнала относительно сигнала несущей пропорциональна знаку сигнала постоянного тока.

Преимущества схемы мостового выпрямителя

Мостовой выпрямитель — это схема, преобразующая переменное напряжение в постоянное. Выпрямители, состоящие из диодов и тиристоров, для преобразования переменного напряжения питания в постоянное.Существует множество приложений, таких как электронные схемы, передача постоянного тока высокого напряжения, где необходимо питание постоянного тока. Когда такое питание необходимо, переменное напряжение питания выпрямляется в постоянное с помощью выпрямителя.

Существует три типа выпрямительной схемы

‌ 1) Полупериодный выпрямитель

‌ 2) Двухполупериодный выпрямитель

3) мостовой выпрямитель

В этой статье собираемся обсудить принцип работы и устройство мостового выпрямителя, принципиальную схему.

Мостовой выпрямитель преобразует синусоидальное переменное напряжение в пульсирующее постоянное напряжение и проводит оба полупериода приложенного переменного напряжения, то есть положительный и отрицательный полупериод переменного напряжения, в отличие от полуволнового выпрямителя, который проводит только одну половину цикла. цикл за раз.

Конструкция мостового выпрямителя

Схема мостового выпрямителя

Конструкция этого выпрямителя проста, как показано на приведенной выше схеме, он поставляется с источником переменного тока и использует четыре диода D1, D2, D3, D4, которые соединяются антипараллельно, образуя мост.

Схема подключения выпрямительного диода показана на рисунке выше.

Работа мостового выпрямителя

Источник переменного тока, который должен быть выпрямлен, подается на диагонально противоположные концы моста через трансформатор, а между двумя другими концами мостовой нагрузки подключается.

Во время положительного полупериода переменного напряжения:

В положительном полупериоде приложенного переменного напряжения.Диоды D1 и D3 смещены в прямом направлении, а диоды D2, D4 смещены в обратном направлении. Следовательно, диод D1, D3 проводит первый положительный полупериод, потому что диод проводит только при прямом смещении, то есть когда напряжение прикладывается от анода к катоду. Благодаря этому в течение первого положительного полупериода D1 и D3 проводят и подают напряжение на выходную клемму.

Во время отрицательного полупериода переменного напряжения:
Отрицательный полупериод

Когда полярность отрицательного полупериода D означает для отрицательного полупериода переменного напряжения D3 становится смещенным в обратном направлении, а D2 и D4 смещаются в прямом направлении.Таким образом, диоды D2, D4 проводят в отрицательном полупериоде, создавая пульсирующий выход постоянного тока при нагрузке.

Проводит оба полупериода переменного напряжения, и мы получаем непрерывный выход в обоих проводящих полупериодах приложенного переменного напряжения.

Коэффициент пульсации:

Выход мостового выпрямителя состоит из компонентов постоянного и переменного тока, называемых пульсациями. Эти компоненты переменного тока нежелательны и создают пульсацию на выходе выпрямителя, а также эффективность выпрямителя зависит от того, сколько амплитуды компонентов переменного тока присутствует на выходе.Меньшая величина более эффективна.

Определение коэффициента пульсаций:

Отношение среднеквадратичного значения компонентов переменного тока к компонентам постоянного тока на выходе выпрямителя называется коэффициентом пульсаций.

Преимущества мостового выпрямителя:

  • Высокий КПД
  • Низкая пульсация выходного постоянного напряжения
  • Трансформатор центрального отвода не требуется.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.