A váltakozó feszültséget az áramellátó szervezet szállítja a fogyasztókhoz. Ez a villamosenergia-szállítás sajátosságaiból adódik. De a legtöbb háztartási (és részben ipari) elektromos vevőkészülék állandó feszültséget igényel. Ennek megszerzéséhez konverterekre van szükség. Sok esetben a "leléptető transzformátor - egyenirányító - simító szűrő" séma szerint épülnek (kivéve kapcsolóüzemű tápegységek). A hídáramkörbe csatlakoztatott diódákat egyenirányítóként használják.
Tartalom
Mire való a diódahíd és hogyan működik?
A diódahidat egyenirányító áramkörként használják, amely a váltakozó feszültséget egyenárammá alakítja. Működésének elve az egyirányú vezetésen alapul - a félvezető dióda azon tulajdonságán, hogy az áramot csak egy irányba engedi át.Egy dióda a legegyszerűbb egyenirányítóként is szolgálhat.
Egy ilyen beillesztéssel az alacsonyabb (negatív) a szinusz egy része „le van vágva”. Ennek a módszernek vannak hátrányai:
- a kimeneti feszültség alakja korántsem állandó, simítószűrőként nagy és terjedelmes kondenzátor szükséges;
- a váltakozó áramot legfeljebb a felére használják fel.
A terhelésen áthaladó áram követi a kimeneti feszültség alakját. Ezért jobb egy teljes hullámú egyenirányítót használni diódahíd formájában. Ha a jelzett séma szerint bekapcsol négy diódát, és csatlakoztatja a terhelést, akkor amikor váltakozó feszültséget kapcsolnak a bemenetre, az egység így fog működni:
Pozitív feszültség esetén (a szinusz felső része, piros nyíl) az áram átfolyik a VD2 diódán, a terhelésen, a VD3-on. Negatív (a szinusz alsó része, zöld nyíl) a VD4 diódán keresztül, terhelés, VD1. Ennek eredményeként egy periódusban az áram kétszer ugyanabban az irányban halad át a terhelésen.
A kimeneti feszültség hullámalakja sokkal közelebb van az egyenes vonalhoz, bár a hullámosság szintje meglehetősen magas. A forrásteljesítmény teljesen ki van használva.
Ha van a szükséges amplitúdójú háromfázisú feszültség forrása, hidat készíthet a következő séma szerint:
Ebben három áramot adnak a terheléshez, megismételve a kimeneti feszültség alakját, 120 fokos fáziseltolással:
A kimeneti feszültség a szinuszosok teteje körül megy. Látható, hogy a feszültség sokkal kevésbé pulzál, mint egyfázisú áramkörben, alakja közelebb áll az egyeneshez. Ebben az esetben a simítószűrő kapacitása minimális lesz.
És egy másik változata a hídnak - vezérelt.Ebben két diódát tirisztorok helyettesítenek - elektronikus eszközök, amelyek akkor nyílnak meg, amikor a vezérlőelektródára jelet adnak. Nyitott formában a tirisztorok majdnem úgy viselkednek, mint a közönséges diódák. A séma így néz ki:
Bekapcsolási jelek adják a vezérlő áramkört egyeztetett időpontokban, a leállás abban a pillanatban történik, amikor a feszültség átmegy a nullán. Ezután a feszültséget átlagolják a kondenzátoron, és ez az átlagos szint szabályozható.
Diódahíd kijelölése és bekötési rajza
Mivel a diódákból álló híd különféle sémák szerint építhető, és kevés elemet tartalmaz, a legtöbb esetben az egyenirányító szerelvény kijelölése egyszerűen a kapcsolási rajza alapján történik. Ha ez elfogadhatatlan - például blokkdiagram készítése esetén - akkor a híd szimbólumként jelenik meg, amely bármely AC-DC átalakítót jelöl:
A "~" betű láncokat jelent váltakozó áram, a szimbólum "=" - DC áramkörök, és "+" és "-" - a kimeneti polaritás.
Ha az egyenirányító a 4 diódából álló klasszikus hídáramkör szerint épül fel, akkor kissé egyszerűsített kép megengedett:
Az egyenirányító egység bemenete a váltakozó áramú forrás kimeneti kapcsaira csatlakozik (a legtöbb esetben ez egy lecsökkentő transzformátor) a polaritás figyelembe vétele nélkül - bármely kimeneti kivezetés bármely bemenetre csatlakozik. A híd kimenete a terheléshez van kötve. Lehet, hogy kell hozzá polaritás (beleértve a stabilizátort, simítószűrőt is).
A diódahíd állandó feszültségforráshoz köthető.Ebben az esetben védelmi áramkört kapunk a nem szándékos polaritás megfordítása ellen - a híd bemeneteinek a tápegység kimenetéhez való bármilyen csatlakoztatása esetén a kimeneti feszültség polaritása nem változik.
Fő műszaki jellemzők
Diódák vagy kész híd kiválasztásakor először is meg kell nézni maximális üzemi előremenő áram. Meg kell haladnia a terhelési áramot egy margóval. Ha ez az érték ismeretlen, de a teljesítmény ismert, akkor azt árammá kell konvertálni az Iload \u003d Plload / Uout képlet szerint. A megengedett áramerősség növelése érdekében a félvezető eszközök párhuzamosan csatlakoztathatók - a legnagyobb terhelési áramot elosztjuk a diódák számával. Ebben az esetben jobb, ha a diódákat a híd egyik ágában választják ki a nyitott állapotban lévő feszültségesés közeli értékének megfelelően.
A második fontos paraméter az előremenő feszültségamelyre a hidat vagy annak elemeit tervezték. Nem lehet alacsonyabb, mint a váltakozó áramú forrás kimeneti feszültsége (csúcsérték!). Az eszköz megbízható működéséhez 20-30% tartalékot kell felvennie. A megengedett feszültség növelése érdekében a diódák sorba kapcsolhatók - a híd mindkét karjába.
Ez a két paraméter elegendő a diódák egyenirányító eszközben való használatára vonatkozó előzetes döntéshez, de figyelembe kell venni néhány egyéb jellemzőt is:
- maximális működési frekvencia - általában néhány kilohertz, és nem számít 50 vagy 100 Hz-es ipari frekvencián történő működésnél, és ha a dióda impulzuskörben működik, ez a paraméter meghatározóvá válhat;
- bekapcsolt állapotú feszültségesés szilícium diódáknál ez kb 0,6 V, ami pl. 36 V kimeneti feszültségnél lényegtelen, de 5 V alatti működésnél kritikus lehet - ebben az esetben a Schottky diódákat érdemes választani, amelyekre jellemző az alacsony feszültség. ennek a paraméternek az értéke.
Diódahidak fajtái és jelölésük
A diódahíd különálló diódákra szerelhető. A polaritás megfigyeléséhez figyelni kell a jelölésekre. Egyes esetekben a minta formájú jelölést közvetlenül a félvezető eszköz testére helyezik. Ez jellemző a hazai termékekre.
A külföldi (és sok modern orosz) készüléket ponttal vagy gyűrűvel jelölik. A legtöbb esetben ez az anód megnevezése, de erre nincs garancia. Jobb, ha megnézi a kézikönyvet, vagy használja a tesztert.
Az összeállításból hidat készíthet - négy dióda van egy csomagban, és a vezetékek csatlakoztatása külső vezetőkkel (például nyomtatott áramköri lapon) történhet. Az összeszerelési sémák változatosak lehetnek, ezért a helyes csatlakozáshoz meg kell nézni az adatlapokat.
Például a 4 diódát tartalmazó, de csak 6 érintkezős BAV99S diódaszerelvényben két félhíd található, amelyek a következők szerint vannak csatlakoztatva (a házon az 1. érintkező közelében egy pont található):
A teljes értékű híd megszerzéséhez csatlakoztatnia kell a megfelelő kimeneteket külső vezetőkkel (nyomtatott huzalozás esetén a piros nyom mutatja a pályákat):
Ebben az esetben a 3. és 6. érintkezőre váltakozó feszültséget kapcsolunk. Az állandó pozitív pólusát eltávolítjuk az 5. vagy 2. lábról, a negatív pólust pedig a 4. vagy 1. érintkezőről.
És a legegyszerűbb lehetőség egy kész híddal összeszerelni.A hazai termékek közül ezek lehetnek KTs402, KTs405, vannak külföldi gyártású szerelőhidak. A következtetések jelölését sok esetben közvetlenül az esetre alkalmazzák, és a feladat csak a jellemzők szerinti helyes választásra és a hibamentes kapcsolódásra redukálódik. Ha nincs külső megjelölése a következtetéseknek, akkor a címtárra kell hivatkoznia.
Előnyök és hátrányok
A diódahíd előnyei jól ismertek:
- évtizedek óta kidolgozott sémák;
- könnyű összeszerelés és csatlakoztatás;
- egyszerű hibadiagnosztika és könnyű javítás.
Hátrányként meg kell említeni az áramkör méreteinek és tömegének növekedését a teljesítmény növekedésével, valamint a nagy teljesítményű diódáknál a hűtőbordák alkalmazásának szükségességét. De ez ellen semmit sem lehet tenni – a fizikát nem lehet megtéveszteni. Ha ezek a feltételek elfogadhatatlanokká válnak, dönteni kell az impulzusos tápáramkörre való átállásról. Egyébként áthidaló diódák használhatók benne.
Azt is meg kell jegyezni, hogy a kimeneti feszültség alakja messze nem állandó. A tápfeszültség stabilitását igénylő fogyasztókkal való együttműködéshez simítószűrőkkel és szükség esetén kimeneti stabilizátorokkal együtt hidat kell alkalmazni.
Hasonló cikkek:
