Пристрій, принцип дії та схема діодного моста випрямляча

Змінний електричний струм перетвориться в постійний пульсуючий за рахунок застосування спеціальних електронних схем - діодних мостів. Схему діодного моста випрямляча поділяють на 2 варіанти виконання: однофазну і трифазну. В роботі випрямляча головним елементом є діод. Конструктивно він являє собою пластину напівпровідникового кристала з двома зонами різної провідності. Особливістю є одностороннє пропускання електричного струму, в залежності від напрямку течії. Пристрій і робота випрямного діода засновані на особливостях p-n переходу між зонами напівпровідника. Його опір залежить від полярності зовнішньої напруги. В одному випадку воно велике, в іншому - незначно.

Однофазний діодний міст

Коли на вході - змінний синусоїдальний напруга, в кожен напівперіод струм проходить через одну пару діодів, а інша закрита. У результаті на виході схеми діодного моста випрямляча утворюється пульсуюча напруга, частота якого в два рази більше, ніж на вході.

Трифазна мостова схема

В даній схемі використовуються діодні полумостового випрямлячі. Вихідна напруга тут виходить з меншими пульсаціями.

Як згладити пульсації при випрямленні харчування?

Якість випрямленої напруги знижується із збільшенням його пульсації. Щоб її зменшити, застосовуються елементи, накопичують енергію при її надходженні від випрямляча і віддають при припинення її подачі. На схемі діодного моста випрямляча з конденсатором останній підключається паралельно навантаженню. Його ємність підбирається в залежності від навантажувального струму. При подачі імпульсу відбувається зарядка конденсатора. Між імпульсами (коли їх немає) напруга з нього віддається навантаженні.


В результаті згладжування вихідна напруга фільтра стає більше і наближається до величини амплітуди випрямленою величини. Ідеальне напруга на виході фільтра отримати не вдається з-за розрядки конденсатора між імпульсами. Зазвичай подібні пульсації допустимі. Їх можна зменшити шляхом збільшення ємності конденсатора. Якщо для згладжування застосовується котушка індуктивності, її підключають послідовно з навантаженням. В об'єднані ланцюга фільтрів входять дроселі і конденсатори.

Конструкції діодних мостів

Найпростіше пристрій мосту виконується з допомогою спайки окремих діодів. В промисловості випускають монолітні конструкції, які менше за розмірами і дешевше. Крім того, в них підбираються діоди з аналогічними характеристиками, що дозволяє їм працювати з однаковим нагріванням. Це підвищує надійність схеми діодного моста випрямляча. Перевагою діодних мостів з окремих елементів є можливість ремонту, коли один з них вийде з ладу. Складання ж доводиться замінювати повністю. Несправності в ньому виникають рідко, оскільки елементи правильно підібрані.

Харчування випрямлячів

Пристрої, що споживають великий струм, зазвичай живляться від мережі 220 В. Безпосередньо прилади не підключають, оскільки напруга для електронних схем потрібна невелика, а струм - постійний. Тоді застосовують мережевий адаптер.
Напруга знижується з допомогою трансформатора, який також створює гальванічну розв'язку між первинної і вторинної живильними ланцюгами. За рахунок цього знижується небезпека удару електричним струмом і захищається апаратура при появі у схемі короткого замикання. Сучасні адаптери в більшості випадків працюють за спрощеною бестрансформаторной схеми без гальванічної розв'язки, де зайве напруга поглинається на конденсаторі.

Схема діодного моста 12 вольт: інструкція і складання

Блок живлення складається з двох модулів, де перший - це понижуючий трансформатор, а другий - діодний міст, що перетворює один вид напруги в інший. Підбирається відповідний трансформатор. Первинна обмотка знаходиться за допомогою тестера. Її опір має бути найбільшим. Шляхом прозвонки мультиметром в режимі вимірювання опору знаходяться потрібні кінці. Потім знаходяться інші пари і робиться маркування. На первинну обмотку подається 220 В. Потім тестер переводиться в режим вимірювання змінної напруги та вимірюється напруга на інших обмотках. Слід вибрати або намотати одну на 10 Ст. Важливо, щоб напруга не було 12 В, оскільки після ємнісного фільтра воно збільшується на 18 %. Трансформатор підбирається під потрібну потужність, після чого береться запас на 25 %. 4 діода скручуються в діодний міст і кінці зпаюють. Потім схема з'єднується, на вихід підключається конденсатор на 25 та 2200 мкф (електроліт) і перевіряється в роботі.

Бестрансформаторним дитячих схема діодного моста випрямляча 24 вольта

У радіоаматорський практиці широко використовуються малопотужні блоки живлення без трансформаторів. Живлення 220 В подається через конденсатор баласту С1. Випрямляч складається з діодів VD1 VD2 і стабілітронів VD3 VD4. Щоб усунути кидки струму через міст, при підключенні живлення послідовно з конденсатором встановлюється обмеження струму резистор опором 50-100 Ом. Щоб розрядити конденсатор при непрацюючій схемою, до нього підключається паралельно резистор на 150-300 кОм.
На вихід схеми встановлюється згладжує конденсатор ємністю 2000 мкф. Відсутність гальванічного зв'язку створює небезпеку ураження електричним струмом.

Застосування

Області застосування діодного моста надзвичайно широкі і різноманітні:

освітлювальні прилади (світлодіодні і люмінесцентні лампи);

прилади обліку електроенергії;

блоки живлення електронної апаратури;

промислові блоки живлення, управління та зарядні пристрої.

Як вибрати діоди для виготовлення діодного моста?

Головними критеріями вибору є напруга і сила струму, при якій діод не перегрівається. При прямому включенні на ньому падає напруга близько 06 В, оскільки він володіє внутрішнім опором. Зворотне напруга, яке діод витримує, не входячи в режим теплового і електричного пробою, має певну межу. Якщо він розрахований на 220 В, береться запас не нижче 25 %. Але краще брати його досить великим, щоб уберегти від випадкових стрибків напруги в мережі. Струм також береться з запасом. Якщо потрібно, передбачається, що охолоджує радіатор. Для правильного вибору користуються довідковою таблицею діодів і діодних мостів.

Виробники діодних мостів

Серед елементів для освітлювальної техніки виділяються випрямлячі серій 1N4007 і MS250 виробництва компанії Diotec. Вони розраховані на напругу до 1000 В. У першому випадку схема діодного моста складається з 4 діодів, розміщених на друкованій платі, а в другому вона представлена у вигляді компактної складання. Хоча серія 1N4007 надійна в роботі, збірка MS250 дозволяє економити вага і займану площу. Незважаючи на це, попит на серію 1N4007 залишається високим, оскільки ціна знизилася настільки, що визначається переважно витратами на висновки з міді. Технологія виготовлення діодних мостів серії MS триває. Зараз всі 4 кристала мосту встановлюються разом, що підвищує його теплостійкість за рахунок рівномірності параметрів. Надійність випрямлячів падає з підвищенням температури навколишнього повітря. Цю проблему вирішує пристрій серії B250S2A, розрахований на струм 23 А і пропускає 07 А при 125 °С. Більшість виробників купують діоди, після чого збирають готові випрямлячі. Компанія Diotec займається всім циклом виробництва, від виготовлення кристалів до збірки і упаковки. Інша провідна світова компанія - IRF - володіє унікальними технологіями скорочення габаритів деталей, поліпшення тепловіддачі, підвищення ефективності напівпровідникової техніки. Вона є єдиною, що виробляє компоненти для всього циклу перетворення енергії.

Висновок

Схема діодного моста випрямляча застосовується у всій радіоелектронній апаратурі. Застосовувати слід двухполупериодние випрямлячі, характеристики яких значно краще одноперіодний. Перевірити будь-який з них можна самостійно, продзвонивши кожен діод.