Діодний міст: пристрій, принцип роботи, призначення, схеми

Ми розглядали пасивні компоненти електронних схем, такі як і. Але крім них електрикам і радіоаматорам доводиться стикатися і з іншими, наприклад напівпровідниковими діодами, стабілітронами і т.д. У цій статті ми розповімо, що таке діодний міст, як він працює і для чого потрібен.

визначення

Діодний міст – це схемотехнічне рішення, призначене для випрямлення змінного струму. Інша назва – двонапівперіодний випрямляч. Будується з напівпровідникових випрямних діодів або їх різновиди – діодів Шотткі.

Мостова схема з’єднання передбачає наявність декількох (для однофазної ланцюга – чотирьох) напівпровідникових діодів, до яких підключається навантаження.

Він може складатися з дискретних елементів, розпаяних на платі, але в 21 столітті частіше зустрічаються з’єднані діоди в окремому корпусі. Зовні це виглядає, як і будь-який інший електронний компонент – з корпусу певного типорозміру виведені ніжки для підключення до доріжок друкованої плати.

Варто відзначити, що кілька суміщених в одному корпусі вентилів, які пов’язані не по бруківці схемою, називають діодними збірками.

Залежно від сфери застосування і схеми підключення діодні мости бувають:

  • однофазні;
  • трифазні.

Позначення на схемі може бути виконано в двох варіантах, яке використовувати УДО на кресленні залежить від того, збирається міст з окремих елементів або використовується готовий.

Принцип дії

Давайте розбиратися, як працює діодний міст. Почнемо з того, що діоди пропускають струм в одному напрямку. Випрямлення змінної напруги відбувається за рахунок односторонньої провідності діодів. За рахунок правильного їх підключення негативна полуволна змінної напруги надходить до навантаження у вигляді позитивної. Простими словами – він перевертає негативну півхвилю.

Для простоти і наочності розглянемо його роботу на прикладі однофазного двухполуперіодного випрямляча.

Принцип роботи схеми основам на тому, що діоди проводять струм в одну сторону і полягає в наступному:

  • На вхід діодного моста подають змінний синусоїдальний сигнал, наприклад 220В з побутової електромережі (на схемі підключення вхід діодного моста позначається як AC або ~).
  • Кожна з полуволн синусоїдальної напруги (рисунок нижче) пропускається парою вентилів, розташованих на схемі по діагоналі.

Позитивну півхвилю пропускають діоди VD1, VD3, а негативну – VD2 і VD4. Сигнал на вході і виході схеми ви бачите нижче.

Такий сигнал називається – випрямлена пульсуюча напруга. Для того, щоб його згладити, в схему додається фільтр з конденсатором.

Основні характеристики

Розглянемо основні характеристики напівпровідникових діодів. Латинськими літерами наведено їх позначення в англомовній технічній документації (т.зв. Datasheet):

  • Vrpm – пікове або максимальне зворотне напруга. При перевищенні цього напруги pn-перехід необоротно руйнується.
  • Vr (rms) – середнє зворотна напруга. Нормальне для роботи, то ж що і Uобр в характеристиках вітчизняних компонентів.
  • Io – середній випрямлений струм, то ж що і Iпр у вітчизняних.
  • Ifsm – піковий випрямлений струм.
  • Vfm – падіння напруги в прямому зміщенні (у відкритому провідному стані) зазвичай 0.6-0.7В, і більше у високотокових моделей.

При ремонті електронної техніки і блоків живлення або їх проектуванні новачків запитують: як правильно вибрати діодний міст?

В цьому випадку найважливішими для вас параметрами будуть зворотна напруга і струм. Наприклад, щоб підібрати діодний міст на 220, потрібно дивитися на моделі з номінальною напругою більше 400В і потрібний струм, наприклад, KBPC106 (або 108, 110). Його технічні характеристики:

  • максимальний випрямлений струм – 3А;
  • піковий струм (короткочасно) – 50А;
  • зворотна напруга – 600В (800В, 1000В у KBPC108 і 110 відповідно).

Запам’ятайте ці характеристики і ви легко зможете визначити, який вибрати варіант за каталогом.

схеми випрямлячів

Випрямлення струму в блоках харчування – основне призначення, серед інших компонентів схеми можна виділити вхідний фільтр, який підключають після випрямляча – він призначений для згладжування пульсацій. Давайте розберемося в цьому питанні більш детальну інформацію!

В першу чергу варто відзначити, що доданими мостом називають схему однофазного випрямляча з 4 діодів або трифазного з 6. Але любителі часто так називають схему випрямляча з середньою точкою.

У двухполуперіодного випрямляча до навантаження надходить дві напівхвилі, а у однополупериодного – одна.

Щоб не було плутанини, давайте розбиратися в термінології.

Нижче ви бачите однофазную двухполуперіодним схему, її правильна назва «Схема Гретца», саме її найчастіше мають на увазі під назвою «діодний міст».

Схема Ларіонова – трифазний діодний міст, на виході сигнал двонапівперіодний. Діоди в ньому пропускають напівхвилі, відкриваючись на лінійну напругу, тобто по черзі: верхній діод фази A і нижній діод фази B, верхній фази B і нижній фази C і т.д.

Для повноти картини слід розповісти і про інші схеми випрямлячів змінної напруги.

Однополуперіодний випрямляч з 1 діода, включеного послідовно з навантаженням. Застосовується в баластних блоках харчування, малопотужних мініатюрних блоках харчування, а також в приладах, невимогливих до коефіцієнта пульсацій. До навантаженні надходить тільки одна полуволна.

Двухполуперіодний з середньою точкою – це і є те, що помилково називають мостом з 2 діодів. Тут кожну півхвилю проводить тільки один діод. Її перевагою є більший ККД, ніж у схеми Гретца, за рахунок меншого числа напівпровідникових вентилів. Однак її використання ускладнене тим, що потрібен трансформатор з відведенням від середньої точки, що відображено на схемі принципової. Її не можна використовувати для випрямлення напруги 220В.

Випрямляч з збірок Шотткі. Використовується в імпульсних блоках харчування, тому що у діодів Шотткі менше час зворотного відновлення, мала бар’єрна ємність (швидше перехід з відкритого стану в закрите) і мале пряме падіння напруги (менше втрат). Найчастіше Шотткі зустрічаються в збірках, із загальним анодом або катодом, як зображено на малюнку нижче.

Тому для складання схеми моста буде потрібно кілька збірок. Нижче наведено приклад з 3 збірок Шотткі із загальним катодом.

З 4 збірок із загальним катодом. Відрізняється від попередньої тим, що витримує більший струм, при тих же компонентах тому, що Шотткі в ній з’єднані паралельно.

З 2 збірок Шотткі – одна із загальним анодом і одна із загальним катодом. Дізнатися про те, що таке анод і катод, ви можете в нашій окремій статті.

Як спаяти і підключити

Вивчати і знати схеми не складно, основні труднощі виникають, коли новачок вирішує спаяти діодний міст своїми руками. Для пайки випрямляча з 4 радянських примірників типу КД202 використовуйте ілюстрацію наведену нижче.

Для складання діодного моста з сучасних дискретних діодів типу малопотужних 1n4007 (і інших – все виглядають аналогічно і відрізняються тільки розмірами) уважно подивіться на наступну ілюстрацію.

Але якщо ви не збираєте його з окремих деталей, а використовуєте готовий міст, то дивіться нижче, як правильно підключити його в ланцюг.

Також новачкам буде цікаво подивитися відео про те, як зробити найпростіший блок живлення на 12В:

Область застосування і призначення

Найчастіше діодні мости використовують в блоках харчування. У трансформаторних БП вони підключаються до вторинної обмотки трансформатора

В імпульсних БП – до входу мережі 220В. При цьому електронна схема управління і силова ланцюг ДБЖ живиться від випрямленої і згладженого (не завжди) мережевої напруги (досягає близько 300-310 Вольт).

На висновках вторинної обмотки імпульсного блоку живлення високочастотний змінну напругу. Для того, щоб його випрямити, встановлюють збірки з здвоєних діодів Шотткі. У зв’язку з цим часто використовують схему випрямлення з середньою точкою.

В автомобілях і мотоциклах використовуються трифазні діодні мости, зібрані за схемою Ларіонова з трьома додатковими вентилями, тому що для живлення бортової мережі використовується трифазний генератор. Міст в генераторі виконується у вигляді сектора кола і встановлюється на його задній частині.

Виняток становлять деякі сучасні автомобілі Toyota і інших марок, в них використовують 6 фазний генератор, для реалізації двенадцатіпульсной схеми випрямлення з 12 вентилів. Це потрібно для зниження пульсації і збільшення вихідного струму.

способи перевірки

Для перевірки діодного моста найкраще підходить мультиметр в режимі перевірки діодів.

Для цього потрібно продзвонити на коротке замикання вхідні, потім вихідну (діодний міст повинен бути Випаяв).

Чи не випаюючи прямо на платі, ви можете виміряти падіння напруги на переходах діодів. Для цього потрібно визначити цоколевку моста, зазвичай вона вказується прямо на корпусі, що ми і розглядали вище.

На екрані мультиметра в прямому зміщенні має відображатися цифри в межах 500-800 мВ, а в зворотному – вище 1500 і до безкінечності (залежить від конкретного компонента і вимірювального приладу). Тоb ж саме можна зробити в режимі омметра, як показано на малюнку нижче.

Більш детально цей процес описаний в статті «як перевірити діодний міст», де крім методики перевірки ми розповіли і про ознаки несправності. Також ознайомтеся з відео про те, як перевірити однофазний випрямляч і діодний міст автомобільного генератора:

На цьому ми і закінчуємо наше докладне пояснення. Сподіваємося, тепер вам стало зрозуміло, для чого потрібен діодний міст і що він робить в електричному ланцюзі. Якщо виникли питання, задавайте їх у коментарях під статтею!

Ссылка на основную публикацию