Діодний міст генератора: схема, принцип роботи, особливості

Випрямлення струму в блоках живлення – основне призначення, серед інших компонентів схеми можна виділити вхідний фільтр, який підключають після випрямляча – призначений для згладжування пульсацій. Давайте розберемося у цьому питанні докладніше!

У першу чергу варто відзначити, що діодним мостом називають схему однофазного випрямляча з 4 діодів або трифазного з 6. Але любителі часто так називають схему випрямляча із середньою точкою.

У двонапівперіодного випрямляча до навантаження надходить дві напівхвилі, а у однонапівперіодного – одна.

Щоб не було плутанини, давайте розбиратися в термінології.

Нижче ви бачите однофазну двонапівперіодну схему, її правильну назву «Схема Греця», саме її найчастіше мають на увазі під назвою «діодний міст».

Схема Ларіонова – трифазний діодний міст, на виході двополуперіодний сигнал. Діоди у ньому пропускають напівхвилі, відкриваючись на лінійну напругу, тобто. по черзі: верхній діод фази A та нижній діод фази B, верхній фази B та нижній фази C і т.д.

Для повноти картини слід розповісти і про інші схеми випрямлячів змінної напруги.

Однонапівперіодний випрямляч з 1 діода, включеного послідовно з навантаженням. Застосовується в баластових блоках живлення, малопотужних мініатюрних блоках живлення, а також у приладах, невибагливих до коефіцієнта пульсацій. До навантаження надходить лише одна напівхвиля.

Двонапівперіодний із середньою точкою – це і є те, що помилково називають мостом із 2 діодів. Тут кожну напівхвилю проводить лише один діод.Її перевагою є більший ККД, ніж у схеми Гретца, за рахунок меншої кількості напівпровідникових вентилів. Однак її використання ускладнене тим, що потрібний трансформатор з відведенням від середньої точки, що відображено на принциповій схемі. Її не можна використовувати для випрямлення напруги 220В.

Випрямляч зі складання Шоттки. Використовується в імпульсних блоках живлення, тому що у діодів Шоттки менший час зворотного відновлення, мала бар'єрна ємність (швидше перехід з відкритого стану в закритий) та мале пряме падіння напруги (менше втрат). Найчастіше Шоттки зустрічаються у збірках, із загальним анодом чи катодом, як зображено нижче.

Тому для збирання схеми мосту знадобиться кілька збірок. Нижче наведено приклад із 3 збірок Шоттки із загальним катодом.

Із 4 збірок із загальним катодом. Відрізняється від попередньої тим, що витримує більший струм при тих же компонентах тому, що Шоттки в ній з'єднані паралельно.

З 2 збірок Шоттки – одна із загальним анодом та одна із загальним катодом. Дізнатися, що таке анод і катод, ви можете в нашій окремій статті.

Діодний міст генератора

Діодний міст генератора в автомобілях випрямляє змінну напругу, яка надходить від статора обмоток генератора. Тобто, грубо кажучи, без діодного мосту виходить трифазний міні-генератор.

Діодний міст генератора ВАЗ 2110

У цій статті розглядатимемо діодний міст від генератора ВАЗ 2110.

Він зроблений за схемою Ларіонова з деяким доповненням у вигляді трьох додаткових діодів.

Перевірка за допомогою лампи розжарювання

Цей спосіб вважається найпростішим і всі його можуть застосувати, тому що під рукою завжди знайдеться акумулятор і лампа на 12 В.Інакше звідки у вас автомобільний генератор?)

Попередньо краще запаяти або прикріпити до лампи два дроти, щоб було простіше проводити перевірку. Отже, збираємо наш прилад для перевірки діодного моста генератора з лампи та акумулятора за такою схемою.

Далі, все, що нам треба зробити - це просто перевірити кожен діод. Отже, згадуємо, що діод у одному напрямі проводить електричний струм, а іншому немає. Виходить, нам треба в кожен діод «тикнутися» двічі, щоб дізнатися, чи справний він. Так ми зробимо.

Замість акумулятора у мене буде лабораторний блок живлення на 12 Вольт, що в принципі не відіграє жодної ролі. Мій «прилад» для перевірки діодів має такий вигляд.

Червоний крокодил - це плюс від акумулятора, в моєму випадку - від блоку живлення, а чорний - це мінус.

Поїхали! У нас є 9 діодів. Почнемо, мабуть, з великих діодів-таблеток, які вмонтовані у металеві пластини. Чіпляюсь одним висновком-крокодилом до пластини, на якій вмонтовано один кінець діода

а іншим висновком, що йде від лампи розжарювання, торкаюся іншого висновку діода і вуаля! Лампа спалахнула!

Тепер треба обов'язково поміняти висновки наших дротів із самопального приладу місцями та знову повторити цю дію.

Як бачите, наша лампа не горить, і це чудово! Тому що ми зараз щойно переконалися в тому, що наш діод абсолютно здоровий і готовий виконувати своє завдання на 100%.

Так само перевіряємо всі діоди таблетки.

Маленькі чорні діоди перевіряються точнісінько таким же способом.

Змінюємо висновки і переконуємось, що діод робітник.

1) Якщо лампочка не горить ні так ні сяк, то діод несправний.

2) Якщо лампочка горить і так і сяк, то діод теж несправний.

3) Якщо лампочка горить, а при зміні щупів не горить, то діод справний.

Перевірка за допомогою мультиметра

Не у всіх є такий чудовий прилад, як мультиметр, але він повинен бути у кожного електрика і електронника, що поважає себе.

У кожному хорошому мультиметрі є функція продзвонювання діодів. Як я вже казав, наш автомобільний діодний міст буде справним, якщо всі його діоди будуть справними.

Беремо до рук мультиметр і ставимо його в режим продзвонювання діодів.

І починаємо перевіряти усі діоди один за одним на справність. В одному напрямку діод повинен показати значення від 0,4 до 0,7 Вольт. У нашому випадку 0,552 Вольта, що цілком прийнятно.

Далі міняємо щупи подекуди і бачимо, що мультиметр показує нам OL, що говорить нам про те, що перевищена межа вимірювання. Значить, діод живий і здоровий).

Таким же чином перевіряємо всі діоди, що залишилися.

Застосування діодів

Не слід думати, що діоди застосовуються лише як випрямні та детекторні прилади. Крім цього, можна виділити ще безліч їх професій. ВАХ діодів дозволяє використовувати їх там, де потрібна нелінійна обробка аналогових сигналів. Це перетворювачі частоти, логарифмічні підсилювачі, детектори та інші пристрої. Діоди в таких пристроях використовуються безпосередньо як перетворювач, або формують характеристики пристрою, будучи включеними в ланцюг зворотного зв'язку. Широке застосування діоди знаходять у стабілізованих джерелах живлення, як джерела опорної напруги (стабілітрони), або як комутують елементи накопичувальної котушки індуктивності (імпульсні стабілізатори напруги).

За допомогою діодів дуже просто створити обмежувачі сигналу: два включені діода зустрічно – паралельно служать прекрасним захистом входу підсилювача, наприклад, мікрофонного, від подачі підвищеного рівня сигналу. Крім перелічених пристроїв діоди часто використовуються в комутаторах сигналів, а також в логічних пристроях. Досить логічні операції І, АБО та його поєднання. Однією з різновидів діодів є світлодіоди. Колись вони застосовувалися лише як індикатори у різних пристроях. Тепер вони скрізь і від найпростіших ліхтариків до телевізорів з LED - підсвічуванням, не помітити їх просто неможливо.

Буде цікаво Як влаштований тунельний діод?

Параметри діодів

Параметрів у діодів досить багато і вони визначаються функцією, яку виконують у конкретному пристрої. Наприклад, у діодах, що генерують НВЧ коливання, дуже важливим параметром є робоча частота, а також гранична частота, на якій відбувається зрив генерації. А ось для випрямляючих діодів цей параметр зовсім не важливий. Основні параметри діодів випрямляння наведені в таблиці нижче.

Таблиця основних параметрів випрямляючих діодів.

В імпульсних і перемикаючих діодах важлива швидкість перемикання та час відновлення, тобто швидкість повного відкриття та повного закриття. У потужних силових діодах важлива потужність, що розсіюється. Для цього їх монтують на радіатори. А ось діоди, що працюють у слаботочних пристроях, ні яких радіаторів не потребують. Але є параметри, які вважаються важливими для всіх типів діодів, перерахуємо їх:

• U пр.- допустима напруга на діоді при протіканні через нього струму в прямому напрямку.Перевищувати цю напругу не варто, оскільки це призведе до її псування.
• U обр.– допустима напруга на діоді в закритому стані. Його ще називають напругою пробою. p-n переходу. В результаті діод перетвориться на звичайний провідник (згорить).

Дуже чутливі до перевищення зворотної напруги діоди Шоттки, які часто виходять з ладу з цієї причини.

Звичайні діоди, наприклад, випрямні кремнієві більш стійкі до перевищення зворотної напруги. При незначному його перевищенні вони переходять в режим оборотного пробою.

• I пр.- Прямий струм діода. Це дуже важливий параметр, який варто враховувати при заміні діодів аналогами або при конструюванні саморобних пристроїв. Величина прямого струму для різних модифікацій може досягати величин десятків і сотень ампер. який утворюється через теплову дію струму. невеликим опором. На невеликих робочих струмах його дія не помітна, але при струмах в одиниці-десятки ампер кристал діода відчутно нагрівається.
• I обр. - Зворотний струм діода. Зворотний струм - це так званий струм неосновних носіїв. Він утворюється, коли діод закритий.Величина зворотного струму дуже мала і в переважній кількості випадків не враховують.
• U стаб.- напруга стабілізації (для стабілітронів). Докладніше про цей параметр читайте у статті про стабілітрон.

Буде цікаво SMD транзистори

Крім того, слід мати на увазі, що всі ці параметри в технічній літературі друкуються і зі значком "max". Тут вказується гранично допустиме значення цього параметра. Тому підбираючи тип діода для вашої конструкції, необхідно розраховувати саме на максимально допустимі величини.

Особливості видів напруги

Виникає закономірне питання, навіщо в розетках використовується змінний струм, якщо переважна більшість електронної апаратури живиться постійним струмом. Справа в тому, що для живлення вузлів тієї чи іншої апаратури потрібна напруга різної величини. Процесор комп'ютера, наприклад, живиться 3 В, а мобільний телефон вимагає для своєї зарядки цілих 5 В. Підсилювач музичного центру потрібно вже близько 25 В.

Постійну напругу досить складно трансформувати з однієї величини в іншу, а ось змінна - просто. І тому служать, наприклад, трансформатори. Деякі важливі силові вузли, такі як двигуни, все ж таки потребують змінної напруги. Тому промислові генератори, що живлять побутові розетки, виробляють його до загальноприйнятої величини (наприклад, 220 В), а кожен прилад вже на місці отримує з нього те, що йому потрібно.

Що таке діодний міст і з яких елементів він складається

Діодний міст у схемах, що застосовуються в мережах з однофазною напругою, складається з чотирьох діодів, що є напівпровідниковим елементом з одним p-n переходом.Струм у такому напівпровіднику проходить лише в одному напрямку при підключенні анода до плюсу джерела, а катода – до мінусу. Якщо підключення буде зворотним, струм закривається. Діодний міст для трифазного електричного струму відрізняється наявністю шести діодів, а не чотирьох. Істотних відмінностей у принципі роботи між мостовими схемами для однофазних і трифазних мереж відсутні.

Діод Шоттки – ще один вид напівпровідникових елементів, що використовуються у діодних мостах. Його основною відмінністю є перехід метал-напівпровідник, який називається «бар'єром Шоттки». Як і перехід p-n, він забезпечує провідність в один бік. Для виготовлення пристроїв Шоттки застосовують арсенід галію, кремній та метали: золото, платину, вольфрам, паладій. При додатку невеликої напруги – до 60 В – діод Шоттки відрізняється малим падінням напруги на переході (не більше 0,4 В) та швидкодією. При побутовій напрузі 220 В він веде себе як звичайний кремнієвий напівпровідник випрямляч. Складання таких напівпровідникових пристроїв часто встановлюються в імпульсних блоках живлення.

Послідовне та паралельне з'єднання діодів.

Якщо для випрямної схеми не можна вибрати потрібний тип діода відповідно до заданого значення зворотної напруги або прямого струму, то використовують два або більше однотипних діодів з меншими значеннями параметрів, включаючи ці діоди послідовно або паралельно.

Паралельне з'єднання діодів

Паралельне з'єднання діодів

При паралельному з'єднанні діодів через можливий розкид параметрів їх струми будуть неоднаковими. Один із цих струмів може перевищити максимально допустиме значення, що призведе до виходу з ладу спочатку одного, а потім іншого діода.Більш рівномірний розподіл струму між паралельно з'єднаними діодами досягається включенням послідовно з кожним з них однакових за номіналом резисторів R_д. Опір резисторів R_д має бути у 5...10 разів більше, ніж опір діода у прямому напрямку. У потужних пристроях для випрямлення для цієї ж мети використовуються індуктивні вирівнювачі струмів.

Розрахунок паралельного з'єднання діодів

Для початку розрахунку необхідно визначити потрібне кількість паралельно з'єднаних діодів, Виходячи з того, що струм, що проходить через один діод не повинен перевищувати значення максимально допустимого значення струму для даного типу діода, тоді кількість паралельно з'єднаних діодів буде дорівнює

При дробових значеннях розрахункової кількості діодів округлення ведеться у бік.

Значення опору додаткових резисторів визначається за формулою

Розрахований опір додаткових резисторів заокруглюють до найближчого стандартного опору.

Приклад розрахунку паралельного з'єднання діодів

Розрахувати випрямний ланцюг, що дозволяє отримати випрямлений струм I_випр = 550 мА, якщо використовуються діоди Д226Б.

Оскільки середній прямий струм діода Д226Б I_{ін. ср} = 300 мА, необхідно застосувати кілька паралельно з'єднаних діодів з додатковими резисторами. Розрахуємо кількість паралельно з'єднаних діодів, приймемо k_T = 0,8

Знайдемо значення опорів додаткових резисторів

Виберемо резистор із стандартного ряду опорів Е24 (± 5%) R_доб = 6,2 Ом

Послідовне з'єднання діодів

Послідовне з'єднання діодів

Для забезпечення можливості роботи обраного типу діода у схемі випрямляча зі зворотною напругою, що перевищує його максимально допустиме значення, слід з'єднувати однотипні діоди послідовно. Якщо параметри не збігаються, то один із діодів виявляється під значно більшою напругою, ніж інший. Це може призвести до пробою одного, а потім іншого діода. Вирівнювання зворотної напруги на послідовно з'єднаних діодах досягається шунтуванням кожного з діодів резистором R_ш. Струм, що протікає через ці резистори, повинен бути в 5...10 разів більший за максимально можливий зворотний струм діодів. У потужних високовольтних приладах для випрямлення для цієї ж мети діоди шунтують конденсаторами С_ш або RC-ланцюгом.

Розрахунок послідовного з'єднання діодів

Для початку розрахунку необхідно визначити кількість послідовно з'єднаних діодів, Виходячи з того, що падіння напруги на кожному окремо взятому діоді не повинно перевищувати амплітудного значення напруги, тоді кількість послідовно включених діодів буде дорівнює

U_m - амплітудне значення напруги, що проходить через діод,
k_H - Коефіцієнт навантаження за напругою (може приймати значення від 0,5 до 0,8),
U_{obp max} - максимально допустима зворотна напруга діода.

При дробових значеннях розрахункової кількості діодів округлення ведеться у бік.

Значення опорів резисторів, що шунтують. визначається за формулою

I_{обp max} - Максимально допустимий зворотний струм діода при максимальній температурі.

Приклад розрахунку послідовного з'єднання діодів

Розрахувати випрямний ланцюг для напруги з амплітудним значенням 700В, використовуючи діоди Д226Б.

Так як максимально допустима зворотна напруга діода U_обр.max = 300В, то для випрямлення необхідно застосувати ланцюжок із послідовно з'єднаних діодів з резисторами, що шунтують. Розрахуємо кількість послідовних діодів, приймемо k_H = 0,7

Знайдемо значення опорів резисторів, що шунтують.

Виберемо резистор із стандартного ряду опорів Е24 (± 5%) R_ш = 1 MОм

Включення додаткових і шунтуючих резисторів неминуче пов'язане зі збільшенням втрат потужності та зменшенням ККД схеми випрямлення.

Принцип роботи діода

Діод - це напівпровідниковий прилад, що має мале опір для струму в одному напрямку, і перешкоджає його проходженню у зворотному. Фізично діод складається з одного p-n переходу. Конструктивно є елемент, що містить два висновки. Висновок, підключений до p-області, називається анодом, а з'єднаний з n-областю - катодом.

При роботі діода існує три його стани:

• сигнал на висновках відсутня;
• він перебуває під впливом прямого потенціалу;
• він перебуває під впливом зворотного потенціалу.

Прямим потенціалом називається такий сигнал, коли плюсовий полюс джерела живлення підключений до області p-типу напівпровідника, тобто полярність зовнішньої напруги збігається з полярністю основних носіїв. При зворотному потенціалі негативний полюс підключений до p-області, а позитивний n.

В області з'єднання матеріалу n- та p-типу існує потенційний бар'єр. Він утворюється контактною різницею потенціалів і перебуває у врівноваженому стані. Висота бар'єру вбирається у десяті частки вольта і перешкоджає просуванню носіїв заряду вглиб матеріалу.

Якщо до приладу підключено пряму напругу, то величина потенційного бар'єру зменшується і він практично не чинить опір перебігу струму. Його величина зростає і залежить тільки опору p-і n-області. При прикладанні зворотного потенціалу, величина бар'єру збільшується, так як з n-області йдуть електрони, а з p-області дірки. Шари збіднюються і опір бар'єру проходження струму зростає.

Основним показником елемента є вольт-амперна характеристика. Вона показує залежність між прикладеним щодо нього потенціалом і струмом, що протікає крізь нього. Звісно ж ця характеристика як графіка, у якому вказується прямий і зворотний струм.

Пристрій та принцип роботи

Діодний міст являє собою електронну схему, зібрану на основі випрямних діодів, який призначений для перетворення змінного струму, що подається на нього, в постійний. Найчастіше до складу схеми включаються діоди Шоттки, але це не категорична вимога, тому в якомусь конкретному випадку може замінюватись і іншими моделями, що підходять за технічними параметрами. Схема моста з напівпровідникових діодів включає чотири елементи для однієї фази. Діодний місток може набиратися як окремими діодами, так і збиратися єдиним блоком у вигляді монолітного чотириполюсника.

Принцип роботи діодного мосту полягає в можливості p – n переходу пропускати електричний струм лише у напрямі. Схема включення діодів у міст побудована таким чином, щоб для кожної напівхвилі створювався свій шлях протікання електричного струму до підключеного навантаження.

Мал. 1. Принцип роботи діодного мосту

Для пояснення випрямлення діодним мостом слід розглядати роботу схеми щодо форми напруги на вході. Слід зазначити, що крива напруги за період має дві напівхвилі – позитивну і негативну. У свою чергу, кожна напівхвиля має процес наростання та спадання по відношенню до максимальної точки амплітуди.

Тому робота випрямного пристрою матиме такі етапи:

• На вхід випрямного моста, позначеного літерами А та Б подається змінна напруга 220В.
• Кожна напівхвиля, що подається з електричної мережі або від обмоток трансформатора, перетворюється на постійну величину парою діодів, розташованих по діагоналі.
• Позитивна напівхвиля буде проводитися парою діодів VD1 і VD4 і видавати на вихід моста напівхвилю в позитивній осі ординат.
• Негативна напівхвиля випрямлятиметься парою діодів VD2 і VD3, з яких на тому ж виході мосту виникне чергова напівхвиля в позитивній ділянці.

У зв'язку з тим, що обидва напівперіоди отримують реалізацію на виході діодного моста, такий електронний пристрій отримав назву двонапівперіодного випрямляча, також його називають схемою Греца.

Позначення на схемі та маркування

На електричній схемі діодний міст може мати різні варіанти зображення. Найчастіше ви можете зустріти такі позначення:

Мал. 2. Позначення на схемі

Перший варіант позначення мостового випрямляча використовується, як правило, у тих ситуаціях, коли електронний прилад є монолітною конструкцією, єдиною збіркою. На схемі маркування виконується латинськими літерами VD, якими вказується порядковий номер.

Другий варіант найбільш поширений для тих ситуацій, коли діодний міст складається з окремих напівпровідникових пристроїв, що зібрані в одну схему. Маркування другого варіанта найчастіше виконується у вигляді ряду VD1 – VD4. Слід також зазначити, що наведене вище схематичне позначення і маркування хоч і має загальноприйнятий характер, але може порушуватися при складанні схем.

Різновиди діодних мостів

Залежно від кількості фаз, що підключаються до діодного мосту, розрізняють однофазні та трифазні моделі. Перший варіант ми детально розглянули на прикладі схеми Грец вище. Трифазні випрямлячі, своєю чергою, поділяються на шести- і дванадцятипульсові моделі, хоча схема діодного мосту вони ідентична. Розглянемо детальніше роботу діодного пристрою для трифазної схеми.

Мал. 3. Схема трифазного діодного мосту

Діодний міст, наведений на малюнку вище, отримав назву Ларіонова схеми. Конструктивно для кожної з фаз встановлюється відразу два діоди в протилежному напрямку один щодо одного

Тут важливо відзначити, що синусоїда у всіх трьох фазах має зміщення в 120 ° один щодо одного, тому на виходах пристрою при накладенні результуючої діаграми вийде наступна картина:

Мал. 4. Напруга випрямлена трифазним мостом

Як бачите, у порівнянні з однофазним випрямлячем на базі діодного мосту картина виходить більш плавною, а стрибки напруги мають значно меншу амплітуду.

Пристрій та принцип роботи

Діодний міст являє собою електронну схему, зібрану на основі випрямних діодів, який призначений для перетворення змінного струму, що подається на нього, в постійний.Найчастіше до складу схеми включаються діоди Шоттки, але це не категорична вимога, тому в якомусь конкретному випадку може замінюватись і іншими моделями, що підходять за технічними параметрами. Схема моста з напівпровідникових діодів включає чотири елементи для однієї фази. Діодний місток може набиратися як окремими діодами, так і збиратися єдиним блоком у вигляді монолітного чотириполюсника.

Принцип роботи діодного мосту полягає в можливості p – n переходу пропускати електричний струм лише у напрямі. Схема включення діодів у міст побудована таким чином, щоб для кожної напівхвилі створювався свій шлях протікання електричного струму до підключеного навантаження.

Мал. 1. Принцип роботи діодного мосту

Для пояснення випрямлення діодним мостом слід розглядати роботу схеми щодо форми напруги на вході. Слід зазначити, що крива напруги за період має дві напівхвилі – позитивну і негативну. У свою чергу, кожна напівхвиля має процес наростання та спадання по відношенню до максимальної точки амплітуди.

Тому робота випрямного пристрою матиме такі етапи:

• На вхід випрямного моста, позначеного літерами А та Б подається змінна напруга 220В.
• Кожна напівхвиля, що подається з електричної мережі або від обмоток трансформатора, перетворюється на постійну величину парою діодів, розташованих по діагоналі.
• Позитивна напівхвиля буде проводитися парою діодів VD1 і VD4 і видавати на вихід моста напівхвилю в позитивній осі ординат.
• Негативна напівхвиля випрямлятиметься парою діодів VD2 і VD3, з яких на тому ж виході мосту виникне чергова напівхвиля в позитивній ділянці.

У зв'язку з тим, що обидва напівперіоди отримують реалізацію на виході діодного моста, такий електронний пристрій отримав назву двонапівперіодного випрямляча, також його називають схемою Греца.

Позначення на схемі та маркування

На електричній схемі діодний міст може мати різні варіанти зображення. Найчастіше ви можете зустріти такі позначення:

Мал. 2. Позначення на схемі

Перший варіант позначення мостового випрямляча використовується, як правило, у тих ситуаціях, коли електронний прилад є монолітною конструкцією, єдиною збіркою. На схемі маркування виконується латинськими літерами VD, якими вказується порядковий номер.

Другий варіант найбільш поширений для тих ситуацій, коли діодний міст складається з окремих напівпровідникових пристроїв, що зібрані в одну схему. Маркування другого варіанта найчастіше виконується у вигляді ряду VD1 – VD4.

Слід також зазначити, що наведене вище схематичне позначення і маркування хоч і має загальноприйнятий характер, але може порушуватися при складанні схем.

Різновиди діодних мостів

Залежно від кількості фаз, що підключаються до діодного мосту, розрізняють однофазні та трифазні моделі. Перший варіант ми детально розглянули на прикладі схеми Грец вище.

Трифазні випрямлячі, своєю чергою, поділяються на шести- і дванадцятипульсові моделі, хоча схема діодного мосту вони ідентична. Розглянемо детальніше роботу діодного пристрою для трифазної схеми.

Мал. 3. Схема трифазного діодного мосту

Діодний міст, наведений на малюнку вище, отримав назву Ларіонова схеми.Конструктивно для кожної з фаз встановлюється відразу два діоди в протилежному напрямку один щодо одного

Тут важливо відзначити, що синусоїда у всіх трьох фазах має зміщення в 120 ° один щодо одного, тому на виходах пристрою при накладенні результуючої діаграми вийде наступна картина:

Мал. 4. Напруга випрямлена трифазним мостом

Як бачите, у порівнянні з однофазним випрямлячем на базі діодного мосту картина виходить більш плавною, а стрибки напруги мають значно меншу амплітуду.

Переваги та недоліки

Крім діодного мосту існують інші способи перетворення змінного в постійний струм. У порівнянні з однонапівперіодним, двонапівперіодне випрямлення має ряд переваг:

• І негативна, і позитивна напівхвиля синусоїди перетворюються у вихідну напругу, тому вся потужність трансформатора використовується найбільш оптимальною мірою.
• За рахунок більшої частоти пульсації напруга, що отримується від діодного випрямляча, куди простіше згладжувати за допомогою фільтрів.
• Використання електроенергії під навантаженням зменшує втрати потужності на перемагнічування сердечника, що виникає через процеси взаємоіндукції в обмотках трансформатора, що живить.
• Гармонійний перерозподіл кривої електроструму і напруги на виході - за рахунок передачі кожного напівперіоду відразу двома діодами в мості, вихідний параметр виходить набагато рівномірнішим.

До недоліків діодного моста слід віднести і більше падіння напруги, порівняно з однонапівперіодною схемою або випрямлячем з відведенням із середньої точки.Це зумовлено тим, що струм протікає відразу через два напівпровідникових елементи і зустрічає омічний опір від кожного з них. Такий недолік може істотно впливати в слаботочних ланцюгах, де частки ампера можуть вирішувати значення сигналів, режими роботи агрегатів і т.д. Як рішення можуть застосовуватися діодні мости з діодами Шотки, які мають падіння прямої напруги відносно нижче.

Практичні досліди

Спочатку візьмемо простий діод.

Катод можна легко впізнати сріблястою смужкою. Багато виробників показують катод смужкою або точкою.

Щоб наші досліди були безпечними, я взяв понижувальний трансформатор, який з 220В робить 12В.

На первинну обмотку чіпляємо 220 Вольт, з вторинної обмотки знімаємо 12 Вольт. Мультиметр показав трохи більше, тому що на вторинній обмотці немає жодного навантаження. Трансформатор працює на так званому "холостому ході".

3,3 х5 = 16.5В - це максимальне значення напруги. А якщо розділити максимальне амплітудне значення на корінь із двох, то отримаємо десь 11,8 Вольт. Це і є чинне значення напруги. Осцилограф не бреше, все ОК.

Ще раз повторюся, можна було використати і 220 Вольт, але 220 Вольт – це не жарти, тому я й знизив змінну напругу.

Припаяємо до кінця вторинної обмотки трансформатора наш діод.

Чіпляємось знову щупами осцилографа

Дивимося на осцилограму

А де нижня частина зображення? Її зрізав діод. Він залишив лише верхню частину, тобто ту, яка є позитивною.

Знаходимо ще три таких діоди та споюємо діодний міст.

Чіпляємось до вторинної обмотки трансформатора за схемою діодного мосту.

З двох інших кінців знімаємо постійну пульсуючу напругу щупом осцилографа і дивимося на осцилограму

Як працює діодний міст: для чайників, просто та коротко

На вхід діодного моста подається змінний струм, полярність якого у побутовій електромережі змінюється із частотою 50 Гц. Діодне складання «зрізає» частину синусоїди, яка для приладу «з'являється» зворотною, і змінює її знак на протилежний. В результаті на виході до навантаження подається пульсуючий струм однієї полярності.

Позначення діодного мосту на схемі

Частота цих пульсацій вдвічі перевищує частоту коливань змінного струму і дорівнює в даному випадку 100 Гц.

Робота діодного мосту

На малюнку а) зображено звичайну синусоїду напруги змінного струму. На малюнку б) - зрізані позитивні напівхвилі, отримані при використанні випрямного діода, який пропускає через себе позитивну напівхвилю і замикається при проходженні негативної напівхвилі. Як видно зі схеми, одного діода для ефективної роботи недостатньо, оскільки «зрізана» негативна частина напівхвиль втрачається і потужність змінного струму знижується в 2 рази. Діодний міст потрібен для того, щоб не просто зрізати негативну напівхвилю, а міняти її знак на протилежний. Завдяки такому схемотехнічному рішенню, змінний струм повністю зберігає потужність. На малюнку в) – пульсуюча напруга після проходження струму через діодне складання.

Пульсуючий струм суворо назвати постійним не можна. Пульсації заважають роботі електроніки, тому для їх згладжування після проходження діодного моста до схеми потрібно включити фільтри. Найпростіший тип фільтра – електролітичні конденсатори значної ємності.

На друкованих платах і важливих схемах діодний міст, залежно від цього, як і влаштований (окремі елементи чи складання), може позначатися по-різному. Якщо він складається з окремо впаяних діодів, їх позначають літерами VD, поруч із якими вказують порядковий номер – 1-4. Літерами VDS позначають складання, інакше – VD.

Це цікаво: Фоторезистор - пристрій, принцип роботи, характеристики