Выпрямительные схемы: Диодный мост. Назначение, обозначение на схеме и внешний вид.

Содержание

Диодный мост. Назначение, обозначение на схеме и внешний вид.

Схема диодного моста

Одной из важнейших частей электронных приборов питающихся от сети переменного тока 220 вольт является так называемый диодный мост. Диодный мост – это одно из схемотехнических решений, на основе которого выполняется функция выпрямления переменного тока.

Как известно, для работы большинства приборов требуется не переменный ток, а постоянный. Поэтому возникает необходимость в выпрямлении переменного тока.

Например, в составе блока питания, о котором уже заходила речь на страницах сайта, присутствует однофазный полномостовый выпрямитель – диодный мост. На принципиальной схеме диодный мост изображается следующим образом.


Схема диодного моста

Это так называемый однофазный выпрямительный мост, один из нескольких типов выпрямителей, которые активно применяются в электронике. С его помощью производят двухполупериодное выпрямление переменного тока.

В железе это выглядит следующим образом.


Диодный мост из отдельных диодов S1J37

Схему эту придумал немецкий физик Лео Гретц, поэтому данное схемотехническое решение иногда называют «схема Гретца» или «мост Гретца». В электронике данная схема применяется в настоящее время повсеместно. С появлением дешёвых полупроводниковых диодов эту схему стали применять всё чаще и чаще. Сейчас ею уже никого не удивишь, но в эпоху радиоламп «мост Гретца» игнорировали, поскольку она требовала применения аж 4 ламповых диодов, которые стоили по тем временам довольно дорого.

Как работает диодный мост?

Пару слов о том, как работает диодный мост. Если на его вход (обозначен значком «~») подать переменный ток, полярность которого меняется с определённой частотой (например, с частотой 50 герц, как в электросети), то на выходе (выводы «+» и «-») мы получим ток строго одной полярности. Правда, этот ток будет иметь пульсации. Частота их будет вдвое больше, чем частота переменного тока, который подаётся на вход.

Таким образом, если на вход диодного моста подать переменный ток электросети (частота 50 герц), то на выходе получим постоянный ток с пульсациями частотой 100 герц. Эти пульсации нежелательны и могут в значительной степени помешать работе электронной схемы.

Чтобы «убрать» пульсации необходимо применить фильтр. Простейший фильтр – это электролитический конденсатор достаточно большой ёмкости. Если взглянуть на принципиальные схемы блоков питания, как трансформаторных, так и импульсных, то после выпрямителя всегда стоит электролитический конденсатор, который сглаживает пульсации тока.

Обозначение диодного моста на схеме.

На принципиальных схемах диодный мост может изображаться по-разному. Взгляните на рисунки ниже – всё это одна и та же схема, но изображена она по-разному. Думаю, теперь взглянув на незнакомую схему, вы с лёгкостью обнаружите его.

Диодная сборка.

Диодный мост во многих случаях обозначают на принципиальных схемах упрощённо. Например, вот так.

Обычно, такое изображение либо служить для того, чтобы упростить вид принципиальной схемы, либо для того, чтобы показать, что в данном случае применена диодная выпрямительная сборка.

Сборка диодного моста (или просто диодная сборка) – это 4 одинаковых по параметрам диода, которые соединены по схеме мостового выпрямителя и запакованы в один общий корпус. У такой сборки 4 вывода. Два служат для подключения переменного напряжения и обозначаются значком «~». Иногда могут иметь обозначение AC (Alternating Current - переменный ток).

Оставшиеся два вывода имеют обозначения « + » и « - ». Это выход выпрямленного, пульсирующего напряжения (тока).

Диодная сборка выпрямительного моста является более технологичной деталью. Она занимает меньше места на печатной плате. Для робота-сборщика на заводе проще и быстрее установить одну монолитную деталь вместо четырёх. Ещё одним из плюсов такой сборки можно считать то, что при работе все диоды внутри неё находятся в одном тепловом режиме.

Также стоит отметить и то, что сборки, порой, стоят дешевле, чем четыре отдельных диода. Но и в бочке мёда должна быть ложка дёгтя. Минус диодных сборок в том, что если выходит из строя хотя бы один диод, то менять её придётся полностью. Поэтому не лишним будет научиться проверять диодный мост мультиметром.

Думаю понятно, что в случае отдельных диодов нужно просто заменить один неисправный диод, что, соответственно, обойдётся дешевле.

В реальности сборка диодного моста может выглядеть вот так.


Диодная сборка KBL02 на печатной плате

Или вот так.


Диодная сборка RS607 на плате компьютерного блока питания

А вот так выглядит диодная сборка DB107S для поверхностного (SMD) монтажа. Несмотря на свои малые размеры, сборка DB107S выдерживает прямой ток 1 A и обратное напряжение в 1000 V.

Более мощные выпрямительные диодные мосты требуют охлаждения, так как при работе они сильно нагреваются. Поэтому их корпус конструктивно выполнен с возможностью крепления на радиатор. На фото – диодный мост

KBPC2504, рассчитанный на прямой ток 25 ампер.

Естественно, любую мостовую сборку можно заменить 4-мя отдельными диодами, которые соответствуют нужным параметрам. Это бывает необходимо, когда нужной сборки нет под рукой.

Иногда это вводит новичков в замешательство. Как же правильно соединить диоды, если предполагается изготовление диодного моста из отдельных диодов? Ответ изображён на следующем рисунке.


Условное изображение диодного моста и диодной сборки

Как видим всё довольно просто. Чтобы понять, как нужно соединить диоды, нужно вписать в стороны ромба изображение диода.

На принципиальных схемах и печатных платах диодный мост могут обозначать по-разному. Если используются отдельные диоды, то рядом с ними просто указывается сокращённое обозначение – VD, а рядом ставиться его порядковый номер в схеме. Например, вот так: VD1VD4. Иногда применяется обозначение VDS. Данное обозначение указывается обычно рядом с условным обозначением выпрямительного моста. Буква

S в данном случае подразумевает, что это сборка. Также можно встретить обозначение BD.

Где применяется схема диодного моста?

Мостовая схема активно применяется практически в любой электронике, которая питается от однофазной электросети переменного тока (220 V): музыкальных центрах, DVD-проигрывателях, кинескопных и ЖК-телевизорах... . Да где его только нет! Кроме этого, он нашёл применение не только в трансформаторных блоках питания, но и в импульсных. Примером импульсного блока питания, в котором применяется данная схема, может служить рядовой компьютерный блок питания. На его плате легко обнаружить либо выпрямительный мост из отдельных мощных диодов, либо одну диодную сборку.

Вы легко найдёте диодный мост на печатных платах электро-пускорегулирующих аппаратов (ЭПРА) или по-простому «балластах», а также в компактных люминесцентных лампах (КЛЛ).

В сварочных аппаратах можно обнаружить очень мощные диодные мосты, которые крепятся к теплоотводу. Это лишь несколько примеров того, где может применяться данное схемотехническое решение.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Выпрямительные схемы - Теоретические материалы - Теория

Нормальная работа всех активных элементов радиоэлектронной аппаратуры - транзисторов, тиристоров и микросхем -рассчитана на питание постоянным напряжением. Но такие источники тока, как батареи сухих элементов и аккумуляторы, недолговечны, расходуют запасенную ими электрическую энергию и поэтому нуждаются в периодической замене или подзаряде. Отсюда химические источники электрической энергии могут считаться приемлемыми исключительно для питания носимой аппаратуры или аппаратуры, эксплуатируемой в условиях отсутствия постоянных источников тока. Питание стационарной профессиональной и бытовой аппаратуры удобнее осуществлять от сети переменного тока, используя для этого преобразователь переменного напряжения в постоянное. Таким преобразователем и является выпрямитель.

Различные транзисторы, микросхемы и другие приборы рассчитаны на питание разными напряжениями, поэтому наличие в электросети именно переменного напряжения оказывается очень удобным, так как при помощи трансформатора на его вторичных обмотках из стандартного напряжения сети 220 В легко можно получить любые другие значения напряжений. Получить же различные напряжения при наличии сети постоянного тока оказалось бы значительно сложнее.

Простейшим выпрямительным устройством является од-нополупериодный выпрямитель, схема которого приведенная на рис. 35. Ее отличительной особенностью является то, что диод пропускает ток только в течение одной половины периода переменного напряжения, когда оно положительно

на верхнем по схеме выводе вторичной обмотки трансформатора. Поэтому схема и называется однополупериодной.

Если бы параллельно нагрузке R не был подключен конденсатор С, форма напряжения на нагрузке была бы такой, как показано штриховой линией, и напряжение вместо постоянного на нагрузке было бы пульсирующим. Конденсатор сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. После включения при первом же положительном полупериоде конденсатор быстро заряжается. Ток заряда течет по вторичной обмотке трансформатора через открытый диод, конденсатор и обратно к вторичной обмотке. Сопротивление этой цепи мало и определяется сопротивлением обмотки и открытого диода. Поэтому заряд конденсатора происходит быстро. В точке А напряжение заряженного конденсатора почти равно напряжению на обмотке, а в дальнейшем оказывается больше его, из-за чего диод запирается и заряд конденсатора прекращается.

Теперь начинается разряд конденсатора на нагрузку R. Сопротивление нагрузки значительно больше, чем сопротивление цепи

заряда. Поэтому разряд конденсатора происходит медленно, до точки Б, когда напряжение на обмотке трансформатора вновь становится больше напряжения на конденсаторе, и вновь начинается его заряд. Результирующее напряжение на конденсаторе и нагрузке показано сплошной линией. Оно содержит постоянную составляющую (собственно выпрямленное напряжение) и переменную составляющую, которая называется напряжением пульсаций. Очевидно, что чем меньше сопротивление нагрузки (или чем больше потребляемый нагрузкой от выпрямителя ток), тем больше амплитуда пульсаций и меньше выпрямленное напряжение, так как в таком режиме точка Б будет располагаться ниже. Чем больше емкость конденсатора, тем медленнее он станет разряжаться и тем меньше будет амплитуда пульсаций и больше выпрямленное напряжение. Поэтому в схемах выпрямителей используют электролитические конденсаторы большой емкости.

Наибольшее выпрямленное напряжение определяется амплитудой переменного напряжения на вторичной обмотке трансформатора. По этой причине рабочее напряжение конденсатора должно быть не менее этого значения напряжения.

Выбор диода в этой схеме связан со следующими требованиями. Средний выпрямленный ток диода равен току нагрузки. Прямой импульсный ток диода равен отношению амплитуды напряжения на вторичной обмотке трансформатора к сопротивлению этой обмотки. Наконец, во время отрицательного полупериода к диоду прикладывается обратное напряжение, равное удвоенной амплитуде напряжения на вторичной обмотке.

Недостаток однополупериодной схемы выпрямления очевиден: из-за большого промежутка времени между моментами А и Б, который несколько превышает половину периода, конденсатор успевает заметно разрядиться, что приводит к повышенной амплитуде пульсаций выпрямленного напряжения. Дальнейшее сглаживание этих пульсаций затруднено тем, что частота пульсаций равна частоте сети питающего напряжения 50 Гц. В связи с этим выпрямители, собранные по однополупериодной схеме, используются лишь при больших сопротивлениях нагрузки, то есть при малом токе потребления,

когда постоянная времени разряда конденсатора велика и он не успевает заметно разряжаться за время отрицательных полупериодов напряжения.

Указанные недостатки выражены слабее в двухполупери-одной схеме выпрямления, которая показана на рис. 36. Здесь

используются два диода и вдвое увеличена вторичная обмотка трансформатора, оснащенная средней точкой. В течение одного полупериода конденсатор заряжается через один диод, а второй в это время заперт, в течение второго полупериода второй диод отпирается, а первый заперт. Форма напряжения на нагрузке при отсутствии конденсатора показана штриховой линией, а при наличии конденсатора - сплошной. Время, в течение которого конденсатор разряжается, уменьшено в этой схеме более чем вдвое. По этой причине выпрямленное напряжение получается больше, а амплитуда пульсаций значительно меньше, чем при использовании однополупериодного выпрямителя. Существенно также и то, что частота пульсаций вдвое превышает частоту питающей сети и составляет 100 Гц, что значительно облегчает последующее их сглаживание.

Несмотря на указанные преимущества, двухполупериодная схема выпрямления со средней точкой обладает и недостатками, к которым относятся услож-нениетрансформатора, а также


невозможность создания двух совершенно одинаковых половин вторичной обмотки. Это приводит к тому, что амплитуды напряжений на половинах вторичной обмотки оказываются разными. В связи с тем, что конденсатор заряжается попеременно от каждой из половин вторичной обмотки, в составе пульсаций выпрямленного напряжения появляется составляющая с частотой 50 Гц, хотя она и меньше, чем при однополу-периодном выпрямлении. Двухполупериодная схема выпрямителей широко использовалась в эпоху ламповой техники, когда применялись двуханодные кенотроны с общим катодом. Их оказывалось удобно применять в такой схеме, где катоды диодов соединены и для обоих диодрв можно использовать одну обмотку накала. У полупроводниковых диодов отсутствует подогреватель и с их внедрением двухполупериодная схема со средней точкой вторичной обмотки трансформатора, потеряв указанное преимущество, оказалась полностью вытесненной мостовой схемой выпрямления, которая в устаревшей литературе называется схемой Греца.

Мостовая схема выпрямителя показана на рис. 37. Вместо двух диодов она содержит четыре, но зато не нуждается в удвоении вторичной обмотки трансформатора. В течение одной половины периода переменного тока ток проходит от верхнего по схеме вывода вторичной обмотки через диод VD2, нагрузку, через диод VD3 к нижнему выводу вторичной обмотки. В течение следующей половины периода ток проходит от нижнего вывода обмотки через диод VD4, нагрузку, через диод VD1 к верхнему выводу вторичной обмотки трансформатора. Таким образом, в течение обоих полупериодов в нагрузке протекает ток одного и того же направления и диодами выпрямляется одно и то же переменное напряжение вторичной обмотки. Благодаря этому в составе пульсации составляющая с частотой 50 Гц отсутствует.

Мостовая схема выпрямления также является двухполупе-риодной. Форма напряжения на нагрузке в этой схеме оказывается такой же, как и в двухполупериодной схеме со средней точкой. Рабочее напряжение конденсатора также равняется амплитуде переменного напряжения на вторичной обмотке. Однако требования к диодам в обеих двухполупериодных схемах отличаются от требований в однополупериодной схеме.


Рис. 37. Мостовая схема выпрямления

В связи с тем, что ток нагрузки проходит через диоды поочередно, средний выпрямленный ток каждого диода равен половине тока нагрузки.

Обратные напряжения на диодах мостовой схемы равны не удвоенной, а одинарной амплитуде напряжения вторичной обмотки. Обратные напряжения на диодах двухполупериодной схемы со средней точкой и значения импульсных токов обеих схем такие же, как и в однополупериодной схеме. Однако ток вторичной обмотки трансформатора в мостовой схеме равен по своему эффективному значению току нагрузки, что вдвое больше, чем в однополупериодной схеме и в схеме со средней точкой. Поэтому сечение провода вторичной обмотки трансформатора в мостовой схеме должно быть в два раза больше, чем в двух других (диаметр провода - в 1,41 раз больше).

Удвоение количества диодов в мостовой схеме с лихвой окупается вдвое уменьшенным количеством витков вторичной обмотки трансформатора и уменьшением пульсаций выпрямленного напряжения. Для упрощения монтажа мостовых схем промышленностью выпускаются готовые сборки из четырех одинаковых диодов в одном корпусе, которые уже соединены между собой по схеме моста. К таким сборкам, например, относятся сборки типа КД906 со средним выпрямленным током до 400 мА и обратным напряжением до 75 В.

Недостатком мостовой схемы является прохождение выпрямленного тока последовательно через два диода. Падение напряжения на открытом кремниевом диоде достигает 1 В, а на двух последовательно включенных диодах падение напряжения при максимальном прямом токе составляет 2 В. Если выпрямитель рассчитан на низкое выпрямленное напряжение,

которое соизмеримо с падением напряжения на диодах, требуется увеличение напряжения на вторичной обмотке трансформатора. Это необходимо учитывать при расчете выпрямителя.

Если необходимо получить выпрямленное напряжение, которое превышает амплитудное значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора, можно использовать однополупериодную схему удвоения выпрямленного напряжения, приведенную на рис. 38. В течение первого полупериода, когда ток вторичной обмотки направлен по схеме сверху вниз, открыт диод VD1 и заряжается конденсатор С1,


Рис. 38. Схема однополупериодного удвоения напряжения

как в схеме однополупериодного выпрямителя. В течение второго полупериода ток вторичной обмотки протекает снизу вверх. Диод VD1 заперт, и отпирается диод VD2. Теперь конденсатор С2 заряжается суммарным напряжением вторичной обмотки трансформатора и напряжением заряженного конденсатора С1, которые соединены согласно. Благодаря этому на конденсаторе С2 образуется удвоенное напряжение. Рабочее напряжение конденсатора С1 равно амплитуде, а рабочее напряжение конденсатора С2 - удвоенной амплитуде напряжения вторичной обмотки трансформатора. Обратные напряжения обоих диодов равны удвоенной амплитуде напряжения вторичной обмотки. Частота пульсаций равна частоте сети - 50 Гц.

Удвоенное напряжение на конденсаторе С2 и низкая частота пульсаций являются недостатком данной схемы. Кроме того, во время заряда конденсатора С2 конденсатор С1 быстро разряжается током заряда конденсатора С2. Во избежание резкого увеличения пульсаций и уменьшения выпрямленного напряжения приходится выбирать емкость С1 значительно больше

емкости С2. Поэтому, если использование этой схемы не диктуется построением остальной схемы блока питания, лучше приме нять другую схему удвоения напряжения, показанную на рис. 39.

Здесь за один полупериод заряжается через диод один конденсатор, а в течение второго полупериода через второй диод заряжается второй конденсатор. Выходное выпрямленное напряжение снимается с обоих конденсаторов, включенных последовательно и согласно. Каждый конденсатор

заряжается по схеме однопо-лупериодного выпрямителя, но суммарное напряжение оказывается двухполупериодным, разряд конденсаторов происходит только через нагрузку, поэтому частота пульсаций вдвое больше частоты питающей сети, а форма выходного напряжения аналогична форме у двухполупериодного выпрямителя. Выходное напряжение почти равно удвоенной амплитуде напряжения вторичной обмотки. Рабочее напряжение обоих конденсаторов равно амплитуде этого напряжения. Обратное напряжение на каждом диоде равно удвоенной амплитуде. Таким образом, использование этой схемы выгоднее, чем схемы, показанной на рис. 38.

Интересно заметить, что при постоянном значении напряжения на вторичной обмотке трансформатора мостовая схема обеспечивает получение выпрямленного напряжения в два раза большего, а схема удвоения напряжения (см. рис. 39) -в четыре раза большего, чем двухполупериодная схема со средней точкой. Следует упомянуть, что в устаревшей литературе схема удвоения напряжения, приведенная на рис. 39, называется схемой Латура.

Рассмотрим еще две схемы выпрямителей с умножением напряжения. На рис. 40 приведена схема выпрямителя с учетве-рением напряжения, построенная по тому же принципу, что и схема, приведенная на рис. 38. В течение одного полупериода заряжаются конденсаторы С1 напряжением обмотки и СЗ суммой напряжения обмотки и заряженного конденсатора С2 минус напряжение на С1; при этом С2 разряжается.


Конденсатор С1 заряжается до амплитуды, а СЗ - до удвоенной амплитуды напряжения на обмотке. В течение следующего полупериода заряжаются С2 суммарным напряжением на обмотке и на С1, а также С4 суммой напряжений на обмотке, на С1 и на СЗ минус напряжение на С2; при этом С1 и СЗ разряжаются. Оба конденсатора С2 и С4 заряжаются до удвоенной амплитуды напряжения на обмотке. Результирующее напряжение снимается с соединенных последовательно и согласно конденсаторов С2 и С4. Частота пульсаций выпрямленного напряжения в этой схеме составляет, как и в схеме на рис. 38, 50 Гц.


Рис. 40. Схема однополупериодного умножения напряжения

На рис. 41 показана двухполупериодная схема учетверения напряжения, подобная схеме, приведенной на рис. 39. Принцип ее действия читатель может рассмотреть самостоятельно по аналогии с предыдущими схемами. Здесь частота пульсаций составляет 100 Гц, и два конденсатора С1 и СЗ работают при напряжении, равном одинарной амплитуде напряжения вторичной обмотки трансформатора вместо одного конденсатора С1 в схеме на рис. 40. При одинаковом количестве элементов эта схема выгоднее предыдущей.

Достоинством схемы, изображенной на рис. 40, является возможность умножения напряжения в нечетное число раз. Так, если удалить конденсатор С4 и подключенный к нему диод, а выпрямленное напряжение снимать с конденсаторов С1 и СЗ, получится утроенное напряжение. Схема же, показанная на рис. 41, позволяет получать только выпрямленное напряжение в четное число раз большее напряжения на вторичной обмотке трансформатора.


Рис. 41. Схема двухполупериодного умножения напряжения

Выпрямление с умножением напряжения не ограничивается его учетверением; подключая дополнительные цепочки, состоящие из диода и конденсатора, можно увеличивать коэффициент умножения. Часто требуется получить высокое выпрямленное напряжение, измеряемое киловольтами. Для достижения этой цели имеются два пути: либо намотать высоковольтную вторичную обмотку трансформатора и выпрямить полученное с нее высокое напряжение простым выпрямителем, либо использовать схему умножения. Второй способ целесообразнее. Высоковольтные обмотки трансформаторов имеют низкую надежность, так как необходимо тщательно изолировать их от других обмоток и от сердечника, а также хорошо изолировать слои этой обмотки один от другого. Кроме того, сама намотка высоковольтных обмоток весьма трудоемка: приходится наматывать тысячи витков очень тонким проводом, который при малейшем натяжении легко рвется. Наконец, выпрямитель требует применения высоковольтных конденсаторов и диодов с очень большим допустимым обратным напряжением. Выход находят путем последовательного соединения нескольких конденсаторов и нескольких диодов. Но тогда при том же количестве конденсаторов и диодов целесообразнее собрать выпрямитель с умножением напряжения, одновременно избавившись от необходимости намотки высоковольтной обмотки трансформатора.

устройство, принцип работы, обозначение на схеме

Наряду с линейными устройствами в электрической цепи можно встретить и нелинейные полупроводниковые элементы, имеющие самый разнообразный функционал в составе электронной схемы. Среди полупроводниковых приборов особое место занимает диодный мост, выполняющий роль преобразователя переменного напряжения в постоянное. Хоть для этих целей с тем же успехом может применяться и обычный диод, но сфера их применения существенно ограничивается рабочими параметрами одного элемента. Решить недостатки единичной детали помогла диодная сборка из нескольких, существенно отличающихся характеристиками и принципом работы.

Устройство и принцип работы

Диодный мост представляет собой электронную схему, собранную на основе выпрямительных диодов, который предназначен для преобразования подаваемого на него переменного тока в постоянный. Чаще всего в состав схемы включаются диоды Шоттки, но это не категоричное требование, поэтому в каком-либо конкретном случае может заменяться и другими моделями, подходящими по техническим параметрам. Схема моста из полупроводниковых диодов включает в себя четыре элемента для одной фазы. Диодный мостик может набираться как отдельными диодами, так и собираться единым блоком, в виде монолитного четырехполюсника.

Принцип работы диодного моста основывается на способности p – n перехода пропускать электрический ток только в одном направлении. Схема включения диодов в мост построена таким образом, чтобы для каждой полуволны создавался свой путь протекания электрического тока к подключенной нагрузке.

Рис. 1. Принцип работы диодного моста

Для пояснения выпрямления диодным мостом необходимо рассматривать работу схемы относительно формы напряжения на входе. Следует отметить, что кривая напряжения за один период имеет две полуволны – положительную и отрицательную. В свою очередь, каждая полуволна имеет процесс нарастания и убывания по отношению к максимальной точке амплитуды.

Поэтому работа выпрямительного устройства будет иметь такие этапы:

  • На вход выпрямительного моста, обозначенного буквами А и Б подается переменное напряжение 220В.
  • Каждая полуволна, подаваемая из электрической сети или от обмоток трансформатора, преобразуется в постоянную величину парой диодов, расположенных по диагонали.
  • Положительная полуволна будет проводиться парой диодов VD1 и VD4 и выдавать на выход моста полуволну в положительной области оси ординат.
  • Отрицательная полуволна будет выпрямляться парой диодов VD2 и VD3, с которых на том же выходе моста возникнет очередная полуволна в положительной области.

В связи с тем, что оба полупериода получают реализацию на выходе диодного моста, такое электронное устройство получило название двухполупериодного выпрямителя, также его называют схемой Гретца.

Обозначение на схеме и маркировка

На электрической схеме диодный мост может иметь различные варианты изображения. Чаще всего вы можете встретить такие обозначения:

Рис. 2. Обозначение на схеме

Первый вариант обозначения мостового выпрямителя используется, как правило, в тех ситуациях, когда электронный прибор представляет собой монолитную конструкцию, единую сборку. На схеме маркировка выполняется латинскими буквами VD, за которыми указывается порядковый номер.

Второй вариант наиболее распространен  для тех ситуаций, когда диодный мост состоит из отдельных полупроводниковых устройств, собранных в одну схему. Маркировка второго варианта, чаще всего, выполняется в виде ряда VD1 – VD4.

Следует также отметить, что вышеприведенное схематическое обозначение и маркировка хоть и имеет общепринятый характер, но может нарушаться при составлении схем.

Разновидности диодных мостов

В зависимости от количества фаз, которые подключаются к диодному мосту, различают однофазные и трехфазные модели. Первый вариант мы детально рассмотрели на примере схемы Гретца выше.

Трехфазные выпрямители, в свою очередь, разделяются на шести- и

Порядок расчета выпрямительных схем

4

Для электропитания современной радиоэлектронной аппаратуры наиболее часто применяются выпрямители однофазного переменного тока, работающие в режиме двухполупериодного выпрямления и схемы с удвоением или умножением выпрямленного напряжения (рис. 1). Обычно на выходе таких выпрямителей включаются сглаживающие фильтры, первичным элементом которых является конденсатор, что определяет емкостной характер нагрузки выпрямителя.

а)

Рис. 1. Основные схемы однофазных двухполупериодных выпрямителей:

а) схема со средней точкой; б) мостовая схема; в) схема с удвоением напряжения

Наиболее широкое распространение в выпрямителях находят полупроводниковые вентили — главным образом, кремниевые диоды. Они используются для выпрямленных напряжений до 400500 В при силе тока до нескольких ампер. Полупроводниковые вентили по эксплуатационной надежности и сроку службы значительно превосходят все остальные типы вентилей; удобнее всего использовать полупроводниковые вентили в мостовой схеме (рис. 1, б). Выпрямитель, собранный по этой схеме, обеспечивает двухполупериодное выпрямление и обладает всеми преимуществами схемы со средней точкой. Вместе с тем, конструкция выпрямителя упрощается, так как размеры и масса трансформатора уменьшаются вследствие лучшего использования обмоток по току. Кроме того, обратное напряжение на вентиле в мостовой схеме меньше, чем в схеме со средней точкой. Необходимость использования в схеме четырех вентилей вместо двух является недостатком мостовой схемы, поэтому наиболее целесообразно применять ее с полупроводниковыми диодами, имеющими небольшие габариты и массу.

Для повышения выпрямленного напряжения на нагрузке при заданном напряжении на вторичной обмотке трансформатора или при отсутствии силового трансформатора с необходимым коэффициентом трансформации применяют схемы выпрямления с удвоением или умножением напряжения. Такие схемы позволяют получить выпрямленное напряжение порядка 1000 В и выше. Одна из наиболее распространенных схем с удвоением напряжения приведена на рис. 1, в.

Выпрямители с емкостной реакцией нагрузки (с емкостным фильтром) применяются в источниках электропитания малой мощности и током, не превышающим обычно 1 А. Основными исходными данными для расчета являются:

— номинальное выпрямленное напряжение U0;

— выходная мощность Р0 = U0I0;

— частота сети fс;

— относительные отклонения напряжения сети в сторону повышения max;

— коэффициент пульсации кп.

В результате расчета требуется определить тип и параметры вентилей, режим работы схемы (токи, напряжения, КПД), емкость и тип конденсатора, нагружающего выпрямитель (первый элемент фильтра).

Расчет проводим в следующем порядке.

  1. Выбираем схему выпрямления.

  2. По табл. 1 определяем ориентировочные значения параметров вентилей Uобр, Iпрср, Iпр, а также габаритную мощность трансформатора Ргаб

Для ориентировочного определения этих параметров следует задаться значениями вспомогательных коэффициентов В и D:

1) для двухполупериодной схемы (со средней точкой) и мостовой схемы: В = 0,951,1; D = 2,12,2;

2) для схемы с удвоением напряжения В = 0,951,1; D = 2,052,1.

Амплитуду обратного напряжения на вентиле определяют по максимальному значению выпрямленного напряжения

Uomax = Uo (1 + max).

(1)

3. Выбираем тип вентилей. При этом необходимо выполнить условия:

Uoбр max > Uoбр;

(2)

Iпрср max > Iпрср;

1,57 Iпрср max > Iпр.

Параметры выпрямленных диодов Uoбр max, Iпрср max и Uпр определяются по

таблице 2.

Таблица 1

Основные параметры однофазных двухполупериодных схем выпрямления,

работающих на емкость

Схема

выпрямления

U2/U0

Uобр/U0

Iпрср/I0

Iпрm/I0

Iпр/I0

I2/I0

I1W1/I0 W1

Sтр0

S10

Ргаб0

Кп

fп/fc

r

Двухполупериод-ная (со средней точкой)

В

2,82В

0,5

0,5F

0,5D

0,5D

0,707D

BD

0,707BD

0,85BD

H/rC

2

rпр+rтр

Мостовая

В

1,41В

0,5

0,5F

D

0,707D

0,707D

0,707BD

0,707BD

0,707BD

H/rC

2

2rпр+rтр

С удвоением

напряжения

0,5В

1,41В

1

F

D

1,41D

1,41D

0,7ВD

0,7BD

0,7BD

H/rC

2

rпр+rтр

Примечание: U2 — действующее значение ЭДС вторичной обмотки трансформатора; Uобр — амплитуда обратного напряжения на вентиле; Iпрср — средний выпрямленный (прямой) ток через вентиль; Iпр — действующие значения выпрямленного тока через вентиль; Iпрm — амплитуда выпрямленного тока через вентиль; I1 и I2 — действующие значения тока первичной и вторичной обмоток трансформатора; W1 и W2 — число витков первичной и вторичной обмоток трансформатора; Sтр — полная мощность вторичной обмотки трансформатора; S1 — полная мощность первичной обмотки трансформатора; Ргаб — полная (габаритная) мощность трансформатора; Кп — коэффициент пульсации выпрямленного напряжения; fп — частота пульсации выпрямленного напряжения; r — активное сопротивление фазы выпрямителя; rпр — сопротивление вентиля в прямом направлении; B, F, D, H — вспомогательные коэффициенты, определяемые по рис. 2, 3; С — нагрузочная емкость выпрямителя.

Таблица 2

ПРЕЦИЗИОННЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ НА ОУ в устройствах на микросхемах

Прецизионные или высокоточные выпрямители, в отличие от диодных выпрямителей, идеально выполняют функцию выпрямления: один из полупериодов без искажений присутствует на выходе устройства, другой практически незаметен. Есть и еще одно существенное отличие: амплитуда выходного сигнала прецизионного выпрямителя может превышать амплитуду входного, к тому же ее можно регулировать.

Прецизионные или идеальные выпрямители на основе ОУ могут быть выполнены по схемам, представленным на рис. 15.1 и рис. 15.2 [15.1— 15.3]. На выходе первого из них (рис. 15.1) формируются сигналы отрицательной полярности, второго (рис. 15.2) — положительной. Напряжения, снимаемые с выходов выпрямителя, отличаются на величину падения напряжения на открытом кремниевом диоде (0,6—0,7 В). Для германиевых диодов эта разница близка к 0,25—0,3 В.

Прецизионные неинвертирующие выпрямители (рис. 15.3 и 15.4) на основе ОУ имеют более высокое входное сопротивление.

Выпрямитель на ОУ, схема которого представлена на рис. 15.5, обеспечивает эквивалентное снижение падения прямого напряжения на выпрямительных диодах до 1000 раз. Это существенно повышает точность преобразования и позволяет детектировать сигналы с амплитудой в несколько милливольт [15.4]. Частотные свойства детектора (выпрямителя) определяются свойствами ОУ, диодов VD1 и VD2.

Однополупериодные выпрямители достаточно просты, однако им присущи явно выраженные недостатки:

Рис. 15.5. Схема выпрямителя на ОУ с выходами положительного и отрицательного уровня

♦    возможность полезного использования лишь одного полупериода входного напряжения;

♦  высокое выходное сопротивление;

♦    необходимость использования ОУ с защитой от короткого замыкания нагрузки и т. д.

Более совершенны двухполупери- одные выпрямители. Схемы таких выпрямителей, работающих с неза- земленной и заземленной нагрузкой, приведены на рис. 15.6—15.11 [15.3].

Рис. 15.6. Схема двухполу- периодного выпрямителя на ОУ с незаземленной нагрузкой

Рис. 15.3. Прецизионный выпрямитель

Рис. 15.4. Вариант схемы прецизионного выпрямителя

Двухполупериодный выпрямитель, представленный на рис. 15.6, обычно используют в качестве аналогового вольтметра переменного напряжения, включив в качестве нагрузки магнитоэлектрический микроамперметр.

Для прецизионного двухполупериод- ного выпрямителя (рис. 15.7) при посту-

плении на вход положительной полуволны входного напряжения диод VD1 запирается. ОУ работает в режиме неинвертирующего усилителя с коэффициентом передачи, равном R3/R1.

Рис. 75.7. Схема двухполупериодного выпрямителя на ОУ с заземленной нагрузкой

R3

Рис. 75.8. Схема усовершенствованного двухполупериодного выпрямителя на ОУ с заземленной нагрузкой

При R3=R1 этот коэффициент равен единице, и выходное напряжение равно входному UBblx=UBX. При поступлении на вход устройства отрицательной полуволны соответствующей амплитуды диод VD1 открывается, схема работает в режиме инвертирующего усилителя с коэффициентом передачи, равном единице, U =-U .

вых.              вх.

Недостаток схемы очевиден: при малом входном напряжении отрицательной поляр- ности ивь„*-ив,.

Точность преобразования при малом входном напряжении отрицательной полярности можно повысить, используя схемное решение, рис. 15.8 [15.3]. Отличается схема тем, что в качестве диода VD1 (рис. 15.7) использован идеальный диод на ОУ DA2. Схема также не лишена недостатков: она имеет разное входное сопротивление для сигналов разной полярности.

Варианты схем двухполупериодных выпрямителей приведены на рис. 15.9 и 15.10 [15.4].

На рис. 15.11 приведена очередная схема прецизионного двухполупериодного выпрямителя, состоящая из однополупериодного выпрямителя на ОУ DA1 (см. рис. 15.1) и сумматора на ОУ DA2 [15.3].

Рис. 15.9. Схема двухполупериодного выпрямителя на двух ОУ

Рис. 15.10. Схема усовершенствованного двухполупериодного выпрямителя

Примечание.

Рис. 75.7 7. Схема прецизионного двухполупериодного выпрямителя на двух ОУ

Этот выпрямитель имеет равное входное сопротивление для разнополярных сигналов, но отличается повышенной сложностью.

Можно показать, что напряжение на выходе однополупери- одного выпрямителя Ul равно:

Примеры практического выполнения прецизионных одно- и двухпо- лупериодного выпрямителей на микросхемах ΝΕ531/SE531 приведены на рис. 15.12 и 15.13 [15.5].

Прецизионный двухполупери- одный выпрямитель может быть выполнен и на микросхемах AD820, рис. 15.14 [15.3].

Высокочастотный двухполупе- риодный выпрямитель-детектор сигналов на микросхеме AD8036 (AD8037), рис. 15.15, идеально

Рис. 75.75. Схема высокочастотного выпрямителя-детектора сигналов на микросхеме AD8036

работает вплоть до частот 20 МГц. Амплитуда входных сигналов — до 1 В, сопротивление нагрузки — 100 Ом. При необходимости чувствительность устройства может быть повышена подбором номиналов резисторов R1 и R2.

Шустов М. А., Схемотехника. 500 устройств на аналоговых микросхемах. — СПб.: Наука и Техника, 2013. —352 с.

Цепи общего пользования с меткой «мост-выпрямитель» - CircuitLab

Теперь показаны схемы 1-15 из 15. Сортировать по недавно измененное имя

Диодный двухполупериодный выпрямитель ОБЩЕСТВЕННЫЙ

Четыре диода («мостовой выпрямитель») плюс конденсатор могут использоваться для преобразования переменного тока в постоянный с проводимостью в течение большей части входного цикла питания.

от CircuitLab | обновлено 7 июня 2017 г.

ac-to-dc мост-выпрямитель диод постоянная времени

Источник питания с стабилитроном ОБЩЕСТВЕННЫЙ

по Caremus | обновлено 2 октября 2016 г.

мост-выпрямитель трансформатор стабилитрон

Выпрямитель с ШИМ высокой мощностью ОБЩЕСТВЕННЫЙ

Простой проект для подачи высокого напряжения при сильном токе на нагрузку постоянного тока, управляемую с помощью ШИМ.В реальных приложениях нагрузка представляет собой 5 последовательно подключаемых светодиодов мощностью 100 Вт.

автор: GabrielPauka | обновлено 1 июня 2016 г.

ac-to-dc мост-выпрямитель силовая электроника источник питания ШИМ выпрямитель

Трехфазный полноволновой выпрямитель ОБЩЕСТВЕННЫЙ

по Currentee | обновлено 25 сентября 2013 г.

мост-выпрямитель полноволновой

Полноволновой выпрямитель с трансформатором ОБЩЕСТВЕННЫЙ

автор: Sanityisboring | обновлено 26 февраля 2013 г.

ac-to-dc мост-выпрямитель диод полноволновой трансформатор

диодный мост ОБЩЕСТВЕННЫЙ

автор: chris_c | обновлено 24 февраля 2013 г.

мост-выпрямитель диод

Трехфазный шестипульсный выпрямитель ОБЩЕСТВЕННЫЙ

автор: tl | обновлено 10 декабря 2012 г.

мост-выпрямитель силовая электроника

аз 4-2-1 ОБЩЕСТВЕННЫЙ

автор: Араш | обновлено 2 ноября 2012 г.

мост-выпрямитель диод

IRF7319 ОБЩЕСТВЕННЫЙ

по FVS | обновлено 17 октября 2012 г.

мост-выпрямитель irf7319 mosfet выпрямитель

Rectificación de onda Complete ОБЩЕСТВЕННЫЙ

от нартуба | обновлено 30 августа 2012 г.

мост-выпрямитель диод

Несколько ступеней выпрямителя ОБЩЕСТВЕННЫЙ

Демонстрация влияния различной конфигурации фильтра DClink

по наибу | обновлено 12 августа 2012 г.

мост-выпрямитель выпрямитель

240V_50Hz_LED лампа ОБЩЕСТВЕННЫЙ

Лампа изготовлена ​​из мертвого корпуса КЛЛ.Лампа уже установлена ​​и работает очень хорошо с яркостью, эквивалентной лампе накаливания 40 Вт. Потребление энергии почти ноль, так как счетчик энергии ...

по k.rajnikant | обновлено 27 мая 2012 г.

мост-выпрямитель светодиод светодиодная матрица

Компактный полноволновой сглаживающий диодный выпрямитель ОБЩЕСТВЕННЫЙ

Диодный мостовой выпрямитель превращает полный переменный ток в сглаженный постоянный ток при минимальном пространстве для рисования.

автор: Mjb | обновлено 27 мая 2012 г.

мост-выпрямитель компактный диод полноволновой

Источник питания переменного тока (трансформатор и мостовой выпрямитель) ОБЩЕСТВЕННЫЙ

Источник переменного тока, трансформатор и мостовой выпрямитель (полный диодный мост) могут превратить «настенный» источник переменного тока в используемый источник постоянного тока для низковольтной электроники.

от CircuitLab | обновлено 4 февраля 2012 г.

ac-to-dc мост-выпрямитель источник питания трансформатор

Источник питания переменного тока (трансформатор и мостовой выпрямитель) ОБЩЕСТВЕННЫЙ

по mrobbins | обновлено 4 февраля 2012 г.

мост-выпрямитель трансформатор

Типы выпрямителей - силовая электроника от A до Z

Сравнение типов выпрямителей:

Введение в выпрямители:

Схема преобразователя, преобразующая переменный ток в постоянный, называется выпрямителями.Помните, что выпрямители и преобразователи чаще всего меняются местами в учебниках по силовой электронике. Обычно термин «преобразователь» обозначает выпрямитель.
В этом посте мы обсудим различные типы выпрямительных схем.

Схема выпрямителя, использующая только диоды, известна как схема неуправляемого выпрямителя .
Когда тиристоры используются для преобразования переменного тока в постоянный, они контролируют выходное напряжение, поэтому оно известно как схема управляемого выпрямителя .

В отличие от диода, тиристор не становится проводящим сразу после того, как его напряжение становится положительным.
Требуется запуск с помощью импульса на затворе.
Таким образом, можно заставить тиристор проводить в любой точке полуволны, которая прикладывает положительное напряжение к его аноду. Таким образом регулируется выходное напряжение.

Классификация выпрямительных цепей:



(a) В зависимости от характеристик управления различных цепей выпрямители классифицируются как

(i) неуправляемые выпрямители
(ii) полууправляемые выпрямители

(iii) Полностью управляемые выпрямители

(i) Неуправляемые выпрямители
  • Эти схемы содержат только диоды и выдают напряжение нагрузки постоянного тока, фиксированное по величине относительно величины напряжения питания переменного тока.
  • Они также подразделяются на полуволновые, двухполупериодные (с отводом от центра трансформатора) и мостовые выпрямители.

Полупериодный выпрямитель:

  • Схема полуволнового выпрямителя состоит из одного полупроводникового диода и сопротивления нагрузки.
  • При полуволновом выпрямлении цепь проводит ток только в течение положительных полупериодов входного переменного тока.
  • Отрицательные полупериоды подавляются. т.е. ток будет течь в течение положительных полупериодов, а ток не будет проводиться в течение отрицательных полупериодов.
  • Следовательно, ток всегда течет через нагрузку только в одном направлении.


Полный W ave Rect ifier:
При двухполупериодном выпрямлении ток течет через нагрузку в одном направлении для обоих полупериодов входного питания. Этого можно добиться с помощью двух диодов, работающих попеременно.

Для двухполупериодного выпрямления используются схемы двух типов.
(a) Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом.
(b) Выпрямитель мостового типа.

Центральный отвод Двухполупериодный выпрямитель:

  • Эта схема состоит из двух диодов.
  • Вторичная обмотка с центральным ответвлением используется для подключения двух диодов [Вторичная обмотка с центральным ответвлением имеет три вывода, а именно 1,2 и 3.
  • Центральная точка является нейтральной точкой.
  • Общее вторичное напряжение делится на две части.
  • Общее вторичное напряжение делится на две равные части.
  • Они доступны на клеммах 1 и 2 и 3 и 2, так что каждый диод использует один полупериод входного переменного напряжения.

Двухполупериодный мостовой выпрямитель:

Трансформатор с отводом по центру не требуется в мостовом выпрямителе. Он содержит четыре диода D1, D2, D3 и D4, соединенных в мост.
Формы сигналов двухполупериодного выпрямителя показаны ниже.

Преимущества и недостатки различных конфигураций показаны в таблице ниже.

Максимум. КПД 9006
Параметры Полуволна С отводом по центру
Двухполупериодная
Мостик
Кол-во диодов 40,6% 81,2% 81,2%
Пиковое обратное напряжение В M 2 В M В M
Idc / 2 Idc / 2
Vdc (без нагрузки) Vm / π 2Vm / π 2Vm / π
Выходная частота f
Коэффициент использования трансформатора
Коэффициент
0.287 0,693 0,812
Коэффициент пульсации 1,21 0,48 0,48
Форм-фактор 1,57 1.11 1.11 1.11 √2
(ii) Полууправляемые выпрямители

Эти схемы содержат смесь тиристоров и диодов, которые предотвращают реверсирование напряжения нагрузки.
Но эти преобразователи позволяют контролировать среднее значение напряжения нагрузки постоянного тока.

(iii) Полностью управляемые выпрямители
  • Здесь все выпрямляющие элементы - это тиристоры.
  • В этих схемах с помощью подходящего управления фазовым углом, при котором тиристоры включены, можно управлять средним значением постоянного напряжения, а также изменять полярность постоянного напряжения нагрузки.
  • Таким образом, эта схема преобразователя является двунаправленной, и она позволяет потоку мощности в любом направлении между источником питания и нагрузкой постоянного тока.

(B) Зависит от периода проводимости во время каждого цикла входного переменного напряжения, они подразделяются на две группы, а именно:

(i) Полупериодные выпрямители
(ii) Двухполупериодные выпрямители
Есть два типы двухполупериодных выпрямителей, а именно

  • Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводным трансформатором
  • Двухполупериодный выпрямитель с использованием мостовой конфигурации

(C) В зависимости от количества фаз в питающей сети преобразователи классифицируются как
(i) Однофазные выпрямители
(ii) Трехфазные выпрямители

(D) В зависимости от количества импульсов на стороне постоянного тока за один период входного переменного напряжения выпрямители классифицируются как
(i) Одноимпульсные выпрямители
(ii) Два импульсных выпрямителя
(iii) Трехимпульсные выпрямители
(iv) Шестипульсные выпрямители и т. Д.

Спасибо, что прочитали о типах выпрямителей….

Подробнее:

Преимущества и недостатки HVDC по сравнению с системой передачи HVAC
Power Electronics Основные вопросы для интервью: Set-4 Бесщеточный двигатель постоянного тока
(BLDC) Учебное пособие

Пожалуйста, оставьте свои комментарии ниже… ..

Electronics Club - Блоки питания

Electronics Club - Блоки питания - трансформатор, выпрямитель, сглаживание, регулятор, двойное питание,

Трансформатор | Выпрямитель | Сглаживание | Регулятор | Двойные расходные материалы

Следующая страница: Преобразователи

См. Также: AC / DC | Диоды | Конденсаторы

Типы источников питания

Есть много типов источников питания.Большинство из них предназначены для преобразования сети переменного тока высокого напряжения. к подходящему источнику низкого напряжения для электронных схем и других устройств. Источник питания можно разбить на серию блоков, каждый из которых выполняет определенную функцию.

Например, регулируемое питание 5 В:

  • Трансформатор - понижает высокое напряжение сети переменного тока до низкого напряжения переменного тока.
  • Выпрямитель - преобразует переменный ток в постоянный, но выходной постоянный ток меняется.
  • Smoothing (Сглаживание) - сглаживает постоянный ток от сильного колебания до небольшого.
  • Регулятор
  • - устраняет пульсации путем установки постоянного напряжения на выходе постоянного тока.

Источники питания, изготовленные из этих блоков, описаны ниже со схемой и графиком их выхода:

Только трансформатор

Низковольтный выход переменного тока подходит для ламп, нагревателей и специальных двигателей переменного тока. Это не подходит для электронных схем, если они не включают выпрямитель и сглаживающий конденсатор.

См .: Трансформатор


Трансформатор + выпрямитель

Регулируемый выход постоянного тока подходит для ламп, нагревателей и стандартных двигателей. не подходит для электронных схем, если они не содержат сглаживающий конденсатор.

См .: Трансформатор | Выпрямитель


Трансформатор + выпрямитель + сглаживание

Гладкий выход DC имеет небольшую пульсацию. Он подходит для большинства электронных схем.

См .: Трансформатор | Выпрямитель | Сглаживание


Трансформатор + выпрямитель + сглаживающий + регулятор

Регулятор DC очень плавный, без пульсаций.Подходит для всех электронных схем.

См .: Трансформатор | Выпрямитель | Сглаживание | Регулятор



Трансформатор

Трансформаторы преобразуют электричество переменного тока из одного напряжения в другое с небольшими потерями мощности. Трансформаторы работают только с переменным током, и это одна из причин, по которой в сети используется переменный ток.

Повышающие трансформаторы повышают напряжение, понижающие трансформаторы понижают напряжение. В большинстве источников питания используется понижающий трансформатор для снижения опасно высокого напряжения в сети. напряжение (230 В в Великобритании) на более безопасное низкое напряжение.

Трансформаторы расходуют очень мало энергии, поэтому выходная мощность (почти) равна мощности на входе. Обратите внимание, что при понижении напряжения ток увеличивается.

Входная катушка называется первичной , а выходная катушка - вторичной . Между двумя катушками нет электрического соединения, вместо этого они связаны переменное магнитное поле создается в сердечнике из мягкого железа трансформатора. Две линии в середине символа схемы представляют сердечник.

Rapid Electronics: трансформаторы

Обозначение схемы трансформатора

Передаточное число

Отношение числа витков на каждой катушке, называемое соотношением витков , определяет соотношение напряжений. Понижающий трансформатор имеет большое количество витков на первичной (входной) катушке, которая подключена к питающей сети высокого напряжения. и небольшое количество витков на вторичной (выходной) катушке для обеспечения низкого выходного напряжения.

Передаточное число = Vp = Np
VS Ns
9000 В 9006 9000 В
Выходная мощность = мощность на входе

Vp = первичное (входное) напряжение
Np = количество витков на первичной катушке
Ip = первичный (входной) ток

Vs = вторичное (выходное) напряжение
Ns = количество витков вторичной катушки
Is = вторичный (выходной) ток


Выпрямитель

Есть несколько способов подключения диодов, чтобы выпрямитель преобразовывал переменный ток в постоянный.Мостовой выпрямитель является самым важным, и он производит двухполупериодный переменный DC. Двухполупериодный выпрямитель также можно сделать всего из двух диодов, если используется трансформатор с центральным отводом, но сейчас этот метод редко используется, потому что диоды стали дешевле. Можно использовать одиночный диод как выпрямитель, но он использует только положительные (+) части волны переменного тока для создания полуволны переменного постоянного тока.

Мостовой выпрямитель

Мостовой выпрямитель может быть выполнен с использованием четырех отдельных диодов, но он также доступен в пакеты, содержащие четыре необходимых диода.Он называется двухполупериодным выпрямителем. потому что он использует всю волну переменного тока (как положительную, так и отрицательную части). Чередующиеся пары диодов проводят, это переключает соединения, поэтому переменные направления переменного тока преобразуются в одно направление постоянного тока.

В мостовом выпрямителе используется 1,4 В, потому что на каждом диоде 0,7 В при проводке, и всегда есть два диоды проводящие, как показано на схеме.

Мостовые выпрямители

рассчитаны на максимальный ток, который они могут пропускать, и максимальное обратное напряжение, которое они могут выдержать.Их номинальное напряжение должно быть не менее трех раз больше среднеквадратичного напряжения источника питания. поэтому выпрямитель может выдерживать пиковые напряжения. Пожалуйста, смотрите страницу Диоды для получения более подробной информации, включая изображения мостовых выпрямителей.

Rapid Electronics: мостовые выпрямители

Мостовой выпрямитель

Выход: двухполупериодный переменный постоянный ток
(с использованием всей волны переменного тока)

Выпрямитель одинарный диод

Одиночный диод может использоваться в качестве выпрямителя, но он дает полуволны переменного постоянного тока с зазорами когда переменный ток отрицательный.Трудно сгладить это достаточно хорошо, чтобы питать электронные схемы, если они не требуется очень небольшой ток, поэтому сглаживающий конденсатор существенно не разряжается во время промежутков. Пожалуйста, обратитесь к странице Диоды для некоторых примеров выпрямительных диодов.

Rapid Electronics: Выпрямительные диоды

Выпрямитель одинарный диод

Выход: переменная полуволна постоянного тока
(с использованием только половины переменного тока)


Сглаживание

Сглаживание выполняется электролитическим конденсатором большой емкости. подключен к источнику постоянного тока, чтобы действовать как резервуар, подающий ток на выход, когда изменяющееся напряжение постоянного тока от выпрямитель падает.На диаграмме показаны несглаженный изменяющийся постоянный ток (пунктирная линия) и сглаженный постоянный ток (сплошная линия). Конденсатор быстро заряжается около пика переменного постоянного тока, а затем разряжается по мере подачи тока на выход.

Обратите внимание, что сглаживание значительно увеличивает среднее напряжение постоянного тока почти до пикового значения. (1,4 × значение RMS). Например, выпрямляется переменный ток 6 В RMS. до полной волны постоянного тока около 4,6 В RMS (1,4 В теряется в мостовом выпрямителе), со сглаживанием этого увеличивается почти до максимального значения, что дает 1.4 × 4,6 = 6,4 В постоянного тока.

Сглаживание не идеальное из-за небольшого падения напряжения конденсатора при его разряде, дает небольшую пульсацию напряжения . Для многих цепей пульсация составляет 10% от напряжения питания. напряжение является удовлетворительным, и приведенное ниже уравнение дает необходимое значение для сглаживающего конденсатора. Конденсатор большего размера даст меньше пульсаций. При сглаживании полуволны постоянного тока емкость конденсатора должна быть увеличена вдвое.

Rapid Electronics: электролитические конденсаторы

Сглаживающий конденсатор, C, для пульсации 10%:

C = 5 × Io
Vs × f

где:
C = сглаживающая емкость в фарадах (Ф)
Io = выходной ток в амперах (A)
Vs = напряжение питания в вольтах (V), это пиковое значение несглаженного постоянного тока.
f = частота сети переменного тока в герцах (Гц), в Великобритании это 50 Гц



Регулятор

ИС регулятора напряжения доступны с фиксированным (обычно 5, 12 и 15 В) или переменное выходное напряжение.Они также рассчитаны на максимальный ток, который они могут пропускать. Доступны регуляторы отрицательного напряжения, в основном для использования с двумя источниками питания. Большинство регуляторов включают автоматическую защиту от чрезмерного тока («защита от перегрузки»). и перегрев («тепловая защита»).

Многие микросхемы стабилизаторов напряжения имеют 3 вывода и выглядят как силовые транзисторы, например, регулятор 7805 + 5V 1A, показанный справа. В них есть отверстие для крепления при необходимости радиатор.

Rapid Electronics: регулятор 7805

Фотография регулятора напряжения © Рапид Электроникс

Стабилитрон

Для слаботочных источников питания можно сделать простой регулятор напряжения с резистором. и стабилитрон, подключенный в обратном направлении , как показано на схеме.Стабилитроны имеют номинальное напряжение пробоя Vz и максимальная мощность Pz (обычно 400 мВт или 1,3 Вт).

Резистор ограничивает ток (как светодиодный резистор). Ток через резистор постоянный, поэтому при отсутствии выходного тока весь ток течет через стабилитрон, и его номинальная мощность Pz должна быть достаточно большой, чтобы выдержать это.

Дополнительную информацию о стабилитронах см. На странице «Диоды».

Rapid Electronics: стабилитроны

стабилитрон
a = анод, k = катод

Выбор стабилитрона и резистора

Это шаги для выбора стабилитрона и резистора:

  1. Напряжение стабилитрона Vz - необходимое выходное напряжение
  2. Входное напряжение Vs должно быть на несколько вольт больше, чем Vz
    (это необходимо для небольших колебаний Vs из-за пульсации)
  3. Максимальный ток Imax - это требуемый выходной ток плюс 10%
  4. У стабилитрона мощность Pz определяется максимальным током: Pz> Vz × Imax
  5. Сопротивление резистора : R = (Vs - Vz) / Imax
  6. Номинальная мощность резистора : P> (Vs - Vz) × Imax

В этом примере показано, как использовать эти шаги для выбора стабилитрона и резистора с подходящими значениями и номинальной мощностью.

Например

Если требуемое выходное напряжение составляет 5 В, а выходной ток составляет 60 мА:

  1. Vz = 4,7 В (ближайшее доступное значение)
  2. Vs = 8V (на несколько вольт больше, чем Vz)
  3. Imax = 66 мА (ток плюс 10%)
  4. Pz> 4,7 В × 66 мА = 310 мВт, выберите Pz = 400 мВт
  5. R = (8 В - 4,7 В) / 66 мА = 0,05 кОм = 50,
    выберите R = 47
  6. Номинальная мощность резистора P> (8 В - 4.7 В) × 66 мА = 218 мВт, выберите P = 0,5 Вт

Двойные расходные материалы

Для некоторых электронных схем требуется источник питания с положительным и отрицательным выходами, а также нулевое напряжение (0 В). Это называется «двойным источником питания», потому что это похоже на два обычных источника питания, соединенных вместе, как показано на схеме.

Двойные источники питания имеют три выхода, например, источник питания ± 9 В имеет выходы + 9 В, 0 В и -9 В.

Rapid Electronics: блоки питания


Следующая страница: Преобразователи | Исследование


Политика конфиденциальности и файлы cookie

Этот сайт не собирает личную информацию.Если вы отправите электронное письмо, ваш адрес электронной почты и любая личная информация будет используется только для ответа на ваше сообщение, оно не будет передано никому. На этом веб-сайте отображается реклама, если вы нажмете на рекламодатель может знать, что вы пришли с этого сайта, и я могу быть вознагражден. Рекламодателям не передается никакая личная информация. Этот веб-сайт использует некоторые файлы cookie, которые классифицируются как «строго необходимые», они необходимы для работы веб-сайта и не могут быть отклонены, но они не содержат никакой личной информации.Этот веб-сайт использует службу Google AdSense, которая использует файлы cookie для показа рекламы на основе использования вами веб-сайтов. (включая этот), как объяснил Google. Чтобы узнать, как удалить файлы cookie и управлять ими в своем браузере, пожалуйста посетите AboutCookies.org.

electronicsclub.info © Джон Хьюс 2020

Веб-сайт размещен на Tsohost

Что такое полноволновой выпрямитель? - Принципиальная схема, работа, преимущества и недостатки

Определение: Двухполупериодный выпрямитель - это полупроводниковые устройства, которые преобразуют полный цикл переменного тока в пульсирующий постоянный ток.В отличие от однополупериодных выпрямителей, в которых используется только полуволна входного цикла переменного тока, в полнополупериодных выпрямителях используется полная волна. Недостаток более низкого КПД полуволнового выпрямителя можно преодолеть, используя двухполупериодный выпрямитель.

Принципиальная схема двухполупериодного выпрямителя

Схема выпрямителя состоит из понижающего трансформатора, в которые включены два диода с центральным ответвлением. Таким образом, этот тип выпрямителя с центральным отводом называется выпрямителем с центральным отводом .

Нагрузочный резистор подключен, и выходное напряжение получается на этом резисторе.

Работа полноволнового выпрямителя

Входное переменное напряжение, подаваемое для выпрямления, очень высокое. Сигнал переменного тока подается по линиям передачи с высоким напряжением, потому что подавать переменный ток высокого напряжения экономично. Понижающий трансформатор в цепи выпрямителя преобразует переменный ток высокого напряжения в переменный ток низкого напряжения.

В двухполупериодном выпрямителе с центральным ответвлением два диода подключены к центральному ответвлению вторичных обмоток трансформатора.Анодные выводы этих двух диодов соединены с центральным ответвлением вторичной обмотки. Кроме того, выводы анода также подключены к нагрузочному резистору.

Когда на выпрямитель подается положительный полупериод переменного напряжения, верхняя часть вторичной обмотки становится положительной, а нижняя часть вторичной обмотки становится отрицательной по отношению к верху обмотки.

Механизм диодной проводимости

Таким образом, диод D1 смещен в прямом направлении, поскольку он подключен к верхней части вторичной обмотки, а диод D2 смещен в обратном направлении, поскольку он подключен к нижней части вторичной обмотки.Таким образом, диод D1 будет проводить в течение положительной половины цикла, а диод D2 не будет проводить в течение положительной половины сигнала переменного тока.

Диод D1 действует как короткое замыкание, а диод D2 действует как разрыв цепи во время положительной половины сигнала переменного тока. Когда на схему выпрямителя подается отрицательный полупериод сигнала переменного тока, верхняя часть вторичной обмотки становится отрицательной, а нижняя половина вторичной обмотки становится положительной.

Таким образом, диод D1 имеет обратное смещение, а диод D2 - прямое смещение.Это происходит потому, что отрицательное напряжение в верхней части вторичной обмотки делает вывод анода отрицательным по отношению к катоду в диоде D1.

Следовательно, в двухполупериодных выпрямителях постоянное напряжение получается как для положительной половины переменного тока, так и для отрицательной половины переменного тока. Таким образом, название выпрямителя - это двухполупериодный выпрямитель - это двухполупериодный выпрямитель, поскольку он выдает выход для полной волны переменного тока.

Анализ двухполупериодного выпрямителя

  1. Пиковое обратное напряжение: Пиковое обратное напряжение двухполупериодного выпрямителя вдвое больше, чем у полуволнового выпрямителя.PIV (пиковое обратное напряжение) на D1 составляет 2 В smax , а PIV на диоде D2 также составляет 2 В smax. Это вдвое больше, потому что PIV на диоде при обратном смещении является суммой напряжения на половине вторичной обмотки и нагрузочного резистора.

  1. Пиковый ток: Значение пикового тока (I max ) может быть получено с помощью мгновенного значения приложенного напряжения и сопротивления диодов. Значение мгновенного напряжения, приложенного к цепи выпрямителя, может быть определено как: -

Предположим, что прямое сопротивление равно Rf Ом, а обратное сопротивление равно бесконечности, тогда ток, протекающий через нагрузочный резистор, может быть задан как: -

Полный ток i может быть получен суммой i 1 и i 2 для всего цикла.

Где Rf - прямое сопротивление, а RL - нагрузочный резистор.

Другие факторы, такие как выходной ток и выходное напряжение, описаны ниже.

  1. Выходной ток: Выходной постоянный ток может быть получен путем интегрирования i 1 от 0 до или интегрирования i 2 от до 2Π.
  2. Выходное напряжение постоянного тока: Среднее значение или значение постоянного тока выходного напряжения может быть выражено как произведение выходного постоянного тока и нагрузочного резистора R L.
  3. Действующее значение тока: Среднеквадратичное значение и эффективное значение тока могут быть получены интегрированием i 2 1 в пределах от 0 до.

4. Действующее значение выходного напряжения: Среднеквадратичное значение напряжения на нагрузке можно получить, умножив действующее значение тока на значение резистора нагрузки R L.

5. Форм-фактор и пик-фактор: Форм-фактор ( Kf ) двухполупериодного выпрямителя - это отношение действующего значения тока к среднему значению тока.

Пик-фактор ( Kp ) двухполупериодного выпрямителя - это соотношение между пиковым значением тока и среднеквадратичным значением тока.

6. Эффективность выпрямления: Эффективность выпрямления двухполупериодного выпрямителя может быть получена соотношением мощности постоянного тока, подаваемой на нагрузку, и мощности переменного тока, присутствующей в выходной мощности.

Преимущества полноволновых выпрямителей

  1. Эффективность выпрямления двухполупериодного выпрямителя намного выше, чем у полуволнового выпрямителя.Это примерно вдвое больше, чем у полуволнового выпрямителя, то есть около 81%.
  2. Схема фильтрации, необходимая для двухполупериодного выпрямителя, проста, поскольку коэффициент пульсаций в случае двухполупериодного выпрямителя очень низок по сравнению с полуволновым выпрямителем. Значение коэффициента пульсаций в двухполупериодном выпрямителе составляет 0,482, а в полуволновом выпрямителе - около 1,21.
  3. Выходное напряжение и выходная мощность двухполупериодных выпрямителей намного больше, чем у двухполупериодных выпрямителей.
  4. Постоянные токи, протекающие в двух половинах вторичной обмотки трансформатора, текут в противоположном направлении, таким образом, проблема насыщения сердечника постоянным током устраняется в двухполупериодных выпрямителях.

Недостатки полноволнового выпрямителя

Для двухполупериодных выпрямителей требуется больше схемных элементов, чем для однополупериодных выпрямителей, что делает их более дорогостоящими.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *