Что такое диодный мост — простое объяснение

Определение

Диодный мост — это схемное решение, предназначенное для выпрямления переменного тока. Другое название — Dual Half Wave Rectifier. Он выполнен на основе полупроводниковых выпрямительных диодов или их разновидности — диодов Шоттки.

Схема мостового подключения предполагает наличие нескольких (для однофазной цепи — четырех) полупроводниковых диодов, к которым подключена нагрузка.

Он может состоять из дискретных элементов, припаянных к плате, но в 21 веке более распространены диоды, соединенные в отдельном корпусе. Внешне он похож на любой другой электронный элемент — из корпуса выведены ножки определенного размера, которые соединяются с дорожками печатной платы.

Стоит отметить, что несколько вентилей, соединенных в одном корпусе, которые не соединены по мостовой схеме, называются диодными сборками.

В зависимости от применения и схемы подключения диодные мосты бывают:

  • отдельная фаза;
  • трехфазный.

Обозначение на схеме может быть выполнено в двух вариантах, использование которых на чертеже CSR зависит от того, собран ли мост из отдельных элементов или он готов к использованию.

Принцип действия

Давайте разберемся, как устроен диодный мост. Во-первых, диоды проводят ток в одном направлении. Выпрямление переменного напряжения осуществляется за счет однонаправленной проводимости диодов. При правильном подключении отрицательная полуволна переменного напряжения поступает в нагрузку как положительная полуволна. Проще говоря, он инвертирует отрицательную полуволну.

Для простоты и наглядности рассмотрим его работу на примере однофазного полуволнового выпрямителя.

Принцип работы системы основан на том, что диоды проводят ток в одном направлении и заключается в следующем:

    На вход диодного моста подается переменный синусоидальный сигнал, например 220 В от бытовой электросети (на схеме вход диодного моста обозначен как AC или

).

  • Каждое из полуволновых синусоидальных напряжений (см. Рисунок ниже) проходит через пару вентилей, расположенных по диагонали на схеме.
  • Положительная полуволна проходит через диоды VD1, VD3, а отрицательная полуволна — через VD2 и VD4. Вы можете увидеть сигнал на входе и выходе микросхемы ниже.

    Этот сигнал называется — выпрямленное пульсирующее напряжение. Для его сглаживания в схему добавлен фильтр с конденсатором.

    Основные характеристики

    Давайте посмотрим на основные свойства полупроводниковых диодов. Их обозначение в англоязычной технической документации (Datasheet) дается латинскими буквами:

    • V

      об / мин

      — Пиковое или максимальное обратное напряжение. Выше этого напряжения pn переход необратимо повреждается.
    • V

      r (среднеквадратичное значение)

      — среднее обратное напряжение. Нормально для бега, как U

      среднеквадратичное значение

      в характеристиках национальных компонентов.
    • И

      около

      — средний выпрямленный ток, как у I.

      пр

      в стране
    • И

      fsm

      — пиковый выпрямленный ток.
    • V

      FM

      — падение напряжения прямого смещения (состояние открытой проводимости) обычно составляет 0,6-0,7 В, и больше для сильноточных моделей.

    Ремонтируя электронику и блоки питания или проектируя их, новички задаются вопросом: как правильно выбрать диодный мост?

    В этом случае наиболее важными параметрами для вас будут обратное напряжение и ток. Например, чтобы выбрать диодный мост на 220В, стоит обратить внимание на модели с номинальным напряжением более 400В и желаемым током, такие как KBPC106 (или 108, 110). Его технические данные:

    • Максимальный ток выпрямителя — 3А;
    • пиковый ток (кратковременный) — 50А;
    • обратное напряжение — 600В (800В, 1000В соответственно в KBPC108 и 110).

    Помните об этих особенностях, и вы легко определите, какой вариант выбрать из каталога.

    Схемы выпрямителей

    Выпрямление тока в блоках питания — основная цель, среди других элементов схемы можно выделить входной фильтр, который подключается после выпрямителя — его задача сглаживать пульсации. Давайте рассмотрим этот вопрос подробнее!

    Вначале следует отметить, что диодный мост — это однофазная выпрямительная схема, состоящая из 4 диодов, или трехфазная выпрямительная схема, состоящая из 6 диодов. Но любители часто называют это выпрямительной схемой.с серединой.

    У однополупериодного выпрямителя есть две полуволны для нагрузки, а у однополупериодного выпрямителя есть одна полуволна для нагрузки.

    Чтобы не было путаницы, разберемся с терминологией.

    Ниже вы можете увидеть однофазную полуволновую схему, правильное ее название — «Схема Греца», которую чаще всего называют «диодный мост».

    Схема Ларионова представляет собой трехфазный диодный мост, с полуволновым сигналом на выходе. Диоды в нем пропускают полуволны, открываясь для сетевого напряжения, то есть поочередно: верхний диод фазы A и нижний диод фазы B, верхний диод фазы B и нижний диод фазы C и т. Д.

    В качестве дополнения следует упомянуть и другие схемы выпрямителей переменного тока.

    Однополупериодный выпрямитель с 1 диодом, включенным последовательно с нагрузкой. Применяется в балластных блоках питания, миниатюрных маломощных блоках питания, а также в устройствах, не требующих коэффициента пульсации. До нагрузки доходит только одна полуволна.

    Полуволновая пластина со средней точкой — это то, что ошибочно называют двухдиодным мостом. Здесь каждую полуволну проводит только один диод. Его преимущество — большая эффективность, чем в случае чипа Gretz, благодаря меньшему количеству полупроводниковых вентилей. Однако его использование сложно, поскольку он требует трансформатора с центральным ответвлением, как показано на схеме. Его нельзя использовать для выпрямления сетевого напряжения 220 В.

    Выпрямитель из элементов Шоттки. Они используются в импульсных источниках питания, поскольку диоды Шоттки характеризуются более коротким временем восстановления, низкой блокирующей способностью (более быстрый переход из открытого состояния в закрытое) и небольшим прямым падением напряжения (более низкими потерями). Наиболее распространены системы Шоттки с общим анодом или катодом, как показано на рисунке ниже.

    Соответственно, для сборки мостовой схемы потребуется несколько сборок. Пример 3 распространенных катодных комплексов Шоттки показан ниже.

    С 4 блоками с общим катодом. Он отличается от предыдущего тем, что может выдерживать больший ток с теми же компонентами, поскольку блоки Шоттки подключены параллельно.

    Из двух блоков Шоттки один имеет общий анод, а другой — общий катод. Что такое анод и катод, вы узнаете из нашей отдельной статьи.

    Как спаять и подключить

    Выучить и знать схемы несложно, основные трудности возникают, когда новичок решает спаять диодный мост своими руками. Для пайки выпрямителя из 4-х советских типов КД202 см. Рисунок ниже.

    Чтобы спаять диодный мост из современных дискретных диодов 1n4007 (и других — все они похожи, но различаются только размерами) внимательно посмотрите на картинку ниже.

    Однако, если вы не собираете его из отдельных деталей, а используете готовый мост, то смотрите ниже, как правильно подключить его к схеме.

    Также, если вы новичок, вы можете посмотреть видео о том, как сделать простейший блок питания 12 В:

    Область применения и назначение

    Диодные мосты чаще всего используются в источниках питания. В трансформаторных блоках питания они подключаются ко вторичной обмотке трансформатора.

    В импульсных источниках питания — к сети 220В. В этом случае электронная система управления и цепь питания ИБП питаются от выпрямленного и сглаженного (не всегда) сетевого напряжения (оно достигает порядка 300-310 В).

    На выходах вторичной обмотки импульсного блока питания присутствует высокочастотное переменное напряжение. Для ее выпрямления монтируются двойные диоды Шоттки. Поэтому часто используется система полупоточного выпрямителя.

    В автомобилях и мотоциклах используются трехфазные диодные мосты, собранные по схеме Ларионова с тремя дополнительными затворами, поскольку для питания бортовой сети используется трехфазный генератор. Мост в генераторе выполнен в виде секторного колеса и установлен на его задней части.

    Исключение составляют некоторые современные автомобили Toyota и другие.Для реализации схемы выпрямления с двенадцатью импульсами и 12 клапанами используются 6-фазные генераторы. Это необходимо для уменьшения пульсаций и увеличения выходного тока.

    Способы проверки

    Лучший способ проверить диодный мост — использовать мультиметр в режиме проверки диодов.

    Замкните накоротко входную сторону, а затем выходную (диодный мост должен быть распаян).

    Без распайки прямо на плате можно измерить падение напряжения на разъемах диодов. Для этого нужно выставить распиновку моста, обычно она дана прямо на корпусе, о чем говорилось выше.

    На экране мультиметра в прямом смещении должны отображаться значения в диапазоне 500-800 мВ, а в обратной ориентации — от 1500 до бесконечности (зависит от конкретного компонента и измерителя). То же самое можно сделать в режиме омметра, как показано на рисунке ниже.

    Более подробно этот процесс описан в статье «Как проверить диодный мост», где помимо методики тестирования мы также рассказали вам о признаках выхода из строя. Также посмотрите видео, как проверить однофазный выпрямитель и диодный мост автомобильного генератора:

    На этом наше подробное объяснение закончено. Надеюсь, теперь вам понятно, для чего нужен диодный мост и для чего нужна электрическая схема. Если у вас остались вопросы, смело задавайте их в комментариях под статьей!