Променливото напрежение се доставя от захранващата организация до потребителите. Това се дължи на особеностите на транспорта на електроенергия. Но повечето домакински (и отчасти индустриални) електрически приемници изискват постоянно напрежение. За да го получите, са необходими преобразуватели. В много случаи те са изградени по схемата "понижаващ трансформатор - токоизправител - изглаждащ филтър" (с изключение на импулсни захранвания). Като токоизправител се използват диоди, свързани в мостова верига.
Съдържание
За какво е диоден мост и как работи
Диодният мост се използва като изправителна верига, която преобразува променливотоково напрежение в DC. Принципът на неговото действие се основава на еднопосочна проводимост - свойството на полупроводниковия диод да пропуска ток само в една посока.Един диод може да служи и като най-простият токоизправител.
С такова включване по-ниското (отрицателен) част от синусоидата е "отсечена". Този метод има недостатъци:
- формата на изходното напрежение далеч не е постоянна, като изглаждащ филтър е необходим голям и обемист кондензатор;
- мощността на променлив ток се използва максимум наполовина.
Токът през товара следва формата на изходното напрежение. Ето защо е по-добре да използвате пълновълнов токоизправител под формата на диоден мост. Ако включите четири диода според посочената схема и свържете товара, тогава когато към входа се приложи променливо напрежение, устройството ще работи по следния начин:
При положително напрежение (горната част на синусоидата, червена стрелка) токът ще тече през VD2 диода, товара, VD3. С отрицателен (долна част на синусоидата, зелена стрелка) през диода VD4, натоварване, VD1. В резултат на това за един период токът преминава през товара два пъти в една и съща посока.
Формата на вълната на изходното напрежение е много по-близка до права линия, въпреки че нивото на пулсации е доста високо. Мощността на източника се използва напълно.
Ако има източник на трифазно напрежение с необходимата амплитуда, можете да направите мост по следната схема:
В него към товара ще бъдат добавени три тока, повтарящи формата на изходното напрежение, с фазово изместване от 120 градуса:
Изходното напрежение ще обикаля върховете на синусоидите. Вижда се, че напрежението пулсира много по-малко, отколкото в еднофазна верига, формата му е по-близка до права линия. В този случай капацитетът на изглаждащия филтър ще бъде минимален.
И друга версия на моста - контролирана.В него два диода се заменят с тиристори - електронни устройства, които се отварят при подаването на сигнал към управляващия електрод. В отворена форма тиристорите се държат почти като обикновени диоди. Схемата изглежда така:
Сигналите за включване се подават от управляващата верига в уговорено време, изключване настъпва в момента, в който напрежението премине през нула. След това напрежението се осреднява през кондензатора и това средно ниво може да се контролира.
Обозначение на диоден мост и схема на свързване
Тъй като мост от диоди може да бъде изграден по различни схеми и съдържа малко елементи, в повечето случаи обозначението на токоизправителя се извършва чрез просто изчертаване на неговата електрическа схема. Ако това е неприемливо - например в случай на изграждане на блокова диаграма - тогава мостът се обозначава като символ, който показва всеки AC-to-DC преобразувател:
Буквата "~" означава вериги променлив ток, символът "=" - DC вериги и "+" и "-" - полярността на изхода.
Ако токоизправителят е изграден според класическата мостова схема от 4 диода, тогава се допуска леко опростено изображение:
Входът на токоизправителя е свързан към изходните клеми на източника на променлив ток (в повечето случаи това е понижаващ трансформатор), без да се спазва полярността - всеки изходен терминал е свързан към всеки вход. Изходът на моста е свързан към товара. Може или не може да изисква полярност (включително стабилизатор, изглаждащ филтър).
Диодният мост може да бъде свързан към източник на постоянно напрежение.В този случай се получава защитна схема срещу неволно обръщане на полярността - при всяко свързване на входовете на моста към изхода на захранването, полярността на напрежението на неговия изход няма да се промени.
Основни технически характеристики
Когато избирате диоди или завършен мост, на първо място, трябва да погледнете максимален работен напред ток. Той трябва да надвишава тока на натоварване с марж. Ако тази стойност е неизвестна, но мощността е известна, тя трябва да бъде преобразувана в ток съгласно формулата Iload \u003d Pload / Uout. За да се увеличи допустимият ток, полупроводниковите устройства могат да бъдат свързани паралелно - най-големият ток на натоварване се разделя на броя на диодите. В този случай е по-добре да изберете диоди в един клон на моста според близката стойност на спада на напрежението в отворено състояние.
Вторият важен параметър е напрежение напредза които е проектиран мостът или неговите елементи. То не трябва да е по-ниско от изходното напрежение на източника на променлив ток (върхова стойност!). За надеждна работа на устройството трябва да вземете марж от 20-30%. За да се увеличи допустимото напрежение, диодите могат да бъдат свързани последователно - във всяко рамо на моста.
Тези два параметъра са достатъчни за предварително решение за използването на диоди в изправително устройство, но трябва да се вземат предвид и някои други характеристики:
- максимална работна честота - обикновено няколко килохерца и няма значение за работа при промишлени честоти от 50 или 100 Hz, а ако диодът работи в импулсна верига, този параметър може да стане решаващ;
- спадане на напрежението във включено състояние за силициеви диоди е около 0,6 V, което е маловажно за изходно напрежение от, например, 36 V, но може да бъде критично при работа под 5 V - в този случай трябва да се изберат диоди на Шотки, които се характеризират с ниско стойност на този параметър.
Разновидности на диодни мостове и тяхното маркиране
Диодният мост може да бъде сглобен на дискретни диоди. За да спазвате полярността, трябва да обърнете внимание на маркировките. В някои случаи маркировка под формата на шаблон се нанася директно върху тялото на полупроводниковото устройство. Това е характерно за домашните продукти.
Чуждестранните (и много съвременни руски) устройства са маркирани с точка или пръстен. В повечето случаи това е обозначението на анода, но няма гаранция. По-добре е да погледнете ръководството или да използвате тестера.
Можете да направите мост от монтажа - четири диода са комбинирани в един пакет, а свързването на проводниците може да се извърши с външни проводници (например на печатна платка). Схемите за сглобяване могат да бъдат разнообразни, така че за правилната връзка трябва да разгледате листовете с данни.
Например диодният модул BAV99S, съдържащ 4 диода, но имащ само 6 извода, има два полумостове вътре, свързани по следния начин (има точка на корпуса близо до щифт 1):
За да получите пълноценен мост, трябва да свържете съответните изходи с външни проводници (червената следа показва пистите в случай на използване на печатно окабеляване):
В този случай се прилага променливо напрежение към щифтове 3 и 6. Положителният полюс на константата се отстранява от щифт 5 или 2, а отрицателният полюс се взема от щифт 4 или 1.
И най-лесният вариант е да се сглоби с готов мост вътре.От местни продукти това могат да бъдат KTs402, KTs405, има монтажни мостове от чуждестранно производство. В много случаи маркирането на заключенията се прилага директно към случая, а задачата се свежда само до правилния избор според характеристиките и до безгрешното свързване. Ако няма външно обозначение на заключенията, ще трябва да се обърнете към указателя.
Предимства и недостатъци
Предимствата на диодния мост са добре известни:
- схеми, разработени от десетилетия;
- лекота на сглобяване и свързване;
- проста диагностика на неизправности и лесен ремонт.
Като недостатъци е необходимо да се спомене увеличаването на размерите и теглото на веригата с увеличаване на мощността, както и необходимостта от използване на радиатори за високомощни диоди. Но нищо не може да се направи по въпроса - физиката не може да бъде измамена. Когато тези условия станат неприемливи, е необходимо да се вземе решение за преминаване към импулсна верига за захранване. Между другото, в него могат да се използват мостови диоди.
Трябва също да се отбележи, че формата на изходното напрежение далеч не е постоянна. За работа с потребители, които поставят изисквания за стабилност на захранващото напрежение, е необходимо да се използва мост във връзка с изглаждащи филтри и, ако е необходимо, изходни стабилизатори.
Подобни статии:
