60 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Какое напряжение после диодного моста

Какое напряжение после диодного моста

Модератор форума: Электродыч, Igoran
Форум радиолюбителей » СХЕМЫ » БЛОКИ ПИТАНИЯ » Напряжение после диодного моста

Напряжение после диодного моста

Пт, 08.09.2017, 13:55 | Сообщение # 1
andreysaa9
Пт, 08.09.2017, 14:28 | Сообщение # 2
ctc655
Пт, 08.09.2017, 14:33 | Сообщение # 3
andreysaa9
Пт, 08.09.2017, 15:35 | Сообщение # 4
nolpofaze
Пт, 08.09.2017, 15:48 | Сообщение # 5
Лекс59

27х1.4=37,8 вольт.
1. Это без нагрузки. По мере нагружения напруга будет падать.
2. Если у вас 43 без нагрузки, то возможно транс намотан с некоторым превышением. И напруга в сети может быть не 229 вольт. У меня временами до 245 доходила.

Даташит не смотрел. Главное, чтобы напруга не превышала допустимую для деталей. Возможно придется выбрать другую схему. Либо отмотать транс. А трансы в Скатах, которые торроидальные достаточно неплохи.
Я не знаю, как они намотаны. Обычно вторичка сверху. Ее можно отмотать. Если сверху первичка, то ее нужно наоборот — домотать.

Без конденсаторов не обойдетесь. Да и дело не в них. Там ведь синусоида. Ее максимум все-равно в 1,4 раза выше эффективного значения.

И кондер после моста — чем больше, тем лучше.

Наиболее простой и эффективный вариант — выбрать другую схему, на транзисторах.
Их много разных, выбирайте по вкусу.

Как полиативное решение — нагрузить выпрямитель до схемы стабилизатора. С полампера-ампер. Напруга несколько просядет. Например лампой накаливания. Но это бесполезное рассеивание в тепло.

Пт, 08.09.2017, 16:50 | Сообщение # 6
andreysaa9
Пт, 08.09.2017, 21:03 | Сообщение # 7
краб
Сб, 09.09.2017, 12:11 | Сообщение # 8
krupgena

Скажите на милость , а если запромежутить их такой схемой .

Сообщества › Электронные Поделки › Блог › Помогите с Зарядкой АКБ

Всем привет, увидел в интернете схему зарядки акб на трансформаторе от старых телевизоров ТС-180 и вспомнил что такой у меня есть.
Собрал по схеме, с трансформатора получаем 12.8-13 В, а на выходе с диодного моста 11.2-11.5.Подскажите пожалуйста что можно сделать, ведь данного напряжения не хватит для зарядки АКБ.

Смотрите также

Метки: зарядка

Комментарии 168

Если есть желание, переделайте БП от компьютера, получится хорошее зарядное. Доработок минимум,
в инете инфы полно. Советую.Удачи

Так, хочу написать своё ИМХО, т.к. это элементарная тема, и её почему-то мало кто понимает.
И так, на выходе у вас среднее значение 11.2-11.5 В, это с учетом падения напряжения на диодном мосту. До моста следовательно действующее значение 11,2(11,5) + 2*0,7=12,6 (12,9). Это именно действующее или эффективное значение значение напряжения. Его можно вычислить через интеграл от тока в квадрате по времени. Амплитудное значение получится путем умножения на 2^0.5=1,4142, т.е. 12,9*1,4142=18,2433 В, такое напряжение получится если подключить конденсатор, который заряжается до амплитудного значения. НО, это если конденсатор не разряжаю, т.е. без нагрузки. Когда подключаем нагрузку, то
во-первых амплитудное значение понизится, т.к. будет просадка на всех элементах.
во-вторых, не забываем, что чем выше напряжение на аккуме, тем ниже разность между напряжением заряда и напряжением аккума, и тем ниже ток.
в-третьих, чем выше напряжение аккума, тем меньшая часть полусинусоиды будет использована для заряда аккума, и тем меньше во времени ток будет протекать через аккум.
Конденсатор конечно будет повышать ток в первичной цепи, таким образом подтягивая напряжение, но этот эффект будет тем меньше, чем выше напряжение на аккумуляторе.
Тут можно ещё много чего писать, кому надо могу на доске написать и сфотать, благо я ТОЭ не первый год преподаю, но это по желанию.
А здесь, приведу простые примеры в мультисиме.
Предлагаемая многими схема, с диодным мостом и конденсатором, с учетом внутренних сопротивлений аккумулятора и трансформатора, т.е. схема замещения.
Схема savepic.su/6794265.jpg
Смотрим амперметр справа, в цепи аккумулятора.
Обратите внимание, конденсатор 10 000 мкф, сопротивление трансформатора 0,5 Ом — это ещё с запасом, реально оно больше в указанном автором, сопротивление аккума 0,1 Ом, примерно соответствует.
В итоге ток всего 0,85 А.
Если понизить напряжение аккумулятора, ток возрастет, но не сильно. Смотрите
savepic.su/6785049.jpg
savepic.su/6784025.jpg
С одной стороны результат есть, но как видите ток ограничен не трансформатором, а именно схемным решением. Получится зарядник размером с табурет и током чуть больше 2 А, когда аккум разряжен, и меньше 1 А при более чем 50 заряда. Заряжать будете трое суток.
Поэтому, я предложил вариант с умножителем, смотрите:
savepic.su/6788121.jpg
savepic.su/6777881.jpg
savepic.su/6780953.jpg
Как видите, можно получить ток заряда достаточно большой величины. И величина тока будет зависеть от номиналов конденсаторов. Чем больше ёмкость конденсаторов, тем выше ток. Смотрите:
savepic.su/6780953.jpg
savepic.su/6767641.jpg
Хотя, конечно при использовании умножителя ток на трансформаторе будет значительно выше.

Так же, хорошие варианты тут предложили, это домотать обмотку, чтобы повысить напряжение.

Прошу только конструктивное обсуждение, и обоснованные аргументы.

220 В после выпрямления 300 В не хватает для работы схемы — тоже умножитель ставлю. Почитайте приключенческую историю, как я решил вспомнить институтские годы спустя 25 лет:
www.drive2.ru/b/4899916394579136451/

Интересно, спасибо, почитаю))))

Так, хочу написать своё ИМХО, т.к. это элементарная тема, и её почему-то мало кто понимает.
И так, на выходе у вас среднее значение 11.2-11.5 В, это с учетом падения напряжения на диодном мосту. До моста следовательно действующее значение 11,2(11,5) + 2*0,7=12,6 (12,9). Это именно действующее или эффективное значение значение напряжения. Его можно вычислить через интеграл от тока в квадрате по времени. Амплитудное значение получится путем умножения на 2^0.5=1,4142, т.е. 12,9*1,4142=18,2433 В, такое напряжение получится если подключить конденсатор, который заряжается до амплитудного значения. НО, это если конденсатор не разряжаю, т.е. без нагрузки. Когда подключаем нагрузку, то
во-первых амплитудное значение понизится, т.к. будет просадка на всех элементах.
во-вторых, не забываем, что чем выше напряжение на аккуме, тем ниже разность между напряжением заряда и напряжением аккума, и тем ниже ток.
в-третьих, чем выше напряжение аккума, тем меньшая часть полусинусоиды будет использована для заряда аккума, и тем меньше во времени ток будет протекать через аккум.
Конденсатор конечно будет повышать ток в первичной цепи, таким образом подтягивая напряжение, но этот эффект будет тем меньше, чем выше напряжение на аккумуляторе.
Тут можно ещё много чего писать, кому надо могу на доске написать и сфотать, благо я ТОЭ не первый год преподаю, но это по желанию.
А здесь, приведу простые примеры в мультисиме.
Предлагаемая многими схема, с диодным мостом и конденсатором, с учетом внутренних сопротивлений аккумулятора и трансформатора, т.е. схема замещения.
Схема savepic.su/6794265.jpg
Смотрим амперметр справа, в цепи аккумулятора.
Обратите внимание, конденсатор 10 000 мкф, сопротивление трансформатора 0,5 Ом — это ещё с запасом, реально оно больше в указанном автором, сопротивление аккума 0,1 Ом, примерно соответствует.
В итоге ток всего 0,85 А.
Если понизить напряжение аккумулятора, ток возрастет, но не сильно. Смотрите
savepic.su/6785049.jpg
savepic.su/6784025.jpg
С одной стороны результат есть, но как видите ток ограничен не трансформатором, а именно схемным решением. Получится зарядник размером с табурет и током чуть больше 2 А, когда аккум разряжен, и меньше 1 А при более чем 50 заряда. Заряжать будете трое суток.
Поэтому, я предложил вариант с умножителем, смотрите:
savepic.su/6788121.jpg
savepic.su/6777881.jpg
savepic.su/6780953.jpg
Как видите, можно получить ток заряда достаточно большой величины. И величина тока будет зависеть от номиналов конденсаторов. Чем больше ёмкость конденсаторов, тем выше ток. Смотрите:
savepic.su/6780953.jpg
savepic.su/6767641.jpg
Хотя, конечно при использовании умножителя ток на трансформаторе будет значительно выше.

Так же, хорошие варианты тут предложили, это домотать обмотку, чтобы повысить напряжение.

Прошу только конструктивное обсуждение, и обоснованные аргументы.

Можно вопрос, у меня такой же транс на 12-12,5В вторички.
А без конденсаторов в схеме, напряжение на АКБ повысится в конце заряда из расчета 12*1,41=16,9В
Ведь АКБ тоже в некотором роде конденсатор?

Конечно повысится, амплитудное значение как вы и сказали будет равно 12*2^0.5, просто ток заряда будет очень низким. Акб все-таки не конденсатор, конденсатор обладает обладает практически нулевым внутренним сопротивлением и другой зависимостью напряжения заряда/разряда от времени. Но так — да, повышаться будет!

Что получается после выпрямления

Предисловие

Очень много вопросов задают по статье как получить из переменного напряжения постоянное. Напомню, что мы получали постоянное напряжение с помощью типичной схемы, которая используется во всей электронике:

Да, та статья получилась чуток сыровата, но суть преобразования переменного тока в постоянный мы постарались объяснить на пальцах. Но читатели все равно “не вкурили” ту статью, поэтому было решено написать еще одну статейку, но на этот раз разжевать все досконально.

Снова да ладом…

Придется возвращаться к истокам. Вместо трансформатора я возьму ЛАТР, который будет выдавать переменный ток:

Выставляем на ЛАТРе с помощью цифрового осциллографа напряжение амплитудой в 10 Вольт:

Как мы можем увидеть в нижнем левом углу, частота нашего сигнала 50 Герц. Это и есть частота сети. Длина одного кубика по вертикали равна 2 Вольтам.

Далее берем 4 кремниевых диода

И спаиваем из них диодный мост вот по такой схеме:

Подаем напряжение с ЛАТРа на диодный мост, а с других концов цепляем щуп осциллографа

Тыкаем щупом осциллографа в эти красные кружочки на схеме. Землю на один кружочек, а сигнальный на другой.

Смотрим, что получилось на дисплее осциллографа

Дело в том, что сопротивление щупа осциллографа обладает очень высоким входным сопротивлением, или иначе простыми словами: мы подцепили очень-очень высокоомный резистор к выходу диодного моста. Поэтому диодный мост в холостом режиме, то есть в режиме без нагрузки, не функционирует.

Для того, чтобы проверить диодный мост на работоспособность, нам надо его нагрузить. Это может быть резистор в несколько десятков или сотен Ом, лампочка, либо какая-нибудь электронная безделушка. В моем случае я взял лампочку накаливания на 12 Вольт от поворотника мотоцикла:

Цепляем ее к диодному мосту

Тыкаем щуп осциллографа в эти точки и смотрим осциллограмму

Как мы видим, напряжение с ЛАТРа чуть просело. Все зависит, конечно, от подключаемой нагрузки и мощности самого ЛАТРа. Про это я писал еще в статье работа трансформатора

Теперь тыкаем щупом в эти точки

Классика жанра! Превращаем отрицательную полуволну в положительную и получаем “горки” с частотой в 100 Герц ;-). Но ваш внимательный глаз ничего не заметил? Если даже мы и выпрямили напряжение с помощью диодного моста, то почему амплитуда каждой полуволны стала еще чуть меньше?

Дело все в том, что на PN-переходе диода в прямом смещении падает напряжение в 0,6-0,7 Вольт. Именно поэтому оно и вычитается с амплитуды напряжения, которое надо выпрямить.

Давайте теперь к диодному мосту запаяем конденсатор емкостью в 5000 мкФ и не будем цеплять никакую нагрузку

Тыкаем щупом сюда

Получили вот такую осциллограмму постоянного тока. Она в 1,41 раз больше, чем действующее (среднеквадратичное) значение сигнала с ЛАТРа (о действующем напряжении чуть ниже)

А теперь цепляем лампочку

Осциллограмма кардинально изменилась.

Как мы видим, напряжение просело и у нас получилась осциллограмма постоянного напряжения с небольшими пульсациями. Вот эти маленькие “холмики” и есть пульсации, в отличите от “гор” сразу после диодного моста с лампочкой-нагрузкой. Физический смысл здесь такой: конденсатор не успевает разряжаться на нагрузке, как снова приходит новая “горка” и снова заряжает конденсатор.

Правило диодного выпрямителя с конденсатором очень простое: чем больше емкость конденсатора и чем больше сопротивление нагрузки, тем меньше по амплитуде будут пульсации, и наоборот.

Но почему у нас просело напряжение? Ведь было уже 10 Вольт постоянного напряжения на конденсаторе без нагрузки?

А как цепанули лампочку стало намного меньше…

В чем же проблема? А проблема именно в законе сохранения энергии…

Среднеквадратичное значения напряжения

Допустим, у нас есть лампочка накаливания. Я ее подцепил к источнику постоянного тока и она у меня загорелась с какой-то яркостью. Потом я цепляю эту лампу к источнику переменного тока и добиваюсь такого же свечения лампы. Форма сигнала постоянного и переменного напряжения разные, а мощность, выдаваемая в нагрузку, в данном случае лампочку, одинаковая. Можно сказать, что среднеквадратичное значение переменного тока равняется значению постоянного тока.

То есть если у нас лампочка на 12 Вольт, я могу подать на нее 12 Вольт с блока питания или 12 Вольт с ЛАТРа. Лампочка будет светить с такой же яркостью. Мультиметр в режиме измерения переменного тока показывает именно среднеквадратичное значение напряжения.

Итак, чему же равняется среднеквадратичное значение вот этого сигнала?

А давайте замеряем. Для этого я беру мой любимый прибор токоизмерительные клещи, в который встроен целый мультиметр с True RMS и начинаю замерять среднеквадратичное значение

Мультиметр показал 7,18 Вольт. Это и есть среднеквадратичное значение этого сигнала.

Для синусоидальных сигналов оно легко вычисляется по формуле:

Umax – максимальная амплитуда, В

UД – действующее (среднеквадратичное) значение напряжения, В

Если считать по формуле, то получим 10/√2=7,07 Вольт. Сходится с небольшой погрешностью.

Как мы подцепили нагрузку, у нас сразу просела амплитуда напряжения с ЛАТРа, а следовательно, и среднеквадратичное значение напряжения

6, 68 Вольт. Хотя по формуле получается 9/1,41=6,38. Спишем на погрешности измерения.

Среднеквадратичное значение сложных сигналов

Но чему же равняется среднеквадратичное значение напряжения после диодного моста с включенной нагрузкой-лампочкой?

Для определения среднеквадратичного значения такого сигнала:

нам понадобится формула и табличка.

где Ka – это коэффициент амплитуды

Umax – максимальная амплитуда сигнала

U – действующее (среднеквадратичное) значение сигнала

А вот и табличка:

Теперь ищем по табличке наш пульсирующий сигнал с выпрямителя. Как мы видим, его коэффициент амплитуды равен 1,41 или, если быть точнее, √2. То есть точно такой же, как и у синусоидального сигнала.

Вычисляем по формуле и получаем:

После того, как мы поставили конденсатор, у нас почти получилась осциллограмма постоянного тока с значением в примерно в 6 Вольт, если полностью усреднить нашу кривую, то есть пренебречь небольшими пульсациями. Можно даже сказать, что это значение постоянного тока будет равняться среднеквадратичному значению переменного тока номиналом в 6 Вольт. Не забываем, что 0,6-0,7 Вольт у нас падают на диодах.

Заключение

Итак, какие выводы делаем из всего вышесказанного и показанного? Среднеквадратичное значение напряжения на выходе диодного выпрямителя чуточку меньше, чем до диодного моста. По 0,6-0,7 Вольт падает на диодах. Если бы мы поставили диоды Шоттки, то выиграли бы 0,3-0,4 Вольта, так как падения на Шоттках 0,2-0,3 Вольта. Схема двухполупериодного выпрямителя, с энергетической точки зрения является очень неплохой и поэтому используется в большинстве радиоэлектронных устройств.

Что такое диодный мост и как он работает?

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

Устройство и принцип работы

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

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

Рис. 1. Принцип работы диодного моста

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

Поэтому работа выпрямительного устройства будет иметь такие этапы:

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

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

Обозначение на схеме и маркировка

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

Рис. 2. Обозначение на схеме

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

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

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

Разновидности диодных мостов

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

Трехфазные выпрямители, в свою очередь, разделяются на шести- и двенадцатипульсовые модели, хотя схема диодного моста у них идентична. Рассмотрим более детально работу диодного устройства для трехфазной схемы.

Рис. 3. Схема трехфазного диодного моста

Диодный мост, приведенный на рисунке выше, получил название схемы Ларионова. Конструктивно для каждой из фаз устанавливается сразу два диода в противоположном направлении друг относительно друга. Здесь важно отметить, что синусоида во всех трех фазах имеет смещение в 120° друг относительно друга, поэтому на выходах устройства при наложении результирующей диаграммы получится следующая картина:

Рис. 4. Напряжение выпрямленное трехфазным мостом

Как видите, в сравнении с однофазным выпрямителем на базе диодного моста картина получается более плавной, а скачки напряжения имеют значительно меньшую амплитуду.

Технические характеристики

При выборе конкретного диодного моста для замены в выпрямительном блоке или для любой другой схемы важно хорошо ориентироваться в основных технических параметрах.

Среди таких характеристик наиболее значимыми для диодного моста являются:

  • Амплитудное максимальное напряжение обратной полярности – это пороговое значение более которого уже произойдет необратимый процесс и полупроводник выйдет со строя. Обозначается как UАобр в отечественных моделях или V­rpm для зарубежных.
  • Среднее обратное напряжение – представляет собой номинальное значение электрической величины, которое может прикладываться в процессе эксплуатации. Имеет обозначение Uобр в отечественных образцах или V­r(rms) для зарубежных диодных мостов.
  • Средний выпрямленный ток – обозначает действующую величину электрического тока на выходе диодного моста. На устройствах указывается как Iпр или Io для моделей отечественного или зарубежного производства соответственно.
  • Амплитудный выпрямленный ток – это максимальный ток на выходе выпрямителя, определяемый пиком полуволны на кривой, обозначается как Ifsm для пульсирующего тока на положительном и отрицательном выводе.
  • Падение напряжения в прямой полярности – определяет потерю напряжения от собственного сопротивления диодного моста. На устройстве обозначается как V­fm.

Если вы хотите выбрать модель на замену, допустим в сети 220 В, то главный параметр для диодного моста обратный ток и напряжение. Рабочие характеристики должны значительно превышать номинал сети, к примеру, при напряжении 220 В – диодный мост должен выдерживать около 400 В. По току подойдет и меньший запас, но его также следует предусмотреть.

Преимущества и недостатки

Кроме диодного моста существуют и другие способы преобразования переменного в постоянный ток. В сравнении с однополупериодным, двухполупериодное выпрямление обладает рядом преимуществ:

  • И отрицательная, и положительная полуволна синусоиды преобразуются в выходное напряжение, поэтому вся мощность трансформатора используется в наиболее оптимальной степени.
  • За счет большей частоты пульсации получаемое от диодного выпрямителя напряжение куда проще сглаживать при помощи фильтров.
  • Использование электроэнергии под нагрузкой уменьшает потери мощности на перемагничивание сердечника, возникающее из-за процессов взаимоиндукции в обмотках питающего трансформатора.
  • Гармоничное перераспределение кривой электротока и напряжения на выходе – за счет передачи каждого полупериода сразу двумя диодами в мосте, выходной параметр получается куда более равномерным.

К недостаткам диодного моста следует отнести и большее падение напряжения, в сравнении с однополупериодной схемой или выпрямителем с отводом из средней точки. Это обусловлено тем, что ток протекает сразу черед два полупроводниковых элемента и встречает омическое сопротивление от каждого из них. Такой недостаток может оказывать существенное влияние в слаботочных цепях, где доли ампера могут решать значение сигналов, режимы работы агрегатов и т.д. В качестве решения могут применяться диодные мосты с диодами Шотки, у которых падение прямого напряжения относительно ниже.

Еще одним недостатком является сложность определения перегоревшего звена, так как при выходе со строя хотя бы одного диода вся схема будет продолжать работать. Понять, что один из полупроводниковых элементов выпал из цепи можно лишь с помощью измерений, далеко не всегда прибор или схема отреагируют при сбое видимой неисправностью.

Практическое применение

На практике диодный мост имеет довольно широкий спектр применения – это и цифровая техника, блоки питания в персональных компьютерах, ноутбуках, различных устройствах, автомобильных генераторах, питающихся от низкого постоянного напряжения. Помимо этого их можно встретить в системах звуковоспроизведения, измерительной техники, теле- радиовещания, они устанавливаются в ряде различных устройств по всему дому. Для лучшего понимания роли диодного моста в этих приборах мы рассмотрим несколько конкретных схем, в которых он применяется.

Примеры схем с диодным мостом и их описание

Одна из наиболее простых схем с применением диодного моста – это зарядное устройство, применяемое для оборудования, питаемого низким напряжением. Один из таких вариантов рассмотрим на следующем примере

Рис. 5. Схема зарядного устройства

Как видите на рисунке, от понижающего трансформатора Т1 напряжение из переменного 220В преобразуется в переменное на уровне 7 – 9В. После этого пониженное напряжение подается на диодный мост VD, от которого выпрямленное через сглаживающий конденсатор С1 на микросхему КР. От микросхемы выпрямленное напряжение стабилизируется и выдается на клеммы разъема.

Рис. 6. Схема карманного фонаря

На рисунке выше приведен пример схемы карманного фонаря, данная модель подключается к бытовой сети 220В через розетку, что представлено соединением разъема Х1 и Х2. Далее напряжение подается на мост VD, а с него уже на микросхему DA1, которая при наличии входного питания сигнализирует об этом через светодиод HL1. После этого напряжение питания приходит на аккумулятор GB, который заряжается и затем используется в качестве основного источника питания для лампы фонарика.

Пример схемы сварочного агрегата

Здесь представлен пример схемы сварочного агрегата, в котором диодный мост устанавливается сразу после понижающего трансформатора для выпрямления электрического тока. Из-за сложности схемы дальнейшее рассмотрение работы устройства нецелесообразно. Стоит отметить, что существуют и другие устройства с еще более сложным принципом работы – импульсные блоки питания, ШИМ модуляторы, преобразователи и т.д.

Выпрямитель, схема диодного моста

Почти вся электронная аппаратура для своей работы требует определённую величину постоянного напряжения. В электрический сети передаётся синусоидальный сигнал с частотой 50 Гц. Для преобразования сигнала используется свойство полупроводниковых элементов пропускать ток только в одном направлении, а в другом блокировать его прохождение. В качестве преобразователя применяется схема диодного моста, позволяющая получать на выходе сигнал постоянной величины.

Физические свойства p-n перехода

Главным элементом, использующимся при создании выпрямительного узла, является диод. В основе его работы лежит электронно-дырочный переход (p-n).

Общепринятое определение гласит: p-n переход — это область пространства, находящаяся на границе соединения двух полупроводников разного типа. В этом пространстве образуется переход n-типа в p-тип. Значение проводимости зависит от атомного строения материала, а именно от того, насколько прочно атомы удерживают электроны. Атомы в полупроводниках располагаются в виде решётки, а электроны привязаны к ним электрохимическими силами. Сам по себе такой материал является диэлектриком. Он или плохо проводит ток, или не проводит его совсем. Но если в решётку добавить атомы определённых элементов (легирование), физические свойства такого материала кардинально изменяются.

Примешанные атомы начинают образовывать, в зависимости от своей природы, свободные электроны или дырки. Образованный избыток электронов формирует отрицательный заряд, а дырок — положительный.

Избыток заряда одного знака заставляет носителей отталкиваться друг от друга, в то время как область с противоположным зарядом стремится притянуть их к себе. Электрон, перемещаясь, занимает свободное место, дырку. При этом на его старом месте также образовывается дырка. В результате чего создаётся два потока движения зарядов: один основной, а другой обратный. Материал с отрицательным зарядом в качестве основных носителей использует электроны, его называют полупроводником n-типа, а с положительным зарядом, использующим дырки, p-типа. В полупроводниках обоих типов неосновные заряды образуют ток, обратный движению основных зарядов.

В радиоэлектронике из материалов для создания p-n перехода используется германий и кремний. При легировании кристаллов этих веществ образуется полупроводник с различной проводимостью. Например, введение бора приводит к появлению свободных дырок и образованию p-типа проводимости. Добавление фосфора, наоборот, создаст электроны, и полупроводник станет n-типа.

Принцип работы диода

Диод — это полупроводниковый прибор, имеющий малое сопротивление для тока в одном направлении, и препятствующий его прохождению в обратном. Физически диод состоит из одного p-n перехода. Конструктивно представляет собой элемент, содержащий два вывода. Вывод, подключённый к p-области, называется анодом, а соединённый с n-областью — катодом.

При работе диода существует три его состояния:

  • сигнал на выводах отсутствует;
  • он находится под действием прямого потенциала;
  • он находится под действием обратного потенциала.

Прямым потенциалом называется такой сигнал, когда плюсовой полюс источника питания подключён к области p-типа полупроводника, другими словами, полярность внешнего напряжения совпадает с полярностью основных носителей. При обратном потенциале отрицательный полюс подключён к p-области, а положительный к n.

В области соединения материала n- и p-типа существует потенциальный барьер. Он образуется контактной разностью потенциалов и находится в уравновешенном состоянии. Высота барьера не превышает десятые доли вольта и препятствует продвижению носителей заряда вглубь материала.

Если к прибору подключено прямое напряжение, то величина потенциального барьера уменьшается и он практически не оказывает сопротивление протеканию тока. Его величина возрастает и зависит только сопротивления p- и n- области. При прикладывании обратного потенциала, величина барьера увеличивается, так как из n-области уходят электроны, а из p-области дырки. Слои обедняются и сопротивление барьера прохождению тока возрастает.

Основным показателем элемента является вольт-амперная характеристика. Она показывает зависимость между приложенным к нему потенциалом и током, протекающим через него. Представляется эта характеристика в виде графика, на котором указывается прямой и обратный ток.

Схема простого выпрямителя

Синусоидальное напряжение представляет собой периодический сигнал, изменяющийся во времени. С математической точки зрения он описывается функцией, в которой начало координат соответствует времени равным нулю. Сигнал состоит из двух полуволн. Находящаяся полуволна в верхней части координат относительно нуля называется положительным полупериодом, а в нижней части — отрицательным.

При подаче переменного напряжения на диод через подключённую к его выводам нагрузку, начинает протекать ток. Этот ток обусловлен тем, что в момент поступления положительного полупериода входного сигнала диод открывается. В этом случае к аноду прикладывается положительный потенциал, а к катоду отрицательный. При смене волны на отрицательный полупериод диод запирается, так как меняется полярность сигнала на его выводах.

Таким образом, получается, что диод как бы отрезает отрицательную полуволну, не пропуская её на нагрузку и на ней появляется пульсирующий ток только одной полярности. В зависимости от частоты приложенного напряжения, а для промышленных сетей она составляет 50 Гц, изменяется и расстояние между импульсами. Такого вида ток называется выпрямленным, а сам процесс —однополупериодным выпрямлением.

Выпрямляя сигнал, используя один диод, можно питать нагрузку, не предъявляющую особых требований к качеству напряжения. Например, нить накала. Но если запитать, например, приёмник, то появится низкочастотный гул, источником которого и будет промежуток, возникающий между импульсами. В некоторой мере для избавления от недостатков однополупериодного выпрямления совместно с диодом применяется параллельно включённый нагрузке конденсатор. Этот конденсатор будет заряжаться при поступлении импульсов и разряжаться при их отсутствии на нагрузку. А значит, чем больше значение ёмкости конденсатора, тем ток на нагрузке будет более сглажен.

Но наибольшего качества сигнала возможно достичь, если использовать для выпрямления одновременно две полуволны. Устройство, позволяющее это реализовать, получило название диодный мост, или по-другому — выпрямительный.

Диодный мост

Такое устройство представляет собой электрический прибор, служащий для преобразования переменного тока в постоянный. Словосочетание «диодный мост» образуется из слова «диод», что предполагает использование в нём диодов. Схема диодного моста выпрямителя зависит от сети переменного тока, к которой он подключается. Сеть может быть:

В зависимости от этого и выпрямительный мост называется мостом Гретца или выпрямителем Ларионова. В первом случае используется четыре диода, а во втором прибор собирается уже на шести.

Первая схема выпрямительного прибора собиралась на радиолампах и считалась сложным и дорогим решением. Но с развитием полупроводниковой техники диодный мост полностью вытеснил альтернативные способы выпрямления сигнала. Вместо диодов редко, но ещё применяются селеновые столбы.

Конструкции и характеристики прибора

Конструктивно выпрямительный мост выполняется из набора отдельных диодов или литого корпуса, имеющего четыре вывода. Корпус может быть плоского или цилиндрического вида. По принятому стандарту, значками на корпусе прибора отмечаются выводы подключения переменного напряжения и выходного постоянного сигнала. Выпрямители, имеющие корпус с отверстием, предназначены для крепления на радиатор. Основными характеристиками выпрямительного моста являются:

  1. Наибольшее прямое напряжение. Это максимальная величина, при которой параметры прибора не выходят за границы допустимых.
  2. Наибольшее допустимое обратное напряжение. Это максимальное импульсное напряжение, при котором мост длительно и надёжно работает.
  3. Наибольший рабочий ток выпрямления. Обозначает средний ток, протекающий через мост.
  4. Максимальная частота. Частота подаваемого на мост напряжения, при которой прибор работает эффективно и не превышает допустимый нагрев.

Превышение значений характеристик выпрямителя приводит к резкому сокращению срока его службы или пробою p-n переходов. Необходимо отметить такой момент, что все параметры диодов указываются для температуры окружающей среды 20 градусов. К недостаткам применения мостовой схемы выпрямления относят большее падение напряжения, по сравнению с однополупериодной схемой, и более низкое значение коэффициента полезного действия. Для уменьшения величины потерь и снижения нагрева мосты часто изготавливают с применением быстрых диодов Шотки.

Схема подключения устройства

На электрических схемах и печатных платах диодный выпрямитель обозначается в виде значка диода или латинскими буквами. Если выпрямитель собран из отдельных диодов, то рядом с каждым ставится обозначение VD и цифра, обозначающая порядковый номер диода в схеме. Редко используются надписи VDS или BD.

Диодный выпрямитель может подключаться напрямую к сети 220 вольт или после понижающего трансформатора, но схема включения его остаётся неизменной.

При поступлении сигнала в каждом из полупериодов ток сможет протекать только через свою пару диодов, а противоположная пара будет для него заперта. Для положительного полупериода открытыми будут VD2 и VD3, а для отрицательного VD1 и VD4. В итоге на выходе получится постоянный сигнал, но его частота пульсации будет увеличена в два раза. Для того чтобы уменьшить пульсацию выходного сигнала, используется, как и в случае с одним диодом, параллельное включение конденсатора С1. Такой конденсатор ещё называют сглаживающим.

Но случается так, что диодный мост ставится не только в переменную сеть, но и подключается в уже выпрямленную. Для чего нужен диодный мост в такой цепи, станет понятно, если обратить внимание в каких схемах используется такое его включение. Эти схемы связаны с использованием чувствительных радиоэлементов к переполюсовке питания. Использование моста позволяет осуществить простую, но эффективную защиту «от дурака». В случае ошибочного подключения полярности питания радиоэлементы, установленные за мостом, не выйдут из строя.

Проверка на работоспособность

Такой тип электронного прибора можно проверить, не выпаивая из схемы, так как в конструкциях устройств никакое его шунтирование не используется. В случае выпрямителя, собранного из диодов, проверяется каждый диод в отдельности. А в случае с монолитным корпусом измерения проводятся на всех четырёх его выводах.

Суть проверки сводится к прозвонке мультиметром диодов на короткое замыкание. Для этого выполняются следующие действия:

  1. Мультиметр переключается в режим позвонки диодов или сопротивления.
  2. Штекер одного провода (чёрного) вставляется в общее гнездо тестера, а второго (красного) в гнездо проверки сопротивления.
  3. Щупом, подключённым чёрным проводом, дотроньтесь до первой ножки, а щупом красного провода до третьего вывода. Тестер должен показать бесконечность, а если поменять полярность проводов, то мультиметр покажет сопротивление перехода.
  4. Минус тестера подается на четвёртую ногу, а плюс на третью. Мультиметр покажет сопротивление, при смене полярности бесконечность.
  5. Минус на первую ногу, плюс на вторую. Тестер покажет открытый переход, при смене – закрытый.

Такие показания тестера говорят об исправности выпрямителя. В случае отсутствия мультиметра можно воспользоваться обычным вольтметром. Но при этом придётся подать питание на схему и замерить напряжение на сглаживающем конденсаторе. Его величина должна превышать входное в 1,4 раза.

Какое напряжение после диодного моста

Источники питания электронной аппаратуры, импульсные и линейные регуляторы. Топологии AC-DC, DC-DC преобразователей (Forward, Flyback, Buck, Boost, Push-Pull, SEPIC, Cuk, Full-Bridge, Half-Bridge). Драйвера ключевых элементов, динамика, алгоритмы управления, защита. Синхронное выпрямление, коррекция коэффициента мощности (PFC)

  • 38 минут назад
  • Тему:мощный DC-DC с гальванической развязкой
  • От:Baza
  • Обратная Связь, Стабилизация, Регулирование, Компенсация

    Организация обратных связей в цепях регулирования, выбор топологии, обеспечение стабильности, схемотехника, расчёт

    • 13 декабря, 2019
    • Тему:LDO MIC29302A управление от STM32(pwm)
    • От:spirit_1
  • Первичные и Вторичные Химические Источники Питания

    Li-ion, Li-pol, литиевые, Ni-MH, Ni-Cd, свинцово-кислотные аккумуляторы. Солевые, щелочные (алкалиновые), литиевые первичные элементы. Применение, зарядные устройства, методы и алгоритмы заряда, условия эксплуатации. Системы бесперебойного и резервного питания

    • 6 часов назад
    • Тему:Поведение полуубитых свинцовых аккумуляторов
    • От:king2
  • Высоковольтные Устройства — High-Voltage

    Высоковольтные выпрямители, умножители напряжения, делители напряжения, высоковольтная развязка, изоляция, электрическая прочность. Высоковольтная наносекундная импульсная техника

    • 3 января
    • Тему:Как создать слабую непрерывную искру?
    • От:Aner
  • Электрические машины, Электропривод и Управление

    Электропривод постоянного тока, асинхронный электропривод, шаговый электропривод, сервопривод. Синхронные, асинхронные, вентильные электродвигатели, генераторы

    • 4 часа назад
    • Тему:Помогите подобрать качественный драйвер ШД
    • От:Андрей Лихачев
  • Индукционный Нагрев — Induction Heating

    Технологии, теория и практика индукционного нагрева

    • 18 декабря, 2019
    • Тему:допустимый % пульсации тока и напряжения в устан…
    • От:wla
  • Системы Охлаждения, Тепловой Расчет – Cooling Systems

    Охлаждение компонентов, систем, корпусов, расчёт параметров охладителей

    • 25 ноября, 2019
    • Тему:Посоветуйте крепление MCH нагревателя на плату, …
    • От:p_v
  • Моделирование и Анализ Силовых Устройств – Power Supply Simulation

    Моделирование силовых устройств в популярных САПР, самостоятельных симуляторах и специализированных программах. Анализ устойчивости источников питания, непрерывные модели устройств, модели компонентов

    • пятница в 18:41
    • Тему:LTspice моделирование импульсного трансформатора
    • От:eleks
  • Компоненты Силовой Электроники — Parts for Power Supply Design

    Силовые полупроводниковые приборы (MOSFET, BJT, IGBT, SCR, GTO, диоды). Силовые трансформаторы, дроссели, фильтры (проектирование, экранирование, изготовление), конденсаторы, разъемы, электромеханические изделия, датчики, микросхемы для ИП. Электротехнические и изоляционные материалы.

    • 3 ноября, 2019
    • Тему:ДЛ160 правила монтажа и подготовки контактов
    • От:k155la3
  • Интерфейсы

      Последнее сообщение

    Форумы по интерфейсам

    все интерфейсы здесь

    • 4 часа назад
    • Тему:Переходник-конвертер USB-PCI-E
    • От:_pv
  • Поставщики компонентов для электроники

      Последнее сообщение

    Поставщики всего остального

    от транзисторов до проводов

    • вторник в 11:05
    • Тему:Помогите определить тип разъема
    • От:Владимир Крикунов
  • Компоненты

    Закачка тех. документации, обмен опытом, прочие вопросы.

    • 15 часов назад
    • Тему:Посоветуйте, плиз, недорогой ( —>

    Обсуждение Майнеров, их поставки и производства

    наблюдается очень большой спрос на данные устройства.

    • 29 ноября, 2019
    • Тему:Что вы думаете про разработку различных собствен…
    • От:DASM
  • Дополнительные разделы — Additional sections

      Последнее сообщение

    Встречи и поздравления

    Предложения встретиться, поздравления участников форума и обсуждение мест и поводов для встреч.

    • 1 января
    • Тему:С наступающим Новым 2020 Годом.
    • От:Stanislav
  • Ищу работу

    ищу работу, выполню заказ, нужны клиенты — все это сюда

    • вторник в 20:32
    • Тему:Могу помочь с любыми чертежами, 3D, печатные пла…
    • От:Openair
  • Предлагаю работу

    нужен постоянный работник, разовое предложение, совместные проекты, кто возьмется за работу, нужно сделать.

    • 1 час назад
    • Тему:Разработка устройств Lorawan на чипах Semtech
    • От:x893
  • Kуплю

    микросхему; устройство; то, что предложишь ты 🙂

    • 22 декабря, 2019
    • Тему:Куплю телеграфный аппарат РТА-80.
    • От:savoj
  • Продам

    есть что продать за деньги, пиво, даром ?
    Реклама товаров и сайтов также здесь.

    • 7 часов назад
    • Тему:Настольная конвекционная печь LPKF ProtoFlow E
    • От:Константин_спб
  • Объявления пользователей

    Тренинги, семинары, анонсы и прочие события

    • 27 декабря, 2019
    • Тему:Вебинар «Применение микроконтроллеров STM32 и MS…
    • От:КОМПЭЛ
  • Общение заказчиков и потребителей электронных разработок

    Обсуждение проектов, исполнителей и конкурсов

    Читать еще:  Как правильно штробить бетонную стену
    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector
    ×
    ×