Η εναλλασσόμενη τάση παρέχεται από τον οργανισμό παροχής ρεύματος στους καταναλωτές. Αυτό οφείλεται στις ιδιαιτερότητες της μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Αλλά οι περισσότεροι οικιακόι (και, εν μέρει, βιομηχανικοί) ηλεκτρικοί δέκτες απαιτούν σταθερή ισχύ τάσης. Για να το αποκτήσετε, απαιτούνται μετατροπείς. Σε πολλές περιπτώσεις, κατασκευάζονται σύμφωνα με το σχήμα "μετασχηματιστής κατωφερής - ανορθωτής - φίλτρο εξομάλυνσης" (με εξαίρεση τα μεταγωγή τροφοδοτικών). Οι δίοδοι που συνδέονται σε ένα κύκλωμα γέφυρας χρησιμοποιούνται ως ανορθωτής.
Περιεχόμενο
Τι είναι η γέφυρα διόδου και πώς λειτουργεί
Η γέφυρα διόδου χρησιμοποιείται ως κύκλωμα ανόρθωσης που μετατρέπει την τάση AC σε DC. Η αρχή της λειτουργίας του βασίζεται στη μονόδρομη αγωγιμότητα - την ιδιότητα μιας διόδου ημιαγωγών να διέρχεται ρεύμα μόνο σε μία κατεύθυνση.Μια μεμονωμένη δίοδος μπορεί επίσης να χρησιμεύσει ως ο απλούστερος ανορθωτής.
Με μια τέτοια συμπερίληψη, το χαμηλότερο (αρνητικός) τμήμα του ημιτονοειδούς "κόβεται". Αυτή η μέθοδος έχει μειονεκτήματα:
- το σχήμα της τάσης εξόδου δεν είναι σταθερό, απαιτείται ένας μεγάλος και ογκώδης πυκνωτής ως φίλτρο εξομάλυνσης.
- η ισχύς AC χρησιμοποιείται στο μισό το πολύ.
Το ρεύμα μέσω του φορτίου ακολουθεί το σχήμα της τάσης εξόδου. Επομένως, είναι καλύτερο να χρησιμοποιήσετε έναν ανορθωτή πλήρους κύματος με τη μορφή γέφυρας διόδου. Εάν ενεργοποιήσετε τέσσερις διόδους σύμφωνα με το υποδεικνυόμενο σχήμα και συνδέσετε το φορτίο, τότε όταν εφαρμόζεται εναλλασσόμενη τάση στην είσοδο, η μονάδα θα λειτουργεί ως εξής:
Με θετική τάση (πάνω μέρος του ημιτονοειδούς, κόκκινο βέλος), το ρεύμα θα διαρρέει τη δίοδο VD2, το φορτίο, VD3. Με αρνητικό (κάτω μέρος του ημιτονοειδούς, πράσινο βέλος) μέσω της διόδου VD4, φορτίο, VD1. Ως αποτέλεσμα, σε μια περίοδο, το ρεύμα διέρχεται από το φορτίο δύο φορές προς την ίδια κατεύθυνση.
Η κυματομορφή της τάσης εξόδου είναι πολύ πιο κοντά σε μια ευθεία γραμμή, αν και το επίπεδο κυματισμού είναι αρκετά υψηλό. Η ισχύς της πηγής χρησιμοποιείται πλήρως.
Εάν υπάρχει μια πηγή τριφασικής τάσης του απαιτούμενου πλάτους, μπορείτε να φτιάξετε μια γέφυρα σύμφωνα με το ακόλουθο σχήμα:
Σε αυτό, τρία ρεύματα θα προστεθούν στο φορτίο, επαναλαμβάνοντας το σχήμα της τάσης εξόδου, με μετατόπιση φάσης 120 μοιρών:
Η τάση εξόδου θα πάει γύρω από τις κορυφές των ημιτονοειδών. Μπορεί να φανεί ότι η τάση πάλλεται πολύ λιγότερο από ό, τι σε ένα μονοφασικό κύκλωμα, το σχήμα της είναι πιο κοντά σε μια ευθεία γραμμή. Σε αυτή την περίπτωση, η χωρητικότητα του φίλτρου εξομάλυνσης θα είναι ελάχιστη.
Και μια άλλη έκδοση της γέφυρας - ελεγχόμενη.Σε αυτό, δύο δίοδοι αντικαθίστανται από θυρίστορ - ηλεκτρονικές συσκευές που ανοίγουν όταν εφαρμόζεται σήμα στο ηλεκτρόδιο ελέγχου. Στην ανοιχτή μορφή, τα θυρίστορ συμπεριφέρονται σχεδόν όπως οι συνηθισμένες δίοδοι. Το σχήμα μοιάζει με αυτό:
Τα σήματα ενεργοποίησης δίνονται από το κύκλωμα ελέγχου σε συμφωνημένους χρόνους, η διακοπή λειτουργίας συμβαίνει τη στιγμή που η τάση διέρχεται από το μηδέν. Στη συνέχεια υπολογίζεται ο μέσος όρος της τάσης στον πυκνωτή και αυτό το μέσο επίπεδο μπορεί να ελεγχθεί.
Ονομασία γέφυρας διόδου και διάγραμμα σύνδεσης
Δεδομένου ότι μια γέφυρα διόδων μπορεί να κατασκευαστεί σύμφωνα με διάφορα σχήματα και περιέχει λίγα στοιχεία, στις περισσότερες περιπτώσεις ο χαρακτηρισμός ενός συγκροτήματος ανορθωτή γίνεται απλά σχεδιάζοντας το διάγραμμα του κυκλώματος του. Εάν αυτό είναι απαράδεκτο - για παράδειγμα, στην περίπτωση κατασκευής ενός μπλοκ διαγράμματος - τότε η γέφυρα υποδεικνύεται ως σύμβολο, το οποίο υποδεικνύει οποιονδήποτε μετατροπέα AC-to-DC:
Το γράμμα "~" σημαίνει αλυσίδες εναλλασσόμενο ρεύμα, το σύμβολο "=" - κυκλώματα DC, και "+" και "-" - η πολικότητα εξόδου.
Εάν ο ανορθωτής είναι κατασκευασμένος σύμφωνα με το κλασικό κύκλωμα γέφυρας των 4 διόδων, τότε επιτρέπεται μια ελαφρώς απλοποιημένη εικόνα:
Η είσοδος της μονάδας ανορθωτή συνδέεται με τους ακροδέκτες εξόδου της πηγής εναλλασσόμενου ρεύματος (στις περισσότερες περιπτώσεις πρόκειται για μετασχηματιστή με βήμα προς τα κάτω) χωρίς να παρατηρείται η πολικότητα - οποιοσδήποτε ακροδέκτης εξόδου συνδέεται σε οποιαδήποτε είσοδο. Η έξοδος της γέφυρας συνδέεται με το φορτίο. Μπορεί να απαιτεί ή όχι πολικότητα (συμπεριλαμβανομένου σταθεροποιητή, φίλτρου εξομάλυνσης).
Η γέφυρα διόδου μπορεί να συνδεθεί σε πηγή σταθερής τάσης.Σε αυτή την περίπτωση, λαμβάνεται ένα κύκλωμα προστασίας από ακούσια αντιστροφή πολικότητας - με οποιαδήποτε σύνδεση των εισόδων της γέφυρας στην έξοδο του τροφοδοτικού, η πολικότητα της τάσης στην έξοδό του δεν θα αλλάξει.
Κύρια τεχνικά χαρακτηριστικά
Όταν επιλέγετε διόδους ή μια τελική γέφυρα, πρώτα απ 'όλα, πρέπει να κοιτάξετε μέγιστο μπροστινό ρεύμα λειτουργίας. Θα πρέπει να υπερβαίνει το ρεύμα φορτίου με ένα περιθώριο. Εάν αυτή η τιμή είναι άγνωστη, αλλά η ισχύς είναι γνωστή, πρέπει να μετατραπεί σε ρεύμα σύμφωνα με τον τύπο Iload \u003d Pload / Uout. Για να αυξηθεί το επιτρεπόμενο ρεύμα, οι συσκευές ημιαγωγών μπορούν να συνδεθούν παράλληλα - το μεγαλύτερο ρεύμα φορτίου διαιρείται με τον αριθμό των διόδων. Σε αυτή την περίπτωση, είναι καλύτερο να επιλέξετε διόδους σε έναν κλάδο της γέφυρας σύμφωνα με μια τιμή κλεισίματος της πτώσης τάσης σε ανοιχτή κατάσταση.
Η δεύτερη σημαντική παράμετρος είναι προς τα εμπρός τάσηγια την οποία έχει σχεδιαστεί η γέφυρα ή τα στοιχεία της. Δεν πρέπει να είναι χαμηλότερη από την τάση εξόδου της πηγής AC (τιμή αιχμής!). Για αξιόπιστη λειτουργία της συσκευής, πρέπει να πάρετε ένα περιθώριο 20-30%. Για να αυξηθεί η επιτρεπόμενη τάση, οι δίοδοι μπορούν να συνδεθούν σε σειρά - σε κάθε βραχίονα της γέφυρας.
Αυτές οι δύο παράμετροι είναι αρκετές για μια προκαταρκτική απόφαση σχετικά με τη χρήση διόδων σε μια συσκευή ανορθωτή, αλλά θα πρέπει επίσης να ληφθούν υπόψη ορισμένα άλλα χαρακτηριστικά:
- μέγιστη συχνότητα λειτουργίας - συνήθως μερικά kilohertz και δεν έχει σημασία για λειτουργία σε βιομηχανικές συχνότητες 50 ή 100 Hz, και εάν η δίοδος λειτουργεί σε παλμικό κύκλωμα, αυτή η παράμετρος μπορεί να γίνει καθοριστική.
- πτώση τάσης στην κατάσταση για διόδους πυριτίου είναι περίπου 0,6 V, το οποίο δεν είναι σημαντικό για τάση εξόδου, για παράδειγμα, 36 V, αλλά μπορεί να είναι κρίσιμο όταν λειτουργούν κάτω από 5 V - σε αυτήν την περίπτωση, θα πρέπει να επιλέγονται οι δίοδοι Schottky, οι οποίες χαρακτηρίζονται από χαμηλή τιμή αυτής της παραμέτρου.
Ποικιλίες διοδικών γεφυρών και η σήμανση τους
Η γέφυρα διόδου μπορεί να συναρμολογηθεί σε διακριτές διόδους. Για να παρατηρήσετε την πολικότητα, πρέπει να δώσετε προσοχή στα σημάδια. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ένα σημάδι με τη μορφή σχεδίου εφαρμόζεται απευθείας στο σώμα της συσκευής ημιαγωγών. Αυτό είναι χαρακτηριστικό για τα εγχώρια προϊόντα.
Οι ξένες (και πολλές σύγχρονες ρωσικές) συσκευές επισημαίνονται με κουκκίδα ή δακτύλιο. Στις περισσότερες περιπτώσεις, αυτή είναι η ονομασία της ανόδου, αλλά δεν υπάρχει καμία εγγύηση. Είναι καλύτερα να κοιτάξετε το εγχειρίδιο ή να χρησιμοποιήσετε τον ελεγκτή.
Μπορείτε να φτιάξετε μια γέφυρα από το συγκρότημα - τέσσερις δίοδοι συνδυάζονται σε ένα πακέτο και η σύνδεση των καλωδίων μπορεί να γίνει με εξωτερικούς αγωγούς (για παράδειγμα, σε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος). Τα σχήματα συναρμολόγησης μπορούν να ποικίλουν, επομένως για τη σωστή σύνδεση, πρέπει να δείτε τα φύλλα δεδομένων.
Για παράδειγμα, το συγκρότημα διόδων BAV99S, που περιέχει 4 διόδους αλλά έχει μόνο 6 ακίδες, έχει δύο ημιγέφυρες στο εσωτερικό, συνδεδεμένες ως εξής (υπάρχει μια κουκκίδα στη θήκη κοντά στον πείρο 1):
Για να αποκτήσετε μια πλήρη γέφυρα, πρέπει να συνδέσετε τις αντίστοιχες εξόδους με εξωτερικούς αγωγούς (το κόκκινο ίχνος δείχνει τις ράγες σε περίπτωση χρήσης τυπωμένης καλωδίωσης):
Σε αυτήν την περίπτωση, εφαρμόζεται εναλλασσόμενη τάση στους ακροδέκτες 3 και 6. Ο θετικός πόλος της σταθεράς αφαιρείται από τον ακροδέκτη 5 ή 2 και ο αρνητικός πόλος λαμβάνεται από τον ακροδέκτη 4 ή 1.
Και η πιο εύκολη επιλογή είναι να συναρμολογήσετε με μια έτοιμη γέφυρα μέσα.Από εγχώρια προϊόντα, αυτά μπορεί να είναι KTs402, KTs405, υπάρχουν γέφυρες συναρμολόγησης ξένης παραγωγής. Σε πολλές περιπτώσεις, η σήμανση των συμπερασμάτων εφαρμόζεται απευθείας στην περίπτωση και η εργασία περιορίζεται μόνο στη σωστή επιλογή σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά και στη σύνδεση χωρίς σφάλματα. Εάν δεν υπάρχει εξωτερικός προσδιορισμός των συμπερασμάτων, θα πρέπει να ανατρέξετε στον κατάλογο.
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα
Τα πλεονεκτήματα μιας γέφυρας διόδου είναι γνωστά:
- προγράμματα που επεξεργάστηκαν για δεκαετίες.
- ευκολία συναρμολόγησης και σύνδεσης.
- απλή διάγνωση βλαβών και εύκολη επισκευή.
Ως μειονεκτήματα, είναι απαραίτητο να αναφερθεί η αύξηση των διαστάσεων και του βάρους του κυκλώματος με την αύξηση της ισχύος, καθώς και η ανάγκη χρήσης ψυκτών για διόδους υψηλής ισχύος. Αλλά τίποτα δεν μπορεί να γίνει γι 'αυτό - η φυσική δεν μπορεί να εξαπατηθεί. Όταν αυτές οι συνθήκες γίνονται απαράδεκτες, είναι απαραίτητο να αποφασιστεί η μετάβαση σε κύκλωμα παλμικής τροφοδοσίας. Παρεμπιπτόντως, μπορούν να χρησιμοποιηθούν δίοδοι γεφύρωσης σε αυτό.
Θα πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι το σχήμα της τάσης εξόδου απέχει πολύ από το να είναι σταθερό. Για να συνεργαστείτε με καταναλωτές που απαιτούν τη σταθερότητα της τάσης τροφοδοσίας, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε μια γέφυρα σε συνδυασμό με φίλτρα εξομάλυνσης και, εάν είναι απαραίτητο, σταθεροποιητές εξόδου.
Παρόμοια άρθρα:
