Wisselspanning wordt geleverd door de energievoorzieningsorganisatie aan consumenten. Dit komt door de eigenaardigheden van het elektriciteitstransport. Maar de meeste huishoudelijke (en gedeeltelijk industriële) elektrische ontvangers hebben een constant voltage nodig. Om het te krijgen, zijn converters vereist. In veel gevallen zijn ze gebouwd volgens het schema "step-down transformer - rectifier - smoothing filter" (met uitzondering van schakelende voedingen). Diodes die in een brugcircuit zijn aangesloten, worden gebruikt als gelijkrichter.
Inhoud
Waar is een diodebrug voor en hoe werkt het?
De diodebrug wordt gebruikt als een gelijkrichtcircuit dat wisselspanning omzet in gelijkstroom. Het principe van zijn werking is gebaseerd op eenrichtingsgeleiding - de eigenschap van een halfgeleiderdiode om stroom in slechts één richting door te laten.Een enkele diode kan ook dienen als de eenvoudigste gelijkrichter.
Met een dergelijke opname, hoe lager (negatief) een deel van de sinusoïde is "afgesneden". Deze methode heeft nadelen:
- de vorm van de uitgangsspanning is verre van constant, een grote en omvangrijke condensator is vereist als afvlakfilter;
- de wisselstroom wordt maximaal voor de helft gebruikt.
De stroom door de belasting volgt de vorm van de uitgangsspanning. Daarom is het beter om een dubbelfasige gelijkrichter in de vorm van een diodebrug te gebruiken. Als u vier diodes inschakelt volgens het aangegeven schema en de belasting aansluit, zal het apparaat als volgt werken wanneer een wisselspanning op de ingang wordt toegepast:
Bij een positieve spanning (bovenste deel van de sinusoïde, rode pijl) zal de stroom door de VD2-diode, de belasting, VD3 vloeien. Met een negatief (onderste deel van de sinusoïde, groene pijl) door de diode VD4, belasting, VD1. Als gevolg hiervan gaat de stroom in één periode twee keer in dezelfde richting door de belasting.
De golfvorm van de uitgangsspanning ligt veel dichter bij een rechte lijn, hoewel het niveau van de rimpel vrij hoog is. Het bronvermogen wordt volledig benut.
Als er een driefasige spanningsbron met de vereiste amplitude is, kunt u een brug maken volgens het volgende schema:
Daarin worden drie stromen toegevoegd aan de belasting, waarbij de vorm van de uitgangsspanning wordt herhaald, met een faseverschuiving van 120 graden:
De uitgangsspanning zal rond de toppen van de sinusoïden gaan. Het is te zien dat de spanning veel minder pulseert dan in een enkelfasig circuit, de vorm is dichter bij een rechte lijn. In dit geval zal de capaciteit van het afvlakfilter minimaal zijn.
En een andere versie van de brug - gecontroleerd.Daarin worden twee diodes vervangen door thyristors - elektronische apparaten die openen wanneer een signaal op de stuurelektrode wordt toegepast. In de open vorm gedragen thyristors zich bijna als gewone diodes. Het schema ziet er als volgt uit:
Inschakelsignalen worden op afgesproken tijden gegeven vanuit het stuurcircuit, uitschakeling vindt plaats op het moment dat de spanning door nul gaat. Vervolgens wordt de spanning gemiddeld over de condensator, en dit gemiddelde niveau kan worden geregeld.
Diodebrugaanduiding en aansluitschema
Omdat een diodebrug volgens verschillende schema's kan worden gebouwd en weinig elementen bevat, wordt de aanduiding van een gelijkrichtereenheid in de meeste gevallen gemaakt door eenvoudig het schakelschema te tekenen. Als dit onaanvaardbaar is - bijvoorbeeld in het geval van het bouwen van een blokschema - dan wordt de brug aangegeven als een symbool, dat een eventuele AC-naar-DC-omzetter aangeeft:
De letter "~" betekent kettingen wisselstroom, het symbool "=" - DC-circuits, en "+" en "-" - de uitgangspolariteit.
Als de gelijkrichter is gebouwd volgens het klassieke brugcircuit van 4 diodes, is een enigszins vereenvoudigde afbeelding toegestaan:
De ingang van de gelijkrichtereenheid is verbonden met de uitgangsklemmen van de AC-bron (in de meeste gevallen is het een step-down transformator) zonder de polariteit te observeren - elke uitgangsklem is verbonden met een ingang. De uitgang van de brug is verbonden met de belasting. Het kan al dan niet polariteit vereisen (inclusief een stabilisator, afvlakfilter).
De diodebrug kan worden aangesloten op een constante spanningsbron.In dit geval wordt een beveiligingscircuit tegen onbedoelde polariteitsomkering verkregen - bij elke aansluiting van de brugingangen op de uitgang van de voeding zal de polariteit van de spanning aan de uitgang niet veranderen.
Belangrijkste technische kenmerken:
Bij het kiezen van diodes of een voltooide brug moet u allereerst kijken naar: maximale operationele voorwaartse stroom. Het moet de belastingsstroom met een marge overschrijden. Als deze waarde niet bekend is, maar het vermogen wel bekend is, moet deze worden omgezet in stroom volgens de formule Iload \u003d Pload / Uout. Om de toegestane stroom te vergroten, kunnen halfgeleiderapparaten parallel worden aangesloten - de grootste belastingsstroom wordt gedeeld door het aantal diodes. In dit geval is het beter om diodes in één tak van de brug te selecteren op basis van een nauwe waarde van de spanningsval in de open toestand.
De tweede belangrijke parameter is voorwaartse spanningwaarvoor de brug of zijn elementen zijn ontworpen. Deze mag niet lager zijn dan de uitgangsspanning van de AC-bron (piekwaarde!). Voor een betrouwbare werking van het apparaat moet u een marge van 20-30% nemen. Om de toegestane spanning te verhogen, kunnen diodes in serie worden geschakeld - in elke arm van de brug.
Deze twee parameters zijn voldoende voor een voorlopige beslissing over het gebruik van diodes in een gelijkrichter, maar er moet ook rekening worden gehouden met enkele andere kenmerken:
- maximale werkfrequentie - meestal een paar kilohertz en maakt niet uit voor gebruik bij industriële frequenties van 50 of 100 Hz, en als de diode in een pulscircuit werkt, kan deze parameter doorslaggevend zijn;
- spanningsval in de staat voor siliciumdiodes is het ongeveer 0,6 V, wat onbelangrijk is voor een uitgangsspanning van bijvoorbeeld 36 V, maar kritisch kan zijn bij gebruik onder 5 V - in dit geval moeten Schottky-diodes worden gekozen, die worden gekenmerkt door een lage waarde van deze parameter.
Soorten diodebruggen en hun markering
De diodebrug kan op discrete diodes worden gemonteerd. Om de polariteit te observeren, moet u op de markeringen letten. In sommige gevallen wordt een markering in de vorm van een patroon rechtstreeks op het lichaam van de halfgeleiderinrichting aangebracht. Dit is typisch voor binnenlandse producten.
Buitenlandse (en veel moderne Russische) apparaten zijn gemarkeerd met een punt of een ring. In de meeste gevallen is dit de aanduiding van de anode, maar er is geen garantie. Het is beter om de handleiding te bekijken of de tester te gebruiken.
U kunt een brug maken van de montage - vier diodes worden gecombineerd in één pakket en de aansluiting van de draden kan worden gedaan met externe geleiders (bijvoorbeeld op een printplaat). Montageschema's kunnen worden gevarieerd, dus voor de juiste aansluiting moet u de datasheets bekijken.
De BAV99S-diodeconstructie, die 4 diodes bevat maar slechts 6 pinnen heeft, heeft twee halve bruggen aan de binnenkant, die als volgt zijn verbonden (er is een stip op de behuizing bij pin 1):
Om een volwaardige brug te krijgen, moet u de overeenkomstige uitgangen verbinden met externe geleiders (rode lijn toont de sporen in het geval van gedrukte bedrading):
In dit geval wordt een wisselspanning toegepast op pinnen 3 en 6. De positieve pool van de constante wordt verwijderd van pin 5 of 2 en de negatieve pool wordt genomen van pin 4 of 1.
En de gemakkelijkste optie is om te monteren met een kant-en-klare brug erin.Van binnenlandse producten kunnen dit KTs402, KTs405 zijn, er zijn montagebruggen van buitenlandse productie. In veel gevallen wordt de markering van de conclusies rechtstreeks op de casus toegepast en wordt de taak alleen beperkt tot de juiste keuze op basis van de kenmerken en tot de foutloze verbinding. Als er geen externe aanduiding van de conclusies is, moet u naar de directory verwijzen.
Voor-en nadelen
De voordelen van een diodebrug zijn bekend:
- regelingen uitgewerkt voor decennia;
- gemak van montage en aansluiting;
- eenvoudige foutdiagnose en gemakkelijke reparatie.
Als nadelen is het noodzakelijk om de toename van de afmetingen en het gewicht van het circuit met toenemend vermogen te vermelden, evenals de noodzaak om koellichamen te gebruiken voor hoogvermogendiodes. Maar er kan niets aan worden gedaan - natuurkunde kan niet worden misleid. Wanneer deze omstandigheden onaanvaardbaar worden, is het noodzakelijk om te beslissen over de overgang naar een gepulseerd voedingscircuit. Overigens kunnen er overbruggingsdiodes in worden gebruikt.
Er moet ook worden opgemerkt dat de vorm van de uitgangsspanning verre van constant is. Om te kunnen werken met verbruikers die eisen stellen aan de stabiliteit van de voedingsspanning, is het noodzakelijk om een brug te gebruiken in combinatie met afvlakfilters en, indien nodig, uitgangsstabilisatoren.
Vergelijkbare artikelen:
