La tensió alterna es lliura des de l'organització de subministrament d'energia als consumidors. Això es deu a les peculiaritats del transport elèctric. Però la majoria dels receptors elèctrics domèstics (i, en part, industrials) requereixen una potència de tensió constant. Per aconseguir-ho, calen convertidors. En molts casos, es construeixen segons l'esquema "transformador reductor - rectificador - filtre suavitzant" (a excepció de commutació de fonts d'alimentació). Els díodes connectats en un circuit pont s'utilitzen com a rectificador.
Contingut
Per a què serveix un pont de díodes i com funciona
El pont de díodes s'utilitza com a circuit de rectificació que converteix la tensió CA en CC. El principi del seu funcionament es basa en la conducció unidireccional: la propietat d'un díode semiconductor de passar el corrent en una sola direcció.Un únic díode també pot servir com el rectificador més senzill.
Amb aquesta inclusió, el més baix (negatiu) part de la sinusoide està "tallada". Aquest mètode té desavantatges:
- la forma de la tensió de sortida està lluny de ser constant, es requereix un condensador gran i voluminós com a filtre de suavització;
- l'alimentació de CA s'utilitza com a màxim a la meitat.
El corrent a través de la càrrega segueix la forma de la tensió de sortida. Per tant, és millor utilitzar un rectificador d'ona completa en forma de pont de díodes. Si enceneu quatre díodes segons l'esquema indicat i connecteu la càrrega, quan s'apliqui una tensió alterna a l'entrada, la unitat funcionarà així:
Amb una tensió positiva (part superior de la sinusoide, fletxa vermella), el corrent fluirà a través del díode VD2, la càrrega, VD3. Amb un negatiu (part inferior de la sinusoide, fletxa verda) a través del díode VD4, càrrega, VD1. Com a resultat, en un període, el corrent passa a través de la càrrega dues vegades en la mateixa direcció.
La forma d'ona de la tensió de sortida és molt més propera a una línia recta, tot i que el nivell d'ona és bastant alt. La font d'energia s'utilitza completament.
Si hi ha una font de tensió trifàsica de l'amplitud requerida, podeu fer un pont segons l'esquema següent:
En ell, s'afegiran tres corrents a la càrrega, repetint la forma de la tensió de sortida, amb un desfasament de 120 graus:
La tensió de sortida girarà per la part superior dels sinusoides. Es pot veure que la tensió pulsa molt menys que en un circuit monofàsic, la seva forma és més propera a una línia recta. En aquest cas, la capacitat del filtre de suavització serà mínima.
I una altra versió del pont - controlada.En ell, dos díodes són substituïts per tiristors, dispositius electrònics que s'obren quan s'aplica un senyal a l'elèctrode de control. En forma oberta, els tiristors es comporten gairebé com els díodes normals. L'esquema té aquest aspecte:
Els senyals d'encesa es donen des del circuit de control en hores convingudes, l'aturada es produeix en el moment en què la tensió passa per zero. A continuació, es fa una mitjana de la tensió a través del condensador i aquest nivell mitjà es pot controlar.
Designació del pont de díodes i diagrama de connexió
Com que un pont de díodes es pot construir segons diversos esquemes, i conté pocs elements, en la majoria dels casos la designació d'un conjunt rectificador es fa simplement dibuixant el seu esquema de circuit. Si això és inacceptable, per exemple, en el cas de construir un diagrama de blocs, el pont s'indica com a símbol, que indica qualsevol convertidor de CA a CC:
La lletra "~" significa cadenes corrent altern, el símbol "=" - circuits de CC i "+" i "-" - la polaritat de sortida.
Si el rectificador es construeix d'acord amb el circuit de pont clàssic de 4 díodes, es permet una imatge lleugerament simplificada:
L'entrada de la unitat rectificadora està connectada als terminals de sortida de la font de CA (en la majoria dels casos és un transformador reductor) sense observar la polaritat: qualsevol terminal de sortida està connectat a qualsevol entrada. La sortida del pont està connectada a la càrrega. Pot ser que requereixi o no polaritat (incloent un estabilitzador, un filtre suavitzador).
El pont de díodes es pot connectar a una font de tensió constant.En aquest cas, s'obté un circuit de protecció contra la inversió de polaritat no intencionada: amb qualsevol connexió de les entrades del pont a la sortida de la font d'alimentació, la polaritat de la tensió a la seva sortida no canviarà.
Característiques tècniques principals
Quan escolliu díodes o un pont acabat, primer de tot, heu de mirar corrent màxim de funcionament directe. Hauria de superar el corrent de càrrega amb un marge. Si aquest valor es desconeix, però es coneix la potència, s'ha de convertir en corrent segons la fórmula Iload \u003d Pload / Uout. Per augmentar el corrent admissible, els dispositius semiconductors es poden connectar en paral·lel: el corrent de càrrega més gran es divideix pel nombre de díodes. En aquest cas, és millor seleccionar díodes en una branca del pont segons un valor proper de la caiguda de tensió en estat obert.
El segon paràmetre important és tensió directaper al qual està dissenyat el pont o els seus elements. No ha de ser inferior a la tensió de sortida de la font de CA (valor màxim!). Per al funcionament fiable del dispositiu, cal tenir un marge del 20-30%. Per augmentar la tensió permesa, els díodes es poden connectar en sèrie, a cada braç del pont.
Aquests dos paràmetres són suficients per a una decisió preliminar sobre l'ús de díodes en un dispositiu rectificador, però també s'han de tenir en compte algunes altres característiques:
- freqüència màxima de funcionament - normalment uns pocs kilohertz i no importa per al funcionament a freqüències industrials de 50 o 100 Hz, i si el díode funciona en un circuit d'impulsos, aquest paràmetre pot arribar a ser decisiu;
- caiguda de tensió en estat per als díodes de silici és d'uns 0,6 V, la qual cosa no és important per a una tensió de sortida de, per exemple, 36 V, però pot ser crític quan es treballa per sota de 5 V; en aquest cas, s'han de triar els díodes Schottky, que es caracteritzen per un baix valor d'aquest paràmetre.
Varietats de ponts de díodes i el seu marcatge
El pont de díodes es pot muntar en díodes discrets. Per observar la polaritat, cal parar atenció a les marques. En alguns casos, una marca en forma de patró s'aplica directament al cos del dispositiu semiconductor. Això és típic dels productes nacionals.
Els dispositius estrangers (i molts russos moderns) estan marcats amb un punt o un anell. En la majoria dels casos, aquesta és la designació de l'ànode, però no hi ha cap garantia. És millor mirar el manual o utilitzar el tester.
Podeu fer un pont des del conjunt: quatre díodes es combinen en un sol paquet i la connexió dels cables es pot fer amb conductors externs (per exemple, en una placa de circuit imprès). Els esquemes de muntatge poden variar, de manera que per a la connexió correcta, cal que consulteu les fitxes tècniques.
Per exemple, el conjunt de díodes BAV99S, que conté 4 díodes però només té 6 pins, té dos mig ponts a l'interior, connectats de la següent manera (hi ha un punt a la caixa prop del pin 1):
Per obtenir un pont complet, heu de connectar les sortides corresponents amb conductors externs (la traça vermella mostra les vies en el cas d'utilitzar cablejat imprès):
En aquest cas, s'aplica una tensió alterna als pins 3 i 6. El pol positiu de la constant s'elimina del pin 5 o 2, i el pol negatiu s'agafa del pin 4 o 1.
I l'opció més senzilla és muntar amb un pont ja fet a l'interior.De productes nacionals, aquests poden ser KTs402, KTs405, hi ha ponts de muntatge de producció estrangera. En molts casos, el marcatge de les conclusions s'aplica directament al cas, i la tasca es redueix només a l'elecció correcta segons les característiques i a la connexió sense errors. Si no hi ha una designació externa de les conclusions, caldrà consultar el directori.
Avantatges i inconvenients
Els avantatges d'un pont de díodes són ben coneguts:
- esquemes elaborats durant dècades;
- facilitat de muntatge i connexió;
- diagnòstic senzill d'avaries i fàcil reparació.
Com a desavantatges, cal esmentar l'augment de les dimensions i el pes del circuit amb l'augment de la potència, així com la necessitat d'utilitzar dissipadors de calor per a díodes d'alta potència. Però no es pot fer res, no es pot enganyar la física. Quan aquestes condicions esdevenen inacceptables, cal decidir sobre la transició a un circuit d'alimentació polsada. Per cert, s'hi poden utilitzar díodes pont.
També cal tenir en compte que la forma de la tensió de sortida està lluny de ser constant. Per treballar amb consumidors que exigeixen l'estabilitat de la tensió d'alimentació, cal utilitzar un pont juntament amb filtres suavitzants i, si cal, estabilitzadors de sortida.
Articles semblants:
