Схема диодного моста с конденсатором: Устройство, принцип действия и схема диодного моста выпрямителя

Содержание

Учебно-практический центр “Эксперт” – Учебно-практический центр “Эксперт”

Импульсные источники питания завоевывают все большее жизненное пространство. Надежность их растет, и те недостатки, которые характерны для импульсных преобразователей энергии, с лихвой компенсируются их несомненными преимуществами. Сейчас они начинают применяться уже в тех областях, где традиционно использовались линейные источники питания.

Один из недостатков импульсных преобразователей энергии это то, что они являются источником высокочастотных помех, проникающих в первичную сеть переменного тока. Это, в свою очередь, может приводить к нестабильной работе другого оборудования, подключенного к той же фазе первичной сети, что и импульсный источник. В связис этим, абсолютно любой блок питания должен иметь в своем составе входные помехоподавляющие цепи, обеспечивающие его защиту от помехиз первичной сети, а также защиту первичной сети от высокочастотных помех импульсного источника. Кроме того, эти цепи могут выполнять функции по защите от высоких напряжений и больших токов.

Переменный ток сети на первом этапе преобразования должен быть выпрямлен с помощью диодного моста. На этот диодный мост переменный ток подается через сетевой выключатель, сетевой предохранитель, терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС) и помехоподавляющий фильтр. В подавляющем большинстве источников питания построение входных цепей одинаково, и такая типовая схема входных цепей приводится на рис. 1.

Рис. 1

Терморезистор с отрицательным ТКС служит для ограничения броска зарядного тока через конденсатор С5 в момент включения источника питания. При включении блока питания в начальный момент времени через диодный мост протекает максимальный зарядный ток конденсатора С5, и этим током может быть выведен из строя один (или более) диод выпрямителя. Так какв холодном состоянии сопротивление терморезистора составляет несколько Ом, ток через выпрямительные диоды моста ограничивается на безопасном для них уровне. Через некоторый промежуток времени в результате протекания через терморезистор зарядного тока С5, он нагревается, его сопротивление уменьшается до долей Ома и большене влияетна работу схемы.

Такое решение проблемы ограничения броска зарядного тока при помощи элемента с нелинейной вольт – амперной характеристикой используется достаточно часто, так как схема при этом получается наиболее простой и дешевой по сравнению с другими вариантами. Кроме того, она обеспечивает минимальные потери и высокую надежность, что и обуславливаетее применение практически во всех блоках питания. Ограничительный терморезистор, как и всякий нагреваемый элемент, обладает тепловой инерцией. Это означает, что для того, чтобы он восстановил свои ограничительные свойства, после выключения блока питания из сети должно пройти некоторое время (порядка нескольких минут), то есть он должен остыть. При этом следующее включение блока питания произойдет так жес ограничением броска зарядного тока. И это является дополнительным условием, из-за которого настоятельно рекомендуется выждать одну-две минуты перед следующим включением источника питания после его выключения, хотя на практике часто встречаются ситуации, при которых необходимо выключить источник питания и тут же снова включить его.

Терморезисторы довольно часто выходят из строя при пробоях силового транзистора, пробоях диодов выпрямителя. Неисправности терморезисторов довольно очевидны, так как они перегорают обычно с физическими нарушениями корпуса, т. е. корпус элемента разламывается и на нем видны следы копоти. При перегорании терморезистора специалист, производящий ремонт, может применить несколько вариантов решения проблемы:

— Заменить терморезистор на аналогичный — это наиболее оптимальное решение.

— Заменить терморезистор обычным резистором малого сопротивления (несколько Ом) и большой мощности (порядка 5 Вт) —в этом случае такой резистор будет осуществлять ограничение тока через выпрямитель в течение всей работы блока питания, однако будет выделять довольно большое количество тепла.

— Заменить терморезистор несколькими витками нихромовой проволоки — такой элемент будет выполнять общее ограничение тока, а витки будут способствовать плавному нарастанию тока. Однако стоит отметить, что такое решение нельзя назвать оптимальным, и лучше воздержаться от его применения.

— Замена терморезистора перемычкой — такой способ ремонта не рекомендуется применять (а некоторые специалисты и категорически предупреждают от замены терморезистра перемычкой), однако в некоторых ситуациях это приходится делать. К тому же, если при ремонте пришлось заменить диоды выпрямителя и поставить более мощные (например, КД226), то, как показывает практика, зарядный ток для таких диодов не страшени схема вполне работоспособна без терморезистора.

Следует отметить, что ограничительный терморезистор некоторые производители размещают между «-» диодного моста и общим проводом первичной части (рис. 2).

Рис. 2

В некоторых источниках питания терморезисторы не используются,а применяются ограничительные резисторы большой мощности (обычно белого цвета и имеющие форму параллепипеда). Эти резисторы имеют номинал сопротивления, равный несколько Ом и мощность5 –10 Вт.Как уже отмечалось ранее, такой резистор обеспечивает ограничение тока не тольков момент включения, а постоянно при работе источника питания.

Поэтому на резисторе рассеивается достаточно большая мощность, и он очень сильно нагревается.

Сетевой плавкий предохранитель FU1 предназначен для защиты питающей сети от перегрузок, которые возникают при неисправностях сетевого выпрямителя или силового транзистора. Конструктивное изменение положения предохранителя при ремонте нежелательно, так как это может приводить к появлению сетевых электромагнитных помех.

Входной помехоподавляющий фильтр обладает свойством двунаправленного помехоподавления, то есть предотвращает проникновение высокочастотных импульсных помех из сетив блок питания и, наоборот, из блока питания в сеть.Эти импульсные помехи могут иметь значительную амплитуду. Сетевые помехи имеют в основном промышленную основу и создаются аппаратурой дуговой и контактной сварки, силовой пускорегулирующей аппаратурой, приводными электродвигателями, медицинской аппаратурой и т. д. Генерируемые блоком питания помехи обусловлены, главным образом, импульсным режимом работы силового транзистора и выпрямительных диодов.

Помехи, генерируемые и силовой сетью и блоком питания можно разделить на два типа: симметричные и несимметричные.

Симметричная (дифференциальная) помеха — напряжение между проводами питания. Эта помеха измеряется между двумя полюсами шин питания.

Несимметричная (синфазная) помеха — напряжение между каждым проводом и корпусом блока питания (рис. 3).

Рис. 3

Для анализа работы помехоподавляющего фильтра рассмотрим случай, когда симметричная помеха воздействует на схему блока питания.

ЭДС помехи приложена к входу источника питания между фазным и нулевым проводом со стороны сети. Конденсатор С1 представляет собой очень большое сопротивление для питающего тока сетевой частоты (50Гц), и поэтому этот ток через конденсатор С1 не ответвляется.Для импульсного высокочастотного тока помехи этот конденсатор, напротив, имеет очень малое сопротивление, и поэтому большая часть тока помехи замыкается через него.

Однако одного конденсатора С1 оказывается недостаточно для полного подавления помехи. Поэтому далее включается двухобмоточный дроссель Т1 (нейтрализующий трансформатор), обмотки I иII которого имеют одинаковое число витков и намотанына одном сердечнике. Направление намотки обеих обмоток согласное. Из этого следует, что полезный ток сетевой частоты, протекающий по обмоткам I иII в противоположных направлениях, будет создавать в сердечнике Т1 два равных встречно-направленных магнитных потока, взаимно компенсирующих друг друга. Поэтому независимо от величины потребляемого от сети тока сердечник Т1 не будет намагничиваться, а значит, индуктивность обеих обмоток будет максимальна. Несмотря на это,из-за того, что питающий полезный ток имеет низкую сетевую частоту, обмотки Т1 не будут оказывать ему сколько-нибудь значительного сопротивления. Высокочастотный же ток помехи будет задерживаться этим дросселем. При этом, благодаря трансформаторному исполнению, индуктивность каждой из обмоток Т1 возрастает на величину взаимной индуктивности. Это объясняется тем, что магнитные потоки от высокочастотного тока помехи точно также взаимно компенсируются, как и токи сетевой частоты.

Поэтому сердечник Т1 не намагничивается,а магнитная проницаемость его максимальна. Если бы вместо Т1 в каждый провод включался бы обычный дроссель, то протекающий ток намагничивал бы сердечники этих дросселей, в результате чего их магнитная проницаемость была бы меньше, даже при том же количестве витков.

Далее уже остаточная энергия помехи подавляется конденсатором С4, который замыкает через себя оставшуюся часть тока высокочастотной помехи, прошедшую через Т1.

Однако основное назначение конденсатора С4 иное. Диодный выпрямитель (D1-D4) также является генератором высокочастотных помех, что связано с импульсным характером тока через выпрямитель. Величина помех в основном зависит от свойств полупроводниковых диодов выпрямителя (крутизны вольтамперной характеристики, инерционности).

Процесс восстановления обратного сопротивления диодов при переключении не является мгновенным, и при смене полярности приложенного напряжения через диоды протекают импульсные обратные токи, обусловленные рассасыванием избыточных носителей. Эти импульсные токи и являются помехами, генерируемыми сетевым выпрямителем. Конденсатор С4, включенный в диагональ диодного моста, замыкает через себя токи этих импульсных помех, препятствуя их проникновениюв питающую сеть и нагрузку блока питания.

Конденсаторы С2 и СЗ — обязательные элементы и предотвращают проникновение несимметричных импульсных помех в питающую сеть. Такие же конденсаторы могут устанавливаться и до дросселя, образуя таким образом симметричный фильтр (рис. 4)

Рис. 4

Для предотвращения проникновения несимметричных помех из силового преобразователя в нагрузку через общий провод вторичной стороны в некоторых блоках питания этот общий провод не имеет гальванической связи с корпусом блока питания, а подключенк нему через дополнительный фильтрующий конденсатор малой емкости. При таком включении большая часть тока импульсной помехи замыкается через этот конденсатор внутри схемы блока питания. На рис. 5 таким конденсатором является С6 (4.7n/3kV).

Рис. 5

Следует отметить, что для разрядки конденсаторов сетевого фильтра после выключения блока питания из сетина выходе сетевого фильтра может включаться высокоомный резистор R1 на рис. 4. Включение такого резистора обусловлено требованиями техники безопасности при ремонте блока питания.

В современной схемотехнике во многих блоках питания по сетевому входу включается также варистор или динистор. Варистор — это нелинейный элемент, сопротивление которого зависит от приложенногок нему напряжения. Поэтому, пока сетевое напряжение не выходитза пределы допустимого, сопротивление варистора велико (десятки МОм), и он не влияетна работу схемы. При перенапряжениив сети варистор резко уменьшает свое сопротивление, и возросшим током через него выжигается плавкий предохранитель. Остальные элементы блока питания при этом остаются целыми. Сам варистор при этом обычно выходит из строя, что очень легко заметить —он чернеет,на окружающих его элементах — копоть и обычно варистор раскалывается. Достаточно часто для защиты источника питания от работы при повышенных напряжениях сети используется зенеровский диод, обозначаемый на схемах ZNR. Принцип работы его практически не отличается,т. е. если к нему прикладывается напряжение выше уровня его пробивного напряжения, то он «пробивается» и также выжигает плавкий предохранитель.

Маркировка варистора или зенеровского диода является достаточно простой. На корпусе тремя цифрами указывается номинал пробивного напряжения. Например, число 301 соответствует пробивному напряжению 300В (30×101), число 271 – напряжению 270В (27×101) и т. д.

В случае неисправного варистора или зенеровского диода установка нового предохранителя и повторное включение источника питания опять приводит к перегоранию предохранителя. Замену варистора или диода желательно производить на аналогичное изделие. Установка прибора с меньшим пробивным напряжением часто приводит его «пробою» при включении источника питания, т. к. именно в момент включения наблюдается большой скачок напряжения. Если установить прибор с большим значением пробивного напряжения, то в момент включения он не будет выходить из строя, однако и защищать источник питания он буде хуже. Возможен и такой способ решения проблемы, как полное удаление варистора (зенеровского диода) из схемы. Источник питания при этом будет запускаться без проблем, и предохранитель будет оставаться целым, однако, как, наверное, всем понятно, защита от повышенного напряжения сети будет отсутствовать. Такой способ решения проблемы стоит применять только в том случае, если вы увереныв хорошем качестве питающего напряжения и нет возможности найти аналогичную замену неисправному прибору.

Какие диоды нужны для диодного моста. Наиболее важные характеристики диода для выпрямителя тока.

Диодный мост используется там, где есть необходимость в получении постоянного тока из переменного. То есть, если взять самый обычный трансформаторный блок питания, то в его основных элементах будет присутствовать – понижающий трансформатор (с железным магнитопроводом), диодный выпрямительный мост, фильтрующий конденсатор (электролит относительно большой емкости). Силовой трансформатор из более высокого сетевого напряжения, величиной 220 вольт, делает более низкое (стандартными напряжениями являются 3, 5, 6, 9, 12, 24 вольта). Но, с выхода этого трансформатора выходит (так же как и входит) переменный ток. И для того, чтобы из переменного тока сделать постоянный, то есть его выпрямить, и используется диодный мост. Но, на выходе моста мы получим постоянный ток, который будет иметь форму скачков напряжения. Эти скачки сглаживаются фильтрующим конденсатором электролитом.

В этой теме давайте с Вами рассмотрим, как именно правильно подобрать диодный мост, и на какие основные и важные параметры, характеристики в первую очередь обращать внимание. Как известно, диодный мост состоит из четырёх одинаковых диодов, спаянных определенным образом (схема диодного моста). Для примера возьмём такой популярный диод, как 1N4007.

1 » Максимальный долговременный прямой ток.

Максимальный долговременный прямой ток – это одна из наиболее важных характеристик диода. К примеру, у диода (1N4007) этот ток равен 1 ампер. Это значит, что при температуре не выше 75 °С данный диод спокойно может через себя пропускать силу тока до 1 ампера без ущерба для себя (не получая тепловой или электрический пробой). Ток выше 1 ампера уже грозит увеличением вероятности пробоя и последующего выхода из строя (либо при сгорании он станет диэлектриком, то есть его внутреннее сопротивление уже будет бесконечно большим, или же после сгорания он, наоборот, станет проводником, у которого сопротивление станет очень малым). При выборе диодов для мостов и готовых диодных сборок мостов нужно делать некий запас по току. Например, Ваш блок питания должен выдавать на выходе максимальный ток 0,5 ампера, и поставив диодный мост на 1 ампер мы получим 50% запас по току, что обеспечивает на дополнительную защиту от случайных токовых перегрузок до 1 ампера. Это позволит обеспечить дополнительную надёжность работающего диодного моста в блоке питания.

2 » Максимальное обратное напряжение диодов в диодном мосте.

Максимальное обратное напряжение диодов – это та максимальная величина амплитудного напряжения, которое будет приложено к диоду при его обратном включении. Напомню, что обратное включение диода, это когда плюс источника питания подсоединяется к минусу (катоду) диода, а минус источника питания подсоединяется к плюсу диода (аноду). То есть, наоборот, плюс к минусу, а минус к плюсу. При этом подключении (обратном) диод находится в закрытом состоянии, его сопротивление бесконечно большое. Следовательно, максимальная амплитуда напряжения оседает на диоде. Максимальное обратное напряжение у нашего (к примеру взятого) диода 1N4007 равна 1000 вольтам (1кВ). Это значит, что диодный мост, собранный на таких диодах может выдерживать амплитудное переменное напряжение аж до 1000 вольт. Напряжение выше этого значения уже, как и в случае с током, увеличивает вероятность электрического пробоя диода, с последующим выходом его из строя. При подборе диода по этой характеристики также делайте некий запас (от 25% до 100%, а то и более). Хотя 1000 вольт это и так достаточно много!

3 » Максимальная рабочая частота диода.

Максимальная рабочая частота диода – это наиболее высокая частота, на которой диод (диодный выпрямительный мост) может работать не теряя свои номинальные характеристики, функционировать (переходить из закрытого состояния в открытое и обратно) с максимальный быстродействием, сохраняя свою надёжность. Наш диод серии 1N4007 имеет максимальную рабочую частоту 1 мГц. Это достаточно высокая частота. Работая в схеме обычного блока питания (запитываемого от сети с частотой 50 Гц) этих диодов более чем будет достаточно, касательно этой характеристики. И даже они нормально будут работать в схемах импульсных БП, где обычно используется частота около 10-18 кГц.

4 » Интервал рабочих температур диода.

Интервал рабочих температур диода, что будет работать в схеме диодного моста – это температурная характеристика диода. Она говорит о том, что в определённом диапазоне температур диод будет нормально работать, и его другие параметры останутся в рамках допустимого (поскольку температура полупроводника влияет на электрические характеристики, например изменением внутреннего сопротивления диода). У диода 1N4007 интервал рабочих температур лежит в пределах -65…+175°С. При очень низких температура вряд ли в быту Вы будете использовать диодный мост, а вот высокая температура легко может образоваться при прохождении большой величины тока. Причем, как известно, большинство диодов, и мостов сделаны из кремния. Кремний имеет свою критическую температуру, после которой он начинает необратимо разрушаться. Эта температура около 150-180°С. Работа диода на предельных температурах, это также не совсем хорошо. Нормальной температурой для работы полупроводников можно считать от 0 до 60 °С.

5 » Падение напряжения на диоде.

Падение напряжения на диоде – это то напряжение, которое присутствует на диоде при его прямом включении. Как я ранее говорил о обратном напряжении диода, так вот прямое включение диода, это когда плюс диода (его анод) подключен к плюсу источника питания, а минус диода (его катод) подключен к минусу источника питания. При таком подключении диод находится в открытом состоянии, через него нормально проходит ток. Но даже в открытом состоянии диод имеет своё некоторое внутреннее сопротивление, которое и вызывает определенное падение напряжения на этом диоде. К примеру на нашем диоде 1N4007 при токе в 1 ампер падение напряжения составляет около 1,1 вольта. В общем это самое падение напряжения у диодов из кремния лежит в пределах от 0,6 до 1,2 вольта. На это падение напряжения влияет и сила тока, которая проходит через этот диод. А в целом, чем меньше это самое падение напряжения на полупроводнике, тем меньшая мощность на нём оседает, тем меньше он будет грется, тем лучше (для некоторых схем очень важно, чтобы было как можно меньшее падение напряжения на диоде).

6 » Максимальный импульсный ток.

Максимальный импульсный ток диода. Этот пункт логичнее было указать вторым, но я его опустил по причине упорядочивания по важности характеристик диода. Итак, первым пунктом у нас было максимальный долговременный ток, то есть ток, величина которого постоянна во времени. Импульсный ток уже характеризует амплитудное значение силы тока. Во времени это ток может меняться, и в некоторые моменты времени быть равен нулю. Поэтому общая мощность, которая будет оседать на диоде при прохождении через него импульсного тока будет меньше, чем та, которая была бы при долговременном токе. К примеру, для диода 1N4007 при длительности импульса 3.8 мс величина тока равна 30 ампер. И тут мы видим ощутимую разницу. Если при длительном токе диод может выдерживать до 1 ампера, то при импульсном это значение увеличилось аж в 30 раз.

Видео по этой теме:

P.S. Это и были основные характеристики диодов, которые будут работать в диодном мосте, на которые нужно обращать внимание при выборе. Хотя если свести к еще большей простоте, то для обычных трансформаторных блоков питания важны две характеристики, это максимальный длительный ток и обратное напряжение (первый и второй пункт в моей статье). Все остальные параметры обычно у современных диодов достаточно велики и их более чем достаточно для всех диодных мостов, которые могут быть использованы для простых блоков питания.

Работа диодного моста

Что такое диодный мост: схема и принцип работы

Смотрите также обзоры и статьи:

Таким мостом называется электроустройство миниатюрного размера, используемое в электросхемах и светодиодном оборудовании для трансформирования электротока, а именно его изменение из переменного значения в постоянное. Также оно выпрямляет ток в схеме. Важная часть двухполупериодного элемента питания, так и называемая – выпрямителем.

Большинство предприятий, производств и просто жителей городов и сел страны активно приобретают светодиодные лампы и ленты в качестве выгодной замены привычных источников света с нитями накаливания и даже галогеновых или люминесцентных ламп. Ведь LED лампы в 9 раз более экономны, чем накаливания и на 30-40% меньше затрачивают на аналогичную выработку яркости, чем другие «экономки». Современные источники света на экономных кристаллах не имеют в своем содержании вредных испарений, соединений, металлов и кислот, а значит, не загрязняют почву и не требуют специальной утилизации. Светодиоды, которые, как и обычные диоды, преобразуют ток, но только в светящийся эффект, не вырабатывают лучей в инфракрасном и ультрафиолетовом спектре.

Во многом по конструкции светодиодная лампа не отличается от своих предшественников. В ней представлены два стандартных типа цоколя, штырьковый и резной, которые отличаются принципом действия. Резной или вкручивающийся цоколь подходит для использования в аналогичных патронах с напряжением 220 вольт (переменный ток). Каждая лампа имеет встроенный стабилизатор для регулирования напряжения в постоянное значение. Резные цоколи – привычные Е14, Е27 и Е40, где цифровое значение указывает на расстояние между контактами цоколя.

Штырьковый цоколь характерен для большинства ламп, работающих от низких значений напряжения, и выглядит как два металлических или керамических столбика со шляпкой на конце или без нее. К таким цоколям можно отнести светодиодные лампы MR16, G4,G9.GU10 и другие. Некоторые модели можно использовать для основного освещения, однако большинство ламп штырькового типа предназначены для точечной или акцентной вспомогательной подсветки витрин, ступеней дома, салона автомобиля, номерных знаков, приборной панели и т.п.

И самое главное – в основе всех этих современных источников света – все тот же диодный мост из светодиодов, который мы рассмотрим ниже.

Схема диодного моста

Наиболее примитивным способом, т.е. схемой подключения диодов, является комплекс из четырех последовательно соединенных полупроводников, которые создают нечто наподобие ромба. Далее по схеме мост подключается к разным по полярности источникам, снимая при этом переменное напряжение, преобразовывая его в постоянное значение.

По разновидностям и от того, какая схема подключения, разделяют два основных вида:

Однофазный диод,
Трехфазный.

Чтобы разыскать диод в электросхеме, необходимо обратить внимание, на то, что обычно его обозначение выглядит так:

А тот самый примитивный мост, состоящий из четырех диодов, в соединенном состоянии передается таким рисунком:

Однако на многих общих схемах обозначения диодного моста можно встретить и такой, более простой:

Или же, наоборот, детализированный:

Главное во всех схемах – правила, по которым необходимо этот элемент подключать к напряжению. Правильно это нужно делать так:

Выпрямитель Ларионова – еще одна распространенная схема подключения. Это трехфазный диод, пропускающий полуволны поочередно. На чертеже это демонстрируется как:

Техническая схема предполагает полупроводниковый диод-выпрямитель и его разновидности, в числе которых диод Шоттки. Выпрямитель из данных сборок крайне отличается от остальных. Так, он применим в блоках питания импульсного типа, ведь кристалл Шоттки имеет невысокую барьерную силу, малое время на обратное восстановление. Используется зачастую в схемах, где катод и анод – общий. В графике это представлено таким образом:

Устройство диодного моста

Для того, чтобы самостоятельная сборка состоялась успешно, необходимо выбрать диодный мост, подходящий по основным параметрам. К главным показателям таких устройств можно отнести важнейших два:

Обратное напряжение;
Ток в максимальном значении обратный.

То есть при выборе разновидности моста с рабочим напряжением от обычной сети, а именно 220 вольт,
Номинальная сила напряжения у приобретаемого продукта должна быть не меньше 400 вольт, а сила тока в выпрямленном состоянии – не меньше 3 ампер. Стоит обращать внимание и на мощности пикового тока (максимальная концентрация в один момент) и обратного напряжения. В данном случае, например, пик – около 50 ампера, а обратка по напряжению – 600-1000 ватт, смотря какую модель моста вы выбрали.

Само устройство моста подразумевает наличие корпуса, форма которого может отличаться в зависимости от схемы подключения диодов. Так, могут быть прямоугольные и квадратные модели, и даже в один ряд в виде прямой платы. В квадратном корпусе можно встретить выводы, размещенные по углам устройства. Также устройство моста требует алюминиевых плат или специальных радиаторов для отвода излишков тепла, которое неизбежно возникает во время прохождения такого количества напряжения и силы тока через небольшие элементы микросхемы. Поэтому все мосты имеют отдельные крепежные элементы.

Рекомендуем выбирать модели, в которых диоды умещены в один корпус. Это позволяет:

Мосту не перегреваться и поддерживать нормальный эксплуатационный режим без сбоев;
Диоды, размещенные в одном устройстве, изготавливаются на заводе в одной партии, поэтому с большей вероятностью будут иметь схожие параметры, что благоприятно скажется на всей работе прибора;
Экономия пространства на плате за счет плотного размещения внутри одного бокса.

Принцип работы диодного моста

Отрицательная волна в диодном мосте не уменьшается, а трансформируется в положительную.

Это происходит из-за того, что он как бы «подчиняет» себе нестабильный переменный ток, который меняет свое направление по несколько раз в одночасье, образуя то положительные в амплитуде, то отрицательные полуволны.

При подаче нагрузки через генератор, диодный мост все выравнивает, ведь поочередно в игру вступают то первые два полупроводника, то последующие два. То есть происходит соприкосновение двух полупроводников разной проводимости или p-n-переход, называемый также электронно-дырочным, поскольку в нем участвуют и электроны, и дырки.

Как собрать диодный мост

Поскольку найти сегодня старые постперестроечного периода подобные выпрямители довольно непросто, то детально рассматривать схему сборки и пайки советского образца не будем. Только стоит упомянуть, что выглядит схема для пайки четырех последовательно подключенных диодов так:

Собрать современный мост даже проще: если представить его в виде ромба, то на северном угле будет вход с переменным значением, как и на южном. Западный угол уйдет под выход с отрицательным значением, а восточный – с положительным.

Чем отличаются диодные мосты

Они отличаются в первую очередь такими существенными показателями как:

Форма корпуса;
Схема расположения выводов.

Выводы могут быть в один ряд, с углов и даже снизу корпуса. Также различия составляют такие критерии как мощность напряжения (400-1000 ватт), сила тока обратного и на максимальных значениях.

Как проверить исправность диодного моста

Несмотря на цену и надежность, любая модель моста такого типа неизбежно сталкивается с таким понятием как остаточная пульсация, которая в любом случае остается. Поэтому рекомендуем проверять исправность устройства с помощью мультиметра, а именно вольтаж, омметраж и показатели в ваттах. Подавайте на диод напряжение не больше 3 вольт.

Опубликовано: 2020-06-09 Обновлено: 2021-08-30

Автор: Магазин Electronoff

ПОДХОДЯЩИЕ ТОВАРЫ

Поделиться в соцсетях

Какие диоды нужны для диодного моста.

Наиболее важные характеристики диода для выпрямителя тока.

1 » Максимальный долговременный прямой ток.

2 » Максимальное обратное напряжение диодов в диодном мосте.

3 » Максимальная рабочая частота диода.

4 » Интервал рабочих температур диода.

5 » Падение напряжения на диоде.

6 » Максимальный импульсный ток.

Видео по этой теме:

P. S. Это и были основные характеристики диодов, которые будут работать в диодном мосте, на которые нужно обращать внимание при выборе. Хотя если свести к еще большей простоте, то для обычных трансформаторных блоков питания важны две характеристики, это максимальный длительный ток и обратное напряжение (первый и второй пункт в моей статье). Все остальные параметры обычно у современных диодов достаточно велики и их более чем достаточно для всех диодных мостов, которые могут быть использованы для простых блоков питания.

Диодный мост на 6 диодов и диодный мост на 8 диодов – Генераторы – – Каталог статей

Все статьи на сайте

Все статьи про диодный мост

На автомобилях применяется трехфазный синхронный генератор переменного тока.

Для работы электрооборудования нужен постоянный ток, поэтому выпрямитель -обязательный элемент генератора.

Трехфазный выпрямитель – это диодный мост по схеме Ларионова. Три плеча по два диода

Диодный мост на шесть диодов и диодный мост на 8 диодов.

Трехфазный диодный мост по схеме Ларионова, имеет 6 диодов, три плеча по два диода.

В диодном мосте может быть 8 диодов. Это в том случае, когда используется принцип повышения мощности генератора за счет использования тока третьей гармоники, который можно отбирать от средней точки трехфазной звезды.

Генератор переменного тока в идеале должен выдавать синусоидальное переменное напряжение, но этого не получается, выходное напряжение по конструктивным причинам получается искаженным. То есть, сильно несинусоидальным – это недостаток генератора переменного тока, но его можно частично скомпенсировать тем, что третью гармонику несинусоидального переменного напряжения можно выделить и ее энергию использовать.

Обмотка статора соединяется звездой и от средней точки звезды делается вывод, напряжение которое действует в средней точке, выпрямляется дополнительным плечом диодного моста, поэтому получается мост на 8 диодов.

Многие конструкции диодных мостов делаются универсальными, для использования как шести диодов, так и 8 диодов. В этом случае у шести диодного моста позиции под 7 и 8 диоды просто остаются пустыми.

Примеры конструкций диодных мостов.

БПВО 76-105/15 8 диодов

БПВО 76-105/21 6 диодов

БВО 76.2-105/02 6 диодов без доп. диодов

БВО 3-105-02 8 диодов генераторов 3282.3771 и 7702.3701

На ВАЗ 2110, 12, 13, 14 штатно ставится генератор 9402.3701 или 5102.3771 на 80 Ампер. с диодными мостами 6 диодов

Или генераторы увеличенной мощности 3202.3771 на 90 Ампер, или 5102.3771 на 100 Ампер, с диодными мостами 8 диодов.

Конструкция генератора позволяет установить и шести диодный и восьми диодный мост. Если генератор рассчитан на применение шести диодного моста, то при установке восьми диодного моста просто ничего не изменится, можно ставить. Если генератор рассчитан на установку восьми диодного моста, то использование шести диодного моста, приведет к небольшому снижению максимального тока генератора, что в обычной эксплуатации со штатным электрооборудованием будет допустимо.

Примеры схем генератора для ВАЗ 2110

На многих современных генераторах применяются диодные мосты 8 диодов, но уже без дополнительных диодов. DENSO, BOSCH, MITSUBISHI

Почему сгорает диодный мост в генераторе. – Беседка – АвтоМастера.нет

Очень часто приезжают клиенты с вопросом: почему у меня часто сгорают диодные мосты в генераторе? Спрашиваю: в каком состоянии АКБ, клеммы и контакты? И сразу ответ а при чем АКБ?, или он новый(поставил полгода, год назад). Тут у нас на форуме клиентосов полно, пусть читают. Во меня достали!!! за последнюю неделю человек 10 было

Не важно какаой АКБ вы ствите на авто, зарядите его полностью на стационарном зарядном, не допускайте глубокого разряда и запредельного износа АКБ в процессе эксплуатации. Генератор в авто это не зарядое устройство, он служит для того чтобы поддержать заряд АКБ на необходимом уровне, а не заряжать разряженный в хлам или изношеный акум .

В основном диодный мост, сгорает из-за превышения допустимого тока и/или напряжения, а также при длительной работе с предельной нагрузкой. Самая большая нагрузка на генератор в авто это аккумуляторная батарея!!! В 80% случаев причиной превышения нагрузки являются короткие замыкания в аккумуляторной батарее либо зарядка сильно разряженного аккумулятора.
Даже если аккумулятор новый,это не показатель что он исправный. Сейчас продают в основном восстановленные в заводских условиях аккумуляторы про подделки вообще молчу, где гарантия, что при глубоком разряде не осыпались пластины и банка не коротнула, при чем коротыш может быть не постоянным. Аккумулятор необходимо зарядить на стационарном зарядном устройстве, при этом соблюдая все правила (время заряда и ток заряда).
Под причину превышения нагрузки попадают и случаи перегорания диодного моста вследствие:
– неправильного запуска двигателя другого автомобиля с помощью “прикуривания”.
– Установка нештатных потребителей энергии.
– работа генератора с загрязненными и ли окисленными “плюсовыми” проводами и массами, что приводит к значительному повышению (в разы) силы тока через такое соединение, в следствие образования электрической дуги.
А работа генератора с отсоединенными от штатных потребителей “плюсовыми” проводами и массами может вызвать повышение напряжения, способное привести к выходу из строя любого из диодов выпрямительного блока. Особенно рискованно, когда допускается работа генератора с отсоединенной аккумуляторной батареей.
Перегорание диодов способно вызвать обратное подключение аккумулятора, когда его “минус” ошибочно соединяют с “плюсовой” клеммой генератора, а “плюс” – с “массой”. Тут как повезет.
Диоды также могут испытывать термические перегрузки. Если с охлаждением генератора существуют какие-то проблемы, а создавать их могут поверхностные окисления и любые загрязнения генератора, работающие как термоизоляция, диоды перегреваются, что в конечном итоге способно преждевременно вывести их из строя.
Ну вот как то так. Может еще кто что добавит.

Как работает выпрямительный мост? 💫 Научно-популярный мультимедийный портал. 2022

Основания диодного моста

Выпрямительный диодный мост представляет собой устройство, которое преобразует переменный ток или переменный ток в постоянный ток или постоянный ток. Переменный ток постоянно меняется с положительного на отрицательное, а постоянный ток всегда течет в одном и том же направлении. Электричество переменного тока эффективнее передавать и легче преобразовывать в различные напряжения, поэтому энергия передается от подстанции к вашему дому в виде переменного тока.Однако для работы большинства устройств требуется постоянный ток. Мост Диодный выпрямитель является наиболее распространенным типом источника питания, используемого для подачи этого тока.

Трансформатор

Сначала трансформатор используется для создания нужного напряжения. Когда две катушки расположены рядом друг с другом и через одну катушку течет движущийся электрический ток, он вызывает движение электрического тока в другой. Когда вторая катушка имеет меньше витков провода, чем первая катушка, она будет иметь более низкое напряжение тока.Это так называемый понижающий трансформатор. Электричество поступает в ваш дом при напряжении 120 вольт, но большинству приборов требуется около десяти процентов от этого напряжения. Понижающий трансформатор регулирует напряжение до соответствующего уровня.

Диодный мост

Диодный мост является сердцевиной выпрямительного диодного моста. Диоды действуют как электрические обратные клапаны, пропуская только положительный или отрицательный заряд в зависимости от направления их подключения.Провод, выходящий из трансформатора, имеет два конца. Поскольку ток переменный, когда один конец провода отрицательный, другой конец положительный.

Каждый конец провода прикреплен к двум диодам, которые преобразуют ток в положительный и отрицательный проводники постоянного тока. Таким образом, если конец A заряжен отрицательно, а конец B положительный, диод между концом A и отрицательным проводом постоянного тока открывается, а диод между концом B и положительным проводом открывается. Когда электричество меняет направление, диод между концом А и положительным проводом открывается, а диод между концом В и отрицательным проводом открывается.

Сглаживание сигнала

Постоянный ток от моста течет в одном направлении, но не медленно. Поскольку переменный ток продолжает пульсировать от отрицательного к положительному, постоянный ток выглядит несколько «неровным» и неравномерным. Для сглаживания сигнала в большинстве диодных мостов используется устройство, называемое конденсатором, который накапливает заряд, как крошечная батарея. Когда мощность пульсирует, конденсатор поглощает часть ее, уменьшая скачок напряжения. Когда на него падает мощность, конденсатор высвобождает часть заряда, забирая мощность.Сглаживая пики и повышая впадины тока, конденсатор создает более равномерную и постоянную подачу питания.

Мост Греца – портал IVITER

Мост Гретца – входное/выходное напряжение

Мост Гретца – схема, используемая для преобразования напряжения переменного тока в односимвольное напряжение. Состоящий из четырех выпрямительных диодов, он выпрямляет ток, используя обе половины переменного напряжения (однополупериодный выпрямитель), подключенных таким образом, что выходной ток всегда течет в одном направлении.

Принцип работы

При прямом смещении всегда работает одна пара диодов (другая пара работает в обратном направлении).При изменении направления входного тока пары диодов меняются ролями.

Мост Греца – строительство, эксплуатация

Строительство 9000 6

Мост счетверенный – имеет два входа (переменное напряжение) и два выхода. Он может быть выполнен в виде интегральной схемы или состоять из независимых диодов. В настоящее время он производится на кремниевых полупроводниковых диодах, которые практически заменили использовавшиеся ранее германиевые диоды или селеновые выпрямители.

Использовать

Мост Гретца можно найти в основном в источниках питания переменного тока в постоянный.

3.3 3 голосов

Рейтинг статьи

Предыдущая статьяВыпрямительный диодСледующая статьяДиод Шоттки.

Генераторы – Виды неисправностей и диагностика

“

Генератор переменного тока, как упоминалось в предыдущем разделе, надежен, но он также стареет и изнашивается. Могут быть дефекты, вызванные ошибками, допущенными при его производстве, или те, которые являются следствием других повреждений, причиненных в процессе эксплуатации автомобиля.

“”

Наиболее частыми причинами неисправностей генераторов переменного тока старых типов были внутренние короткие замыкания в обмотках статора, перегоревшие диоды или неисправности внешних регуляторов напряжения.

Другими причинами неисправностей могут быть перекосы компенсационных колец крыльчатки и неисправность блока управления. Способность современных генераторов функционировать долгие годы смещает область неисправностей только к износу подшипников, щеток и окислению проводов.

Наиболее распространенные неисправности вызваны неправильным обращением или непрофессиональным вмешательством в электрические цепи.

Примеры причин отказа генератора:

залив генератора при неправильной мойке двигателя автомобиля
электросварка на кузове автомобиля без отключения D+ контакта генератора
Зарядить подключенный аккумулятор
Обрыв цепей питания «генератор-аккумулятор-реле» при включении зажигания
намагничивание цепей или короткое замыкание аккумулятора
оксидированные провода электрической цепи “масса аккумулятора – аккумулятор-генератор” (особенно для старых автомобилей)
неправильно установленные цепи дополнительного света, сигнализации, автомагнитолы и т. п.
износ приводного ремня (клинового ремня) и шкива.

В результате таких неправильных манипуляций может возникнуть недопустимая нагрузка или перегрузка цепей генератора, а также перегореть диоды, что может привести к выходу из строя блока управления. В крайних случаях может перегореть и замкнуть обмотку статора, а в исключительных случаях даже электромагниты ротора.

Большинство неисправностей генератора обнаруживаются по загоранию индикатора заряда на приборной панели водителя.Но будьте осторожны, не все неисправности отображаются таким образом. Хотя генератор обеспечивает более низкое напряжение, но совместимое с аккумуляторной батареей (12,5 В), индикатор не загорается. Аккумулятор не заряжается, и на приемники поступает меньше энергии. Иногда свет мигает или светится тускло.

Как уже упоминалось, устранение неполадок должно производиться в направлении «потока энергии». Т.е. Проверить и отрегулировать натяжение приводного ремня, проверить и очистить электрические провода генератора, аккумулятора и их заземления, а также проверить и зарядить аккумулятор.Если после выполнения этих процедур дефект не устранен, следует проверить и измерить цепи генератора.

Диагностика, симптомы и устранение неисправностей:

Напряжение генератора меняется независимо от различных режимов работы, особенно следует проверить проводку и заземление. Обычно достаточно зачистить заземляющий и аккумуляторный кабели, либо подтянуть болты крепления генератора – его заземление основательно.Если регулятор не имеет нейтрального потенциала относительно земли, он не может регулировать выходное напряжение, которое затем «колеблется».
Индикатор зарядки не загорается при включении зажигания – проверьте состояние аккумуляторной батареи, включив один из электроприемников (например, фары). Если это так, проверьте лампочку индикатора зарядки и ее электрическую цепь. Перегоревшую необходимо заменять только лампочкой с такими же параметрами.
Если проблема сохраняется, необходимо проверить цепь выпрямителя. Чаще всего в результате перенапряжения (например, большое сопротивление на клеммах заземления аккумулятора) перегорает диод выпрямителя.
Осциллограф показывает на одну половину волны или на целую фазу меньше. Лучше всего заменить диодный мост на новый, либо отремонтировать поврежденные компоненты.
Индикатор заряда горит при запуске двигателя, но тускло – неисправность скорее всего в говерне.Замените на новый.
Индикатор заряда гаснет только на повышенных оборотах – проверьте натяжение приводного ремня, проверьте тросы и заземление. Если проблема сохраняется, это связано с изношенными щетками или компенсационными кольцами. Замените поврежденные детали.
Контрольная лампа горит всегда при увеличении оборотов или увеличении нагрузки (включение электроприемников в автомобиле) – тогда чаще всего натяжение приводного ремня недостаточное.В автомобилях с большим пробегом эта проблема может быть вызвана сухими или заклинившими подшипниками. После снятия ремня они создают большое сопротивление вращению ротора.
Световой индикатор загорается при любом изменении скорости или режима нагрузки – возможно внутреннее короткое замыкание в обмотке статора из-за длительной перегрузки (например от свечей накаливания в дизелях) и появляется в результате вибрации при изменении нагрузки . Симптом – запах горелой изоляции.При проверке отдельных катушек их взаимная разница выходного напряжения не должна превышать 0,4В.
Скрипит генератор – звук меняется при изменении оборотов двигателя уже на холостом ходу – заклинили подшипники. Передний подшипник часто выходит из строя из-за чрезмерного натяжения ремня.
Генератор визжит при нагрузке или изменении оборотов – слишком ослаблен приводной ремень. Обратите внимание, что длительное использование в таком состоянии может привести к повреждению шкива и ремня.Особенно это касается сложных клиноременных шкивов. В этом случае замена ремня является лишь временным решением.
Запах сероводорода в машине – регулятор не работает, не регулирует выходное напряжение и на высоких оборотах “прокалывает” аккумулятор, из-за чего аккумуляторная кислота испаряется. В этом случае причиной также может быть повреждение аккумулятора. Наиболее частая причина – перенапряжение в результате отключения аккумулятора при включенном зажигании, либо короткое замыкание щеток – контактных колец.
Обратное состояние повреждения регулятора – отсутствие зарядки аккумулятора или смещение нужного регулирования на более высокие обороты – тогда необходима замена регулятора.
Недостаточный заряд аккумулятора – Помимо причины, указанной выше, причиной может быть высокое сопротивление на клеммах заземления аккумулятора или генератора или перегоревший диод выпрямителя – проверьте диоды. В случае перегоревших диодов рекомендуется заменить весь диодный мост или соответствующую его часть.

Вышеизложенное показывает, что во многих случаях возможной распространенной причиной неисправности генератора является ненадежное заземление или неправильная эксплуатация и техническое обслуживание. Поэтому при устранении возникших последствий – перегоревших диодов, обрыва регулятора или короткозамкнутой обмотки и т.п. следует проверить правильность соединения электрических цепей и сопротивление на клеммах заземления.

“

Смотрите наше предложение:
Регенерация рулевых механизмов
Регенерация турбокомпрессоров
Регенерация ТНВД
Регенерация насос-форсунок
Регенерация форсунок

KWPUE – упражнение 3

1. Цель упражнения:

Введение в возможности временного анализа TRAN и FFT в программах моделирования SPICE и APLAC,
моделирование работы генераторной системы с мостом Вина,
моделирование двухполупериодного выпрямителя с мостом Греца.

2. Курс упражнений

2.1. Программа SPICE – Моделирование системы генератора синусоидальных колебаний с мостом (венский полумост)

Рис.1. Схема схемы проверки амплитудно-фазовых характеристик полумоста Вина.

а) Исследование амплитудных и фазовых характеристик полумоста Вина

выполнить анализ переменного тока полумостовой системы Wien , показанной на рис. 1,
определяют затухание β и характеристическую частоту при фазовом сдвиге 0°,
сравнить частоту, считанную из таблицы, с частотой, рассчитанной по формуле:

б) Проверка временных характеристик генератора синусоидальных колебаний

проектирование системы генератора, выбор конфигурации усилителя, установка коэффициента усиления в соответствии с 84-85″> условиями генерации вибрации (условия амплитуды и фазы),
Полумостовая схема Вина в цепи положительной обратной связи усилителя создать подсхему ( Блок ), использовать элементы IN и OUT (рис.2),

Рис. 2. Принципиальная схема генератора синусоидального сигнала

выбрать значение резистора R ₂ так, чтобы получить эффект генерации вибрации (выполнить параметрический анализ для нескольких значений R ₂),
Запустить анализ БПФ,

c) Проверка системы генератора с подключенной последовательной диодной ветвью

2.2. Программа

APLAC – Анализ времени TRAN

а) Моделирование выпрямительной системы с мостом Гретца (стр. 36, пример 5)

Рис. 4. Схема выпрямителя с мостом Греца

выполнить временной анализ системы двухполупериодного выпрямителя с мостом Гретца, показанного на рис. 4,
построить входной и выходной сигналы моста,
график значений напряжения, тока и мощности на диоде D ₁ (используйте объект расчета Calc..EndCalc ),
проверить, не превышено ли значение допустимого обратного напряжения диода (какое значение напряжения диода D ₁, когда он непроводящий?), проверить значение обратного напряжения в каталожных данных образец маломощные выпрямительные диоды (например, BYP401),
проверьте работу системы с подключенным дополнительным фильтрующим конденсатором на выходе 470 мкФ.

3. Дополнительные задачи 9000 5

4.

Повторные вопросы

Каковы условия возникновения вибрации?
Объясните, как работает система ARW (автоматическая регулировка усиления) с диодной ветвью в анализируемом примере генератора?
Как объявить источник прямоугольной формы в программах SPICE и APLAC?

5. Отчет

Должен содержать:

все смоделированные электрические схемы,
результатов моделирования,
ответы на вопросы в мануале,
запросов.

Диодный мост: принцип работы, диапазон

Диодный мост представляет собой элементарную электронную схему, которая используется для преобразования переменного тока в постоянный. Это самая распространенная радиодеталь, без которой зарядное устройство не может работать.

Конструктивные типы полупроводниковых мостов

Диодный мост может быть собран из отдельных полупроводниковых элементов или выполнен в виде монолитной сборки. Удобство последних заключается в простоте установки на печатной плате, малых габаритах. Параметры входящих в нее элементов тщательно подобраны на заводе, что исключает их изменчивость и разбалансированность в температурном режиме работы, но в случае выхода из строя одного из элементов такой схемы подлежит замене весь узел. Если вас не устраивают готовые диодные наборы, вы можете собрать эту простую схему самостоятельно. Монтаж компонентов может производиться на печатной плате, но чаще всего она крепится непосредственно к трансформатору.Если требуется диодный мост большой мощности, не забывайте, что диоды могут сильно нагреваться, в этом случае их монтируют на алюминиевый радиатор для отвода лишнего тепла. Диоды для моста нужно подбирать по требуемой мощности схемы. Величину нагрузки можно рассчитать по закону Ома, для этого максимальный ток нужно умножить на максимальное напряжение. Полученный результат необходимо умножить на два, чтобы у периметра был запас прочности. При сборке диодного моста помните, что через каждый диод протекает только 70% номинального тока.

Принцип действия

Во входную цепь поступает переменное напряжение в первой половине периода, электрический ток проходит через два диода, вторая пара диодов закрыта. Во второй половине цикла ток протекает через вторую пару диодов, а первый оказывается закрытым. Таким образом, на выходе диодного моста возникает пульсирующее напряжение, частота которого в два раза превышает входной сигнал. Чтобы сгладить пульсации выходного напряжения на выходе моста, нужно установить конденсатор.

Ассортимент

Диодные мосты широко применяются в промышленном оборудовании (блоки питания, зарядные устройства, схемы управления двигателями, регуляторы мощности), в источниках питания бытовой техники (телевизоры, холодильники, пылесосы, компьютеры, электроинструменты и т.д. ), осветительные приборы (лампы люминесцентные, в фотоэлектрических модулях), в счетчиках электроэнергии.

Диодный мост для сварочного аппарата

Этот выпрямитель необходимо монтировать на основе мощных диодов (подойдет, например, тип В200 с максимальным током 200 ампер). Они имеют солидные габариты, их корпус следует посадить на алюминиевый теплоотвод для отвода тепловой энергии. Корпус таких диодов питается, соответственно, от радиатора, поэтому при установке необходимо учитывать эти характеристики. В результате конструкция сварочного аппарата увеличивается в размерах. Однако в одном случае интегрируются готовые команды. Размеры такого моста сравнимы со спичечным коробком или одиночным диодом типа В200 без радиатора. Максимальный ток 30-50 ампер, а цена значительно ниже описанных выше диодов.

Генератор диодного моста

Этот выпрямительный блок, состоящий из трех параллельных полумостов, собран на шести диодах (схема советского ученого А. Ларионова). Такая схема преобразует переменное трехфазное напряжение в постоянное.

Напряжение выпрямителя 12 вольт. Диодный мост

Итак, мои дорогие, мы составили наш маленький план и пришло время его проверить, испытать и насладиться этим счастьем. Следующим шагом для нас является подключение схемы к источнику питания. Давайте начнем. Не будем останавливаться на батарейках, аккумуляторах и прочих энергетических прибамбасах, перейдем сразу к сетевым источникам питания. Здесь мы рассматриваем существующие карты восстановления, как они работают и что они могут делать.Для опытов нам понадобится однофазное напряжение (дома от розетки) и соответствующие детали. Трехфазные выпрямители используются в промышленности, их мы тоже рассматривать не будем. Вырастешь электриком – пожалуйста.

Блок питания состоит из нескольких важнейших частей: Сетевой трансформатор – указан на схеме, аналогичной рисунку,

Выпрямитель – его назначение может быть разным. Выпрямитель состоит из одного, двух или четырех диодов, в зависимости от того, какой выпрямитель.Теперь будем разбираться.

а) – простой диод.
б) – диодный мост. Он состоит из четырех светодиодов, показанных на рисунке.
в) – тот же диодный мост, только для простоты. Назначение контактов такое же, как и для моста в пункте b).

Конденсатор фильтра. Эта вещь остается неизменной и во времени, и в пространстве, она обозначается так:

Конденсатор имеет множество обозначений, так же как и системы обозначений в мире. Но в целом они все одинаковые.Не путайте. И для наглядности нарисуем нагрузку, обозначим ее как Rl – сопротивление нагрузки. Это наша программа. Также поцарапаем контакты блока питания, к которому подключаем эту нагрузку.

Далее – некоторые постулаты.
– Выходное напряжение определяется как Uпост=U*1,41. Это значит, что если у нас на обмотке будет 10 вольт переменного напряжения, то на конденсаторе и на нагрузке мы получим 14,1 вольта.
– Под нагрузкой напряжение немного замедляется, но насколько сильно зависит от конструкции трансформатора, его мощности и емкости конденсатора.
– Диоды выпрямителя должны иметь ток в 1,5-2 раза больше необходимого. В наличии Если диод предназначен для установки на радиатор (с гайкой или резьбовым отверстием), то при токе больше 2-3А его следует размещать на радиаторе.

Еще напомню, что такое биполярное напряжение. Если кто забыл. Берем два аккумулятора и соединяем их последовательно. Средняя точка или точка соединения батарей называется общей точкой. У людей он известен как масса, земля, тело, общий провод.Его называют буржуйским GND (земля — земля), его часто называют 0 В (ноль вольт). К этому проводу подключаются вольтметры и осциллографы, относительно него на схему подаются входные сигналы, а принимаются выходные. Поэтому его название — обыкновенный провод. Итак, если к этой точке подключить тестер черным проводом и измерить напряжение на аккумуляторах, то тестер покажет плюс 1,5В на одном аккумуляторе и минус 1,5В на другом. Напряжение составляет +/- 1,5 В и называется биполярным. Обе полярности, то есть плюс и минус, должны быть равны.Это +/- 12, +/- 36В, +/- 50 и т.д. Знак напряжения двуполярный – если от схемы к питанию идут три провода (плюс, общий, минус). Но это не всегда так – если мы видим, что цепь питается от +12 и -5, то такое питание называется двухуровневым, но к питанию все равно будет три провода. Ну а если на схему идет даже четыре напряжения, например +/- 15 и +/- 36, то эту мощность мы будем называть просто – двухполюсная двухуровневая.

Ну а теперь к делу.

1.Схема ремонта моста.
Самая распространенная схема. Он позволяет получить однополюсное напряжение с одной обмотки трансформатора. Схема имеет минимальные пульсации напряжения и проста по конструкции.

2. Полуволновая диаграмма.
Как и мост, он подготавливает нас к однополюсному напряжению с одной обмотки трансформатора. Разница лишь в том, что эта схема имеет двойную пульсацию по сравнению с мостовой, но один диод вместо четырех значительно упрощает схему.Используется при малых токах нагрузки и только с трансформатором, у многих большая мощность заряда, потому что такой выпрямитель вызывает одностороннее перемагничивание трансформатора.

3. Полуволна со средней точкой.
Два диода и две обмотки (или одна обмотка с центром) обеспечат нам низкое пульсирующее напряжение, кроме того мы получим меньше потерь по сравнению с мостовой схемой, т. к. у нас 2 диода вместо двух.

4.Мостовая схема двухполярного выпрямителя.
Для многих – больная тема. Имеем две обмотки (или одну со средней точкой), снимаем с них два одинаковых напряжения. Они будут равны, пульсации будут малы, потому что мостовая схема, напряжением на каждом конденсаторе считается напряжение на каждой обмотке, умноженное на квадратный корень из двух – все как обычно. Провод от центра обмотки выравнивает напряжение на конденсаторах, если нагрузки положительные и отрицательные.

5.Схема удвоения напряжения.
Это две полуволновые схемы, но с диодами, подключенными по-разному. Он используется, когда нам нужно получить двойное напряжение. Напряжение на каждом конденсаторе будет определяться по нашей формуле, а общее напряжение на них будет удваиваться. Как и в случае с полуволной, здесь также присутствуют крупные морщины. В нем видно раздвоенный вывод – если центр конденсаторов назвать землей, то получается, как и в случае с аккумуляторами, присмотреться. Но с такой схемы невозможно снять большую мощность.

6. Получение двухполярного напряжения от двух выпрямителей.
Совсем не обязательно, что это одни и те же блоки питания – они могут иметь как разное напряжение, так и разную мощность. Например, если в нашей схеме используется +12 вольт на 1А и -5 вольт на 0,5А, то нам потребуется два блока питания – +12В 1А и -5В 0,5А. Также можно подключить два одинаковых выпрямителя для получения двухполярного напряжения, например, для питания усилителя.

7. Параллельное соединение, идентичные выпрямители.
Дает то же напряжение, только с удвоенным током. Если мы подключим два выпрямителя, то получим двукратное увеличение тока, три — тройное и т. д.

Ну, если тебе все понятно, дорогой, я, пожалуй, дам домашнее задание. Формула расчета емкости конденсатора фильтра для однополупериодного выпрямителя выглядит следующим образом:

Для однополупериодного выпрямителя формула немного другая:

Два знаменателя – это количество «шагов», которые необходимо отрегулировать. Для трехфазного выпрямителя знаменатель будет тройным.

Во всех формулах переменные именуются следующим образом:
Cf – емкость конденсатора фильтра, мкФ
Po – выходная мощность, Вт
U – выпрямленное выходное напряжение, В
f – частота переменного напряжения, Гц
dU – размах пульсаций, В

Для справки – допустимая пульсация:
Микрофонные усилители – 0,001…0,01%
Цифровая техника – пульсация 0,1…1%
Усилители мощности – пульсации нагруженного блока питания 1…10% в зависимости от качества усилителя.

Эти две формулы действительны для выпрямителей напряжения до 30 кГц. На более высоких частотах электролитические конденсаторы теряют эффективность, и выпрямитель несколько просчитывается. Но это другая тема.

Преобразовать переменный ток в постоянный поможет диодный мост – схема и принцип работы этого устройства приведены ниже.В обычной осветительной цепи протекает переменный ток, который меняет свою величину и направление 50 раз за одну секунду. Преобразование его в постоянное является довольно распространенной необходимостью.

Принцип работы полупроводникового диода

Рис. 1

Название описываемого устройства ясно указывает на то, что данная конструкция состоит из диодов – полупроводниковых приборов, хорошо проводящих ток в одном направлении и практически не проводящих его в обратном направлении. Фотография этого прибора (VD1) включает в себя концепции, показанные на рис.2в. Когда через него протекает ток в прямом направлении — от анода (слева) к катоду (справа), его сопротивление мало. При изменении направления тока на противоположное сопротивление диода многократно увеличивается. При этом через него протекает обратный ток, немного отличный от нуля.

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

Строго говоря, выходное напряжение U o (правый график) не является постоянным, хотя и течет в одном направлении, а пульсирует. Нетрудно понять, что количество его импульсов (пульсаций) в секунду равно 50. Это не всегда приемлемо, но пульсации можно сгладить, если параллельно нагрузке подключить конденсатор достаточно большой емкости. Заряжаясь во время импульсов напряжения, с промежутками между ними, конденсатор разряжается до сопротивления нагрузки.Волны сглаживаются и напряжение приближается к постоянному.

Выпрямитель, выполненный по этой схеме, называется однополупериодным, поскольку в нем используется только один полупериод выпрямленного напряжения. Основные недостатки такого выпрямителя следующие:

повышенная пульсация выпрямленного напряжения;
низкая эффективность;
большой вес трансформатора и нерациональное его использование.

Поэтому такие схемы применяются только для питания маломощных устройств.Для исправления этой нежелательной ситуации были разработаны двухволновые выпрямители, преобразующие отрицательные полуволны в положительные. Сделать это можно разными способами, но проще всего использовать диодный мост.

Рис. 2)

Диодный мост представляет собой схему однополупериодного выпрямителя с 4 диодами вместо одного (рис. 2в). В каждом полупериоде два из них открыты и пропускают ток вперед, а два других закрыты и ток по ним не течет.В течение положительного полупериода к аноду VD1 приложено положительное напряжение, а к катоду VD3 – отрицательное. В результате оба этих диода открыты, а VD2 и VD4 закрыты.

В течение отрицательного полупериода к аноду VD2 прикладывается положительное напряжение, а к катоду VD4 – отрицательное. Эти два светодиода открываются и открываются в течение предыдущего полупериода. Ток, протекающий через сопротивление нагрузки, течет в том же направлении. По сравнению с однополупериодным выпрямителем число пульсаций удваивается.Результатом является более высокая степень сглаживания при той же емкости фильтрующего конденсатора, увеличение КПД трансформатора, используемого в выпрямителе.

Диодный мост может быть собран не только из отдельных элементов, но и выполнен в виде монолитной конструкции (диодная сборка). Его проще монтировать и диоды обычно подобраны по параметрам. Также важно, чтобы они работали в одинаковых тепловых условиях. Недостатком диодного моста является необходимость замены всего узла при выходе из строя хотя бы одного диода.

Еще ближе к постоянному будет пульсирующий выпрямленный ток, что позволяет получить трехфазный диодный мост. Его вход подключен к трехфазному источнику. переменный ток (генераторный или трансформаторный), а выходное напряжение почти такое же, как и постоянное, и сгладить их даже проще, чем после однополупериодного выпрямления.

Диодный мостовой выпрямитель

Схема однополупериодного выпрямителя на основе диодного моста, пригодная для самостоятельной сборки, показана на рис.3а. Напряжение, снимаемое со вторичной обмотки трансформатора Т., выпрямляется. Для этого к трансформатору подключают диодный мост.

Пульсирующее выпрямленное напряжение сглаживается электролитическим конденсатором С достаточно большой емкости – обычно порядка нескольких тысяч микрофарад. Резистор R играет роль нагрузки холостого хода выпрямителя. В этом режиме конденсатор С заряжается до амплитудного значения, которое в 1,4 раза (квадратный корень два) превышает среднеквадратичное напряжение, снимаемое со вторичной обмотки трансформатора.

При увеличении нагрузки выходное напряжение уменьшается. Убрать этот недостаток можно, подключив к выходу выпрямителя простой транзисторный стабилизатор. В понятиях образ диодного моста часто упрощают. На рис. 3б показано, как соответствующий фрагмент на рис. 3а.

Обратите внимание, что прямое сопротивление диодов хоть и небольшое, но ненулевое. По этой причине они нагреваются по закону Джоуля-Ленца, чем он больше, тем больше значение тока, протекающего по цепи.Для предотвращения перегрева на теплоотводах (радиаторах) часто устанавливают мощные диоды.

Диодный мост – практически неотъемлемая составляющая любого электронного устройства с питанием от сети, будь то компьютер или зарядное устройство для зарядки мобильного телефона.

Как работает диодный мост

На входные контакты моста подается переменный ток заданной переменной частоты.На выходах при положительном и отрицательном значении формируется однополярный ток, который имеет повышенную пульсацию, значительно превышающую частоту тока, подаваемого на вход.

Появившуюся складку необходимо убрать, иначе электронная схема не сможет нормально работать. Поэтому в схеме есть специальные фильтры электролитические большой емкости.

Сама мостовая сборка состоит из четырех диодов с одинаковыми характеристиками. Они соединены в общую цепь и размещены в общем корпусе.

Диодный мост имеет четыре вывода. К двум из них подключено переменное напряжение, а два других являются положительным и отрицательным выводами пульсирующего выпрямленного напряжения.

Мостовой выпрямитель в виде набора диодов имеет значительные технологические преимущества. Итак, на печатную плату устанавливается сразу одна монолитная деталь. В процессе эксплуатации для всех диодов обеспечивается одинаковый тепловой режим. Общая стоимость монтажа по отдельности ниже четырех светодиодов.Однако у этой части есть серьезный недостаток. При выходе из строя хотя бы одного диода необходимо заменить весь узел. При необходимости любую общую схему можно заменить четырьмя отдельными частями.

Использование диодных мостов

Все бытовые приборы и электроника, использующие питание переменного тока, снабжены 12-вольтовой мостовой диодной схемой. Он используется не только в трансформаторных, но и в импульсных выпрямителях. Наиболее характерным импульсным блоком является компьютерный блок питания.

Кроме того, диодные мосты используются в компактных люминесцентных лампах или в энергосберегающих лампах. Они дают очень хороший эффект при использовании в электронных балластах. Широко используется во всех моделях современных устройств.

Как сделать диодный мост

Выпрямитель | Мои проекты

Выпрямитель

Комплект выпрямителя состоит из двух параллельно соединенных выпрямителей с обозначением 36 MB140A.
Номинальный ток одиночного моста 28А (емкостная нагрузка) при напряжении 1400В. Целью использования двух выпрямительных мостов является повышение эксплуатационной надежности за счет снижения токовой нагрузки одного выпрямительного моста. Эта комбинация позволит выдерживать ожидаемые токи короткого замыкания без повреждения чувствительной полупроводниковой структуры.
При параллельном соединении выпрямительных мостов падение напряжения на p-n переходе меньше, поэтому КПД выпрямительного моста выше. Для выполнения вышеуказанных условий необходимо обеспечить равномерное протекание тока через обе системы выпрямления.
Для получения одинакового протекания тока через оба моста, особенно при протекании ограничивающего тока, необходимо было подключить к цепи импеданс около 1 Ом в виде двойного дросселя с магнитной связью.
Защита от перегрузки по току выпрямителя состоит из двух предохранителей 5×20 o I _n = 5А и I _выкл = 1200А.
Защита от перенапряжения на выходе выпрямителя представляет собой однонаправленный переходной диод на 400 В постоянного тока.

W –

		Unit
Reptifier Номинальное напряжение		1400	V
Выпрямитель Номинальный ток	10	A
Выходной защитный ток	5	A
Устойки мощности на I _N = 10A _AC = 10A _AC	15	W
Разница в грузоподъемности мостов без балансировки CHOKE	5%	–
Разница в грузоподъемности мостов с выравниванием Choke		–


2
Имеется 8 дросселей ЭМИ, изготовленных из материала 4С65 м и = 125.	Выпрямитель с установленными однонаправленными переходными диодами 400 В.

Выпрямительный уравнительный дроссель:

Компенсационный дроссель из провода LiYCY 2 × 1,5 мм ².
Имеет 2 обмотки LP ₁ и _{LP ₂ и экран, подключенный к PE с одной стороны.}

Этот дроссель действует как фильтр нижних частот на шине постоянного тока и используется для компенсации разницы токов для параллельно включенных выпрямителей.

Закончено GLAND 2×774 μH


Параметр	единица единицы		Unit (Core)	1950	NH
Inductance	2 * 774	μH
Номинальный ток	2 * 6	A
Коэффициент Магнитная муфта	0. 12	–
Количество катушек	2 * 19	–
Емкость L ₁ -L ₂, L ₁ -PE, L ₂ -PE		нФ
Сопротивление изоляции L ₁ -L ₂, L ₁ -PE, L ₂ -PE	> 10	GΩ
Сопротивление
	Ω
	Индуктивное реализация	0.24	ω
Импеданс	0.98	Ω
Катушка
Катушка	0.62	–
Падение напряжения на ток I = 2.175A _AC	2.13	V
Убытки меди	2 * 1.9	W


Ред.1	Rev.2-current
	Добавлены два защитных диода на стороне постоянного тока. Миниатюрный разъединитель с предохранителем (5×20 мм) добавлен в цепь питания переменного и постоянного тока.

Выпрямитель напряжения 12 вольт. Диодный мост

Итак, дорогие мои, мы собрали нашу схемку и пришло время ее проверить, испытать и нарадоваться сему счастью. На очереди у нас – подключение схемы к источнику питания. Приступим. На батарейках, аккумуляторах и прочих прибамбасах питания мы останавливаться не будем, перейдем сразу к сетевым источникам питания. Здесь рассмотрим существующие схемы выпрямления, как они работают и что умеют. Для опытов нам потребуется однофазное (дома из розетки) напряжение и соответствующие детальки. Трехфазные выпрямители используются в промышленности, мы их рассматривать также не будем. Вот электриками вырастете – тогда пожалуйста.

Источник питания состоит из нескольких самых важных деталей: Сетевой трансформатор – на схеме обозначается похожим как на рисунке,

Выпрямитель – его обозначение может быть различным. Выпрямитель состоит из одного, двух или четырех диодов, смотря какой выпрямитель. Сейчас будем разбираться.

а) – простой диод.
б) – диодный мост. Состоит из четырех диодов, включенных как на рисунке.
в) – тот же диодный мост, только для краткости нарисован попроще. Назначения контактов такие же, как у моста под буквой б).

Конденсатор фильтра. Эта штука неизменна и во времени, и в пространстве, обозначается так:

Обозначений у конденсатора много, столько же, сколько в мире систем обозначений. Но в общем они все похожи. Не запутаемся. И для понятности нарисуем нагрузку, обозначим ее как Rl – сопротивление нагрузки. Это и есть наша схема. Также будем обрисовывать контакты источника питания, к которым эту нагрузку мы будем подключать.

Далее – пара-тройка постулатов.
– Выходное напряжение определяется как Uпост = U*1.41. То есть если на обмотке мы имеем 10вольт переменного напряжения, то на конденсаторе и на нагрузке мы получим 14,1В. Примерно так.
– Под нагрузкой напряжение немного проседает, а насколько – зависит от конструкции трансформатора, его мощности и емкости конденсатора.
– Выпрямительные диоды должны быть на ток в 1,5-2 раза больше необходимого. Для запаса. Если диод предназначен для установки на радиатор (с гайкой или отверстие под болт), то на токе более 2-3А его нужно ставить на радиатор.

Так же напомню, что же такое двуполярное напряжение. Если кто-то подзабыл. Берем две батарейки и соединяем их последовательно. Среднюю точку, то есть точку соединения батареек, назовем общей точкой. В народе она известна так же как масса, земля, корпус, общий провод. Буржуи ее называют GND (ground – земля), часто ее обозначают как 0V (ноль вольт). К этому проводу подключаются вольтметры и осциллографы, относительно нее на схемы подаются входные сигналы и снимаются выходные. Потому и название ее – общий провод. Так вот, если подключим тестер черным проводом в эту точку и будем мерить напряжение на батарейках, то на одной батарейке тестер покажет плюс1,5вольта, а на другой – минус1,5вольта. Вот это напряжение +/-1,5В и называется двуполярным. Обе полярности, то есть и плюс, и минус, обязательно должны быть равными. То есть +/-12, +/-36В, +/-50 и т.д. Признак двуполярного напряжения – если от схемы к блоку питания идут три провода (плюс, общий, минус). Но не всегда так – если мы видим, что схема питается напряжением +12 и -5, то такое питание называется двухуровневым, но проводов к блоку питания будет все равно три. Ну и если на схему идут целых четыре напряжения, например +/-15 и +/-36, то это питание назовем просто – двуполярным двухуровневым.

Ну а теперь к делу.

1. Мостовая схема выпрямления.
Самая распространенная схема. Позволяет получить однополярное напряжение с одной обмотки трансформатора. Схема обладает минимальными пульсациями напряжения и несложная в конструкции.

2. Однополупериодная схема.
Так же, как и мостовая, готовит нам однополярное напряжение с одной обмотки трансформатора. Разница лишь в том, что у этой схемы удвоенные пульсации по сравнению с мостовой, но один диод вместо четырех сильно упрощает схему. Используется при небольших токах нагрузки, и только с трансформатором, намного большим мощности нагрузки, т.к. такой выпрямитель вызывает одностороннее перемагничивание трансформатора.

3. Двухполупериодная со средней точкой.
Два диода и две обмотки (или одна обмотка со средней точкой) будут питать нас малопульсирующим напряжением, плюс ко всему мы получим меньшие потери в сравнении с мостовой схемой, потому что у нас 2 диода вместо четырех.

4. Мостовая схема двуполярного выпрямителя.
Для многих – наболевшая тема. У нас есть две обмотки (или одна со средней точкой), мы с них снимаем два одинаковых напряжения. Они будут равны, пульсации будут малыми, так как схема мостовая, напряжения на каждом конденсаторе считается как напряжение на каждой обмотке помножить на корень из двух – всё, как обычно. Провод от средней точки обмоток выравнивает напряжения на конденсаторах, если нагрузки по плюсу и по минусу будут разными.

5. Схема с удвоением напряжения.
Это две однополупериодные схемы, но с диодами, включенными по разному. Применяется, если нам надо получить удвоенное напряжение. Напряжение на каждом конденсаторе будет определяться по нашей формуле, а суммарное напряжение на них будет удвоенным. Как и у однополупериодной схемы, у этой так же большие пульсации. В ней можно усмотреть двуполярный выход – если среднюю точку конденсаторов назвать землей, то получается как в случае с батарейками, присмотритесь. Но много мощности с такой схемы не снять.

6. Получение разнополярного напряжения из двух выпрямителей.
Совсем не обязательно, чтобы это были одинаковые блоки питания – они могут быть как разными по напряжению, так и разными по мощности. Например, если наша схема по +12вольтам потребляет 1А, а по -5вольтам – 0,5А, то нам и нужны два блока питания – +12В 1А и -5В 0,5А. Так же можно соединить два одинаковых выпрямителя, чтобы получить двуполярное напряжение, например, для питания усилителя.

7. Параллельное соединение одинаковых выпрямителей.
Оно нам дает то же самое напряжение, только с удвоенным током. Если мы соединим два выпрямителя, то у нас будет двойное увеличение тока, три – тройное и т.д.

Ну а если вам, дорогие мои, всё понятно, то задам, пожалуй, домашнее задание. Формула для расчета емкости конденсатора фильтра для двухполупериодного выпрямителя:

Для однополупериодного выпрямителя формула несколько отличается:

Двойка в знаменателе – число “тактов” выпрямления. Для трехфазного выпрямителя в знаменателе будет стоять тройка.

Во всех формулах переменные обзываются так:
Cф – емкость конденсатора фильтра, мкФ
Ро – выходная мощность, Вт
U – выходное выпрямленное напряжение, В
f – частота переменного напряжения, Гц
dU – размах пульсаций, В

Для справки – допустимые пульсации:
Микрофонные усилители – 0,001…0,01%
Цифровая техника – пульсации 0,1…1%
Усилители мощности – пульсации нагруженного блока питания 1. ..10% в зависимости от качества усилителя.

Эти две формулы справедливы для выпрямителей напряжения частотой до 30кГц. На бОльших частотах электролитические конденсаторы теряют свою эффективность, и выпрямитель рассчитывается немного не так. Но это уже другая тема.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Как сделать диодный мост

Заметки по поводу “моста” | The Home Of Easy Tube Amplifier

В данном конкретном случае замечания будут не по поводу так называемого “Русского” моста и даже не по поводу упомянутого ранее “Золотого” моста.

В ходе проектирования блоков питания для мощных транзисторных усилителей я столкнулся с интересным видом помех, генерируемых двухполупериодным мостовым выпрямителем (схема Греца). Обычно в литературе причину возникновения этих помех объясняют примерно так —

“…Наличие инерционности полупроводниковых диодов приводит к появлению кратковременного короткого замыкания первичной сети через все одновременно открытые диоды выпрямителя и наличие нулевого значения напряжения на выходе устройства на интервале времени рассасывания зарядов (t_р). Резкое запирание выпрямительного диода приводит к появлению высокочастотных колебательных процессов, частота которых определяется паразитными емкостями диодов, ёмкостью монтажа, соединительных линий и их индуктивными составляющими. Временные диаграммы иллюстрируют работу выпрямителя, когда период частоты переменного напряжения сети соизмерим с интервалом времени t_р, что может иметь место в высокочастотных преобразователях с синусоидальным напряжением…”

В нашем случае выпрямитель работает на емкостную нагрузку, и очевидно, что помехи связаны с несинусоидальной формой тока через диоды и с разбросом характеристик диодов в выпрямительном мосте. При этом длительность протекания тока через каждый из выпрямительных диодов меньше, чем при работе на активную нагрузку. С уменьшением уровня пульсаций выходного напряжения выпрямителя длительность открытого состояния диодов уменьшается, а амплитуда тока через них возрастает, что приводит к увеличению высокочастотных помех. (То есть – чем больше емкость первого конденсатора фильтра – тем шире ВЧ спектр помехи).

На слух такая помеха проявляется как некий легкий, но навязчивый фон с удвоенной частотой сети (100 Гц). Уровень фона не зависит от положения регулятора громкости. “Поймать” эту помеху на выходе усилителя довольно затруднительно, поскольку ее уровень черезвычайно мал, около 0.5…1mV. На выходе источника питания эта помеха практически незаметна. Но ее вполне отчетливо можно увидеть с помощью осциллографа, присоединив его щуп на выход “-” диодного моста, а “землю” на какую нибудь удаленную от блока питания шину. Расстояние между точками подсоединения осциллографа должно быть не менее 20 см, фактически измерение делается на короткозамкнутом участке цепи. Вот как “она” выглядит:

Верхний луч – пульсации выпрямленного напряжения на первом конденсаторе фильтра.

Еще несколько картинок.

После шунтирования электролитических конденсаторов фильтра питания полипропиленовыми конденсаторами –

После изменения топологии фильтра по схеме С-RC-

Как видно, после предпринятых мер помеха, с одной стороны, несколько уменьшилась, а с другой – в ее спектре появилась значительная высокочастотная составляющая.

Нужно было применить метод, ограничивающий спектр излучаемой помехи, иными словами, нужно понизить частоты паразитных колебаний. Для этого есть известный старинный “фокус” – подключить параллельно каждому из диодов моста конденсаторы емкостью в несколько тысяч пикофарад (на практике – от 4700 до 47000 пФ), что снижает резонансную частоту паразитного контура в несколько десятков – сотен раз.

Если принять во внимание индуктивные составляющие сопротивления подводящих проводов питающих цепей выпрямителя, то снижение уровня помех можно достичь включением параллельно входным выводам моста аналогичного конденсатора. Наиболее универсальным и более рациональным способом снижения уровня помех является одновременно уменьшение частоты собственных колебаний паразитного контура и уменьшение добротности паразитного контура. Это реализуется заменой шунтирующих конденсаторов на последовательные RC- цепи. Оптимальное значение сопротивления резисторов этих цепей проще всего определить экспериментально, в зависимости от мощности выпрямителя оно может быть в пределах 10…100 Ом.

Возможен и другой способ снижения частоты паразитных колебаний, который обеспечивает уменьшение амплитуды импульса тока I_ДС_m. Он заключается в искусственном увеличении индуктивной составляющей сопротивления подводящих проводников с помощью ферритовых колец малого диаметра, надетых непосредственно на выводы выпрямительного диода. При этом возрастает длительность интервала спада тока через запирающийся диод, что вызывает понижение верхней границы частотного спектра помехи.

Если же выпрямитель работает с напряжением частотой 50 Гц, диоды моста объединены в общий корпус и ток нагрузки точно не определен, то наиболее универсальным и простым методом подавления помех является является шунтирование диодов моста конденсаторами –

Как видно, после проведения операции по шунтированию помеха существенно уменьшилась и ее спектр стал уже. Но – каким же образом полностью избавиться от нее?

Способов – несколько, и применять их нужно одновременно. Во-первых, диоды необходимо шунтировать конденсаторами, а точка соединения корпуса усилителя и “общего” должна находиться рядом с “общим” выводом диодного моста. Во-вторых, общий вывод диодного моста соединяется с общей шиной (и корпусом) через небольшой дроссель, намотанный толстым проводом на ферритовом кольце. В третьих – и это очень важно – в усилителе, блок питания которого выполнен по мостовой схеме, точка соединения корпуса и “общего” -это единственно возможная точка объединения “земель”, ни в каком другом месте корпус (шасси) не должен соединяться с “общим”. От этой точки разводится “общий” на питание различных модулей (если их несколько), на планки выходных разъемов. В этой же точке объединяются “общие” левого и правого каналов усилителя. В четвертых, фильтр должен быть выполнен по топологии С-RC, причем первая емкость фильтра не должны быть черезмерно большой, хорошее правило – 1000 мкФ на 1A потребляемого тока. В результате –

Апрель 2013 год г. Владивосток

PS Две проблемы

Удивительно, что многие, кто сталкивался с проблемой возникновения помех в блоке питания и прочитали мою заметку, не заметили двойственный характер возникновения проблемы. Во-первых, на что обычно все обращают внимание – это так называемый “дребезг” диодов, возникающий при их закрытии. Эта особенность довольно широко обсуждается на форумах, но к выпрямителям, сетевого напряжения частотой 50 (60) Гц в общем-то не имеет особого отношения. Во-вторых, что обычно упускают из виду, и на что хотел бы обратить внимание я – это взаимодействие трансформатора, выпрямителя и фильтра. Сочетание трансформатора с низкоомной вторичной обмоткой, рассчитанного без запаса по индукции насыщения сердечника, конструктивно выполненного без технологического зазора, мостового выпрямителя на полупроводниковых диодах и фильтра с первым конденсатором необоснованно большой емкости – гарантирует резкое ограничение импульсов зарядного тока, возникающего из-за насыщения сердечника трансформатора. Импульс “ограниченного” зарядного тока имеет широкий спектр, большую длительность и, что самое неприятное – возникает и “живет” в силовом трансформаторе. Поэтому вполне очевидно,что шунтирование выпрямительных диодов небольшими высокочастотными конденсаторами, применение диодов с меньшим падением напряжения и малым временем восстановления – лишь несколько “сглаживает” форму импульса тока, но не избавляет от него, потому что силовой трансформатор все так же продолжит “наводить” помехи на соединительные провода и схемы конструкции. Если от такого выпрямителя питается двухтактный усилитель мощности, то в нагрузке синфазная помеха по “общему” и питанию” (или по “плюсу” и “минусу” в случае питания двойной полярности) может почти полностью скомпенсироваться. В усилителях класса АВ – помеха возникает только при скачках потребляемого тока на пиках сигнала – и в значительной степени маскируется сигналом. А вот в однотактных усилителях мощности, работающих в классе А (например, Follower или Zen) – помеха вполне очевидно слышна и даже видна – при помощи осциллографа. Продуманная “архитектура” фильтра выпрямителя и качественный, хорошо экранированный трансформатор питания для таких конструкций – предмет первой необходимости 🙂

Хорошего Звука,

Май 2015 г. г.Владивосток

Двухполупериодный мостовой выпрямитель, конденсаторные фильтры, полупериодный выпрямитель

Узнайте о двухполупериодном мостовом выпрямителе, двухполупериодном выпрямителе, двухполупериодном выпрямителе, трансформаторах с центральным отводом, диодах, нагрузке, осциллографе, форме волны, постоянном и переменном токе, токе напряжения, конденсаторах, дросселирующем резисторе, чтобы узнать, как работают двухполупериодные мостовые выпрямители.

Прокрутите вниз, чтобы посмотреть обучающее видео на YouTube.

Это двухполупериодный мостовой выпрямитель. Он используется для питания наших электронных схем, поэтому в этой статье мы подробно узнаем, как они работают.

Электричество опасно и может привести к летальному исходу, вы должны иметь квалификацию и компетентность для выполнения любых электромонтажных работ .

Что такое мостовой выпрямитель

Полномостовые выпрямители

выглядят так, есть много форм и размеров, но по сути они состоят из 4-х диодов в определенном расположении. Обычно они выровнены в конфигурации Dimond, но их также можно выровнять другими способами, такими как эти.

Мы обычно находим их представленными на инженерных чертежах, подобных этому.

Это символ диода. Стрелка указывает в направлении обычного тока. Это показывает, что электричество переменного тока является входом, а электричество постоянного тока является выходом.

Мостовой выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный. Почему это важно? Поскольку розетки в наших домах обеспечивают переменный ток, а наши электронные устройства используют постоянный ток, поэтому нам необходимо преобразовывать переменный ток в постоянный ток.

Например, зарядное устройство для ноутбука берет переменный ток из розетки и преобразует его в постоянный для питания ноутбука.Если вы посмотрите на адаптер питания для вашего ноутбука и электронных устройств, на этикетке производителя указано, что он преобразует переменный ток в постоянный. В этом примере указано, что ему требуется входное напряжение от 100 до 240 В, с символом электричества переменного тока, и он будет потреблять 1,5 ампер тока. Затем он будет выдавать 19,5 В постоянного тока и 3,33 А тока. Обратите внимание, что здесь также указано 50–60 Гц, это частота переменного тока, и мы рассмотрим ее через мгновение.

В электричестве переменного тока напряжение и ток постоянно меняют направление между прямым и обратным.Это потому, что в генераторе переменного тока есть магнитное поле, которое толкает и притягивает электроны в проводах. Следовательно, оно меняется между положительными и отрицательными значениями по мере того, как оно течет вперед и назад, напряжение не является постоянным, даже если мультиметр показывает, что это так. Если мы начертим это, мы получим синусоидальный узор. Напряжение изменяется между пиковым положительным и пиковым отрицательным значением, когда максимальная интенсивность магнитного поля проходит через катушки провода.

Этот пример достигает 170 В на своих пиках, поэтому, если мы нанесем эти значения на график, мы получим положительные и отрицательные пики 170 В.Если мы возьмем среднее значение этих значений, мы получим ноль вольт. Это не очень полезно, поэтому умный инженер решил использовать среднеквадратичное значение напряжения. Это то, что вычисляют наши мультиметры, когда мы подключаем их к электрическим розеткам.

Чтобы найти пиковое напряжение, мы умножаем среднеквадратичное значение напряжения на квадратный корень из 2, что примерно равно 1,41.
Чтобы найти среднеквадратичное напряжение, мы делим пиковое напряжение на 0,707.

Например, здесь у меня есть розетки для Северной Америки, Великобритании, Австралии и Европы.Этот мультиметр показывает основные формы волны, и когда я подключаюсь к любой из них между фазой и нейтралью, мы видим синусоидальную волну, указывающую на то, что это электричество переменного тока. Обратите внимание, что британская и европейская розетки имеют напряжение 230 В, австралийская — 240 В, но все три имеют частоту 50 Гц, однако в североамериканской розетке указано 120 В при частоте 60 Гц.

Частота измеряется в герцах, но это всего лишь означает, что синусоида повторяется 60 раз в секунду в электрических системах Северной Америки и 50 раз в секунду в остальном мире.Напряжение ниже в североамериканской системе и составляет 120 В, тогда как в остальном мире оно составляет 230-240 В. Таким образом, пиковое напряжение каждой электрической системы выглядит следующим образом.

В электричестве постоянного тока напряжение постоянно, и в положительной области электроны не меняются местами, все они движутся только в одном направлении. Итак, если я измерю эту батарею, мы увидим плоскую линию в положительной области около 1,5 В, так что это электричество постоянного тока.

Эта солнечная панель также производит постоянный ток, мы можем видеть, что она дает плоскую линию около 4 В на мультиметре. Мы можем использовать этот адаптер для измерения USB-порта, мы видим, что он обеспечивает около 5 В, и если мы построим это с помощью другого мультиметра, мы снова увидим постоянную плоскую линию, указывающую, что это электричество постоянного тока.

Это двухполупериодный мостовой выпрямитель. На этих входных клеммах мы видим около 12 В переменного тока с синусоидой. И на этих выходных клеммах мы видим около 14 В постоянного тока. Итак, это устройство преобразует переменный ток в постоянный. Напряжение немного выше из-за конденсатора, и мы увидим, почему это позже в этом видео.

Это только преобразует переменный ток в постоянный, он не преобразует постоянный ток в переменный. Для этого нам нужен инвертор, в котором для этого используются специальные электронные компоненты, но мы не будем рассматривать это в этой статье.

Кстати, мы подробно рассмотрели, как работают инверторы в нашей предыдущей статье, проверьте это ЗДЕСЬ.

Как это работает

Выпрямитель состоит из диодов. Диод — это полупроводниковый прибор, который позволяет току течь через него, но только в одном направлении.Итак, если мы подключим эту лампу к источнику постоянного тока, она загорится. Мы можем поменять местами провода, и он все равно будет светиться. Если я поставлю диод на красный провод и подключу его к плюсу, он снова загорится. Но теперь, когда я переключаю провода, диод блокирует ток, и лампа остается выключенной. Таким образом, он позволяет току течь только в одном направлении, и мы можем использовать это для управления направлением тока в цепи для формирования электричества постоянного тока.

Однополупериодный выпрямитель

Если мы посмотрим на источник переменного тока с понижающим трансформатором, который снижает напряжение, электроны текут вперед и назад.Итак, нагрузка испытывает синусоиду. Нагрузкой может быть что угодно: резистор, лампа, двигатель и т. д.

Если мы вставили диод, то диод будет пропускать ток только в одном направлении, поэтому теперь нагрузка будет иметь пульсирующую форму волны. Отрицательная половина синусоиды заблокирована. Мы можем перевернуть диод, чтобы заблокировать положительную половину и разрешить только отрицательную половину. Таким образом, это полупериодный выпрямитель. Технически выход постоянного тока, потому что электроны текут только в одном направлении, это просто не очень хороший выход постоянного тока, поскольку он не совсем плоский.

Здесь у меня есть резистор, который подключен к источнику переменного тока низкого напряжения. Мы видим на осциллографе синусоиду переменного тока. Когда я подключаю диод последовательно с этим, осциллограф показывает пульсирующую картину в положительной области. Если я переверну диод, осциллограф покажет пульсирующую картину в отрицательной области.

Если я подключу две лампы параллельно, одну с диодом, мы увидим, что лампа без диода ярче, потому что она использует полную форму волны. Другая лампа тусклее, потому что она использует только половину этой.Если мы посмотрим на это в замедленном режиме, мы увидим, что лампа, подключенная к диоду, мерцает больше из-за разрывов в мощности.

Поэтому мы можем использовать это для простых цепей, таких как освещение или зарядка некоторых батарей, но мы не можем использовать его для электроники, так как компонентам требуется постоянное питание, иначе они не будут работать правильно.

Мы можем добавить конденсатор параллельно нагрузке, чтобы улучшить выходной сигнал. Мы рассмотрим это позже в этой статье. Лучшим улучшением является использование двухполупериодного выпрямителя, и есть два основных способа сделать это.

Двухполупериодный выпрямитель

Мы можем создать двухполупериодный выпрямитель, просто используя трансформатор с отводом от середины и два диода. Трансформатор с центральным отводом просто имеет еще один провод на вторичной стороне, который подключен к центру катушки трансформатора, что позволяет нам использовать всю длину трансформатора или только его половину.

Поскольку ток в переменном токе постоянно меняется на противоположный, в то время как в положительной или прямой половине ток течет через диод 1 в нагрузку, а затем возвращается к трансформатору по центральному ответвленному проводу. Диод 2 блокирует ток, поэтому он не может вернуться сюда. Поэтому используется только половина катушки трансформатора. В обратной или отрицательной половине ток течет через диод 2, через нагрузку и затем обратно в трансформатор. Диод 1 блокирует ток.

Ток течет в одном направлении через нагрузку, поэтому он считается постоянным, но все равно пульсирует, хотя разрывов нет. Отрицательная половина была преобразована в положительную половину. Форма сигнала не гладкая, поэтому нам нужно применить некоторую фильтрацию, например конденсатор.Мы рассмотрим это подробно позже в этой статье.

Двухполупериодный мостовой выпрямитель

Наиболее распространенным методом является двухполупериодный мостовой выпрямитель. Здесь используются 4 диода. Источник переменного тока подключается между диодами 1 и 2, нейтраль между 3 и 4. Положительный выход постоянного тока подключается между диодами 2 и 3, а отрицательный – между диодами 1 и 4.

В положительной половине синусоиды ток течет через диод 1, через нагрузку, через диод 2 и затем обратно в трансформатор. В отрицательной половине ток течет через диод 3, через нагрузку, через диод 1 и обратно к трансформатору. Таким образом, трансформатор подает синусоидальную волну переменного тока, но нагрузка испытывает волнистую форму волны постоянного тока, потому что ток течет в одном направлении.

В этой схеме мы можем видеть выпрямленную форму волны на осциллографе. Но это не плоский выход постоянного тока, поэтому нам нужно улучшить его, добавив фильтрацию.

Фильтрация

Использование выпрямителя приведет к пульсациям формы сигнала.Чтобы сгладить это, нам нужно добавить несколько фильтров.

Основной метод заключается в простом добавлении электролитического конденсатора параллельно нагрузке. Конденсатор заряжается при повышении напряжения и накапливает электроны. Затем он высвобождает их во время уменьшения, поэтому пульсации уменьшаются. Осциллограф покажет пики каждого импульса, но теперь напряжение не уменьшается до нуля, оно медленно снижается, пока импульс снова не зарядит конденсатор. Мы можем еще больше уменьшить это, используя конденсатор большей емкости или используя несколько конденсаторов.

В этом простом примере вы можете увидеть, как светодиод гаснет, как только отключается питание. Но если я поставлю конденсатор параллельно светодиоду, он останется включенным, потому что теперь конденсатор разряжается и питает светодиод.

В этой схеме у меня подключена лампа в качестве нагрузки. Осциллограф показывает волнистую форму волны. Когда я добавляю небольшой конденсатор на 10 микрофаррад, мы видим, что это очень мало меняет форму сигнала. Когда я использую конденсатор на 100 мкФ, мы видим, что провал больше не достигает нуля вольт.На 1000 мкФ пульсации очень маленькие. При 2200 мкФ он почти полностью гладкий, хотя его можно было бы использовать для многих схем. Мы также могли бы использовать несколько конденсаторов, здесь у нас есть конденсатор на 470 мкФ, который имел некоторое значение, но если я использую два конденсатора параллельно, мы видим, что форма волны значительно улучшается.

При использовании конденсатора необходимо разместить на выходе резистор для разрядки. Это высокоомный резистор, который разряжает конденсатор, когда цепь отключена, чтобы обеспечить нашу безопасность.Обратите внимание на эту схему, когда я включаю ее, конденсатор быстро заряжается до более чем 15 В. Когда я выключаю его, выход постоянного тока все еще составляет 15 В, потому что нагрузки нет, поэтому энергия все еще сохраняется. Это может быть опасно, если напряжение высокое. В этом примере я ставлю на выход резистор 4,7кОм, мы видим, что конденсатор заряжается до 15В, а когда я его выключаю, конденсатор быстро разряжается. Электроны проходят через резистор, который разряжает конденсатор.

Мы также видим, что без конденсатора выходное напряжение ниже входного из-за падения напряжения на диодах.

Здесь у нас есть простой двухполупериодный мостовой выпрямитель. На входе мы видим 12В переменного тока, на выходе имеем 10,5В постоянного тока. Напряжение на выходе ниже из-за диодов. Каждый диод имеет падение напряжения около 0,7 В. Если мы посмотрим на эту схему, с диодом и светодиодом. Мы можем измерить диод, чтобы увидеть падение напряжения около 0,7 В. Ток в нашем мостовом выпрямителе должен проходить через 2 диода на положительной половине и 2 на отрицательной половине. Таким образом, падение напряжения складывается и составляет около 1.от 4 до 1,5 В. Таким образом, выход уменьшается.

Однако, если мы подключим конденсатор к выходу, мы увидим, что выходное напряжение теперь выше, чем входное напряжение. Как это возможно? Это связано с тем, что вход переменного тока измеряет среднеквадратичное значение напряжения, а не пиковое напряжение. Пиковое напряжение в 1,41 раза выше среднеквадратичного напряжения. Конденсаторы заряжаются до пикового напряжения, а затем освобождаются. Из-за диодов по-прежнему наблюдается небольшое падение напряжения, поэтому выходное напряжение меньше пикового входного, но оно все равно будет выше входного среднеквадратичного значения.

Например, если бы у нас было 12 В среднеквадратичного значения на входе, пиковое напряжение было бы 12 В, умноженное на 1,41, что составляет 16,9 В

Падение 0,7В здесь и здесь. Таким образом, из 16,9 вычесть 1,4 В будет 15,5 В. Конденсаторы заряжаются до этого напряжения. Это только приблизительный ответ, количество пульсаций и фактическое падение напряжения на диодах приведут к тому, что в действительности оно будет немного отличаться, но мы видим, что выход выше, чем вход.

Другим распространенным фильтром является размещение двух конденсаторов параллельно с последовательной катушкой индуктивности между ними.Это используется для цепей с большими нагрузками. Первый конденсатор сглаживает пульсации. Катушка индуктивности противодействует изменению тока и пытается поддерживать его постоянным, а второй конденсатор, который намного меньше, затем сглаживает последние оставшиеся пульсации.

Дополнительно к выходу можно подключить стабилизатор напряжения. Это очень распространено и допускает некоторые изменения на входе, но обеспечивает постоянное выходное напряжение. Это снова имеет конденсаторы по обе стороны от регулятора, чтобы обеспечить плавный выход постоянного тока.Вот реальная версия, которая подключена к источнику переменного тока 12 В, и мы видим, что она имеет выходное напряжение около 5 В постоянного тока.

Вы можете научиться собирать свой собственный регулятор напряжения в нашей предыдущей статье ЗДЕСЬ.

Мостовой выпрямитель с фильтром

“Это статья про мостовой выпрямитель с фильтром. Если ты хочешь читать только о мостовом выпрямителе посетите: мостовой выпрямитель”

В центр постучал двухполупериодный выпрямитель, как положительная, так и отрицательная половина циклы исправляются. Значит нет напряжения теряется на выходе. Кроме того, выход постоянного тока произведенный двухполупериодным выпрямителем с центральным отводом, более гладкий больше, чем на выходе однополупериодного выпрямителя.

Однако, Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом имеет один недостаток. Тот трансформатор, используемый в полноволновом отводе по центру выпрямитель очень дорог и занимает много места.Итак, чтобы Чтобы преодолеть этот недостаток, был разработан новый тип выпрямителя. разработан под названием мост выпрямитель.

В мост выпрямитель, трансформатор не нужен. Однако два лишних диоды (всего четыре диода) необходимы для работы моста выпрямитель.

общая стоимость мостового выпрямителя низкая по сравнению с центральный двухполупериодный выпрямитель.

Нравится двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом, выход Direct Ток (DC) мостового выпрямителя содержит небольшие рябь. Эти небольшие колебания можно уменьшить, если использовать фильтр на выходе.

фильтр преобразует пульсирующий постоянный ток (DC) в чистый Постоянный ток (DC). Фильтр состоит из комбинации компонентов, таких как конденсаторы, резисторы, и индукторы.

В В этом уроке мостовой выпрямитель состоит из конденсатора. объясняется фильтр.

Нравится двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом, мостовой выпрямитель также исправляет как положительные, так и отрицательные полупериоды входной сигнал переменного тока. Однако строительство моста выпрямитель отличается от двухполупериодного с центральным отводом выпрямитель.В мостовом выпрямителе диоды расположены по схеме мостовой схемы.

Мостовой выпрямитель состоит из четырех диодов, а именно D ₁, Д ₂ , Д ₃ и Д ₄ . Вход сигнал подается на две клеммы A и B, в то время как Выход постоянного тока получается через нагрузочный резистор R _L подключается между клеммами C и D.

пульсирующий выход постоянного тока, полученный на нагрузочном резисторе R _L содержит мелкую рябь. Чтобы уменьшить эти пульсации, мы используем фильтр на выходе.

фильтр, обычно используемый в мостовом выпрямителе, представляет собой конденсатор фильтр. На приведенной ниже схеме конденсаторный фильтр подключается через нагрузочный резистор R _L..

Когда входной сигнал переменного тока подается во время положительного полупериода оба диода D ₁ и D ₃ передние пристрастный. При этом диоды Д ₂ и Д ₄ имеют обратное смещение.

Вкл. с другой стороны, в течение отрицательного полупериода диоды D ₂ и D ₄ смещены вперед.В то же время, диоды Д ₁ и Д ₃ с обратным смещением.

Таким образом, мостовой выпрямитель допускает как положительную, так и отрицательную половину циклов входного сигнала переменного тока.

Выход постоянного тока, создаваемый мостовым выпрямителем, не является чистым постоянным током. но пульсирующий постоянный ток. Этот пульсирующий постоянный ток содержит как переменный ток, так и Компоненты постоянного тока.

Компоненты переменного тока колеблются во времени, в то время как постоянные компоненты остаются постоянными во времени. Итак, кондиционер компоненты, присутствующие в пульсирующем постоянном токе, нежелательны. сигнал.

конденсатор фильтр, присутствующий на выходе, удаляет нежелательный переменный ток компоненты. Таким образом, на нагрузочном резисторе получается чистый постоянный ток Р _Л .

Двухполупериодный выпрямитель и мостовой выпрямитель

Двухполупериодный выпрямитель

Выпрямитель представляет собой электрическую цепь, преобразующую переменный ток в постоянный. Как обсуждалось в предыдущей статье, однополупериодный выпрямитель преобразует только полупериоды переменного тока в положительные или отрицательные значения в зависимости от ориентации диода. Также обсуждалось, что эффективность однополупериодного выпрямителя меньше, поскольку он использует только полупериоды, а другие половины заблокированы/отсутствуют на выходе. Кроме того, конденсаторный фильтр использовался для устранения пульсаций и сглаживания выходного сигнала. В однополупериодном выпрямителе частота пульсаций равна входной частоте.Эти однополупериодные выпрямители используются в маломощных и недорогих схемах электропитания.

Эффективность выпрямителя можно повысить, используя оба цикла входного переменного тока. Схема, в которой используются оба полупериода для преобразования переменного тока в постоянный, называется двухполупериодным выпрямителем . Двухполупериодные выпрямители более эффективны по сравнению с однополупериодными выпрямителями и используют более одного диода в цепи.

Схема двухполупериодного выпрямителя с использованием трансформатора с отводом от средней точки

Трансформатор с разъемной вторичной обмоткой с центральным отводом, подключенным к резистивной нагрузке через два диода.Трансформатор обычно выдает ток с разницей фаз 180 градусов во вторичной обмотке в зависимости от расположения точек на обмотках.

Рис. 1. Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом

На приведенном выше рисунке 1 показан двухполупериодный выпрямитель, использующий трансформатор с центральным отводом. Синусоидальная волна, подаваемая на первичную обмотку трансформатора с центральным отводом, преобразуется во вторичную обмотку, и потенциал напряжения возникает на вторичной стороне. Потенциал, развиваемый во вторичной обмотке, меняется каждые полпериода.Выход двухполупериодного выпрямителя имеет период времени, равный половине периода времени на входе, или имеет частоту, вдвое превышающую частоту входного сигнала.

Процесс исправления объясняется для каждого полупериода.

В течение первого полупериода потенциал создал прямое смещение диода D ₁ и обратное смещение диода D ₂ . Положительный полупериод проходит через диод D ₁ и создает напряжение на нагрузочном резисторе, как показано на рисунке 2.Направление тока через нагрузочный резистор и полярность напряжения на нем должны соблюдаться и должны оставаться неизменными в течение отрицательного полупериода.

Рисунок 2: Двухполупериодный выпрямительный трансформатор со средним ответвлением во время положительных полупериодов

Во время второго полупериода полярность напряжения на вторичной обмотке показана на рис. 3, что связано с изменением полярности на первичной обмотке. При этой полярности диод D ₂ смещен в прямом направлении, а диод D ₁ смещен в обратном направлении.Таким образом, диод D ₂ пропускает ток через нагрузочный резистор, в то время как диод D ₁ остается закрытым в течение этого полупериода. Направление тока через нагрузочный резистор и полярность напряжения на нем остаются такими же, как и в течение первого полупериода. Такое расположение диодов с трансформатором с центральным отводом приводит к однонаправленному протеканию тока через диод. Выпрямление переменного тока происходит в течение обоих полупериодов, т.е. за весь период времени синусоидального сигнала.

Рис. 3: Двухполупериодный выпрямитель со средним ответвлением во время отрицательных полупериодов

Процесс выпрямления продолжается аналогичным образом за счет чередования тока, протекающего через диоды D ₁ и D ₂ для приближающихся периодов.

Рисунок 4: Полностью выпрямленная синусоидальная волна

Среднее значение полностью выпрямленной синусоидальной волны определяется как:

Средняя мощность однополупериодного выпрямителя, как видно из предыдущей статьи, равна 0.318 раз больше пикового напряжения. Но при двухполупериодном выпрямлении средняя выходная мощность удвоилась, а средняя отдаваемая мощность увеличилась в четыре раза. Следовательно, это приводит к более эффективному процессу выпрямления по сравнению с однополупериодным выпрямлением.

Диодный мостовой выпрямитель

Трансформаторы, имеющие вторичную обмотку с отводом от средней точки, более дороги и больше по размеру из-за наличия двух обмоток на вторичной стороне. Из-за этого в источниках питания в основном используются трансформаторы с сигнальной обмоткой, а для выполнения двухполупериодного выпрямления используется специальный диодный мост.Диодный мост можно сделать из четырех одинаковых диодов или можно приобрести готовый комплект диодного моста для выполнения двухполупериодного выпрямления. Диодные мосты доступны с различными номиналами и спецификациями, чтобы соответствовать различным приложениям и схемам.

Рисунок 5: Простой мостовой двухполупериодный выпрямитель

На рис. 5 показан простой двухполупериодный выпрямитель с диодным мостом, и здесь вместо двух диодов в трансформаторе с центральным отводом используются четыре силовых диода. В течение первого полупериода полярность напряжения на диодном мосту показана на рисунке 6, что делает диоды D ₁ и D ₂ смещенными в прямом направлении.Другая половина моста, т.е. диоды Д ₃ и Д ₄, остаются в выключенном состоянии. Такое смещающее устройство моста вызывает протекание тока через нагрузку, и на ней появляется напряжение. Направление тока и полярность напряжения на нагрузке изображены на рисунке-6.

Рисунок 6: Мостовой двухполупериодный выпрямитель во время первого полупериода

Аналогично, для следующего цикла полярность меняется из-за переменного синусоидального источника, а напряжение на диодном мосту показано на рис. 7.Из-за полярности напряжения диоды D ₃ и D ₄ на этот раз смещаются в прямом направлении, в то время как диоды D ₁ и D ₂ остаются выключенными. Направление тока через нагрузку и полярность напряжения на ней остаются неизменными, что означает, что даже после изменения полярности входной синусоидальной волны полярность на нагрузке остается неизменной.

Рисунок 7: Мостовой двухполупериодный выпрямитель во время второго полупериода

Схема диодного моста выполняет полное выпрямление последовательных чередующихся периодов.Недостаток мостового выпрямителя по сравнению с трансформатором с центральным отводом заключается в том, что он использует два диода одновременно для выпрямления, что вызывает двойное прямое падение напряжения.

Пример двухполупериодного выпрямления

Схема блока питания из предыдущей статьи с использованием однополупериодного выпрямителя используется здесь для сравнения результатов. Источник напряжения 220 В _RMS с трансформатором 100:1 использовался для питания нагрузки 1 кОм. С использованием мостового двухполупериодного выпрямителя:

Приблизительно 20 В постоянного тока появляется на нагрузке (прямое падение напряжения на диоде игнорируется для простоты) нагрузки и ток, протекающий через нагрузку 1 кОм:

Мощность, передаваемая в нагрузку с помощью двухполупериодного мостового выпрямителя:

Двухполупериодный выпрямитель подает в нагрузку в два раза больше напряжения и в четыре раза больше мощности по сравнению с однополупериодным выпрямителем. Это делает двухполупериодный выпрямитель более эффективным, и для источника питания с тем же напряжением можно использовать трансформатор меньшего размера по сравнению с использованием однополупериодного выпрямителя. Например, при использовании однополупериодного выпрямителя трансформатор с коэффициентом трансформации 10:1 используется для питания прибл. 10 В _DC на нагрузку при входном напряжении 220 В _RMS . Тем не менее, трансформатор с коэффициентом трансформации 5:1 можно использовать для подачи того же напряжения на нагрузку с помощью двухполупериодного мостового выпрямителя.

Пульсации и фильтрующий конденсатор

Однако повышение эффективности достигается за счет пульсаций, которые удваиваются по сравнению с однополупериодными выпрямителями.Увеличение пульсаций связано с увеличением частоты, которая удвоилась. Пульсации являются нежелательными элементами любой электронной схемы, и выходной сигнал источников питания можно сгладить с помощью фильтрующего конденсатора. Схема пикового выпрямителя с емкостным фильтром показана на рисунке-8.

Рис. 8: Мостовой двухполупериодный выпрямитель с емкостным фильтром

Конденсатор действует как накопитель или резервуар и питает нагрузку в период ВЫКЛ. Емкость конденсатора должна быть достаточно большой, чтобы его постоянная времени (RC) была >> периода времени синусоидального сигнала.Конденсатор заряжается, когда напряжение увеличивается до пикового напряжения, а затем начинает разряжаться, подавая ток на нагрузку. Конденсатор продолжает питать нагрузку до следующего цикла, когда напряжение снова начинает расти. Для каждого цикла конденсатор заряжается и разряжается при увеличении и уменьшении напряжения соответственно. В течение периода проводимости (Δt) диоды питают нагрузку и заряжают конденсатор.

Рисунок 9: Выход двухполупериодного выпрямителя с емкостным фильтром

Напряжение пульсаций двухполупериодного выпрямителя определяется по следующей формуле, и обратите внимание, что частота пульсаций удвоилась по сравнению с однополупериодным выпрямителем:

Например, если желаемое напряжение пульсаций составляет 1 В для приведенного выше примера, тогда значение конденсаторного фильтра:

Итак, конденсатор 325 мкФ требуется, чтобы иметь напряжение пульсаций 1 В для источника питания мостового выпрямителя, приведенного в приведенном выше примере.

Период проводимости диода можно приблизительно определить по следующей формуле:

Диоды будут работать только в течение 4% от общего периода, а в остальное время нагрузка будет питаться от конденсатора.

Двухполупериодные выпрямители с мостовыми диодами в основном используются в источниках питания и выпрямителях. К недостаткам можно отнести использование двух диодов и увеличение пульсаций. Оба этих фактора могут привести к искажениям и гармоникам в цепях.

Заключение

Двухполупериодные выпрямители чаще всего используются в процессе выпрямления, поскольку они более эффективны по сравнению с однополупериодными выпрямителями.
Двухполупериодные выпрямители могут быть сконструированы с использованием трансформатора с отводом от средней точки или мостовых диодов. В выпрямителе с центральным отводом для проводимости использовался один диод, а в мостовом диоде – два диода для проводимости.
В двухполупериодном выпрямителе с центральным отводом используется двухобмоточный трансформатор, что увеличивает размер и стоимость. В то время как мостовой диодный выпрямитель использует два диода для выпрямления одновременно, то есть двойное прямое падение напряжения и добавление нелинейного устройства.
Среднее напряжение или напряжение постоянного тока, выдаваемое двухполупериодным выпрямителем, равно 0.636-кратное пиковое напряжение, которое вдвое превышает напряжение, выдаваемое однополупериодным выпрямителем. В конечном итоге мощность увеличивается в четыре раза.
Коэффициент пульсаций у двухполупериодного выпрямителя удвоен из-за удвоения частоты.
Пульсации можно уменьшить с помощью конденсаторного фильтра, а постоянная времени конденсатора фильтра должна быть достаточно большой, чтобы он не разряжался полностью в течение периода питания.

Устойчивое развитие | Бесплатный полнотекстовый | Анализ влияния паразитной емкости в мостовом выпрямителе с источником тока класса D на многорезонансном многорезонансном повышающем преобразователе

1.

Введение В настоящее время запасы ископаемого топлива истощаются из-за значительного увеличения потребности в источниках энергии. Чтобы преодолеть эту проблему, были предприняты усилия по развитию систем возобновляемой энергии в области производства энергии. В последние годы высоковольтные повышающие преобразователи получили широкое применение в генераторах распределенной электроэнергии на основе аккумуляторных накопителей энергии (БЭС) и модульно-интегрированных преобразователях (МПК) со звеном постоянного тока, а также в автономных/сетевых системах возобновляемой энергетики. такие как фотоэлектрические элементы, ветряные турбины и топливные элементы.Эти системы, которые могут быть одинарными или гибридными, используют источники энергии для выработки электроэнергии [1,2,3,4]. Поскольку это низковольтные системы, выходное напряжение может варьироваться. Для поддержания напряжения в системе обычно используется аккумуляторная система для резервирования системы с постоянным звеном постоянного тока в состоянии инвертора.

Следовательно, чтобы увеличить низкое напряжение батареи до подходящего значения, используется высоковольтный повышающий преобразователь для повышения низкого входного напряжения до высокого выходного напряжения. Топологии высокого повышения делятся на неизолированные и изолированные преобразователи постоянного тока в постоянный.В неизолированной топологии обычно используется повышающий преобразователь для обеспечения более высокого выходного напряжения от источников с низким входным напряжением за счет изменения коэффициента заполнения широтно-импульсной модуляции (ШИМ) [5]. При высоком напряжении/частоте преобразователь генерирует скачок высокого напряжения на силовом выключателе, а сильные электромагнитные помехи увеличивают коммутационные потери и потери из-за пассивного элемента. Существенная проблема с повышающим преобразователем заключается в том, что при рассмотрении источника с низким входным напряжением трудно получить высокий коэффициент преобразования напряжения.Чтобы преодолеть эту проблему, коэффициент преобразования усиления изменен, чтобы максимизировать напряжение усиления, используя несколько методов, таких как чередующаяся положительная/отрицательная связь; каскадирование, n-этапное каскадирование или комплексное каскадирование; и с использованием многоуровневых ячеек и переключающих конденсаторов [6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17].

Общее семейство мощных повышающих преобразователей показано на рис. 1. Топологии изолированных преобразователей постоянного тока, включающие обратноходовые и прямоходовые преобразователи, считаются более подходящими для приложений с низким напряжением/мощностью, поскольку эти преобразователи имеют только один переключатель, который приводит в более низкой стоимости и значительно меньших цепных потерях при эксплуатации.Методы повышения напряжения требуют высокочастотных трансформаторов. Асимметричные формы волны имеют недостатки, такие как насыщение потока и проблемы с напряжением/мощностью на первичной стороне высокочастотного трансформатора. Однако индуктивность рассеяния на первичной обмотке трансформатора может создавать высоковольтную нагрузку на силовой ключ во время включения и выключения [18, 19, 20, 21, 22, 23]. Инвертор класса E представляет собой топологию с преимуществами использования одного переключателя, простой схемы управления затвором и возможностью расчета всех его параметров.

Однако высокое напряжение на силовом ключе имеет ограничение, так как оно примерно на три диапазона выше, чем входное напряжение [24,25,26]. Таким образом, два переключающих преобразователя среди полумостовых, двухтактных и преобразователей класса D предпочтительнее при подаче большой мощности. В полумостовой и полномостовой топологиях можно легко реализовать переключение при нулевом напряжении (ZVS). Обратное восстановление основных силовых ключей в корпусных диодах является важной проблемой, так как приводит к значительному падению общего КПД из-за электромагнитных помех от высокого выходного напряжения.Источник может быть классифицирован как источник с питанием от напряжения или источник с питанием от тока. Источник питания состоит из входа катушки индуктивности, соединенного последовательно с силовым выключателем для уменьшения пульсаций тока и ограничения входного тока. Эта структура с активным фиксатором переключателя используется для уменьшения скачка напряжения на силовом переключателе, генерируемого входной стороной катушки индуктивности [27,28,29,30].

Двухтактный преобразователь более эффективен для операций малой и средней мощности благодаря двум переключателям, малому количеству компонентов и простой схеме управления затвором [18,19,20,21,22,23,24,25,26,27, 28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38].Для этого преобразователя топологии как с током, так и с питанием по напряжению могут использоваться либо в ШИМ, либо в резонансных режимах для достижения условий ZVS, ZCS или ZVCS [31,32,33,34,35,36,37, 38]. Для низковольтных сильноточных входных приложений ZVS не особенно важен, тогда как переключение при нулевом токе (ZCS) имеет решающее значение для устранения коммутационных потерь. В резонансном режиме резонансный резервуар подключается к полуволновому/двухполупериодному мосту или центральному отводу и к двойным выпрямителям по напряжению [39,40,41].Однако диод с общим выпрямителем в низкочастотном диапазоне с параллельной паразитной емкостью может влиять на основное состояние, если рассматривать оба основных фактора в приложении с высоким повышающим коэффициентом в зависимости от напряжения и диапазона частот коммутации.

Резонансные методы позволяют использовать мощный повышающий и частотный преобразователь при одновременной работе с высокой частотой переключения, а выпрямитель можно использовать для достижения паразитной емкости в параллельных и последовательно-параллельных резонансных резервуарах. Что касается схемы выпрямителя, то паразитная емкость выпрямителя может быть использована для резонансного резервуара.В литературе паразитная емкость может использоваться параллельно, а для повышения добротности нагрузки упоминаются последовательно-параллельные резонансные емкости. Однако при малой нагрузке может возникнуть высокое выходное напряжение, что может привести к повреждению диодного выпрямителя [42, 43, 44, 45, 46, 47]. Оставшаяся часть этой статьи организована следующим образом. Предлагаемая схема описана в разделе 2; В разделе 3 представлен анализ схемы; анализ, моделирующий резонансные и паразитные емкостные выпрямители, показан в разделе 4; процедура проектирования компонента показана в разделе 5; экспериментальные результаты представлены в разделе 6; обсуждение параметра влияющей паразитной емкости и результаты экспериментов представлены в разделе 7; и, наконец, заключение представлено в разделе 8.

2. Описание схемы

Основная цепь состоит из силовых ключей, высокочастотного трансформатора со средним отводом, резонансного резервуара, мостового выпрямителя, выходного конденсатора и резистивной нагрузки. HSPPMRC состоит из двух переключателей, M ₁, M ₂, с коэффициентом заполнения почти 0,5; встречно-параллельный корпусной диод; и сток-исток паразитной емкости C _M ₁ , C _M ₂ полевых МОП-транзисторов. Модель эквивалентной схемы трансформатора состоит из индуктивностей рассеяния на первичной стороне L _p ₁ , L _p ₂ и резонансной индуктивности L _лкс на вторичной стороне.Индуктивность рассеяния вторичной стороны высокочастотного трансформатора включена последовательно с конденсатором C _r и параллельно с паразитной емкостью двухполупериодного мостового выпрямителя C _e . Значения параметров индуктивности рассеяния в высокочастотном трансформаторе зависят от физической конструкции, такой как магнитный материал, воздушный зазор и используемый метод намотки катушки.

Модель эквивалентной схемы трансформатора с центральным отводом двухтактного преобразователя показана на рисунке 2.Значения параметров трансформатора можно измерить с помощью измерителя LCR. Однако значения индуктивности намагничивания трансформатора выше индуктивности рассеяния L _lks для обеих сторон и, следовательно, ею можно пренебречь. Резонансный конденсатор C _r представляет собой последовательный конденсатор, который включает в себя индуктивность рассеяния и параллельный конденсатор C _e, когда конденсатор перехода каждого диода равен C _D = C _D ₁ = C _D ₂ = C _D ₃ = C _D ₄ FB-CDCSR.В резонансной схеме каждый диод работает в режиме ZCS. Выходная емкость очень большая; следовательно, выходное напряжение V _o является постоянным и питает нагрузку R _o . Резонансный контур подает прямоугольное напряжение и синусоидальный ток на вторичную сторону.

Эта высокая частота используется для управления FB-CDCSR.

3. Анализ схемы

Принципы состояния питания HSPPMRC поясняются, как показано на рис. 2. Главный выключатель питания и диодный выпрямитель работают в режиме ZCS.Вторичную сторону трансформатора целесообразно рассматривать как источник синусоидального тока i _r , который также является источником высокочастотного тока мостового выпрямителя. На рис. 3 показано, что основные сигналы состоят из ворот, управляемых переключателями v _gs ₁, v _gs ₂; напряжение на v _ds ₁ , v _ds ₂ ; ток выключателя i _M ₁ , i _M ₂ ; резонансное напряжение v _rec ; ток резонансный i _r ; общее напряжение на v _D ₁ -v _D ₂ -v _D ₃ -v _D ₄ ; и ток диодного выпрямителя i _D ₁ -i _D ₂ -i _D ₃ -i _D ₄ .

Предложенная схема может работать в четырех режимах, как показано на рисунке 4. Анализ схемы начинается со следующих предположений.

Главный выключатель питания и активные/пассивные элементы во включенном и выключенном состоянии равны нулю и имеют бесконечное сопротивление.
Все пассивные компоненты в схеме идеальны и начальное условие равно нулю.
Чем выше добротность нагрузки, тем синусоидальнее ток.
Трансформатор является идеальным, и значение индуктивности первичной стороны 1 аналогично значению первичной стороны 2.
Выходной конденсатор достаточно большой, чтобы выходное напряжение было постоянным.

Режим 1: Этот режим показан на рис. 4а. Во-первых, переключатель питания M ₁ включен, а переключатель M ₂ выключен. Ток течет от источника постоянного тока V _в к стоку-истоку MOSFET M ₁, когда переключатель M ₁ включен и работает в условиях ZCS путем коммутации индуктивности утечки, намагничивающего трансформатора тока, и емкость перехода сток-исток.

Одновременно переходной конденсатор С _М ₁ М ₁ разряжает напряжение и уменьшается до нуля, а переходной конденсатор напряжение v _ds ₂ М ₂ заряжает напряжение от нуля до удвоенного напряжение источника постоянного тока. Затем энергия передается на вторичную сторону, включаются диоды Д ₁ и Д ₄, а диоды Д ₂ и Д ₃ выключаются по условию ЗКС протеканием тока i _D ₁ и i _D ₄ через диодный выпрямитель и резонансный контур. Режим 2: Как показано на рисунке 4b, коммутация между M ₁ и M ₂ отключена. Переходной конденсатор сток-исток C _M ₁ из M ₁ заряжает напряжение v _ds ₁ до тех пор, пока оно не увеличится в два раза по сравнению с напряжением источника постоянного тока, а переходной конденсатор сток-исток C _M ₂ of M ₂ напряжение разряда v _ds ₂ до тех пор, пока напряжение не уменьшится с удвоенного напряжения источника постоянного тока до нуля.

При этом конденсаторы перехода С _Д ₁ и С _Д ₄ диодов Д ₁ и Д ₄ разряжаются до нуля, а конденсатор перехода С 2 _Д и С _D ₃ диодов D ₂ и D ₃ заряжают от нуля до отрицательного выходного напряжения, как показано на рисунке 4б. Режим 3: Этот режим аналогичен режиму 1. Как показано на рисунке 4c, схема управления затвором включает M ₂ и выключает M ₁.Ток течет от входа постоянного тока V _в к сток-исток MOSFET M ₂, когда M ₂ включен и работает в режиме ZCS путем коммутации индуктивности утечки, намагничивающего трансформатора тока и стока – емкость истокового перехода. Одновременно напряжение переходного конденсатора С _М ₂ в М ₂ разряжается до нуля. В то же время напряжение переходного конденсатора v _ds ₁ M ₁ заряжает напряжение от нуля до удвоенного напряжения источника постоянного тока.

Затем энергия передается на вторичную сторону, диоды Д ₂ и Д ₃ включаются, а диоды Д ₁ и Д ₄ выключаются по условию ЗКС при протекании тока i _D ₂ и i _D ₃ через диодный выпрямитель и резонансный контур. Режим 4 : Это показано на рисунке 4d. Конденсатор перехода сток-исток C _M ₂ из M ₂ заряжает напряжение v _ds ₂ до тех пор, пока напряжение не увеличится вдвое по сравнению с напряжением на входе исток и конденсатором перехода сток-исток C _M ₁ М ₁ ; затем он разряжает напряжение v _ds ₁ до тех пор, пока напряжение не уменьшится с удвоенного напряжения входного источника до нуля.Одновременно конденсаторы перехода С _Д ₂ и С _Д ₃ диодов Д ₂ и Д ₃ разряжаются до нуля. Затем диоды Д ₂ и Д ₃ отключаются ЗКС и переходные конденсаторы С _Д ₁ и С _Д ₄ от диодов Д _{1 1} и Д заряжаются ноль к отрицательному выходному напряжению.

На самом деле, есть четыре предположения, основанные на аналитической операции в FB-CDCSR, источник входного тока i _r sin ω _s t имеет синусоидальную форму волны и одинаков между частотой переключения и резонансной частотой, и каждый паразитный переход емкость C _D ₁ -C _D ₂ -C _D ₃ -C _D ₄ двухполупериодного выпрямителя имеет такое же значение.Все паразитные емкости переходов C _и имеют «эквивалентную паразитную емкость», которая работает как равновесная в диапазоне коммутации и при постоянном значении. Последнее допущение используется для упрощения анализа, и паразитная емкость перехода по отношению к обратному напряжению смещения не учитывается. Из рис. 3 видно, что оба переходных конденсатора C _D ₂ и C _D ₃ диодов D ₂ и D ₃ разряжаются до нуля одновременно t 0 1 0 – 1 .

Верхний диод D ₁ и крестообразный диод D ₄ включаются. Время t ₁ -T ₂, когда I _R все еще заряжается C _D ₂ -C _D -C _D ₃ и разгрузка C _D ₁ -C _D ₄ , режим проводки заканчивается, C _D ₂ -C _D ₃ полностью заряжен, а C _D ₁ -C _D _{4 разряжается до нуля. В этом разделе определим период коммутации τ = t ₁ -t ₀ и t ₃ -t ₂ и угол коммутации, где f _с и ω _с – частота переключения и угловая частота , соответственно.Из метода аппроксимации первой гармоники, используемого для нахождения реальной и реактивной основных составляющих напряжения FB-CDCSR, значение реальной части может быть выражено как vAB-real=1π∫02πvABsin(ωst)d(ωst)
(1)
Получаем условие, как показано: vAB−real{IrpωsCD(1−cos(ωst))−Vosin(ωst)d(ωst),t0−t1Vosin(ωst)d(ωst),t1−t2Vosin(ωst)d(ωst)−IrpωCD(1−cos (ωst)),t2−t3Vosin(ωst)d(ωst),t3−t4
(2)
Напряжение на выпрямителе в реальном выражении показано ниже: vAB-real=IrpπωsCD(1−2cos(ωsτ)+cos2(ωsτ)2+1+cos(2ωsπ+2ωsτ)4)+4Vocos(ωsτ)
(3)
vAB-real=1π(IrpωsfsCD(1-cos2(ωsτ)))
(4)
Точно так же значение основного компонента реактивной части может быть выражено как vAB-реагировать=1π∫02πvABcos(ωst)d(ωst)
(5)
После этого можно найти анализируемое условие для напряжения на выпрямителе в мнимой части. vAB-реагировать{IrpωsCD(1-cos(ωst))-Vocos(ωst)d(ωst),t0-t1Vocos(ωst)d(ωst),t1-t2Vo-IrpωsCD(1-cos(ωst))cos(ωst) )d(ωst),t2−t3Vocos(ωst)d(ωst),t3−t4
(6)
Напряжение на выпрямителе в мнимом выражении показано ниже: vAB-реагировать=1π(IrpωsCD(2sin(ωsτ)−2ωsτ2))−(sin(2ωsτ+2ωsπ)−sin(2ωsπ))4+4Vosin(ωsτ)
(7)
vAB-реагировать=1π(IrpωsCD(-2ωsτ2-sin(2ωsτ)2+sin(2ωsτ)))
(8)
Кроме того, участок нахождения выходного напряжения V _или может иметь два условия.При t ₀ − t ₁ паразитная емкость перехода изменяется за время коммутации как Vo,t0−t1=1CD∫0τIrp2sin(ωst)d(ωst)
(9)
Vo,t0−t1=Irp4πfsCD(1−cos(ωst))
(10)
От t ₁ − t ₂ за время коммутации v _D ₂ и v _D ₃ равны выходному напряжению. v _D ₁ и v _D ₄ равны нулю и оба диода проводят следующий резонансный входной ток i _r , который можно найти с помощью (11) и (12): Vo,t1−t2=ωsRoπ∫0T/2Irpsin(ωst)d(ωst)
(11)
Vo,t1−t2=RoIrpπ(cos(ωsτ)+1)
(12)
(10) и (12) показывают заряд/разряд паразитной емкости перехода и во время коммутации. Его можно переписать как характеристическое угловое время коммутации, показав, что Irp4πfsCD(1−cos(ωsτ))=RoIrpπ(cos(ωsτ)+1)
(13)
cos(ωsτ)=(1−4RofsCD1+4RofsCD)
(14)
В (4), (8) и (14) при рассмотрении идеального случая паразитная емкость перехода C _D равна нулю, в котором входное напряжение и резонансный по фазе ток представляют собой упрощенную действительную и реактивную части основной компонент, разделенный на vab-real,CD0=Irp2π2fsCDsin2(ωsτ)=Vab,CD0(1+4fsRoCD)2
(16)
vab-react,CD0=Irp4π2fsCD(sin(2ωsτ)−2ωsτ)=Vab,CD032fsRoCD(sin(2ωsτ)−2ωsτ)
(17)
4.Анализ Моделирование резонансной и паразитной емкости выпрямителя
В этом разделе мы анализируем паразитную емкость FB-CDCSR в резонансной колебательной цепи. На первом этапе модель объединяет схемы HSPPMR и FB-CDCSR. МОП-транзисторы моделируются обоими переключателями с включенными сопротивлениями. Сопротивления и индуктивности являются паразитными эквивалентными цепями трансформатора. Главный выключатель M ₁ работает в положительном полупериоде, тогда как главный выключатель M ₂ работает в отрицательном полупериоде.На рис. 5а высокочастотный прямоугольный источник напряжения v′ _в переносится с двух обмоток на первичной стороне на вторичную сторону. Индуктивность рассеяния L _r включена последовательно с резонансным конденсатором С _r и рассчитывается из переданных индуктивностей L _lk1 ₁ и L _lk1 ₂ в первичной обмотке, согласно (L _lk1 ₁ + L _lk1 ₂ )(n/2) ² + L _lks .Паразитная ёмкость перехода в ОЗ-КДШР для ВППМРК, где диоды Д ₁ и Д ₄ выпрямителя работают в течение положительного цикла высокочастотного источника напряжения прямоугольной формы, представляет собой амплитуду основной составляющей, которая равна до v’ _в sin ω _с t, где v’ _в – напряжение на вторичной обмотке. Эта амплитуда аналогична амплитуде диодов Д ₂ и Д ₃ выпрямителя, работающих во время отрицательного цикла.Эквивалентная схема влияет на паразитную емкость перехода диода FB-CDCSR при работе с высоким напряжением и высокой частотой переключения. Из-за короткого замыкания источника переменного напряжения на вторичной стороне разделительный конденсатор С _DA /2 получается из диодов D ₁ и D ₃ , а разделительный конденсатор C _DB /2 получается от диодов Д ₂ и Д ₄, как показано на рисунке 5б. В этой схеме конденсатор С _Д представляет собой параллельную комбинацию стыковочного конденсатора С _DA диодов Д ₁ и Д ₃ и стыковочного конденсатора С _ДБ диодов Д ₂ и Д ₄ , который можно рассматривать как один конденсатор C _DAB = C _DA/2 + C _DB/2.Параметр C _DAB параллелен сопротивлению переменному току R _ac, преобразованному из сопротивления постоянного тока выходной стороны. Окончательная модель между конденсатором паразитного перехода двухтактного резонансного преобразователя показана на рис. 5в. Выходное напряжение равно напряжению резистора переменного тока, параллельного паразитным конденсаторам, а входное напряжение равно напряжению на вторичной стороне. Zi = sLr+(1sCr)+(RacsCeRac+1)Zo = RacsCe(Rac+1sCe)}
(18)
Из (18) мы можем переписать передаточную функцию как vABv’in(s)=(1sLr+1sCr+RacsCeRac+1)×(RacsCeRac+1)
(19)
Следовательно, нормированный коэффициент усиления по напряжению резонансного контура можно описать как tf(s)=sCrRacs3LrCrCeRac+s2LrCr+s(CeRac+CrRac)+1
(20)
Далее входное сопротивление Z _i резонансного контура с переменными паразитными конденсаторами можно записать как Zi(s)=s3LrCrCeRac+s2LrCr+s(CeRac+CrRac)+1s2CrCeRac+sCr
(21)
где R _ac и C _r — нормированные сопротивление и резонанс емкости соответственно.Значение сопротивления переменному току R _ac и комбинация паразитных конденсаторов C _e, которую можно построить для регулировки частоты переключения, показаны на рис. 6, рис. 7, рис. 8 и рис. 9. τ=1ωscos−1(1−4fsRoCD1+4fsRoCD)
(23)
С точки зрения каскадов коммутации паразитных конденсаторов перехода в цепи выпрямителя основной ток является синусоидальным, а напряжение представляет собой прямоугольную волну при анализе времени коммутации диода τ в течение конечного периода времени, когда конденсаторы перехода заряжаются на выходе. напряжения и разрядился до нуля.Следовательно, эквивалентная емкость мостового выпрямителя С _е связана с параллельным сопротивлением и последовательно включенными резонансными L _r и С _е , которые можно найти с помощью (5), (11) и (15) как Ce=(π16Rofs)(sin2ωsτ−2ωsτ/32fsRoCD(sin2ωsτ/16fsRoCD)2+(sin2ωsτ−2ωsτ/32fsRoCD)2)
(24)
Графики нормированного усиления по напряжению резонансного контура в зависимости от рабочей частоты при различных значениях сопротивления переменному току представлены на рис. 6а.Диапазон сопротивления переменному току варьируется от R _ac/8 до 8R _ac нагрузки R _ac . В нашей конструкции частота переключения может работать от почти резонансной рабочей точки до полной нагрузки для всех значений выходного сопротивления. При изменении емкости от C _r /8 до 8C _r нагрузки C _r рабочая точка схемы увеличивается от половины до трех раз на рис. 6б. Эта частота увеличивается пропорционально регулируемому выходному напряжению.На рис. 7а показана зависимость входного сопротивления резонансного контура от частоты при изменении емкости паразитного перехода. Видно, что в диапазоне высоких частот входное сопротивление резко меняется с увеличением паразитной емкости перехода, что приводит к изменению выходного напряжения. Когда резистивная нагрузка постоянна, точка рабочей резонансной частоты увеличивается больше, чем частота переключения. Изменения с увеличением емкости паразитного перехода варьируются от C _e _/8 до C _e _/2 и могут быть замечены в последовательном резонаторе, где изменение C _e приводит к рабочая точка переключения и усиления по напряжению смещается меньше единицы, а рабочая точка резонанса смещается от низких к высоким частотам. Затем следующий шаг моделирования изменяет рабочую точку C _e на 8C _e с последовательной на последовательно-параллельную резонансную модель. Емкость паразитного перехода влияет на усиление передаточной функции по напряжению и тип топологии резонансного резервуара, как показано на рисунке 7b. 6. Экспериментальные результаты
Был смоделирован и построен прототип HSPPSC для FB-CDCSR. В эксперименте использовались параметры схемы, представленные в табл. 1. Частота переключения была зафиксирована на уровне примерно 200 кГц.Общие экспериментальные результаты показаны на рис. 9, рис. 10 и рис. 11. Были измерены напряжение, ток и мощность на входе, и входная мощность составила приблизительно 260 Вт, как показано на рис. 9а. На рис. 9b,c показаны напряжения и ток переключателя, и видно, что оба силовых MOSFET-ключа работают в условиях ZCS. Форма сигнала входного напряжения FB-CDCSR представляет собой высокочастотный прямоугольный сигнал напряжения v _rec, а резонансный ток i _r представляет собой синусоидальный сигнал, как показано на рисунке 9d. Форма волны и увеличение напряжения диода v _D ₁ , тока i _D ₁ и всех диодов, работающих в условиях ZCS, показаны на рисунке 10a,b. Измеренное напряжение, ток и мощность сигнала на выходе имеют максимальное значение, равное 250 Вт, как показано на рисунке 10c. На рис. 10г показаны экспериментальные результаты предложенной схемы в режиме холостого хода. На кривой выходного напряжения измеренное значение составляет приблизительно 580 В _{постоянного тока} .На рис. 12а показано регулирование выходного напряжения при изменении частоты коммутации от 150 до 250 кГц. Минимальное и максимальное выходные напряжения при полной нагрузке составляют примерно 340 В _DC при частоте коммутации 200 кГц, а оба выходных напряжения равны 320 и 360 В _DC при частотах коммутации 150 и 250 кГц соответственно. Видно, что изменение выходного напряжения сужает диапазон частот переключения. Измеренная эффективность HSPPSC для FB-CDCSR составила примерно 95 % при полной нагрузке, а максимальная эффективность составила 96 % примерно при 250 Вт. Общие значения отношения эффективности, выходного напряжения и выходной мощности показаны на рисунке 12b. 7. Обсуждение влияния паразитной емкости диода FB-CDCSR и экспериментальных результатов
В этом разделе обсуждение влияния паразитной емкости и сравнение ранее предложенных представлены в Таблице 2 и Таблице 3. Значения параметра паразитной емкости можно увидеть в кривые зависимости показаны на рис. 6 и рис. 7. Результаты показали некоторые изменения выходного напряжения с увеличением частоты коммутации и диапазонов нагрузки.Когда используется скрытая емкость конденсатора, генерируемая схемой выпрямителя, она превращается в скрытую паразитную емкость. При определении более высокой частоты переключения, используемой в схеме, значение емкости увеличивалось, что приводило к неточности первоначального расчета. Это связано с тем, что паразитная емкость влияет на компоновку, размещение и отношение скорости отклика выходного напряжения к входному напряжению, включая рабочую точку резонансной частоты, которая возникает в цепи. На Рисунке 8 и Рисунке 12c эквивалентная схема для анализа потерь проводимости и разбивки общих потерь предлагаемой схемы представлена следующим образом. Наиболее значительны потери, возникающие в первичной и вторичной обмотках ВЧ 3,55 и 3,30 Вт. Потери, составляющие на этом участке 1,36 и 1,26 %, можно рассчитать как 2,62 %. Потери в следующей секции двухтактного преобразователя MOSFET и силового диодного выпрямителя составили 2,37 и 2,20 Вт, при этом потери от каждого компонента равны 0.91 и 0,84% соответственно. Наконец, потери произошли в силовом ключе с затвором из-за его работы в высокочастотном диапазоне. Потери мощности на этом участке существенны и составили 0,48 Вт и 0,18%. Кроме того, на рисунке 11a,b измеренное напряжение масштабирования v _ds ₂ и кривая тока i _M ₂ полевого МОП-транзистора M ₂ в условиях выключения и включения показывают напряжение и токи, которые проходят друг через друга, что привело к значительному уменьшению потерь этой части. Это подтверждает зависимость напряжения и тока маршрута от маршрутов напряжения переключения v _ds ₂ и кривой тока i _M ₂ МОП-транзистора M ₂ . Путь потерь мощности напряжения v _D ₁ и тока i _D ₁ диода на пути потерь обоих ключей показан на рис. 11в,г. Потери мощности также малы, поскольку главный выключатель питания и диодный выпрямитель работают в условиях ZCS.В секции, работающей в полном резонансном режиме, из состояния мощности можно добиться уменьшенного максимального пикового тока диодного выпрямителя. Как выбрать диод мостового выпрямителя и фильтрующий конденсатор
Мостовой выпрямитель Диод Цепь
Схема так называемого мостового выпрямителя состоит из выпрямительного моста, состоящего из диодов. Когда входное напряжение составляет положительную половину периода переменного напряжения, диод D1, сопротивление нагрузки RL и D3 образуют контур (показан пунктирной линией на рис. 5), а выходное напряжение Vo = vi-VD1-VD3. Когда входное напряжение отрицательное полупериода переменного напряжения, диод D2, сопротивления нагрузки RL и D4 образуют контур, а выходное напряжение Vo = vi-VD2-VD4. Рабочее состояние фильтрующего конденсатора на рисунке.
Как выбрать диод мостового выпрямителя и фильтрующий конденсатор
Из приведенного выше анализа видно, что на выходе схемы выпрямителя с диодным мостом также имеется пульсирующее напряжение в том же направлении, но частота пульсаций в два раза выше, чем у однополупериодного выпрямителя.Подобно расчету среднеквадратичного значения выходного напряжения однополупериодного выпрямителя, можно получить среднеквадратичное значение выходного напряжения мостового выпрямителя Vorsm=0,9Ursm.
Посредством приведенного выше анализа можно получить следующие основные характеристики схемы мостового выпрямителя:
(1) На выходе мостового выпрямителя имеется пульсирующее постоянное напряжение.
(2) Использование переменного тока схемы мостового выпрямителя составляет 100%.
(3) Схема мостового выпрямителя с конденсаторным выходом. Максимальное обратное напряжение, выдерживаемое диодом, в два раза превышает пиковое напряжение переменного тока (перекрытие напряжения при выходе конденсатора).
(4) Ток нагрузки диода мостового выпрямителя составляет только половину тока однополупериодного выпрямителя.
(5) В практических схемах выбор диодов и конденсаторов в цепях мостового выпрямителя должен соответствовать требованиям нагрузки по току.
Краткое введение фильтрующего конденсатора
Устройство накопления энергии, установленное на обоих концах цепи выпрямителя для уменьшения коэффициента пульсаций переменного тока и повышения эффективности и плавности выходного постоянного тока, обычно называют фильтрующим конденсатором.Поскольку схема фильтра требует большой емкости накопительного конденсатора. Поэтому в большинстве схем фильтров используются электролитические конденсаторы. Электролитические конденсаторы названы в честь использования электролитов в качестве электродов (отрицательных электродов). Один конец электролитического конденсатора положительный, а другой конец отрицательный, поэтому его нельзя поменять местами. Положительный и отрицательный полюсы соединены с положительным концом выходной цепи выпрямителя и отрицательным концом цепи.
Во всех схемах, которые должны преобразовывать переменный ток в постоянный, установка фильтрующего конденсатора сделает работу электронной схемы более стабильной, а также уменьшит помехи от переменных пульсаций в электронной схеме.Обозначение конденсатора фильтра в схеме обычно «С», а емкость следует определять в соответствии с сопротивлением нагрузки и выходным током. Когда емкость фильтра достигает определенной емкости, увеличение емкости будет иметь пагубное влияние на другие показатели.
Как выбрать диод мостового выпрямителя и фильтрующий конденсатор
Ⅰ. Схема мостового выпрямителя:
1. Однонаправленная проводимость диода, вольт-амперная характеристика, «идеальная модель переключателя» и «идеальная модель источника постоянного напряжения»: Как показано на рисунке ниже, когда прямое напряжение достигает определенного значения (0. 7В для кремниевой трубки и 0,5В для германиевой), зависимость между током и напряжением можно приблизительно считать линейной (пропорциональной). Диод является нелинейным элементом. Анализ и расчет нелинейной цепи очень сложны. Чтобы упростить анализ схемы, для имитации диода можно использовать схему, состоящую из линейных элементов.
Когда диоды используются в цепях постоянного тока, в качестве эквивалента часто используется идеальная модель диода, которую можно рассматривать как идеальный переключатель.Это «модель переключателя»:
.
Для положительного смещения это эквивалентно включению с нулевым сопротивлением и нулевым падением напряжения; для обратного смещения это эквивалентно выключению с бесконечным сопротивлением и нулевым током. Идеальная модель диода выделяет основные характеристики диода – однонаправленную проводимость, поэтому он широко используется в цепях постоянного тока и импульсных цепях.
Кроме того, диод также можно рассматривать как модель с постоянным падением напряжения: когда диод включен, падение напряжения на диоде постоянно и не изменяется с током. Обычно считается, что кремниевая трубка имеет напряжение 0,7 В, а германиевая — 0,5 В.
2. Направление тока, выходное напряжение холостого хода, расчет тока, расчет обратного напряжения диода, форма входного и выходного сигнала в схеме мостового выпрямителя
Как показано на рисунке выше, стрелка указывает направление тока.
Usc=0,9*E2
Isc = 0,9Usc/Rfz
Обратное напряжение каждого диода равно E2/2. Ⅱ. Фильтр питания:
1. Анализ процесса силового фильтра:
Если трансформатор 1:1, переменный ток со среднеквадратичным значением 220В и частотой 50Гц составляет 200В (220В*0.9) и частота одностороннего пульсирующего сигнала напряжения 100 Гц после мостового выпрямления. Чтобы получить источник питания постоянного тока, необходимый для работы цепи постоянного тока, необходимо отфильтровать выпрямленный сигнал, чтобы отфильтровать некоторые колебания и сделать его очень близким к постоянному току.
Существует два широко используемых метода фильтрации источника питания: фильтр конденсатора с накоплением энергии и фильтр PI.
Как показано на следующем рисунке, форма выходного сигнала намного более плавная, а пульсация намного меньше после фильтрации накопительного конденсатора.Если емкость достаточно велика, сигнал выходного напряжения мостовой схемы будет более плавным и близким к прямолинейному. Тогда напряжение составляет около 260 В (220 В * 1,2).

Фильтр PI имеет индуктивность и сопротивление. Индуктивность называется дроссельной катушкой в цепи фильтра. Он может сдерживать переменный ток и устранять небольшие колебания некоторых выходных сигналов моста. Следовательно, плавность и стабильность выходного сигнала ПИ-фильтра лучше, чем у сигнала, отфильтрованного только накопительным конденсатором.Чем больше индуктивность, тем лучше характеристики резистивного переменного тока и роль стабилизирующего тока цепи, но не слишком большая, иначе тем больше занимаемое пространство.
Тип резистора обычно используется в ситуации с низким током, и номинальная мощность сопротивления больше, чем номинальная мощность нагрузки, в противном случае он сгорит, а значение сопротивления очень мало, обычно принимают 1-3_.
2. Выбор емкости и выдерживаемого напряжения фильтрующего конденсатора: Что касается требования к емкости конденсатора C, который выполняет задачу фильтрации, уже много раз упоминалось, что он должен быть «достаточно большим», так насколько же здесь «достаточно большой»? В технике это можно оценить следующим образом:
T в формуле относится к периоду заряда конденсатора.Гражданская частота переменного тока в Китае составляет 50 Гц, период 0,02 с. Тогда для схемы однополупериодного выпрямителя T = 0,02 с; для схемы мостового выпрямителя T = 0,01 секунды. R в формуле относится к сопротивлению нагрузки. Если R = 30, то:
Если диод внезапно открывается во время работы, независимо от того, какой диод, результатом является то, что мостовой выпрямитель преобразуется в однополупериодный выпрямитель, тогда значение выходного постоянного напряжения будет уменьшаться. Так что выбор диодов не менее важен.
Если вы хотите спроектировать и изготовить простой и практичный источник питания постоянного тока самостоятельно, предполагая, что выходное напряжение, которое вам нужно, равно 0U, а выходной ток не менее oI, то следующие параметры можно использовать в качестве эталона для вашего проекта. Действующее значение выходного напряжения после моста (без фильтрации)
3. Сходства и различия между фильтром питания и фильтром сигнала
Фильтры сигналов используются для фильтрации полезных сигналов из входных сигналов, а также для фильтрации бесполезных сигналов и шумовых помех.Его принцип заключается в использовании амплитудно-частотных характеристик контура, а его полоса пропускания устанавливается в диапазоне полезных сигналов, а остальные составляющие спектра отфильтровываются. Фильтр питания используется для стабилизации выходного напряжения источника питания, что можно понимать как блокирование переменного тока и проведение постоянного тока. Если это источник питания переменного тока, полоса пропускания представляет собой одну частоту.
Разница между ними заключается в том, что фильтр сигнала используется для фильтрации сигнала, а его полоса пропускания находится в определенном диапазоне частот, а фильтр мощности используется для фильтрации составляющей переменного тока и пропускания постоянного тока, чтобы поддерживать выходной сигнал. стабильность напряжения; источнику переменного тока разрешено проходить только через определенную частоту.
Сходства: Все они работают с амплитудно-частотными характеристиками схемы.
4 вещи, которые нужно знать о мостовом выпрямителе
1) Как работает мостовой выпрямитель?
Мостовой выпрямитель представляет собой тип двухполупериодного выпрямителя, который может преобразовывать переменный ток (переменный ток) в постоянный ток (постоянный ток). Он использует не менее 4 диодов для выпрямления переменного тока, и на рисунке ниже показано, как работает выпрямление.

Рис. 1. Протекание тока мостового выпрямителя (а) во время положительного полупериода входного сигнала переменного тока;
(б) во время отрицательного полупериода входного сигнала переменного тока (Источник: BYJU’S)
Рис.1 показан мостовой выпрямитель с подачей на него сигнала переменного тока. На рис. 1(а) показано время, когда сигнал переменного тока находится в положительном полупериоде, а на рис. 1(б) показано время, когда сигнал переменного тока находится в отрицательном полупериоде. Из рис. 1(а) видно, что диоды D1 и D3 смещены в прямом направлении, а диоды D2 и D4 смещены в обратном направлении; и на рис. 1(b) диоды D2 и D4 смещены в прямом направлении, а диоды D1 и D3 смещены в обратном направлении в течение отрицательного полупериода.
Посмотрите на выходной сигнал постоянного тока, мы можем обнаружить, что ток всегда течет от клеммы B к D, поэтому VBD всегда положительный.И так происходит исправление. В результате мостовой выпрямитель снизит входное напряжение почти на 1,4 В (2 падения на диоде).

2) Каковы характеристики мостового выпрямителя?
Основными характеристиками мостового выпрямителя являются коэффициент пульсаций , пиковое обратное напряжение (PIV) и КПД .
1. Коэффициент пульсаций
Поскольку любой входной сигнал переменного тока представляет собой синусоидальный сигнал, выходной сигнал постоянного тока после выпрямления будет пульсирующим, а коэффициент, используемый для измерения гладкости сигнала, называется коэффициентом пульсаций. Обычно в мостовом выпрямителе коэффициент пульсаций составляет 0,48. Конденсатор можно использовать для сглаживания выходного сигнала постоянного тока и снижения коэффициента пульсаций.
Рис. 2 (а) Мостовой выпрямитель со сглаживающим конденсатором;
(b) форма напряжения выходного сигнала постоянного тока со сглаживающим конденсатором или без него
(Источник: BYJU’S, Electronics Tutorials)
2. Пиковое обратное напряжение (PIV)
Пиковое обратное напряжение (PIV) — это пиковое напряжение на диоде, когда он смещен в обратном направлении.В идеале PIV мостового выпрямителя совпадает с выходным напряжением постоянного тока; практически разница между PIV и выходным напряжением составляет 0,7 В, т. е. PIV = VBD(out) + 0,7 В.
Рис. 3 Взаимосвязь между PIV и VBD(out) (Источник: InstrumentationTools.com)
3. Эффективность
Эффективность мостового выпрямителя показывает, насколько эффективно работает мостовой выпрямитель. Он определяется как выходная мощность постоянного тока, деленная на входную мощность переменного тока.
η=выход PDC/вход PAC.

3) Какие бывают мостовые выпрямители?
1. Однофазные и трехфазные мостовые выпрямители
4 диода в мостовом выпрямителе, рассмотренном выше, являются базовым случаем, и этот тип мостового выпрямителя является однофазным. Другой тип мостового выпрямителя представляет собой трехфазный выпрямитель с 6 диодами. Трехфазные мостовые выпрямители используются для трехфазных источников питания. При перекрытии 3-х синусоид выходная мощность трехфазного мостового выпрямителя больше, PIV больше, а коэффициент пульсаций меньше.
Рис. 4 Однофазный (слева) и трехфазный (справа) мостовой выпрямитель (Источник: ELPROCUS)
2. Неуправляемые и управляемые мостовые выпрямители
Мостовые выпрямители, использующие для выпрямления диоды, называются неуправляемыми мостовыми выпрямителями. Неуправляемый мостовой выпрямитель может обеспечить фиксированное выходное напряжение постоянного тока из заданного входного сигнала переменного тока. Мостовые выпрямители, использующие для выпрямления другие управляемые устройства, такие как MOSFET, SCR и IGBT, называются управляемыми мостовыми выпрямителями.Управляемый мостовой выпрямитель может обеспечить регулируемое выходное напряжение постоянного тока.

4) Каковы области применения мостовых выпрямителей?
Любое приложение, которому необходимо преобразовать входной переменный ток в выходной постоянный, может использовать мостовые выпрямители в цепи. Распространенными областями применения являются источники питания, умножители напряжения, генераторы импульсов, AM-радиосигналы, электросварка и т. д.

Мостовые выпрямители на TECHDesign
Вы можете напрямую приобрести высококачественные мостовые выпрямители от известного ведущего поставщика PANJIT на сайте TECHDesign.PANJIT предлагает на ваш выбор однофазные неуправляемые мостовые выпрямители, включая мостовые выпрямители общего назначения и мостовые выпрямители Шоттки. Здесь представлены продукты с различными характеристиками для различных областей применения. Приходите и покупайте прямо сейчас!

➔ Найти больше Выбор редакции

Продолжить чтение
Анализ неисправности цепи питания
В некоторых случаях после локализации неисправности в конкретной цепи может потребоваться изолировать проблему в одном компоненте цепи.
В этом случае вы должны применить логическое мышление и свои знания о симптомах, вызванных отказами определенных компонентов.
Теперь обсуждаются некоторые типичные отказы компонентов и симптомы, которые они вызывают.
Влияние открытого диода в однополупериодном выпрямителе
Полупериодный выпрямитель с фильтром и открытым диодом показан на рисунке ниже. Результатом является нулевое выходное напряжение, как указано.
Это очевидно, потому что открытый диод разрывает путь тока от вторичной обмотки трансформатора к фильтру и нагрузочному резистору и ток нагрузки отсутствует.
Рис : Эффект открытого диода в однополупериодном выпрямителе – выход 0 В.
Другими неисправностями, которые вызывают тот же симптом в этой цепи, являются обрыв обмотки трансформатора, перегорание предохранителя или отсутствие входного напряжения.
Влияние открытого диода в двухполупериодном выпрямителе
Двухполупериодный выпрямитель с фильтром и отводом от средней точки показан на рисунке ниже. Если один из двух диодов открыт, выходное напряжение будет иметь удвоенное нормальное напряжение пульсаций при 50/60 Гц, а не при 100/120 Гц, как указано.
Рис. : Эффект открытого диода в выпрямителе с отводом от середины представляет собой однополупериодное выпрямление и удвоение пульсаций напряжения при 50 Гц / 60 Гц.
Другая неисправность, вызывающая тот же симптом, — обрыв вторичной обмотки трансформатора. Причина увеличения пульсаций на частоте 60 Гц, а не на частоте 120 Гц заключается в следующем.
Если один из диодов на рисунке выше открыт, ток через RL проходит только в течение одного полупериода входного напряжения.Во время другого полупериода входа открытый путь, вызванный открытым диодом, предотвращает ток через RL.
Результатом является однополупериодное выпрямление, как показано на рисунке выше, которое создает большее пульсирующее напряжение с частотой 60 Гц.
Открытый диод в двухполупериодном мостовом выпрямителе будет вызывать те же симптомы, что и в цепи с отводом от середины, как показано на рисунке ниже.
Открытый диод предотвращает протекание тока через RL в течение половины цикла входного напряжения.Результатом является однополупериодное выпрямление, дающее удвоенное напряжение пульсаций на частоте 60 Гц.
Рис : Влияние открытого диода в мостовом выпрямителе.
Последствия неисправности конденсатора фильтра
Проиллюстрированы три типа дефектов конденсатора фильтра
Open : Если конденсатор фильтра для двухполупериодного выпрямителя открывается, на выходе получается двухполупериодное выпрямленное напряжение.
Shorted : Если конденсатор фильтра закорочен, на выходе 0 В.Закороченный конденсатор должен привести к перегоранию предохранителя. Если не предохранить должным образом, короткозамкнутый конденсатор может привести к тому, что некоторые или все диоды в выпрямителе сгорят в разомкнутом состоянии из-за чрезмерного тока. В любом случае на выходе 0 В.
Утечка : Конденсатор фильтра с утечкой эквивалентен конденсатору с параллельным сопротивлением утечки. Эффект сопротивления утечки заключается в уменьшении постоянной времени и позволяет конденсатору разряжаться быстрее, чем обычно. Это приводит к увеличению пульсаций напряжения на выходе.Эта неисправность встречается редко.
Последствия неисправного трансформатора
Обрыв первичной или вторичной обмотки силового трансформатора приводит к выходному напряжению 0 В, как упоминалось ранее.
.}