Urządzenie, zasada działania i schemat mostka diodowego prostowniczego

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Zmienny prąd elektryczny jest zamieniany na stałe pulsowanie za pomocą specjalnych obwodów elektronicznych - mostków diodowych. Obwód mostka diodowego prostownika podzielony jest na 2 wersje: jednofazową i trójfazową.

W działaniu prostownika głównym elementem jest dioda. Strukturalnie jest to płytka kryształu półprzewodnikowego z dwiema strefami o różnej przewodności. Cechą jest jednokierunkowe przesyłanie prądu elektrycznego w zależności od kierunku przepływu.

Konstrukcja i działanie diody prostowniczej opierają się na cechach złącza p-n między strefami półprzewodnikowymi. Jego rezystancja zależy od polaryzacji napięcia zewnętrznego. W jednym przypadku jest duży, w drugim nieistotny.

Jednofazowy mostek diodowy

Gdy wejście jest napięciem przemiennym sinusoidalnym, w każdym półokresie prąd przepływa przez jedną parę diod, a druga jest zwarta. W rezultacie na wyjściu obwodu mostka diodowego prostownika,napięcie pulsujące, którego częstotliwość jest dwukrotnie większa niż na wejściu.

Trójfazowy obwód mostkowy

Ten obwód wykorzystuje prostowniki półmostkowe diodowe. Tutaj napięcie wyjściowe jest uzyskiwane z mniejszymi tętnieniami.

Jak wygładzić tętnienia podczas prostowania zasilania?

Jakość wyprostowanego napięcia spada wraz ze wzrostem jego tętnienia. Aby ją zmniejszyć, stosuje się elementy, które gromadzą energię, gdy pochodzi z prostownika i oddają ją, gdy przestaje dostarczać.

W obwodzie mostka diodowego prostownika z kondensatorem, ten ostatni jest połączony równolegle z obciążeniem. Jego pojemność dobierana jest w zależności od prądu obciążenia. Po przyłożeniu impulsu kondensator jest ładowany. Pomiędzy impulsami (gdy ich nie ma) napięcie z niego podawane jest na obciążenie.

W wyniku wygładzania napięcie wyjściowe filtra staje się większe i zbliża się do amplitudy wartości wyprostowanej.

Idealnego napięcia na wyjściu filtra nie można uzyskać z powodu rozładowania kondensatora między impulsami. Zwykle takie fale są akceptowalne. Można je zmniejszyć, zwiększając pojemność kondensatora.

Jeśli cewka indukcyjna jest używana do wygładzania, jest ona połączona szeregowo z obciążeniem. Połączone obwody filtrów zawierają dławiki i kondensatory.

Projekty mostków diodowych

Najprostsze urządzenie mostkowe polega na lutowaniu poszczególnych diod. W przemyśle wytwarzane są konstrukcje monolityczne, których jest mniejrozmiary i tańsze. Dodatkowo dobierane są w nich diody o podobnej charakterystyce, co pozwala im pracować z tym samym ogrzewaniem. Poprawia to niezawodność obwodu mostka diodowego prostownika.

Zaletą mostków diodowych z poszczególnych elementów jest możliwość naprawy w przypadku awarii jednego z nich. Zespół musi zostać całkowicie wymieniony. Awarie w nim występują rzadko, ponieważ elementy są odpowiednio dobrane.

Prostowniki zasilania

Urządzenia pobierające duży prąd są zwykle zasilane napięciem 220 V. Urządzenia nie są podłączane bezpośrednio, ponieważ napięcie obwodów elektronicznych jest małe, a prąd jest stały. Następnie użyj karty sieciowej.

Napięcie jest redukowane przez transformator, który tworzy również galwaniczną izolację między pierwotnym i wtórnym obwodem zasilania. Zmniejsza to ryzyko porażenia prądem i chroni sprzęt w przypadku zwarcia w obwodzie.

Nowoczesne adaptery w większości przypadków działają zgodnie z uproszczonym obwodem beztransformatorowym bez izolacji galwanicznej, gdzie nadmiarowe napięcie jest pochłaniane przez kondensator.

12-woltowy obwód mostka diodowego: instrukcje i montaż

Zasilacz składa się z dwóch modułów, z których pierwszy to transformator obniżający napięcie, a drugi to mostek diodowy, który przetwarza jeden rodzaj napięcia na inny.

Wybrano odpowiedni transformator. Uzwojenie pierwotne znajduje się za pomocą testera. Jej opór powinien być największy. Dzwoniąc multimetrem w trybie pomiaru rezystancji, koniecznekończy się. Następnie znajdują się inne pary i wykonywane są oznaczenia.

Do uzwojenia pierwotnego podawane jest 220 V. Następnie tester przechodzi w tryb pomiaru napięcia przemiennego i mierzone jest napięcie na pozostałych uzwojeniach. Należy wybrać lub nawinąć jeden na 10 V. Ważne jest, aby napięcie nie było 12 V, ponieważ po filtrze pojemnościowym wzrasta o 18%.

Transformator jest wybierany do wymaganej mocy, po czym pobierany jest margines 25%.

4 diody są skręcone w mostek diodowy, a końce są lutowane. Następnie obwód jest podłączony, kondensator (elektrolit) 25 V i 2200 mikrofaradów jest podłączony do wyjścia i sprawdzany w działaniu.

Beztransformatorowy obwód mostka diodowego 24V

W praktyce radioamatorskiej szeroko stosowane są zasilacze o małej mocy bez transformatorów.

Zasilanie 220V jest dostarczane przez kondensator balastowy C1. Prostownik składa się z diod VD1, VD2 i diod Zenera VD3, VD4. Aby wyeliminować skoki prądu przez mostek, po podłączeniu zasilania szeregowo z kondensatorem instalowany jest rezystor ograniczający prąd o wartości 50-100 omów. Aby rozładować kondensator, gdy obwód nie działa, równolegle podłączony jest do niego rezystor 150-300 kΩ.

Na wyjściu układu zainstalowany jest kondensator wygładzający o pojemności 2000 mikrofaradów.

Brak sprzężenia galwanicznego stwarza ryzyko porażenia prądem.

Aplikacja

Zastosowania mostków diodowychniezwykle szeroka i zróżnicowana:

• oprawy oświetleniowe (LED i świetlówki);
• liczniki energii elektrycznej;
• zasilacze do sprzętu elektronicznego;
• zasilacze przemysłowe, sterowniki i ładowarki.

Jak wybrać diody do wykonania mostka diodowego?

Głównymi kryteriami wyboru są napięcie i prąd, przy których dioda się nie przegrzewa. Po bezpośrednim włączeniu spada na niego napięcie około 0,6 V, ponieważ ma on wewnętrzny opór. Napięcie wsteczne, które dioda może wytrzymać bez przechodzenia w tryb przebicia termicznego i elektrycznego, ma pewną granicę. Jeśli jest zaprojektowany na 220 V, przyjmuje się margines co najmniej 25%. Ale lepiej jest wziąć go wystarczająco duży, aby zabezpieczyć się przed przypadkowymi skokami napięcia.

Prąd jest również pobierany z marginesem. W razie potrzeby dostarczona jest chłodnica.

Aby dokonać właściwego wyboru, użyj tabeli referencyjnej diod i mostków diodowych.

Producenci mostków diodowych

Wśród elementów do sprzętu oświetleniowego wyróżniają się prostowniki serii 1N4007 i MS250 firmy Diotec. Przeznaczone są na napięcia do 1000 V. W pierwszym przypadku obwód mostka diodowego składa się z 4 diod umieszczonych na płytce drukowanej, a w drugim jest prezentowany jako zwarty zespół. Podczas gdy seria 1N4007 jest niezawodna w działaniu, zespół MS250 oszczędza masę i zajmowaną powierzchnię. Mimo to popyt na serię 1N4007 pozostaje silny, ponieważ cena spadłaco jest determinowane głównie przez koszt miedzianych przewodów.

Technologia produkcji mostków diodowych serii MS jest kontynuowana. Teraz wszystkie 4 kryształy mostka są montowane razem, co zwiększa jego odporność na ciepło dzięki jednorodności parametrów.

Niezawodność prostowników spada wraz ze wzrostem temperatury otoczenia. Ten problem rozwiązuje seria B250S2A, która ma prąd znamionowy 2,3 A i przechodzi 0,7 A w temperaturze 125°C.

Większość producentów kupuje diody, a następnie montuje gotowe prostowniki. Diotec obsługuje cały cykl produkcyjny, od produkcji kryształów po montaż i pakowanie.

Inna wiodąca globalna firma - IRF - dysponuje unikalnymi technologiami zmniejszania wymiarów części, poprawiania wymiany ciepła i zwiększania wydajności technologii półprzewodnikowej. Jest jedynym producentem komponentów dla całego cyklu konwersji energii.

Wniosek

Obwód mostka diodowego prostownika jest używany we wszystkich urządzeniach elektronicznych. Należy stosować prostowniki pełnookresowe, których charakterystyka jest znacznie lepsza niż prostowników jednofalowych. Możesz sprawdzić każdy z nich samodzielnie, dzwoniąc na każdą diodę.