Zařízení, princip činnosti a schéma usměrňovacího diodového můstku

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Střídavý elektrický proud je přeměněn na konstantní pulzující pomocí speciálních elektronických obvodů - diodových můstků. Obvod usměrňovací diody je rozdělen do 2 verzí: jednofázové a třífázové.

Při provozu usměrňovače je hlavním prvkem dioda. Konstrukčně se jedná o desku polovodičového krystalu se dvěma zónami různé vodivosti. Funkce je jednosměrný přenos elektrického proudu v závislosti na směru toku.

Konstrukce a funkce usměrňovací diody jsou založeny na vlastnostech p-n přechodu mezi polovodičovými zónami. Jeho odpor závisí na polaritě vnějšího napětí. V jednom případě je velký, ve druhém nevýznamný.

Jednofázový diodový můstek

Když je na vstupu střídavé sinusové napětí, v každé půlcyklu prochází proud jedním párem diod a druhý je uzavřen. Výsledkem je, že na výstupu obvodu usměrňovací diodypulzující napětí, jehož frekvence je dvakrát větší než frekvence vstupu.

Třífázový můstkový obvod

Tento obvod používá diodové polomůstkové usměrňovače. Výstupní napětí je zde dosaženo s menším zvlněním.

Jak vyhladit zvlnění při usměrňování napájení?

Kvalita usměrněného napětí klesá s rostoucím zvlněním. K jeho snížení se používají prvky, které akumulují energii, když přichází z usměrňovače, a rozdávají ji, když přestane dodávat.

V obvodu diodového můstku usměrňovače s kondenzátorem je kondenzátor zapojen paralelně se zátěží. Jeho kapacita se volí v závislosti na zatěžovacím proudu. Když je aplikován impuls, kondenzátor se nabíjí. Mezi pulsy (když nejsou žádné) je z nich přiváděno napětí do zátěže.

V důsledku vyhlazení se výstupní napětí filtru zvětší a blíží se amplitudě usměrněné hodnoty.

Ideální napětí na výstupu filtru nelze dosáhnout kvůli vybití kondenzátoru mezi impulsy. Obvykle jsou takové vlnky přijatelné. Lze je snížit zvýšením kapacity kondenzátoru.

Pokud se pro vyhlazování používá induktor, je zapojen do série se zátěží. Kombinované filtrační obvody zahrnují tlumivky a kondenzátory.

Návrhy diodových můstků

Nejjednodušší můstkové zařízení se provádí pájením jednotlivých diod. V průmyslu se vyrábějí monolitické konstrukce, kterých je méněvelikosti a levnější. Navíc jsou v nich vybrány diody s podobnými charakteristikami, což jim umožňuje pracovat se stejným ohřevem. To zlepšuje spolehlivost obvodu usměrňovací diody.

Výhodou diodových můstků z jednotlivých prvků je možnost opravy při poruše jednoho z nich. Sestava musí být kompletně vyměněna. K poruchám v něm dochází jen zřídka, protože prvky jsou správně vybrány.

Výkonové usměrňovače

Zařízení, která spotřebovávají vysoký proud, jsou obvykle napájena 220 V. Zařízení se nepřipojují přímo, protože napětí pro elektronické obvody je malé a proud je konstantní. Poté použijte síťový adaptér.

Napětí je redukováno transformátorem, který zároveň vytváří galvanické oddělení mezi primárním a sekundárním napájecím obvodem. To snižuje riziko úrazu elektrickým proudem a chrání zařízení, pokud dojde ke zkratu v obvodu.

Moderní adaptéry ve většině případů pracují podle zjednodušeného beztransformátorového obvodu bez galvanického oddělení, kde je nadměrné napětí absorbováno kondenzátorem.

12voltový obvod diodového můstku: pokyny a montáž

Napájecí zdroj se skládá ze dvou modulů, z nichž první je snižovací transformátor a druhý je diodový můstek, který převádí jeden typ napětí na jiný.

Je vybrán vhodný transformátor. Primární vinutí je umístěno pomocí testeru. Její odpor by měl být největší. Prozvoněním multimetrem v režimu měření odporu je nutnékončí. Poté se najdou další páry a vytvoří se označení.

Na primární vinutí je přivedeno napětí 220 V. Poté se tester přepne do režimu měření střídavého napětí a změří se napětí na zbývajících vinutích. Měli byste si vybrat nebo navinout jeden na 10 V. Je důležité, aby napětí nebylo 12 V, protože po kapacitním filtru se zvýší o 18 %.

Transformátor je vybrán pro požadovaný výkon, poté se odebere rezerva 25 %.

4 diody jsou stočeny do diodového můstku a konce jsou připájeny. Poté je obvod připojen, k výstupu je připojen kondenzátor (elektrolyt) 25 V a 2200 mikrofaradů a zkontrolován v provozu.

Beztransformátorový 24V usměrňovací diodový můstkový obvod

V radioamatérské praxi jsou široce používány nízkoenergetické zdroje bez transformátorů.

Napájení 220 V je dodáváno přes předřadný kondenzátor C1. Usměrňovač se skládá z diod VD1, VD2 a zenerových diod VD3, VD4. Pro eliminaci proudových rázů přes můstek je 50-100 ohmový omezovací odpor instalován v sérii s kondenzátorem, když je připojeno napájení. Pro vybití kondenzátoru, když obvod nefunguje, je k němu paralelně připojen odpor 150-300 kΩ.

Na výstupu obvodu je instalován vyhlazovací kondenzátor s kapacitou 2000 mikrofaradů.

Nedostatek galvanického spojení vytváří riziko úrazu elektrickým proudem.

Aplikace

Aplikace diodového můstkuextrémně široký a rozmanitý:

• svítidla (LED a zářivky);
• elektroměry;
• zdroje napájení pro elektronická zařízení;
• průmyslové napájecí zdroje, ovládací prvky a nabíječky.

Jak vybrat diody pro výrobu diodového můstku?

Hlavními kritérii výběru jsou napětí a proud, při kterých se dioda nepřehřívá. Při přímém zapnutí na něm klesne napětí asi 0,6 V, protože má vnitřní odpor. Zpětné napětí, které dioda vydrží, aniž by vstoupila do režimu tepelného a elektrického průrazu, má určitý limit. Pokud je navržen pro 220 V, pak se bere rezerva nejméně 25%. Ale je lepší vzít ji dostatečně velkou, aby byla chráněna před náhodným přepětím.

Proud je také odebírán s rezervou. V případě potřeby je k dispozici chladicí radiátor.

Pro správnou volbu použijte referenční tabulku diod a diodových můstků.

Výrobci diodových můstků

Mezi prvky pro osvětlovací zařízení vynikají usměrňovače řady 1N4007 a MS250 vyráběné firmou Diotec. Jsou určeny pro napětí do 1000 V. V prvním případě je obvod diodového můstku tvořen 4 diodami umístěnými na desce plošných spojů a ve druhém je prezentován jako kompaktní sestava. Zatímco řada 1N4007 je spolehlivá v provozu, sestava MS250 šetří hmotnost a půdorys. Navzdory tomu zůstává poptávka po řadě 1N4007 silná, protože cena kleslakterá je určena hlavně cenou měděných vodičů.

Technologie výroby diodových můstků řady MS pokračuje. Nyní jsou všechny 4 krystaly můstku instalovány společně, což zvyšuje jeho tepelnou odolnost díky jednotnosti parametrů.

Spolehlivost usměrňovačů se snižuje s rostoucí okolní teplotou. Tento problém řeší řada B250S2A, která je dimenzována na 2,3A a projde 0,7A při 125°C.

Většina výrobců nakupuje diody a poté montuje hotové usměrňovače. Diotec se stará o celý výrobní cyklus, od výroby krystalu až po montáž a balení.

Další přední světová společnost – IRF – má unikátní technologie pro zmenšení rozměrů součástí, zlepšení přenosu tepla a zvýšení účinnosti polovodičové technologie. Jako jediný vyrábí komponenty pro celý cyklus přeměny energie.

Závěr

Obvod usměrňovací diody se používá ve všech elektronických zařízeních. Měly by se používat celovlnné usměrňovače, jejichž vlastnosti jsou mnohem lepší než jednovlnné. Kteroukoli z nich můžete sami zkontrolovat prozvoněním každé diody.