Выпрямитель диодный: Диодный выпрямитель — это… Что такое Диодный выпрямитель?

Двухполупериодный полупроводниковый выпрямитель | Volt-info

   Для построения диодных выпрямителей чащё всего используются двухполупериодные схемы. Рассмотрим две, принципиально отличающиеся средствами достижения цели, но дающие одинаковый результат.

  Общее описание. 

      Двухполупериодный выпрямитель – устройство преобразования переменного напряжения в постоянное, работающее по принципу бесконтактной коммутации используемых выводов источника переменного напряжения с нагрузкой, создавая однополярное питание.

Трансформаторная схема с двойной обмоткой и общим выводом

Рисунок 1. Однофазный двухполупериодный выпрямитель. Трансформаторная схема с двойной обмоткой и общим выводом.

   На рисунке 1 а) изображена электрическая схема выпрямителя. На рисунках 1 б) и в) дано графическое пояснения принципа работы схемы. Прокомментирую:

   В один из полупериодов, назовём его условно «положительным», рисунок 1 б), на вторичной обмотке формируется напряжение положительной полярности на верхнем выводе относительно общего, и отрицательной полярности на нижнем выводе относительно общего.

При этом, диод VD2 под действием обратного напряжения запирается, а диод VD1 под действием прямого напряжения открывается и коммутирует верхний вывод вторичной обмотки с нагрузкой. От верхнего вывода вторичной обмотки, через диод VD1, лампу HL1 и проводник, соединяющий лампу с общим выводом обмотки, течёт электрический ток. Ток изображён красной линией со стрелками, указывающими условное направление его протекания.

   Во второй, «отрицательный» полупериод, диод VD1 запирается обратным, а диод VD2 открывается прямым напряжениями. Ток течёт от нижнего вывода вторичной обмотки через диод VD2, лампу HL1 и проводник, соединяющий лампу с общим выводом вторичной обмотки.

   Обратите внимание на то, что в этой схеме оба полупериода являются рабочими. Поэтому схема носит название двухполупериодного выпрямителя. При этом в каждый из полупериодов через лампу течёт ток всегда в одном направлении, т.е. полярность питания на выводах лампы не изменяется. В этом суть выпрямления.

Диодный мост

   Ещё одна очень распространённая схема позволяет собрать выпрямитель без применения трансформатора.

Это схема диодного моста, рисунок 2.

 

Рисунок 2. Однофазный двухполупериодный выпрямитель типа «диодный мост».

   На рисунке 2 а) показана электрическая схема питания нагрузки постоянного тока от источника переменного через диодный мост. На рисунке 2 б) и в) дано графическое пояснение принципа действия схемы.

   Рисунок 2 б) и в) имеет «развёрнутый» вид схемы диодного моста, рисунка 2 а). Это сделано для визуального удобства пояснений. Комментирую:

   В «положительный» полупериод, рисунок 1 б), диоды VD2 и VD3 закрываются, а VD1 и VD4 открываются и через них течёт ток нагрузки. Путь протекания тока отмечен непрерывной красной линией со стрелками, условно показывающими направление тока.

   В «отрицательный» полупериод происходит переключение диодов. Диоды VD1 и VD4 запираются, VD2 и VD3 открываются. Через открывшиеся диоды VD2 и VD3 протекает ток нагрузки.

   В этой схеме также оба полупериода являются рабочими, а ток в каждый из них через нагрузку всегда течёт в одном направлении.

Достоинства схем

   Достоинством представленных схем является их простота и достаточно высокая эффективность. Наиболее эффективно работает трансформаторная схема с двойной обмоткой и общим выводом, рисунок 1, поскольку при передаче электрической энергии в процессе каждого полупериода участвует только один диод, потери мощности происходят в проводниках и одном p-n переходе диода. Но эта конструкция является более дорогостоящей из-за необходимости использования специфичного трансформатора. Схема диодного моста, показанная на рисунке 2, имеет несколько сниженную эффективность, в ней потери энергии происходят в проводниках и двух p-n переходах одновременно работающих диодов в каждом полупериоде. Тем не менее, эта схема не требует обязательного использования трансформатора, является более универсальной и дешёвой, и получила очень широкое применение в различных электротехнических устройствах.   

Техническое описание выпрямителя для светодиодной ленты на 220 вольт

У нас в наличии два типа выпрямителей для светодиодной ленты типа 5050 и для светодиодной ленты типа 3528. Они отличаются внешними разъемами, но технически практически идентичны. Номер (тип) ленты — это тип SMD светодиодов, на которых построена лента.

Необходимость в использовании коннектора-выпрямителя при подключении к сети светодиодных лент на 220 вольт обусловлена тем фактом, что светодиодам для нормальной работы требуется постоянный ток.

Техническое описание коннектора-выпрямителя

Коннектор для подключения светодиодных лент соответствующего питающего напряжения к сети переменного тока с напряжением 220В и частотой 50Гц (бытовая электросеть) представляет собой комбинированное устройство, основой которого является элементарный выпрямитель, построенный по схеме диодного моста (рис. 1).

Рис. 1. Принцип работы диодного моста.

Диодный мост — это электронная схема, предназначенная для выпрямления переменного тока в пульсирующий постоянный. В результате преобразования, на выходе диодного моста получается пульсирующее напряжение вдвое большей частоты, чем на входе, но стабильной полярности. В коннекторе не предусмотрено иных электронных компонентов, таких как конденсатор, обычно используемых для сглаживания пульсаций в блоках питания электронных приборов.

Диодный мост выполнен в виде монолитной диодной сборки размером 23х23мм и помещен в пластиковый корпус, который одновременно является и внешним изолятором (рис. 2). К выводам диодной сборки припаиваются провода входной (переменного тока) и выходной (постоянного тока) цепей.

Рис. 2. Диодный мост и коннектор в сборе.

Технические параметры диодного моста

• Максимальное постоянное обратное напряжение, В: 600
• Максимальное импульсное обратное напряжение, В: 600
• Максимальный прямой (выпрямленный за полупериод) ток, А: 4
• Максимальный допустимый прямой импульсный ток, А: 80
• Максимальный обратный ток, мкА: 10
• Максимальное прямое напряжение, В при Iпр., А= 2: 1,05
• Максимальное время обратного восстановления, мкс: 500
• Рабочая температура, С: -40…150
• Способ монтажа: пайка
• Количество фаз: 1

Соединение выпрямителя и светодиодной ленты

Входная цепь, как правило, комплектуется электрической вилкой (рис. 3) типа А (слева) или типа С (справа), предназначенной, в основном, для проверки работоспособности. Обычно при монтаже в электросеть вилка обрезается, и монтаж производится путем присоединения зачищенных проводов коннектора к токоподводящей цепи.

Рис. 3. Типы вилок, используемых в выпрямителе.

Подключение (рис. 4) коннектора к светодиодной ленте 1, рассчитанной на постоянный ток напряжением 220В производится посредством разъема 3 через вилку 2, которая входит в комплект коннектора. Вилка 2 подключается к светодиодной ленте таким образом, чтобы обеспечить надежный контакт с токопроводящими шинами ленты (рис. 7). Дополнительной изоляции соединения не требуется.

Рис. 4. Порядок подключения светодиодной ленты 220В к выпрямителю.

В комплектацию выпрямителя также входит силиконовая заглушка, с помощью которой изолируется свободный конец светодиодной ленты (рис. 5), закрывая токопроводящие шины на конце ленты.

Рис. 5. Оконечная силиконовая заглушка.

Выпрямительные диоды: устройство, конструктивные особенности, характеристики

Основное предназначение выпрямительных диодов — преобразование напряжения.

Но это не единственная сфера применения данных полупроводниковых элементов. Их устанавливают в цепи коммутации и управления, используют в каскадных генераторах и т.д. Начинающим радиолюбителям будет интересно узнать, как устроены эти полупроводниковые элементы, а также их принцип действия. Начнем с общих характеристик.

Устройство и конструктивные особенности

Основной элемент конструкции – полупроводник. Это пластина кристалла кремния или германия, у которого имеются две области р и n проводимости. Из-за этой особенности конструкции она получила название плоскостной.

При изготовлении полупроводника обработка кристалла производится следующим образом: для получения поверхности р-типа ее обрабатывают расплавленным фосфором, а р-типа – бором, индием или алюминием. В процессе термообработки происходит диффузия этих материалов и кристалла. В результате образуется область с р-n переходом между двумя поверхностями с различной электропроводимостью. Полученный таким образом полупроводник устанавливается в корпус.

Это обеспечивает защиту кристалла от посторонних факторов воздействия и способствует теплоотводу.

Конструкция (1), внешний вид (2) и графическое отображение выпрямительного диода(3)

Обозначения:

• А – вывод катода.
• В – кристалладержатель (приварен к корпусу).
• С – кристалл n-типа.
• D – кристалл р-типа.
• E – провод ведущий к выводу анода.
• F – изолятор.
• G – корпус.
• H – вывод анода.

Как уже упоминалось, в качестве основы р-n перехода используются кристаллы кремния или германия. Первые применяются значительно чаще, это связано с тем, что у германиевых элементов величина обратных токов значительно выше, что существенно ограничивает допустимое обратное напряжение (оно не превышает 400 В). В то время как у кремниевых полупроводников эта характеристика может доходить до 1500 В.

Помимо этого у германиевых элементов значительно уже диапазон рабочей температуры, он варьируется в пределах от -60°С до 85°С. При превышении верхнего температурного порога резко увеличивается обратный ток, что отрицательно отражается на эффективности устройства. У кремниевых полупроводников верхний порог порядка 125°С-150°С.

Классификация по мощности

Мощность элементов определяется максимально допустимым прямым током. В соответствии этой характеристики принята следующая классификация:

• Слаботочные выпрямительные диоды, они используются в цепях с током не более 0,3 А. Корпус таких устройств, как правило, выполнен из пластмассы. Их отличительные особенности – малый вес и небольшие габариты. Выпрямительные диоды малой мощности
• Устройства, рассчитанные на среднюю мощность, могут работать с током в диапазоне 0,3-10 А. Такие элементы, в большинстве своем, изготавливаются корпусе из металла и снабжены жесткими выводами. На одном один из них, а именно на катоде, имеется резьба, позволяющая надежно зафиксировать диод на радиаторе, используемого для отвода тепла. Выпрямительный диод средней мощности
• Силовые полупроводниковые элементы, они рассчитаны на прямой ток свыше 10 А. Производятся такие устройства в металлокерамических или металлостеклянных корпусах штыревого (А на рис. 4) или таблеточного типа (В). Рис. 4. Выпрямительные диоды высокой мощности

Перечень основных характеристик

Ниже приведена таблица, с описанием основных параметров выпрямительных диодов. Эти характеристики можно получить из даташита (технического описания элемента). Как правило, большинство радиолюбителей к этой информации обращаются в тех случаях, когда указанный в схеме элемент недоступен, что требует найти ему подходящий аналог.

Таблица основных характеристик выпрямительных диодов

Заметим, что в большинстве случаев, если требуется найти аналог тому или иному диоду, первых пяти параметров из таблицы будет вполне достаточно. При этом желательно учесть диапазон рабочей температуры элемента и частоту.

Принцип работы

Проще всего объяснить принцип действия выпрямительных диодов на примере. Для этого смоделируем схему простого однополупериодного выпрямителя (см. 1 на рис. 6), в котором питание поступает от источника переменного тока с напряжением U

IN (график 2) и идет через VD на нагрузку R.

Рис. 6. Принцип работы однодиодного выпрямителя

Во время положительного полупериода, диод находится в открытом положении и пропускает через себя ток на нагрузку. Когда приходит очередь отрицательного полупериода, устройство запирается, и питание на нагрузку не поступает. То есть происходит как бы отсечение отрицательной полуволны (на самом деле это не совсем верно, поскольку при данном процессе всегда имеется обратный ток, его величина определяется характеристикой I_обр).

В результате, как видно из графика (3), на выходе мы получаем импульсы, состоящие из положительных полупериодов, то есть, постоянный ток. В этом и заключается принцип работы выпрямительных полупроводниковых элементов.

Заметим, что импульсное напряжение, на выходе такого выпрямителя подходить только для питания малошумных нагрузок, примером может служить зарядное устройство для кислотного аккумулятора фонарика. На практике такую схему используют разве что китайские производители, с целью максимального удешевления своей продукции. Собственно, простота конструкции является единственным ее полюсом.

К числу недостатков однодиодного выпрямителя можно отнести:

• Низкий уровень КПД, поскольку отсекаются отрицательные полупериоды, эффективность устройства не превышает 50%.
• Напряжение на выходе примерно вдвое меньше, чем на входе.
• Высокий уровень шума, что проявляется в виде характерного гула с частотой питающей сети. Его причина – несимметричное размагничивание понижающего трансформатора (собственно именно поэтому для таких схем лучше использовать гасящий конденсатор, что также имеет свои отрицательные стороны).

Заметим, что эти недостатки можно несколько уменьшить, для этого достаточно сделать простой фильтр на базе высокоемкостного электролита (1 на рис. 7).

Рис. 7. Даже простой фильтр позволяет существенно снизить пульсации

Принцип работы такого фильтра довольно простой. Электролит заряжается во время положительного полупериода и разряжается, когда наступает черед отрицательного. Емкость при этом должна быть достаточной для поддержания напряжения на нагрузке. В этом случае импульсы несколько сгладятся, примерно так, как продемонстрировано на графике (2).

Приведенное решение несколько улучшит ситуацию, но ненамного, если запитать от такого однополупериодного выпрямителя, например, активные колонки компьютера, в них будет слышаться характерный фон. Для устранения проблемы потребуются более радикальное решение, а именно диодный мост. Рассмотрим принцип работы этой схемы.

Устройство и принцип работы диодного моста

Существенно отличие такой схемы (от однополупериодной) заключается в том, что напряжение на нагрузку подается в каждый полупериод. Схема включения полупроводниковых выпрямительных элементов продемонстрирована ниже.

Принцип работы диодного моста

Как видно из приведенного рисунка в схеме задействовано четыре полупроводниковых выпрямительных элемента, которые соединены таким образом, что при каждом полупериоде работают только двое из них. Распишем подробно, как происходит процесс:

• На схему приходит переменное напряжение Uin (2 на рис. 8). Во время положительного полупериода образуется следующая цепь: VD4 – R – VD2. Соответственно, VD1 и VD3 находятся в запертом положении.
• Когда наступает очередность отрицательного полупериода, за счет того, что меняется полярность, образуется цепь: VD1 – R – VD3. В это время VD4 и VD2 заперты.
• На следующий период цикл повторяется.

Как видно по результату (график 3), в процессе задействовано оба полупериода и как бы не менялось напряжение на входе, через нагрузку оно идет в одном направлении. Такой принцип работы выпрямителя называется двухполупериодным. Его преимущества очевидны, перечислим их:

• Поскольку задействованы в работе оба полупериода, существенно увеличивается КПД (практически вдвое).
• Пульсация на выходе мостовой схемы увеличивает частоту также вдвое (по сравнению с однополупериодным решением).
• Как видно из графика (3), между импульсами уменьшается уровень провалов, соответственно сгладить их фильтру будет значительно проще.
• Величина напряжения на выходе выпрямителя приблизительно такая же, как и на входе.

Помехи от мостовой схемы незначительны, и становятся еще меньше при использовании фильтрующей электролитической емкости. Благодаря этому такое решение можно использовать в блоках питания, практически, для любых радиолюбительских конструкций, в том числе и тех, где используется чувствительная электроника.

Заметим, совсем не обязательно использовать четыре выпрямительных полупроводниковых элемента, достаточно взять готовую сборку в пластиковом корпусе.

Диодный мост в виде сборки

Такой корпус имеет четыре вывода, два на вход и столько же на выход. Ножки, к которым подключается переменное напряжение, помечаются знаком «~» или буквами «AC». На выходе положительная ножка помечается символом «+», соответственно, отрицательная как «-».

На принципиальной схеме такую сборку принято обозначать в виде ромба, с расположенным внутри графическим отображением диода.

На вопрос что лучше использовать сборку или отдельные диоды нельзя ответить однозначно. По функциональности между ними нет никакой разницы. Но сборка более компактна. С другой стороны, при ее выходе из строя поможет только полная замена. Если же в этаком случае используются отдельные элементы, достаточно заменить вышедший из строя выпрямительный диод.

Диодный мост для чего

Дио́дный мо́ст — электрическое устройство, предназначенное для преобразования («выпрямления») переменного тока в пульсирующий (постоянный). Такое выпрямление называется двухполупериодным [1] .

Содержание

Порядок работы [ править | править код ]

На вход (Input) схемы подаётся переменное напряжение (не обязательно синусоидальное). В каждый из полупериодов ток проходит только через 2 диода, 2 других — заперты:

В результате, на выходе (DC Output) получается напряжение, пульсирующее с частотой, вдвое большей частоты питающего напряжения:

Эта же схема может быть использована при питании ответственных нагрузок постоянным током в целях их защиты от переполюсовки.

Выпрямитель [ править | править код ]

Преимущества [ править | править код ]

Двухполупериодное выпрямление с помощью моста (по сравнению с однополупериодным) позволяет:

• получить на выходе напряжение с повышенной частотой пульсаций, которое проще сгладить фильтром на конденсаторе
• избежать постоянного тока подмагничивания в питающем трансформаторе
• увеличить коэффициент использования габаритной мощности трансформатора (для однополупериодного выпрямителя он составляет около 0,45, так как через нагрузку протекает только один полупериод переменного тока), что позволяет сделать его магнитопровод меньшего сечения.

Недостатки [ править | править код ]

• Происходит двойное падение напряжения по сравнению с однополупериодным выпрямлением (прямое напряжение диода × 2 ≈ 1 В), это иногда нежелательно в низковольтных схемах. Одновременно удваиваются потери энергии (рассеяние тепла) на выпрямительных диодах, что ощутимо снижает КПД мощных низковольтных (на напряжение в несколько вольт) выпрямителей. Частично этот недостаток может быть преодолён за счет использования диодов Шоттки с малым падением напряжения. Также меньшими потерями энергии при мощном низковольтном выпрямлении обладает двухполупериодный выпрямитель со средней точкой, в котором ток в каждом полупериоде протекает не через два, а через один диод.
• При перегорании одного из диодов схема превращается в однополупериодную, что может быть не замечено вовремя, и в устройстве появится скрытый дефект.

Конструкция [ править | править код ]

Маркировка [ править | править код ]

• материал диодов:

• 1 или Г — германий или его соединения
• 2 или К — кремний или его соединения
• 3 или А — соединения галлия
• 4 или И — соединения индия

Ц — мост

число (2…4 цифры) Обозначают порядковый номер разработки данного типа моста.

буква

Диодный мост – электрическое устройство, предназначенное выпрямления тока, то есть для преобразования переменного тока в постоянный.

Содержание статьи

Диодные мосты – важная часть электронных приборов, питающихся от бытовой электросети напряжением 220 В и частотой 50 (60) Гц. Его второе название – двухполупериодный выпрямитель. Диодный мост состоит из полупроводниковых выпрямительных диодов или из диодов Шоттки. Элементы могут отдельно распаиваться на плате. Однако современный вариант – объединение диодов в одном корпусе, который носит название «диодная сборка». Диодные мосты активно используются в электронике, трансформаторных и импульсных блоках питания, люминесцентных лампах. В сварочные аппараты устанавливают мощные полупроводниковые сборки, которые крепятся к теплоотводящему устройству.

Схема диодного моста из 4 диодов

Что такое диодный мост и из каких элементов он состоит

Диодный мост в схемах, применяемых в сетях с однофазным напряжением, состоит из четырех диодов, представляющих собой полупроводниковый элемент с одним p-n переходом. Ток в таком полупроводнике проходит только в одном направлении при подключении анода к плюсу источника, а катода – к минусу. Если подключение будет обратным, ток закрывается. Диодный мост для трехфазного электрического тока отличается наличием шести диодов, а не четырех. Существенные различия в принципе работы между мостовыми схемами для однофазных и трехфазных сетей отсутствуют.

Диод Шоттки – еще один вид полупроводниковых элементов, используемых в диодных мостах. Его основным отличием является переход металл-полупроводник, называемый «барьером Шоттки». Как и переход p-n, он обеспечивает проводимость в одну сторону. Для изготовления устройств Шоттки применяют арсенид галлия, кремний и металлы: золото, платину, вольфрам, палладий. При приложении небольших напряжений – до 60 В – диод Шоттки отличается малым падением напряжения на переходе (не более 0,4 В) и быстродействием. При бытовом напряжении 220 В он ведет себя как обычный кремниевый выпрямительный полупроводник. Сборки из таких полупроводниковых устройств часто устанавливаются в импульсных блоках питания.

Как работает диодный мост: для чайников, просто и коротко

На вход диодного моста подается переменный ток, полярность которого в бытовой электросети меняется с частотой 50 Гц. Диодная сборка «срезает» часть синусоиды, которая для прибора «является» обратной, и меняет ее знак на противоположный. В результате на выходе к нагрузке подается пульсирующий ток одной полярности.

Обозначение диодного моста на схеме

Частота этих пульсаций в 2 раза превышает частоту колебаний переменного тока и равна в данном случае 100 Гц.

Работа диодного моста

На рисунке а) изображена обычная синусоида напряжения переменного тока. На рисунке б) – срезанные положительные полуволны, полученные при использовании выпрямительного диода, который пропускает через себя положительную полуволну и запирается при прохождении отрицательной полуволны. Как видно из схемы, одного диода для эффективной работы недостаточно, поскольку «срезанная» отрицательная часть полуволн теряется и мощность переменного тока снижается в 2 раза. Диодный мост нужен для того, чтобы не просто срезать отрицательную полуволну, а поменять ее знак на противоположный. Благодаря такому схемотехническому решению, переменный ток полностью сохраняет мощность. На рисунке в) – пульсирующее напряжение после прохождения тока через диодную сборку.

Пульсирующий ток строго назвать постоянным нельзя. Пульсации мешают работе электроники, поэтому для их сглаживания после прохождения диодного моста в схему нужно включить фильтры. Простейший тип фильтра – электролитические конденсаторы значительной емкости.

На печатных платах и принципиальных схемах диодный мост, в зависимости от того, как он устроен (отдельные элементы или сборка), может обозначаться по-разному. Если он состоит из отдельно впаянных диодов, то их обозначают буквами VD, рядом с которыми указывают порядковый номер – 1-4. Буквами VDS обозначают сборки, иначе –VD.

Чем можно заменить диодный мост-сборку

Вместо диодного моста, собранного в одном корпусе, можно впаять в схему 4 кремниевых выпрямительных диода или 4 полупроводника Шоттки. Однако вариант диодной сборки более эффективен, благодаря:

• меньшей площади, занимаемой сборкой на схеме;
• упрощению работы сборщика схемы;
• единому тепловому режиму для всех четырех полупроводниковых устройств.

Различные варианты сборки диодного моста

У такого схемотехнического решения есть и минус – в случае выхода из строя хотя бы одного полупроводника придется заменять всю сборку.

Для чего нужен диодный мост в генераторе автотехники

Диодный мост в генераторе

Это схемотехническое решение используется в электрических схемах автомобилей и мотоциклов. Диодный мост, устанавливаемый на генераторе переменного тока, нужен для преобразования вырабатываемого им переменного напряжения в постоянное. Постоянный ток служит для подзарядки АКБ и питания всех электропотребителей, имеющихся в современном транспорте. Требуемая мощность полупроводников в мостовой схеме определяется номинальным током, вырабатываемым генератором. В зависимости от этого показателя, полупроводниковые приборы разделяют на следующие группы по мощности:

• маломощные – до 300 мА;
• средней мощности – от 300 мА до 10 А;
• высокомощные – выше 10 А.

Для автотехники обычно применяют мосты из кремниевых диодов, способных отвечать эксплуатационным требованиям в широком температурном диапазоне – от -60°C до +150°C.

Чем заменить диодный мост в генераторе

В большинстве моделей авто- и мототехники мостовые сборки впаивают в алюминиевый радиатор, поэтому в случае выхода из строя их придется выпаивать и выпрессовывать из радиаторной пластины и заменять на новый. Поскольку это довольно сложная процедура, лучше избегать возникновения факторов, из-за которых сгорает диодный мост. Наиболее часто встречающиеся причины этой проблемы:

• на плату попала жидкость;
• грязь вместе с маслом проникла к полупроводникам и вызвала короткое замыкание;
• изменение положения полюсов контактов на АКБ.

Видео: принцип работы диодного моста

Диодный мост — электрическая схема, предназначенная для преобразования переменного тока в постоянный импульсный. Изобретение схемы в 1897 году приписывается немецкому физику Лео Гретцу, хотя англоязычные источники утверждают, что ещё в 1895 году диодный мост создал «польский Эдисон» — электротехник Карол Поллак. Наибольшее распространение схема получила после широкого внедрения полупроводниковых диодов.

Принцип работы

Принцип действия этого типа выпрямительного устройства основан на свойстве полупроводникового диода пропускать электроток в одном направлении и не пропускать в другом. Так, если мы правильно подключим плюс и минус, через устройство пойдёт ток. Поменяем плюс и минус местами — движения не будет.

Переменный ток отличается тем, что в течение одного полупериода он движется в одном направлении, а в течение второго — в противоположном. И если просто включить в цепь один диод, то он будет работать «с пользой» только в течение одного полупериода. А если соединить диоды так, чтобы использовать оба полупериода? Благодаря этой идее и появились мостовые выпрямители.

Схема диодного моста—выпрямителя довольно проста и может быть собрана своими руками. Он состоит из четырёх диодов, соединённых в виде квадрата. На два противолежащих угла подаётся переменный ток от генератора. С двух других противолежащих углов снимается постоянный. В первый полупериод открываются два диода, выпрямляя полуволну переменного тока. Во второй полупериод открываются два других диода, преобразуя вторую полуволну. В итоге на выходе получается постоянный ток с частотой импульсов в два раза выше, чем частота переменного тока.

Преимущества и недостатки схемы

1. Для использования выпрямленного тока импульсная составляющая должна быть сглажена с помощью фильтра—конденсатора. Чем выше частота, тем лучше проходит процесс сглаживания. Поэтому удвоение частоты в мостовой схеме является преимуществом.
2. Двухполупериодное выпрямление позволяет лучше использовать мощность питающего трансформатора и за счёт этого уменьшить его размеры.

Недостатки.

1. Удвоенное падение напряжения по сравнению с однополупериодным выпрямителем.
2. Удваиваются потери мощности на рассеяние тепла. Для снижения потерь в мощных низковольтных схемах используются диоды Шоттки с малым падением напряжения.
3. При выходе из строя одного из диодов моста выпрямительное устройство будет работать, однако его параметры будут отличаться от нормальных. Это, в свою очередь, может негативно сказаться на работе систем, запитанных от выпрямителя.

Использование и применение

Сегодня мосты широко применяются во всех случаях, когда используется постоянный ток — от мобильных телефонов, до автомобилей. Промышленность выпускает большое количество выпрямительных устройств, выполненных по мостовой схеме. Поэтому подобрать нужный мостик не составляет труда при условии ясного понимания, зачем он приобретается и какие функции будет выполнять.

Конструктивно выпрямители могут быть выполнены на отдельных диодах либо в виде единого блока. В первом случае при повреждении одного из диодов можно произвести замену. Для этого надо знать, как прозвонить диодный мост. Проверка проводится в виде последовательного перебора всех диодов на пропускание тока в прямом и обратном направлении. В качестве индикатора можно использовать как обычную лампочку, так и прибор, измеряющий силу тока или сопротивление.

Несмотря на доступность фабричных выпрямителей, многих интересует, как сделать диодный мост на 12 вольт самостоятельно. Дело в том, что 12 вольт — наиболее распространённое напряжение для питания многих устройств, например, персональных компьютеров. А стремление собрать выпрямитель самостоятельно зачастую вполне оправданно. Ведь большинство недорогих блоков питания, которые можно приобрести, не соответствуют заявленным параметрам по току и мощности.

Конечно, самодельный блок вряд ли будет выглядеть как фабричный, зато позволит произвести подключение устройств в полном соответствии с нужными параметрами.

Несмотря на то что выпрямительный мостик не является сложной схемой, его сборка требует не только умения спаять детали, но и правильно рассчитать их параметры. Прежде всего потребуется силовой трансформатор, понижающий напряжение до 10 вольт. Дело в том, что выходное напряжение моста выше входного примерно на 18 процентов. Поэтому если подать на выпрямитель 12 вольт переменного тока, то получим 14−15 вольт постоянного тока, а это может быть опасным для устройств, рассчитанных на 12 вольт.

Далее, нужно подобрать диоды, рассчитанные на двукратный запас по току. Так, если предполагается, что выпрямитель должен обеспечить ток силой в 5 ампер, то диоды должны выдерживать не менее 10 ампер. Двукратный запас должен иметь и конденсатор, но по напряжению. А для того чтобы лучше сглаживать выпрямленный ток, он должен иметь большую ёмкость. Поэтому оптимальным является электролитический конденсатор, рассчитанный на напряжение 25 вольт, ёмкостью от 2000 микрофарад. Все эти детали остаётся правильно соединить и проверить выходные параметры с помощью приборов.

Выпрямитель для усилителя или сага о быстром диоде

Многие говорят что в выпрямителях усилителей должны использоваться только лишь диоды Шоттки, или сверхбыстрые диоды («суперфаст» — это если по-русски  ). Если поставить обычные «медленные» диоды, то Великий Аудиофильский Дух обидится и хорошего звука вам не видать!  На наше счастье, Великий Аудиофильский Дух может навредить только тем, кто в него верит. Давайте попробуем разобраться в необходимости применения таких диодов без привлечения эзотерики, а при помощи одной лишь науки и техники.

Единственная претензия, предъявляемая к диодам, состоит в том, что они медленно закрываются, и при этом через них будто бы протекает обратный ток, разряжающий конденсаторы фильтра. Говорят, что это происходит примерно так, как показано на рис.1 красной линией.

Рис. 1. Ток диода в выпрямителе. Черная линия — диод закрывается быстро, красная линия — диод закрывается медленно.

Называют две основных причины протекания обратного тока:

1. Рассасывание объемного заряда в базе диода, в течение которого диод еще не закрылся.

2. Заряд емкости обратно смещенного n-p перехода, когда диод уже закрылся.

Мы разберем обе эти причины. Но сначала давайте подумаем вот о чем: если бы через диод протекал бы большой обратный ток (даже такой, как на рисунке 1), то конденсаторы фильтра разряжались бы сразу после своей зарядки, и напряжения питания никакого бы и не было! Раз выпрямители работают даже на медленных диодах, то разряд этот не такой уж большой и страшный (и почему-то в профессиональных методах рассчета выпрямителей про этот самый обратный ток вообще ничего не говорится!).

Начнем с эксперимента — практика, как известно, — критерий истины. Соберем схему простейшего выпрямителя с обычным «медленным» диодом (рис.2):

Рис. 2. Схема тестового выпрямителя.

Вот как это выглядит в реальности:

Рис. 3. Фото тестового выпрямителя.

Посмотрим на осциллографе ток через диод, ток довольно большой — максимальная амплитуда 12 ампер, что соответствует работе диода в реальных условиях:

Рис. 4. Реальный ток через диод.

Чего-то не видно этих самых токов разряда. Для большей наглядности изменим масштаб и добавим на осциллограмму линию развертки, чтобы был виден ноль, и если бы график нырял вниз вследствие тока разряда, это было бы хорошо заметно (рис.5):

Рис. 5. Реальный ток через диод в увеличенном масштабе. Красная линия — ориентир.

Сравните рис.1 и рис.5. В реальности не хватает той части, которая соответствует разряду конденсатора обратным током диода. Значит ли это, что такого тока нет вообще? Нет, обратный ток есть, просто он настолько мизерный, что обнаружить его обычным осциллографом в таком простом эксперименте невозможно (я даже так с ходу и не скажу, как можно измерить ток разряда в моем выпрямителе).

Давайте попробуем прикинуть, какой разрядный ток будет протекать через диод и насколько этот ток разрядит конденсатор фильтра. Я использую упрощенный расчет, так как при полном правильном расчете не обойтись без интегралов и прочей высшей математики. Упрощение сильно снизит точность (и завысит результаты!), но порядок цифр будет более-менее верным, и мы его наглядно представим.

Для простоты давайте рассчитаем мой выпрямитель, который я исследовал.

Причина 1.

Рассасывание объемного заряда в базе диода, вследствие чего он остается некоторое время в открытом состоянии. Время рассасывания возьмем 10 микросекунд. Это весьма большое время и у большинства диодов оно заметно меньше. Принцип расчета показан на рис. 6.

Рис.6. Теоретический обратный ток диода и обратное напряжение, вызывающее этот ток.

Итак, какое-то время диод открыт в прямом направлении и проводит прямой ток. После чего он должен закрыться, чтобы не пропустить ток обратный. Но диод не закрывается, и начинает пропускать обратный ток, показанный на рис.6 внизу красной линией. Ток протекает в течение времени Δt, равному времени рассасывания, т.е. у нас Δt = 10 мкс. При этом к диоду приложено обратное напряжение ΔU, из-за которого на самом деле и протекает обратный ток (а из-за чего еще ему протекать?).

Если мы узнаем ΔU, то можно будет определить и ток, а зная ток и время, которое он протекает – определить разряд конденсатора фильтра.

Поехали. Посмотрим, что там делается на самом деле – реальная осциллограмма на рис.7 (а линии на ней довольно условны):

Рис. 7. Осциллограмма реальных напряжения и тока диода с необходимыми построениями.

Для нахождения ΔU определимся со временем и фазовыми углами. Находим цену деления по горизонтали: 360 градусов = 50 делений, значит одно деление 7,2 градуса. От начала периода напряжения до конца протекания тока диода:

Это начало обратного тока диода. Обратный ток длится Δt=10 мксек. Переведем секунды в градусы: один период синусоиды 360 градусов = 20 миллисек, а 10 мкс — Х. Из пропорции находим, что Х = 10 мкс = 0,18 градуса. Следовательно, конец протекания обратного ток диода – 136,98 градуса.

Итак, ΔU – это разность напряжений между точками «а» и «б» на рисунках 6 и 7. Напряжение в точке «а»:

Напряжение в точке «б»:

Теперь найдем ток через диод. Объемное сопротивление базы Rб мощных диодов примерно равно 0,05 Ом. Ток по закону Ома:

Ну а теперь посмотрим, насколько же разряжается конденсатор фильтра при разряде током 1,6 А в течение 10 мкс:

На самом деле конденсатор разрядится намного меньше (из-за того, что ток не все время остается максимальным). Но и то, сравните напряжение на заряженном конденсаторе = 28,2 вольта и эти несчастные 1,6 мВ! Конечно их будет незаметно, ведь это 0,006% от напряжения на конденсаторе.

Итак, можем ли мы пренебречь разрядом конденсатора на 0,006%? Я так думаю, что можем. Если же поставить быстрый диод с временем рассасывания 100 нс, то разряд конденсатора уменьшится раз в 100 и будет равен 0,00006%. Выигрыш – ну просто обалденный!!! А народ еще спорит, какие диоды лучше — с временем восстановления 50 нс или все же подойдут 70 нс диоды! 

В чем заключается упрощение расчета? В том, что на самом деле обратное напряжение на диоде растет медленно, и обратный ток тоже растет медленно и имеет примерно такую форму, как на рис. 6 (т.е. было неправильно делить максимальное напряжение на сопротивление). Поэтому максимальный ток на самом деле будет раз в пять-десять меньше, чем мы посчитали. И максимальным он будет не все время, а лишь чуть-чуть. И разряд конденсатора — тоже будет меньше в несколько раз.

Причина 2.

Обратный ток через емкость запертого диода.

Прежде чем рассуждать о емкостном токе, вспомним, что существует такая схема включения диодов моста (рис.8), и она имеет ряд преимуществ перед обыкновенной.

Рис.8. Диодный мост, шунтированный конденсаторами.

В этой схеме емкость конденсаторов раз в 30 превышает емкость диодов, значит и обратный ток через конденсаторы течет в 30 раз больше (т.е. как бы обратный ток через емкость диода повышается в 30 раз), но никто почему-то не плачет по этому поводу.

Но у нас просто одиночный диод, его емкость порядка 300 пикофарад. Для того, чтобы определить, насколько заряд этой емкости «посадит» конденсатор фильтра, воспользуемся формулой:

Тогда, учитывая, что максимальное напряжение конденсатора 28,2 В:

Это в 1000 раз меньше, чем из-за объемного заряда и на такой мизер внимания обращать вообще нельзя! Точно также, при подключении конденсаторов параллельно диодам, снижение напряжение на конденсаторе фильтра будет 30…50 мкВ — подключайте конденсаторы на здоровье!

Вот и все. Никаких других объективных причин влияния «медленности» диода на работу выпрямителя не существует! (разве что ВЧ помехи про которые ниже). Что там думает себе Великий Аудиофильский Дух — нам по барабану, давайте обсудим результаты.

Итак.

Итак, что же получается? Обыкновенные «медленные» диоды никакого заметного разряда конденсаторов фильтра и не вызывают! А как же тогда быть с утверждениями: «я заменил обычные диоды на ультрафаст, и усилитель зазвучал!»? Ну, во-первых, на это есть первый закон самовнушения: «Если в системе заменить даже самый маленький проводок, система сразу зазвучит лучше». Этот закон объясняет 80% всех наших улучшений звучания (так хорошо слышимых на слух). На самом деле, никакого ужасного разряда конденсаторов «медленными» диодами не происходит, и значит не происходит никакого изменения звука от применения ультрафаст диодов. Это все аудиофильские сказки. Кроме того — самое главное — разряд конденсаторов питания всего лишь уменьшает напряжение питания! Ну и как это скажестя на качестве звучания?

А как же быть с тем, что в импульсных блоках питания, например компьютерных, устанавливают ультрафасты или Шоттки? Все верно. На тех частотах, на которых работают импульсные блоки, время закрывания диода будет равно уже порядка 1/3 периода (а не 1/2000, как на частоте 50 Гц), и это слишком много. Кроме того, импульсные сигналы имеют крутые фронты, и там напряжение на диоде изменяется резко, поэтому высокое обратное напряжение появляется сразу, что вызывает высокие обратные токи.

Есть и отрицательная сторона «скорости» диода. Отпирание/запирание диодов создает импульсы тока с довольно резкими фронтами, а значит и создает широкий спектр помех, который излучается выпрямителем, проводами, идущими к нему от трансформатора и проводами, идущими к конденсатору фильтра. И эти помехи попадают в усилитель и подгружают его высокими частотами (до сотен килогерц). Поэтому некоторые специалисты (например, профессор Никитин) даже советуют подключать выпрямитель к трансформатору через небольшой дроссель, это замедлит процессы отпирания/запирания диодов и снизит помехи.

Мне нечем измерить высокочастотную помеху, вот низкочастотная часть спектра тока диода моего выпрямителя — до 20 кГц.

Рис. 9. Спектр тока диода.

Красная линия — спектр тока непосредственно выпрямителя, а синяя — при включении последовательно с диодом катушки с небольшой индуктивностью, что снижает уровень ВЧ составляющих тока, а как раз именно они хорошо излучаются в эфир в виде помех.

Более быстрое отпирание/запирание «быстрых» диодов даст импульсы тока с более резкими фронтами, а значит и спектр помех, излучаемых выпрямителем, станет более широким. И с этими помехами будет труднее бороться, а попав в усилитель, они сильнее перегрузят его высокими частотами, чем если бы использовать «обыкновенные» диоды. Эта перегрузка на ВЧ (теперь уже до мегагерц) дает интермодуляции с усиливаемым сигналом и вполне может быть заметна на слух как изменение звучания. Например именно таким способом (подмешиванием ультразвуковых сигналов частоты дискретизации) пользовались некоторые изготовители карманых CD плееров. При этом субъективно увеличивалось количество высоких частот и такую «фичу» даже называли что-то типа «живые высокие». Натуральность звука на самом деле при этом уменьшалась.

Но.

Но на самом деле, есть своя польза от применения в выпрямителях диодов Шоттки. Дело в том, что прямое падение напряжения на них гораздо меньше, чем на обычных диодах с n-p переходом, а значит потери напряжения в выпрямителе будут меньше и больше напряжения уйдет в питание усилителя. В моем тестовом выпрямителе на обычном диоде при токе 12 А падало 1,2 вольт, а на диоде Шоттки — 0,6 вольт. Значит на диодном мосте в первом случае теряется 2,4 В, а во втором только 1,2 В. Скажете: «Подумаешь мелочь, ерунда 1 вольт!». Не всегда мелочь и ерунда. Если у вас напряжение питания усилителя +-60 вольт, то этот самый 1 вольт действительно ерунда. А если питание +-24 вольта? Давайте посчитаем. Просадка напряжения выпрямителя под нагрузкой порядка 80% от хх. В вольтах это получается 19,2. Падение напряжения на диодах 2,4 вольта. Падение напряжения на выходом каскаде усилителя, допустим, 4 вольта. Значит, на выходе усилителя получаем 19,2 — 2,4 — 4 = 12,8 вольт амплитуды. На синусе, на нагрузке 6 Ом это будет всего лишь 13,6 Вт. Если же использовать диоды Шоттки, то максимальное напряжение на выходе: 19,2 — 1,2 — 4 = 14 В, и синусная мощность уже 16,3 Вт. Чуть-чуть, но больше. Посмотрим на это чуть-чуть повнимательнее.

Музыкальный сигнал имеет импульсную структуру с резкими всплесками:

Рис. 10. Осциллограмма музыкального сигнала.

Большей частью средний уровень сигнала невысокий и легко воспроизводится усилителем. А вот максимальные значения импульсов… В нашем примере если максимальная выходная мощность усилителя 16 Вт (с диодами Шоттки), то он полностью воспроизводит пики сигнала (рис.10). А с обычными диодами, когда выходная мощность 13 Вт, пики обрезаются, как показано на рис. 10 красной линией (ну не хватает мощности для них!). Психоакустика установила, что если эти редкие всплески вот так обрезать, то сознание этого не заметит, то есть мы не будем слышать явных искажений. Но с субьективной стороны при прослушивании мы будем ощущать, что «что-то не то» — отсутствует легкость, воздушность, естественность, прозрачность и прочие «чувственные» части звука. И в таком случае действительно замена обычных диодов на диоды Шоттки существенно улучшает звучание! И именно с той «необъяснимой» субъективной стороны!!! На самом же деле — никакой мистики, никакого волшебства, чистая физика! Такой вариант событий встречается, на самом деле, довольно часто, и довольно часто применение диодов Шоттки оправдано и технически, и с точки зрения улучшения звучания усилителей.

Выходит, что суперфаст диоды на самом деле в выпрямителе для усилителя и нафиг не нужны и никакой реальной пользы от них нет (зато они более «нежные» и хуже выдерживают перегрузки по току в отличие от «медленных»). А вот диоды Шоттки иногда бывают очень даже полезны, но не быстродействием своим, а низким прямым падением напряжения. Естествено, это справедливо только для «аналоговых» выпрямителей, работающих с частотой сети 50 Гц. Но с другой стороны, если говорить о высококачественных усилителях, то только такие источники питания туда и нужны — импульсные источники и Hi-Fi несовместимы! 

29.09.2009

Total Page Visits: 1435 — Today Page Visits: 5

ВЫПРЯМИТЕЛИ

   В этой статье мы разберем какие бывают выпрямители, для какой цели служат, в чем заключаются особенности того или иного выпрямителя. Если мы решаем собрать какое-либо устройство или просто необходимо запитать готовое, то мы можем использовать питание от гальванических элементов (батареек), либо воспользоваться для этих целей аккумуляторами. Но как быть, если радиоустройство не планируется носить с собой и оно потребляет значительный ток? В таких случаях запитывают устройство от сети 220 вольт.

Фото трансформаторный блок питания

   Напрямую запитать от 220 вольт, разумеется, мы не можем, напряжение слишком высокое и ток переменный, а для питания электронных устройств почти всегда необходим постоянный ток и более низкое напряжение. Необходим так называемый сетевой адаптер.

Фотография трансформатора

   Понизить напряжение мы можем с помощью трансформатора, о нем мы поговорим в одной из следующих статей, пока нам достаточно знать, что с помощью трансформатора мы можем понизить или повысить напряжение при переменном токе. Далее нам необходимо сделать из переменного тока постоянный, для этих целей и служит выпрямитель. Существуют три основных типа выпрямителей.

Однополупериодный выпрямитель

Схема однополупериодный выпрямитель

   Этот выпрямитель работает только в течение положительного полупериода синусоиды. Это можно видеть на следующем графике:

Выпрямленный ток после однополупериодного выпрямителя

   На выходе после диода мы получаем пульсирующее напряжение, нам нужно сделать из него постоянное, то есть из пульсирующего тока получить постоянный. Для этих целей служит электролитический конденсатор большой емкости, подключенный параллельно выходу питания в соответствии с полярностью. На фотографии ниже можно увидеть внешний вид подобного конденсатора:

Электролитический конденсатор большой емкости

    Такой конденсатор благодаря большой емкости разряжается в течении отрицательного полупериода синусоиды. Обычно для фильтрации напряжения в выпрямителях применяют электролитические конденсаторы от 2200 микрофарад. В усилителях и других устройствах, где важно чтобы напряжение не проседало при увеличении мощности нагрузки, ставят конденсаторы на большую емкость, чем 2200 микрофарад. Для устройств питающих бытовую аппаратуру обычно конденсаторов такой емкости бывает достаточно. На следующем графике (выделено красным), мы можем видеть, как конденсатор поддерживает напряжение стабильным во время прохождения отрицательной полуволны.

Выпрямленный ток в однополупериодном выпрямителе после конденсатора

Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой

Схема двухполупериодный выпрямитель со средней точкой

   Для этой схемы необходим трансформатор, с двумя вторичными обмотками. Напряжение на диодах в два раза выше, чем при включении схемы с однополупериодным выпрямителем или при включении мостовой схемы. В этой схеме попеременно работают оба полупериода. В течении положительного полупериода работает одна часть схемы обозначенная В1, во время отрицательного полупериода работает вторая часть схемы обозначенная В2. Эта схема является менее экономичной, чем мостовая схема, в частности у неё более низкий коэффициент использования трансформатора. В этой схеме после диодов получается также пульсирующее напряжение, но частота пульсаций в два раза выше. Что мы и можем видеть на следующем графике:

График двухполупериодного выпрямителя

Двухполупериодный выпрямитель, мостовая схема

Схема двухполупериодный выпрямитель мостовая схема

   И наконец, рассмотрим схему мостового выпрямителя, самую распространенную схему, по которой сделана большая часть всех выпущенных трансформаторных блоков питания. Сейчас объясню принцип работы диодного моста:

Диодный мост рисунок

   Ток у нас на выходе с трансформатора переменный, а переменный ток, как известно, в течение периода дважды меняет свое направление. Говоря другими словам, конечно же упрощенно, при переменном токе с частотой 50 герц, ток у нас 100 раз в секунду меняет свое направление. То есть сначала он течет от вывода диодного моста под цифрой один, ко второму, потом в течение другой полуволны он течет от вывода под номером два к первому. 

Объяснение работы диодного моста

   Рассмотрим, что происходит с диодным мостом при подаче напряжения, мы видим, на рисунке обозначен красным путь тока, напрямую пройти к выводу диодного моста соединенного с переменным током не позволит диод, который получается у нас включенный в обратном включении, а в обратном включении, как мы помним, диоды не пропускают ток. Току остается только один путь (выделено на рисунке синим), через нагрузку и через диод уйти в провод соединенный с выводом переменного тока. Когда у нас ток меняет свое направление, то вступает в действие вторая часть диодного моста, которая действует аналогично той, что описал выше. В итоге у нас получается на выходе такой же график напряжения, как и у двухполупериодного выпрямителя со средней точкой:

График мостого выпрямителя

   При сборке выпрямителя нужно учитывать полярность на выходе диодного моста, если мы подключим электролитический конденсатор неправильно, то рискуем испортить конденсатор и можно считать, что повезло, если этим все ограничится. Поэтому при сборке диодного моста важно помнить одно правило, плюс на выходе с моста всегда будет в точке соединения 2 катодов диодов, а минус в точке соединения анодов. Встречается и такое обозначение на схемах диодного моста:

Еще одно изображение диодного моста

   Диодный мост можно собрать как из отдельных диодов, так и взять специальную сборку из 4 диодов, уже соединенных по мостовой схеме, и имеющий 4 вывода. В таком случае остается только подать переменный ток, идущий обычно с вторичной обмотки трансформатора на два вывода моста, а с оставшихся двух выводов снимать плюс и минус. Обычно на самой детали бывает обозначено, где какой вывод у моста. Так выглядит импортный диодный мост:

Фото импортного диодного моста

   На фото далее изображен отечественный диодный мост КЦ405.

Фото диодный мост кц405

Трехфазные выпрямители

   Существуют и трехфазные трансформаторы. Обычным однофазным диодным мостом с такого трансформатора не получится на выходе постоянный ток. Конечно, если нагрузка небольшая можно подключиться к одной фазе и к нулевому проводу трансформатора, но экономичным такое решение не назовешь.

Фото трехфазного трансформатора

   Для трехфазного тока существуют специальные схемы выпрямителей, две таких схемы приведены на рисунках ниже. Первая, известная как схема Миткевича, имеет низкий коэффициент габаритной мощности трансформатора. Эта схема применяется при небольших мощностях нагрузки.

Схема Миткевича

   Вторая схема, известная как Схема Ларионова, нашла широкое применение в электротехнике, так как имеет лучшие технико-экономические показатели по сравнению со схемой Миткевича.

Схема Ларионова

   Схема Ларионова может использоваться как «звезда-Ларионов” и «треугольник-Ларионов”. Вид подключения зависит от схемы подключения трансформатора, либо генератора, с выходом которого соединен этот выпрямитель. Автор статьи — AKV.

   Форум

   Форум по обсуждению материала ВЫПРЯМИТЕЛИ

Выпрямитель напряжения 12 вольт своими руками. Диодный мост

Во многих электронных приборах, работающих при переменном токе в 220 вольт устанавливаются диодные мосты. Схема диодного моста на 12 вольт позволяет эффективно выполнять функцию по выпрямлению переменного тока. Это связано с тем, что для работы большинства приборов используется постоянный ток.

Как работает диодный мост

Переменный ток, имеющий определенную меняющуюся частоту, подается на входные контакты моста. На выходах с положительным и отрицательным значением образуется однополярный ток, обладающий повышенной пульсацией, значительно превышающей частоту тока, подаваемого на вход.

Поэтому необходимо немного изменить соединение. Однако этот выпрямительный модуль скрывает один обман. Обратите внимание на дроссели общественного освещения. Щелкните значок столбца. большой дроссель. Статьи о выпрямителях все равно будут так много! На этот раз мы публикуем ссылку и дизайн выпрямителя с так называемыми «Все статьи» в столбце: для просмотра всех статей в этом разделе. Но прежде он обратился к нам с этим письмом: Дополнительный выпрямитель для измельчителя траффика.

Это уже очень опасно. В результате коэффициент фильтрации обычно составляет 90%. Почему этот тип выпрямителя? Это устройство с дросселем, проходящим через весь сварочный ток. Может быть, еще немного. сварки легированных и различных материалов или тонких листов. Далее следует описание каждого компонента. молчит. так что г-н Томан попытался подготовить такое руководство. конечно, за счет мобильности. Согласно различным форумам, этот тип всегда заинтересован, и, к сожалению, ответы на эти вопросы иногда вводят в заблуждение.

Появляющиеся пульсации нужно обязательно убрать, иначе электронная схема не сможет нормально работать. Поэтому, в схеме присутствуют специальные фильтры, представляющие собой электролитические с большой емкостью.

Сама сборка моста состоит из четырех диодов с одинаковыми параметрами. Они соединены в общую схему и размещаются в общем корпусе.

Выпрямитель имеет значительно лучшие сварочные свойства. На следующем рисунке показана схема подключения выпрямителя. Этот тип выпрямителя предназначен в первую очередь для промышленной сферы и предполагается. что в интересах объективности было бы целесообразно опубликовать инструкции по строительству выпрямителя с реактором с полным дросселем. Выпрямитель 130А с «большим» дросселем. Необходимо использовать только неповрежденные держатели электродов и предписанные защитные перчатки. У устройства также есть одна неисправность: сварка создает пики напряжения с амплитудой в сотни вольт и энергией более 70 Дж.

Диодный мост имеет четыре вывода. К двум из них подключается переменное напряжение, а два остальных являются положительным и отрицательным выводом пульсирующего выпрямленного напряжения.

Выпрямительный мост в виде диодной сборки обладает существенными технологическими преимуществами. Таким образом, на печатную плату устанавливается сразу одна монолитная деталь. Во время эксплуатации, для всех диодов обеспечивается одинаковый тепловой режим. Стоимость общей сборки ниже четырех диодов в отдельности. Однако, данная деталь имеет серьезный недостаток. При выходе из строя хотя-бы одного диода, вся сборка подлежит замене. При желании, любая общая схема может быть заменена четырьмя отдельными деталями.

Это действительно отличный дизайн. Судите сами. что в некотором роде свойства коммерческих инверторов перевешивают. устойчиво и приятно эластично. таких как хардкорный ремонт, если не вашей собственной энергией. В некоторых отношениях сборка с высококачественными компонентами может опережать коммерческие инверторы. вследствие травмы или травмы. которые мы сейчас представляем читателям. Превосходные свойства сварки будут особенно выделяться в незначительной и конкретной работе. Все работы будут нановидными для более высокого класса тепла. для указанного поперечного сечения железа и индуктивности около 2-3 мГн составляет около 60, от этого зависит поперечное сечение обмотки. потому что алюминиевая обмотка с необходимым большим поперечным сечением просто не подходит для скелета.

Применение диодных мостов

В любых приборах и электронике, для питания которых используется переменный электрический ток, присутствует схема диодного моста на 12 вольт. Ее используют не только в трансформаторных, но и в импульсных выпрямителях. Наиболее характерным импульсным блоком является блок питания компьютера.

Кроме того диодные мосты применяются в люминесцентных компактных лампах или в энергосберегающих лампах. Они дают очень хороший эффект при использовании их в пускорегулирующих электронных аппаратах. Широко применяются и во всех моделях современных аппаратов.

Выпрямитель все равно будет хорош. а не вычислительной. 70 поворотов основаны на расчете около 12 мм. немного больше не имеет значения. В корпусах типа оболочки почти необходимо использовать медь. Если 60 скелетов не вписываются в скелет. Количество потоков катушек не является критическим. существует реальная опасность перегрузки и последующей деформации свойств передачи. Медная обмотка должна иметь поперечное сечение 18. Рекомендуемая индуктивность находится в диапазоне 1-5 мГн. Необходимое сечение сердечника сердечника ядра составляет 30 см в случае обычных листов 25 мм.

Как сделать диодный мост

Преобразовать переменный ток в постоянный поможет диодный мост — схема и принцип действия этого устройства приводятся ниже. В обычной осветительной цепи течет переменный ток, который 50 раз в течение одной секунды меняет свою величину и направление. Его превращение в постоянный — достаточно часто встречающаяся необходимость.

Выпрямитель с большим дросселем. Типы сердечников с обмотками на обеих колонках имеют несколько лучший коэффициент охлаждения. без оболочки с изоляционной пленкой. Избранным был золотой центр. Его можно изготовить из ламината. толщина пластины воздушного зазора уменьшается. Дроссель требует воздушного зазора. ядро из демонтированного сварочного трансформатора также можно было использовать и иногда появляться в рекламе старых оригинальных дросселей. Поверхность готовой обмотки остается свободной для охлаждения.

Максимальное насыщение в сердечнике рассматривается. Следует учитывать значительную изоляцию обмоток от туши. но и больше проблем с пиками напряжения. пики напряжения действительно высоки. для наиболее часто используемых домашних электродов. Большая индуктивность приведет к лучшему фильтрующему коэффициенту. каков требуемый загрузчик и что такое конструкция дросселя. будь то ядро.

Принцип действия полупроводникового диода

Рис. 1

Название описываемого устройства ясно указывает, что эта конструкция состоит из диодов — полупроводниковых приборов, хорошо проводящих электричество в одном направлении и практически не проводящих его в противоположную сторону. Изображение этого прибора (VD1) на принципиальных схемах приведено на рис. 2в. Когда ток по нему течет в прямом направлении — от анода (слева) к катоду (справа), сопротивление его мало. При изменении направления тока на противоположное сопротивление диода многократно возрастает. В этом случае через него течет мало отличающийся от нуля обратный ток.

Итак, речь отличается. какие электроды будут использоваться чаще всего. Конструкция моста не подходит для больших сварочных токов. Если все провода тщательно заботятся, когда их прошивают в их проушины. Он несколько ограничивает передачу пиков напряжения на диоды и частично облегчает дугу. В зависимости от характеристик трансформатора его выходной ток короткого замыкания может быть на 50% выше. Просто добавление мостов не помогло. Выпрямитель для меньших сварочных токов может быть дешево выполнен с использованием четырех параллельных мостов 50А.

Поэтому при подаче на цепочку, содержащую диод, переменного напряжения U вх (левый график), электричество через нагрузку течет только в течение положительных полупериодов, когда к аноду приложено положительное напряжение. Отрицательные полупериоды «срезаются», и ток в сопротивлении нагрузки в это время практически отсутствует.

Основной ток охлаждения был перенаправлен с мостов на дроссель. Охлаждающий выпрямитель: для выпрямителя очень полезно охлаждать. Усиление его способности не имеет субъективного улучшения. Выходные клеммы выпрямителя. Размер выпрямителя примерно такой же. Следующие фотографии представляют собой общую механическую конструкцию дополнительного выпрямителя. Выпрямитель работает около 10 лет и уже был изменен. Менее вероятно, что он будет контролировать дренаж, изменяя провод электрода до или после сварки.

Тем не менее, произойдет совершенно другая ситуация. Дуга имеет тенденцию выходить наружу. что ожидаемый результат не будет соответствовать напряжению. Найти оптимальный ток практически невозможно. Конечно, он может использоваться для других трансформаторов. который полностью неизвестен выпрямителю. Выпрямитель может использоваться в концепции, описанной для всех распространенных типов электродов. Выпрямитель с большим дросселем снизу. Очень упрощенный и многослойный. или сжечь лист. где он значительно увеличил свою полезную ценность, 6 мм листового металла и, кроме того, одна из деталей легирована.

Строго говоря, выходное напряжение U вых (правый график) является не постоянным, хотя и течет в одном направлении, а пульсирующим. Нетрудно понять, что количество его импульсов (пульсаций) за одну секунду равно 50. Это не всегда допустимо, но пульсации можно сгладить, если подсоединить параллельно нагрузке конденсатор, имеющий достаточно большую емкость. Заряжаясь во время импульсов напряжения, в промежутках между ними конденсатор разряжается на сопротивление нагрузки. Пульсации сглаживаются, а напряжение становится близким к постоянному.

Электрод имел тенденцию прилипать к инвертору. разница между инвертором и выпрямителем в его собственной работе, и результат незначителен, и инвертор явно движимый мобильностью.

Тем не менее, произойдет совершенно другая ситуация. Дуга имеет тенденцию выходить наружу. что ожидаемый результат не будет соответствовать напряжению. Найти оптимальный ток практически невозможно. Конечно, он может использоваться для других трансформаторов. который полностью неизвестен выпрямителю. Выпрямитель может использоваться в концепции, описанной для всех распространенных типов электродов. Выпрямитель с большим дросселем снизу. Очень упрощенный и многослойный. или сжечь лист. где он значительно увеличил свою полезную ценность, 6 мм листового металла и, кроме того, одна из деталей легирована.

Изготовленный в соответствии в этой схемой выпрямитель называется однополупериодным, поскольку в нем используется лишь один полупериод выпрямленного напряжения. Наиболее существенные недостатки такого выпрямителя следующие:

• повышенная степень пульсаций выпрямленного напряжения;
• низкий КПД;
• большой вес трансформатора и его нерациональное использование.

Поэтому применяются такие схемы только для питания устройств малой мощности. Для исправления этой нежелательной ситуации разработаны двухполупериодные выпрямители, которые превращают отрицательные полуволны в положительные. Сделать это можно по-разному, но самый простой способ — использование диодного моста.

Рис. 2

Диодный мост — схема двухполупериодного выпрямления, содержащая 4 диода вместо одного (рис. 2в). В каждом полупериоде два из них открыты и пропускают электричество в прямом направлении, а два других закрыты, и ток через них не течет. Во время положительного полупериода положительное напряжение приложено к аноду VD1, а отрицательное — к катоду VD3. В результате оба этих диода открыты, а VD2 и VD4 — закрыты.

Во время отрицательного полупериода положительное напряжение приложено к аноду VD2, а отрицательное — к катоду VD4. Эти два диода открываются, а открытые во время предыдущего полупериода закрываются. Ток через сопротивление нагрузки течет в том же направлении. В сравнении с однополупериодным выпрямителем количество пульсаций возрастает вдвое. Результат — более высокая степень сглаживания при той же емкости конденсатора фильтра, увеличение КПД используемого в выпрямителе трансформатора.

Диодный мост может быть не только собран из отдельных элементов, но и изготовлен как монолитная конструкция (диодная сборка). Ее легче монтировать, а диоды обычно подобраны по параметрам. Немаловажно и то, что они работают в одинаковых тепловых режимах. Недостаток диодного моста — необходимость замены всей сборки при выходе из строя даже одного диода.

Еще ближе к постоянному будет пульсирующий выпрямленный ток, который позволяет получить трехфазный диодный мост. Его вход подключается к источнику трехфазного переменного тока (генератору или трансформатору), а напряжение на выходе почти не отличается от постоянного, и сгладить его еще проще, чем после двухполупериодного выпрямления.

Выпрямитель на основе диодного моста

Схема двухполупериодного выпрямителя на основе диодного моста, пригодная для сборки своими руками, изображена на рис. 3а. Выпрямлению подвергается напряжение, снимаемое со вторичной понижающей обмотки трансформатора Т. Для этого нужно подключить диодный мост к трансформатору.

Пульсирующее выпрямленное напряжение сглаживается электролитическим конденсатором С, имеющим достаточно большую емкость — обычно порядка нескольких тысяч мкФ. Резистор R играет роль нагрузки выпрямителя на холостом ходу. В таком режиме конденсатор С заряжается до амплитудного значения, которое в 1,4 (корень из двух) раза выше действующего значения напряжения, снимаемого со вторичной обмотки трансформатора.

С ростом нагрузки выходное напряжение уменьшается. Избавиться от этого недостатка можно, подключив к выходу выпрямителя простейший транзисторный стабилизатор. На принципиальных схемах изображение диодного моста часто упрощают. На рис. 3б показано, как еще может быть изображен соответствующий фрагмент на рис. 3а.

Следует заметить, что, хотя прямое сопротивление диодов невелико, тем не менее, оно отлично от нуля. По этой причине они нагреваются в соответствии с законом Джоуля-Ленца тем сильнее, чем больше величина тока, протекающего по цепи. Для предотвращения перегрева мощные диоды часто устанавливаются на теплоотводах (радиаторах).

Диодный мост — это практически обязательный элемент любого электронного устройства, питающегося от сети, будь то компьютер или выпрямитель для зарядки мобильного телефона.

Похожие записи:

Кремниевые выпрямительные диоды

• Изучив этот раздел, вы сможете:
• • Опишите типичные применения выпрямителя.
• • Распознавайте маркировку полярности выпрямителя.
• • Опишите типовые параметры выпрямителя.
• • Переход п.д.
• • Средний прямой ток.
• • Повторяющийся пиковый прямой ток.
• • Обратный ток утечки.
• • Повторяющееся пиковое обратное напряжение.
• • Время обратного восстановления.
• • Опишите влияние температуры на выпрямители.
• • Температурный разгон.

Рисунок 2.1.1. Кремниевые выпрямительные диоды

Кремниевые выпрямительные диоды

Выпрямительные диоды, подобные тем, что показаны на рис. 2.1.1 обычно используются в таких приложениях, как источники питания, использующие как высокое напряжение, так и большой ток, где они выпрямляют входящее сетевое (линейное) напряжение и должны пропускать весь ток, необходимый для любой цепи, которую они питают, который может составлять несколько ампер. или десятки ампер.

Как показано на рис. 2.1.2, для прохождения таких токов требуется большая площадь перехода, чтобы прямое сопротивление диода оставалось как можно более низким. Даже в этом случае диод может сильно нагреться. Черный полимерный корпус или даже болт на радиаторе помогают рассеивать тепло.

Сопротивление диода в обратном направлении (когда диод выключен) должно быть высоким, а изоляция, обеспечиваемая обедняющим слоем между слоями P и N, чрезвычайно хороша, чтобы избежать возможности обратного пробоя, когда изоляция обедненного слоя выходит из строя, и диод необратимо выходит из строя из-за высокого обратного напряжения на переходе.

Рисунок 2.1.2. Кремниевый выпрямитель

Конструкция

Маркировка полярности диодов

На полимерном кожухе диодов катод обычно обозначается линией вокруг одного конца кожуха диода. Однако существуют альтернативные указания: на некоторых выпрямительных диодах, залитых смолой, закругленный конец корпуса указывает на катод, как показано на рис. 2.1.2. На выпрямительных диодах с металлическими стержнями полярность диода может быть обозначена символом диода, напечатанным на корпусе.Штифт диода часто является катодом, но на него нельзя полагаться, как показано на рис. 2.1.1, это может быть анод! На диодах мостового выпрямителя символы + и — (плюс и минус), показанные на корпусе выпрямителя, указывают полярность выхода постоянного тока, а не анода или катода устройства, входные клеммы переменного тока обозначены маленькими синусоидальными символами. Один угол корпуса на некоторых линейных мостовых выпрямителях также часто скошен, но это не следует воспринимать как надежный указатель полярности, поскольку доступны выпрямители, которые используют эту индикацию как выходную клемму + или -.

Кремниевые выпрямительные диоды

бывают самых разных форм с сильно различающимися параметрами. Они различаются по токонесущей способности от миллиампер до десятков ампер, некоторые из них имеют обратное напряжение пробоя в тысячи вольт.

Параметры выпрямителя

Что означают параметры.

Слой истощения (соединение) p.d.

Слой истощения или стык p.d. представляет собой разность потенциалов (напряжение), которая естественным образом создается на обедненном слое за счет комбинации дырок и электронов во время изготовления диода.Этот п.д. необходимо преодолеть, прежде чем диод с прямым смещением станет проводящим. Для кремниевого перехода p.d составляет около 0,6 В.

Обратный ток утечки (I

_R ).

Когда PN-переход смещен в обратном направлении, будет течь очень небольшой ток утечки (I _R ), в основном из-за тепловой активности в полупроводниковом материале, встряхивая свободные электроны. Именно эти свободные электроны образуют небольшой ток утечки. В кремниевых устройствах это всего несколько наноампер (нА).

Максимальный повторяющийся прямой ток (I

_FRM ).

Это максимальный ток, который может пропустить диод с прямым смещением без повреждения устройства при выпрямлении повторяющейся синусоидальной волны. I _FRM обычно указывается с диодом, выпрямляющим синусоидальную волну с максимальным рабочим циклом 0,5 на низкой частоте (например, от 25 до 60 Гц), чтобы представить условия, возникающие, когда диод выпрямляет сетевое (линейное) напряжение.

Средний прямой ток (I

_FAV ).

Это средний выпрямленный прямой ток или выходной ток (I _FAV ) диода, обычно это прямой ток при выпрямлении синусоидальной волны 50 Гц или 60 Гц, усредненный между периодами, когда (полуволновой) выпрямительный диод срабатывает. проводимость, и период волны при обратном смещении диода. Обратите внимание, что это среднее значение будет значительно меньше повторяющегося значения, указанного для I _FRM . Этот (и другие параметры) также во многом зависят от температуры перехода диода.Взаимосвязь между различными параметрами и температурой перехода обычно указывается в виде сносок в технических паспортах производителей.

Повторяющееся пиковое обратное напряжение (В

_RRM )

Максимальное пиковое напряжение, которое может повторно подаваться на диод при обратном смещении (анод — катод +) без повреждения устройства. Это важный параметр, обычно относящийся к работе от сети (линии). Например. диод, используемый в качестве полуволнового выпрямителя для выпрямления сетевого напряжения 230 В переменного тока, будет проводить в течение положительного полупериода сигнала сети и отключаться во время отрицательного полупериода.В схеме источника питания катод выпрямительного диода обычно подключается к большому электролитическому накопительному конденсатору, который будет поддерживать катодное напряжение выпрямителя на уровне, близком к пиковым напряжениям формы волны сети. Помните, что волна 230 В переменного тока относится к среднеквадратичному значению волны, поэтому пиковое значение будет примерно 230 В x 1,414 = приблизительно + 325 В. Во время отрицательного полупериода сигнала сети анод диода упадет до максимального отрицательного значения около -325 В.Следовательно, будут повторяющиеся периоды (50 или 60 раз в секунду, когда обратное напряжение на диоде будет 325 В x 2 = 650 В. Поэтому для этой задачи необходимо использовать выпрямительный диод с параметром V _RRM на минимум 650 В, а для обеспечения надежности должен быть запас прочности для такого важного компонента, поэтому было бы разумнее выбрать диод с V _RRM 800 или 1000 В.

Максимальное рабочее пиковое обратное напряжение (В

_RWM )

Это максимально допустимое обратное напряжение.Обратное напряжение на диоде в любое время, независимо от того, является ли обратное напряжение изолированным переходным всплеском или повторяющимся обратным напряжением.

Рис. 2.1.3 Подавление выбросов

Максимальное обратное напряжение постоянного тока (В

_R )

Этот параметр устанавливает допустимый предел для обратного напряжения и обычно имеет то же значение, что и V _RRM и V _RWM . Теоретически эти максимальные параметры могут быть разными, но поскольку любое напряжение (мгновенное, повторяющееся или постоянное), которое не более чем на 5% больше любого из этих параметров, может потенциально разрушить диод, всегда рекомендуется проявлять осторожность при установке. диоды и предусмотреть разумный запас на случай неожиданных скачков напряжения.Одной из распространенных мер безопасности для защиты выпрямителей источника питания от внешних всплесков является подключение небольшого емкостного высоковольтного конденсатора, обычно дискового керамического типа, к каждому из четырех диодов в мостовом выпрямителе, как показано на рис. 2.1.3.

Время обратного восстановления (t

_rr )

Рис. 2.1.4 Обратное

Время восстановления (t _rr )

Время, необходимое для того, чтобы ток упал до заданного низкого уровня обратного тока при переключении с заданного прямого тока (диод включен) на заданный обратный ток (диод выключен, обычно <10% от значения 'on ' Текущий).Типичное значение t _rr раз для выпрямительных диодов, хотя и не такое быстрое, как у малосигнальных диодов, и в некоторой степени зависит от задействованных напряжений и токов, можно найти в десятках наносекунд (нс), например 30 нс для выпрямителя BYV28 3.5A I _AF 50 В и <60 нс для двойного выпрямителя BYV44 30A I _AF 500 В.

Когда выпрямительный диод используется в высокоскоростной операции переключения, например, в импульсном источнике питания, в идеале обратный ток должен мгновенно упасть до нуля.Однако, когда диод является проводящим (до выключения), по обе стороны от перехода будет большая концентрация неосновных носителей; это будут дырки, которые только что перешли на слой N-типа, и электроны, которые только что перешли на слой P-типа, но до того, как они были нейтрализованы путем присоединения к основным носителям. Если теперь внезапно применяется обратное напряжение (V _R ), как показано на рис. 2.1.4, диод должен быть выключен, но вместо того, чтобы ток через диод мгновенно падал до нуля, обратный ток (I _R ) устанавливается, поскольку эти неосновные носители притягиваются обратно через переход (дырки обратно в P-слой и электроны обратно в N-слой).Этот обратный ток будет продолжать течь, пока все эти носители заряда не вернутся на свою естественную сторону перехода.

Максимальная температура

На каждый из этих параметров могут влиять другие факторы, такие как температура окружающей среды, в которой работает диод, или температура перехода самого устройства. Любой полупроводник выделяет тепло, особенно те, которые используются в источниках питания. Поэтому важно, чтобы при проектировании таких цепей учитывались температурные эффекты.Одной из самых больших проблем является предотвращение теплового разгона, когда диод (или любой другой полупроводник) увеличивает свою температуру, что приводит к увеличению тока через устройство, что приводит к дальнейшему повышению температуры и так далее, пока устройство не будет разрушено. . Чтобы предотвратить эту проблему, каждый из параметров диода ссылается на температуру, например, обратный ток утечки кремниевого PN-диода обычно указывается при температуре окружающей среды 25 ° C, но, вероятно, примерно удвоится на каждые 10 ° C выше этого значения.Также повышение температуры вызовет уменьшение потенциала прямого перехода примерно на 2–3 мВ на каждый 1 ° C повышения температуры. Еще большее влияние на выпрямители Шоттки оказывает температура.

Начало страницы

Разница между диодом и выпрямителем (со сравнительной таблицей)

Диод — это полупроводниковое устройство с двумя выводами, которое позволяет току течь при прямом смещении и блокирует ток при обратном смещении. Выпрямитель — это схема, состоящая из диода, который имеет более высокую пропускную способность по току и, таким образом, используется для выпрямления сигнала переменного тока.Основное различие между диодом и выпрямителем состоит в том, что диод представляет собой устройство, которое замыкается при прямом смещении и размыкается при обратном смещении.

Напротив, выпрямитель — это устройство, которое используется для преобразования сигнала переменного тока в сигнал постоянного тока.

Другое важное различие между диодом и выпрямителем заключается в том, что оба они используются для разных целей. Когда нам нужен переключатель, мы будем использовать диод. С другой стороны, когда нам нужно преобразовать переменный ток в постоянный, мы будем использовать выпрямитель.

Вы все знаете о пользе коммутатора. Но вы можете знать, а можете и не знать об использовании выпрямителя в нашей повседневной жизни. Теперь вы все, должно быть, думаете, что это? Позвольте мне рассказать вам о самой незаменимой части нашей повседневной жизни, то есть о наших мобильных телефонах; ему нужен выпрямитель для зарядки. Зарядное устройство наших мобильных телефонов содержит выпрямительную цепь.

Переменный ток, подаваемый на выпрямитель, преобразуется в пульсирующий постоянный ток, который используется для зарядки наших мобильных телефонов.Мы обсудим еще несколько различий между диодом и выпрямителем с помощью сравнительной таблицы, но перед этим давайте осветим дорожную карту этой статьи.

Содержимое: диод и выпрямитель

1. Сравнительная таблица
2. Определение
3. Ключевые отличия
4. Заключение

Сравнительная таблица

Параметры	Диод	Выпрямитель
Определение	Диод — это полупроводниковый прибор, который проводит ток при прямом смещении и размыкается при обратном смещении.	Выпрямитель — это схема, состоящая из диода, понижающего трансформатора и схемы фильтра, которая вместе преобразует переменный ток в пульсирующий постоянный ток.
Структура	Это полупроводниковое устройство, но отдельный элемент или объект в электронной схеме.	Выпрямитель — это электронная схема, состоящая из нескольких элементов в качестве компонентов; среди которых решающее место занимает диод.
Допустимый ток	Низкий уровень в нормальных диодах.	Выпрямительные диоды имеют более высокую токовую нагрузку, чем обычные диоды.
Типы	Туннельный диод, PIN-диод, фотодиод, стабилитрон и т. Д. — это различные типы диодов.	Выпрямители в основном делятся на две категории: однофазные и трехфазные выпрямители, а однофазные также подразделяются на полуволновые и двухполупериодные выпрямители.
Применения	Диоды используются в переключателях, клипсаторах, зажимах и т. Д.	Выпрямители используются в компьютерах, зарядных устройствах, модуляторах, демодуляторах и т. Д.

Определение

Диод

Диод сформирован путем объединения образца полупроводника P-типа и полупроводника N-типа, , и образованный таким образом переход называется PN переходом . Большинство носителей с одной стороны PN-перехода проходят через другой переход.

Достигнута стадия, когда больше нет носителей заряда в направлении другого перехода.Это потому, что они не обладают достаточной энергией, необходимой для преодоления потенциала соединения. В этом состоянии диод будет работать только тогда, когда он получает энергию от любого внешнего источника, такого как батарея, элемент и т. Д.

Когда положительный полюс батареи подключен к P-выводу диода, а отрицательный вывод батареи подсоединен к N-выводу диода, истощенный слой начинает сокращаться. Это происходит из-за отталкивания основных носителей заряда с обеих сторон перехода.

Из-за описанного выше явления в диоде запускается процесс проводимости. Когда отрицательный вывод батареи соединен с положительным выводом диода, а положительный вывод батареи — с отрицательным выводом диода, ширина области истощения начинает увеличиваться. Вследствие этого увеличивается барьерный потенциал и прекращается токопроводимость.

Выпрямитель

Выпрямитель — это устройство, которое преобразует сигнал переменного тока в сигнал постоянного тока.Выходной постоянный ток, полученный от выпрямителя, не является чистым постоянным током, а состоит из пульсаций переменного тока. Таким образом, схема выпрямителя также состоит из фильтра, который удаляет пульсации переменного тока с выхода постоянного тока.

Переменный ток, подаваемый на выпрямитель для преобразования, представляет собой переменный ток высокого напряжения, потому что переменное напряжение всегда подается в большом количестве. Его экономично передавать в диапазоне высоких напряжений. Но выпрямитель не может обрабатывать переменный ток такой большой величины, поэтому на входной стороне подключен понижающий трансформатор .Это снижает величину приложенного переменного напряжения.

В основном, существует два типа выпрямителей: однофазный , и трехфазный . К ним относятся полуволновый выпрямитель и двухполупериодный выпрямитель . Полупериод преобразует полупериод переменного тока в постоянный, а полнополупериодный — полный цикл переменного тока в постоянный.

Ключевые различия между диодом и выпрямителем

1. Ключевое различие между диодом и выпрямителем состоит в том, что диод представляет собой полупроводниковое устройство, которое проводит однонаправленно, и действует как переключатель.Напротив, выпрямитель — это полупроводниковое устройство, которое преобразует переменный ток в пульсирующий постоянный ток.
2. Еще одно важное различие между диодом и выпрямителем — это пропускная способность по току как нормального диода, так и выпрямительного диода. Выпрямительный диод имеет большую токовую нагрузку, чем обычный диод.
3. Диоды используются в ограничителе , фиксаторе , схеме переключения и т. Д., В то время как выпрямители используются в зарядных устройствах для телефонов, цепях связи, двигателях постоянного тока и т. Д.

Заключение

Диод и выпрямитель, оба являются полупроводниковыми устройствами, но используются в разных приложениях из-за их различного функционирования.

Выпрямители | Диоды

Компания C&H Technology специализируется на производстве сильноточных высоковольтных промышленных выпрямителей с номинальным током от 10 до 10 000 ампер и от 100 до 4500 вольт. Области применения: сварка, генераторы, генераторы, зарядные устройства, гальваника, моторные приводы и тяга.

Выпрямитель (или диод) — это полупроводник, который имеет два электрода (анод и катод), которые пропускают электрический ток в одном направлении. Выпрямитель используется для преобразования переменного (переменного тока) в постоянный (постоянный). Типичный полупроводниковый диод имеет очень низкое прямое сопротивление (от 0,5 до 1,5 вольт) и обратный ток в несколько миллиампер при блокировке нескольких сотен вольт.

Стандартные выпрямители с восстановлением — Просмотреть все

• Шпильки выпрямителя доступны в стандартном исполнении либо в металлических стеклянных корпусах, либо в более дешевых пластиковых крышках.Компания C&H Technology предлагает одно из самых полных семейств продуктов со стержневыми диодами и SCR в отрасли.
• Пакеты выпрямителей Hockey Puk доступны от 24 мм до 125 мм.
Дискретные выпрямители
• в корпусах ТО-220 и ТО-247
• Выпрямительные модули доступны в конфигурациях с одним диодом, полумостом, полным мостом и с центральным отводом. Ультразвуковое соединение алюминиевых проводов для обеспечения высокой надежности и цикличности питания, превышающей отраслевые стандарты. Компрессионное соединение на токи более 250 ампер.Все модули соответствуют требованиям RoHS и UL.

Выпрямители с быстрым восстановлением — Просмотреть все

• Выпрямители с быстрым восстановлением — полный ассортимент продукции от 4А (дискретные) до 400А (шпильки и модули) до 1825А (пуки), от 100В до 4500В.
• Диоды UltraFast и HyperFast — полный диапазон от 8A до 75A, от 200V до 1200V.
• Платформа Fred Pt UltraFast для коррекции коэффициента мощности (PFC) DCM и CCM.
• UltraFast Diodes Очень гибкий процесс управления сроком службы для получения чрезвычайно низкого Vf или низкого trr.
• Мягкий диод быстрого восстановления, разработанный как встречно-параллельный диод для IGBT и выходного выпрямительного каскада.
• Демпферный диод GTO, тандемный диод FRED, диод свободного хода

Диоды Шоттки — Просмотреть все

• Самый большой ассортимент диодов Шоттки, доступных на рынке, от 0,5 А до 400 А, от 15 В до 150 В.
• Новый высокопроизводительный диод Шоттки, рассчитанный на температуру 175 ° C для высокотемпературных применений.
• Технология субмикронных траншей
• Очень низкое прямое падение напряжения

Диодные матрицы — Просмотреть все

Стандартное рекавери Диод быстрого восстановления FRED HEXFRED Диод Шоттки Пассивированная резина

Стекло пассивировано Wire Bondable паяемый Сжатие 150 мил От квадрата до 75 мм Круглый

Свяжитесь с нами сегодня для получения дополнительной информации о наших выпрямительных диодах.Мы предлагаем диоды Шоттки, диоды с быстрым восстановлением и стандартные выпрямительные диоды.

Диодные и выпрямительные устройства | Microsemi

Обзор

Microsemi является пионером в создании выпрямительных диодов с 1960 года. Текущее предложение диодов включает в себя мощные диоды, ВЧ-диоды и практически все разновидности диодов, используемых в Space , Commercial Aviation , Hi-Reliability , Военные и Промышленные (включая Автомобильные ) приложения.Дискретные решения Microsemi соответствуют стандарту MIL-PRF-19500 , и компания имеет больше квалификаций DLA, чем любой другой производитель космического уровня. Мы были первым производителем диодов, выбранным военными службами США в качестве источника поставки для обеспечения высочайшего указанного уровня надежности.

Для Коммерческий / Промышленный Приложения , охватывающие широкий диапазон требований приложений, предложения Microsemi диодов включают серию DL с низким VF и сверхмягким восстановлением, серию D средней скорости и напряжения, серию DQ высокой скорости сверхбыстрого восстановления , высокоскоростные диоды серии DS и кремниевые диоды Шоттки серии S.Диодные продукты сверхбыстрого восстановления (DQ) особенно подходят для приложений с более высокой частотой коммутации, таких как преобразователи AC-DC / DC-DC в зарядных устройствах H / EV и импульсных источниках питания. Семейство диодов DQ выпускается в сериях 600 В, 1000 В и 1200 В с номинальным током от 8 А до 100 А. Квалификация AEC-Q101 для семейства высоковольтных диодов DQ расширяет возможности применения продукции в приложениях с более высокой надежностью, таких как бортовые зарядные устройства и силовые агрегаты.

Характеристики диода DQ Сверхбыстрое время восстановления Мягкое восстановление Низкий ток утечки Оценка лавинной энергии Соответствует AEC-Q101

Преимущества диода DQ Более высокая частота коммутации Низкие коммутационные потери Коммутация с низким уровнем шума (EMI) Простое параллельное соединение Повышенная надежность системы

Применение диодов DQ Преобразователи AC-DC / DC-DC Инверторы Импульсный источник питания Зарядные устройства H / EV Бортовые зарядные устройства и трансмиссия H / EV

Таблица 1: Стандартные диоды Microsemi и диоды быстрого восстановления

Серия	Номинальное напряжение (В)	Характеристики	Приложения	Комментарий
DL	600	Low VF Сверхмягкое восстановление Оценка лавин	Выходной выпрямитель Резонансная цепь	Сверхмягкое восстановление сводит к минимуму или устраняет демпфер
D	200, 300, 400, 600, 100, 1200	Средний VF Средний	Frewheeling Diode Выходной выпрямитель Преобразователь постоянного тока в постоянный	собственный платиновый процесс
DQ	600, 100, 1200	Высокая скорость Оценка лавин	PFC Диод свободного хода Преобразователь постоянного тока в постоянный	Stepped epi улучшает мягкость Платиновый процесс, запатентованный AECQ101 Соответствует
DS	600	Очень высокая скорость	Высокочастотный PFC	Собственный платиновый процесс
Шоттки	200	Low VF Оценка лавин	Выходной выпрямитель Диод свободного хода Преобразователь постоянного тока в постоянный

Приложения

Рекомендуемые приложения для диодных и выпрямительных устройств

Параметрический поиск

• «Предыдущая
• {{n + 1}}
• Следующий »
Показано 2550100 на страницу

Детали	Состояние детали	упаковка Тип	Перевозчик пакетов	{{attribute.имя | noComma}} ({{attribute.type}})

В этой категории нет параметрических данных! попробуйте другие категории

Как работает диодный выпрямитель — объяснение низкого прямого падения напряжения в выпрямительном диоде

Введение:

Диодный выпрямитель — это полупроводниковый прибор, относящийся к «активным» электронным компонентам. Его основная функция — пропускать электрический ток только в одном направлении и блокировать в другом.Это свойство также приводит к выпрямлению электрического тока при использовании источника переменного тока. Выпрямительный диод обычно узнаваем по его черному цвету и белому кольцу на одном из его концов, что сравнимо с цветовой кодировкой резистора, которую мы изучали в предыдущей статье. Его размер может отличаться в зависимости от его допустимой мощности. Его два конца с двумя выводами или клеммами, отсюда и название диод (что по-гречески означает двуногий).

Внутреннее описание:

Диод, как и все полупроводники, в основном состоит из чистого кремния (в настоящее время более популярного, чем германий).По своей природе кремний является плохим проводником электричества, поэтому путем добавления в него определенных примесей (легирования) в определенной степени достигается проводимость. Эти примеси могут быть положительными или отрицательными носителями заряда, известными как p-тип и n-тип соответственно.

В диоде кремний p-типа и n-типа сплавлены вместе, образуя переход, называемый pn переходом. При подключении к источнику напряжения этот переход ограничит прохождение тока от n-типа к p-типу и позволит течь от p-типа к кремнию n-типа, только если напряжение больше 0.6 вольт. Это минимальное напряжение требуется в любом кремниевом полупроводнике для инициирования проводимости электронов и известно как прямое напряжение. Вывод p-типа диода называется анодом, а вывод n-типа называется катодом и обозначается кольцом или полосой на его корпусе.

Функции и использование:

В электронной схеме диод действует так же, как резиновый клапан в велосипедной шине. Клапан позволяет перекачиваемому воздуху поступать с одной стороны и блокирует с другой.Точно так же выпрямительный диод пропускает ток только в одном направлении. Таким образом, он используется в качестве защиты полярности в электронных схемах, чтобы избежать опасности случайного переключения напряжения питания.

Другой важной функцией выпрямительного диода является выпрямление, то есть преобразование переменного тока в постоянный. Напряжение переменного тока изменяется с положительного на отрицательное и наоборот несколько раз в секунду. В зависимости от подключения выпрямительный диод пропускает только положительный или отрицательный цикл и блокирует другой.Таким образом, результат будет либо чисто положительным, либо отрицательным. Это называется исправлением. Это свойство хорошо эксплуатируется и используется в источниках питания, адаптерах переменного / постоянного тока, зарядных устройствах и т. Д. Но важно знать, что для успешного выполнения описанной выше процедуры диода требуется минимальное входное напряжение на нем не менее 0,7 Вольт. выпрямление или, проще говоря, диоду требуется не менее 0,7 вольт, чтобы удовлетворительно инициировать проводимость электричества. Это называется низким прямым падением напряжения выпрямительного диода.

Тестирование:

Шаги, необходимые для тестирования диодного выпрямителя, следующие.

• Взять качественный цифровой мультиметр
• Установите диапазон в позиции диода
• На дисплее вы должны увидеть 3 или бесконечное значение напряжения в зависимости от используемого мультиметра
• Подключите красный зонд к катоду, а черный зонд к аноду диода
• На дисплее сразу же отобразится низкое прямое падение напряжения (выпрямительный диод) около 0.6 вольт
• Теперь поменяйте местами соединения, дисплей вернется к исходным показаниям, показывая, что диод исправен
• Если счетчик показывает другие показания, возможно, диод негерметичен или неисправен, а показание 0000 означает короткое замыкание.

Список литературы

Справочник по кремниевому стабилитрону и выпрямителю: теория, конструкция, характеристики и применение , разработано Отделом разработки приложений Motorola. (ASIN: B000ND8BXC)

Источник изображения

Схема полуволнового выпрямителя

: https: // commons.wikimedia.org/wiki/File:Half-wave_rectifier.png

Обозначение выпрямительного диода

: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diode_3D_and_ckt.png

Шахрам Маривани — ДИОДНЫЙ ХАРАКТЕРИСТИК И ПОЛУВолновой выпрямитель

ДИОДНЫЙ ХАРАКТЕРИСТИК И ПОЛУВолновой выпрямитель

Цель:

Целью этого эксперимента является изучение характеристики постоянного тока кремниевого выпрямительного диода. Также будут изучены и измерены характеристики однополупериодного выпрямителя.

Введение:

Диод на полупроводниковом переходе — очень полезное устройство, которое используется во многих электронных схемах. Диод представляет собой однонаправленное устройство, которое позволяет протекать электрическому току в одном направлении с небольшим сопротивлением, и в то же время обеспечивает относительно гораздо более высокое сопротивление, когда ток течет в противоположном направлении. Диод находится во включенном состоянии, когда он показывает низкое сопротивление, и выключен, когда он находится в режиме высокого сопротивления.

Ток будет течь в прямом направлении, когда напряжение прямого смещения достигнет напряжения включения 0,7 В в случае кремниевых диодов и около 0,3 В в случае германиевых диодов. Напряжение включения 0,7 В обусловлено равновесным барьерным потенциалом, также известным как встроенное напряжение. Для определения равновесного барьерного потенциала используются сложные соображения и уравнения энергии электронов. Однако его легко измерить по напряжению прямого включения кремниевого переходного диода.Типичная вольт-амперная характеристика маломощного кремниевого переходного диода показана на рисунке 1. Схема, используемая для получения этой кривой, состоит из переменного напряжения постоянного тока, приложенного к двум клеммам диода. Напряжение увеличивается с отрицательного значения до положительного значения. Прямой и обратный токи измеряются и отображаются в зависимости от напряжения.

Нелинейная характеристика диода может использоваться для преобразования переменного тока в однонаправленный, но пульсирующий ток в процессе, называемом выпрямлением.В выпрямительных схемах используется один или несколько диодов для обеспечения различной степени эффективности и действенности выпрямления. При анализе пульсирующих токов на выходе выпрямителя будет очевидно, что этот ток состоит из составляющей постоянного тока в дополнение ко многим гармоникам, которые являются целым числом, кратным основной гармонике входного переменного тока. Эти гармоники уменьшаются за счет использования некоторых реактивных компонентов, которые отфильтровывают гармоники и позволяют компоненту постоянного тока проходить на нагрузку.

На этом лабораторном занятии будет измерена и изучена ВАХ кремниевого диода. Полупериодный выпрямитель будет протестирован, и будет продемонстрировано влияние простого фильтра на выпрямленную форму волны.

Рисунок 1 — Вольт-амперная характеристика кремниевого выпрямительного диода

Подготовительные работы:

Схема однополупериодного выпрямителя показана на рисунке 2. Диод в этой схеме будет обеспечивать низкое сопротивление, когда входная мощность переменного тока проходит через положительную полярность.Сопротивление диода будет значительно выше, когда цикл переменного тока проходит через отрицательную полярность. Следовательно, формы входных и выходных сигналов в этой схеме показаны на рисунке 3.

Рисунок 2 — Принципиальная схема простого однополупериодного выпрямителя

Выпрямленное выходное напряжение может быть связано с входным переменным напряжением как,

Уравнение 1

, где
В _p-out — пиковое напряжение выпрямленного сигнала. V _p-in — пиковое напряжение на входе. Напряжение переменного тока.r _d — прямое сопротивление выпрямительного диода, V _ton — напряжение включения диода, а R _L — сопротивление нагрузки. См. Рисунки 2 и 3.

Рисунок 3 — Форма входного и выходного сигнала однополупериодного выпрямителя

Средняя составляющая постоянного тока в полуволновом выпрямленном сигнале определяется как,

Уравнение2

Фактически, выпрямительный диод преобразует переменный ток в последовательность напряжения одной полярности, приложенную к импедансу нагрузки, которая на самом деле представляет собой последовательность периодических импульсов, как ясно показано на рисунке 3.Эти однополярные импульсы содержат постоянную составляющую в дополнение к большому количеству нежелательных гармоник. Значительное улучшение сглаживания этих импульсов может быть достигнуто путем размещения большого конденсатора поперек импеданса нагрузки, как показано на рисунке 2. Форма выходного сигнала с конденсатором, подключенным к нагрузке, показана на рисунке 4.

Рисунок 4 — Влияние сглаживающего конденсатора на выпрямленную мощность, подаваемую на нагрузку.

Лабораторная работа:

1. Измерение характеристики постоянного тока переходного диода
   1. Установите напряжение постоянного тока источника питания на 0 В.
   2. Подключите диодную схему, как показано на рисунке 5.
   3. Измените напряжение питания постоянного тока с шагом 0,3 В или более. С помощью цифрового вольтметра измерьте V _в , V _R и V _D , как показано на рисунке 5. Сведите данные измерений в таблицу.
   4. Для каждого шага вычислите постоянный ток через диод, который равен (В _R /10).
   5. НЕ ДОПУСКАЙТЕ Vin ПРЕВЫШАТЬ 9 В постоянного тока.
   
   Рисунок 5 — Схема подключения для измерения характеристики постоянного тока переходного диода
   6. Поменяйте полярность источника питания постоянного тока, как показано на рисунке 5, и измените сопротивление на 4.7 МОм. Повторите шаги измерения с 1.a до 1.d.
   7. НЕ ДОПУСКАЙТЕ, чтобы Vin превышал 30 В постоянного тока.
2. Характеристика однополупериодного выпрямителя
   1. Подключите схему однополупериодного выпрямителя, как показано на рисунке 2, на котором R _L = 1 кОм. Не подключайте конденсатор C к нагрузке.
   2. Контролируйте на осциллографе одновременно V _s и V _или (см. Рисунок 3). Измерьте V _{на входе} и V _{на выходе} .Нарисуйте отображаемые осциллограммы. С помощью цифрового вольтметра измерьте напряжение постоянного тока на R _L .
   3. Рассчитайте значение прямого сопротивления диода rd, зная, что в измерениях используется кремниевый диод, в котором V _ton = 0,7 В.
   4. Подключите 47 мкФ к R _L . Наблюдайте за V _s и Vo на осциллографе и нарисуйте обе формы сигнала как можно точнее. Повторите измерение с конденсатором 10 мкФ.Сравните две формы выпрямленного сигнала, полученные с разными конденсаторами.

Результаты и обсуждения:

• Постройте ВАХ выпрямительного диода.
• Какое значение прямого сопротивления диода?
• Какое значение имеет сопротивление обратного смещения диода? (Подсказка: используйте измеренную кривую V-I для вычисления этого значения).
• Оцените напряжение включения диода по кривой ВАХ.
• Заметили ли вы какое-либо изменение выходного постоянного напряжения при подключении конденсатора к сопротивлению нагрузки? Если да, то сколько?
• Сравните измеренное напряжение постоянного тока на RL с рассчитанным по уравнению. В чем разница между двумя значениями? Почему есть разница (если есть)?

Трехфазный диодный выпрямитель | Plexim

Принцип работы

Трехфазный диодный выпрямитель преобразует трехфазное переменное напряжение на входе в постоянное напряжение на выходе.Чтобы показать принцип работы схемы, индуктивности источника и нагрузки (L _s и L _d ) не учитываются для простоты. Напряжение постоянного тока делится на шесть сегментов в пределах одного периода основного источника, который соответствует различным комбинациям линейного напряжения источника (V _LL ). В каждом сегменте есть минимальное и максимальное напряжение постоянного тока:

• Минимальное напряжение постоянного тока: Если одно линейное напряжение равно нулю, то минимальное напряжение постоянного тока составляет В _DC = В _LL · sin (60 °).
• Максимальное напряжение постоянного тока: напряжение постоянного тока увеличивается до максимального значения, равного V _DC = V _LL , где два линейных напряжения равны.

Между минимальным и максимальным напряжениями постоянного тока находится среднее напряжение постоянного тока, которое определяется по формуле: V _{DC, av} = V _LL · 3 / pi. Пульсации постоянного напряжения возникают с частотой, в 6 раз превышающей частоту сети. Для шести интервалов знаки фазных токов (I _a , I _b , I _c ) задаются как:

Фазовый интервал	Знак фазных токов
0 ° <φ <60 °	(0, -1, 1)
60 ° <φ <120 °	(1, -1, 0)
120 ° <φ <180 °	(1, 0, -1)
180 ° <φ <240 °	(0, 1, -1)
240 ° <φ <300 °	(-0, 1, 0)
300 ° <φ <360 °	(-1, 0, 1)

Влияние индукторов

Как и в случае однофазного диодного выпрямителя, включение нагрузки (L _d ) и индуктивности источника (L _s ) приводит к интервалу коммутации тока между двумя парами диодов.Чем больше индуктивность источника, тем больше времени требуется для коммутации тока. Например, после фазового интервала 1 (0 ° <φ <60 °) ток коммутируется с пары диодов D ₅ / D ₆ на D ₁ / D ₆ .

No related posts.