Tensiunea de curent alternativ este transportată de la serviciul public la consumator. Acest lucru se datorează naturii transportului de energie electrică. Dar majoritatea consumatorilor casnici (și parțial industriali) de energie electrică necesită o alimentare cu tensiune continuă. Este nevoie de convertoare. În multe cazuri, acestea sunt construite după schema "transformator coborâtor - redresor - filtru de netezire" (cu excepția surse de alimentare în comutație). Diodele dispuse într-un circuit în punte sunt utilizate ca redresoare.
Cuprins
De ce este necesară o punte de diode și cum funcționează aceasta
Puntea cu diode este un circuit redresor, care convertește tensiunea alternativă în tensiune continuă. Funcționează pe baza conducției unidirecționale, o proprietate a unei diode semiconductoare care permite curentului să circule într-o singură direcție. O singură diodă poate servi, de asemenea, ca cel mai simplu redresor.
În acest sens, partea negativă (negativ) a unei forme de undă sinusoidală este "tăiată". Această metodă are dezavantaje:
- Forma tensiunii de ieșire este departe de a fi constantă, necesitând un condensator mare și voluminos ca filtru de netezire;
- sursa de alimentare de curent alternativ este utilizată la cel mult jumătate din capacitatea sa.
Curentul prin sarcină repetă forma tensiunii de ieșire. Prin urmare, este mai bine să se utilizeze un redresor dublu cu jumătate de perioadă sub forma unei punți de diode. Dacă în circuitul de mai sus sunt incluse patru diode și este conectată o sarcină, unitatea va funcționa după cum urmează atunci când se aplică o tensiune alternativă la intrare:
Când tensiunea este pozitivă (partea superioară a undei sinusoidale, săgeata roșie), curentul va trece prin dioda VD2, prin sarcină, VD3. Cu tensiune negativă (partea inferioară a undei sinusoidale, săgeată verde) prin dioda VD4, sarcină, VD1. Rezultatul este că, într-o perioadă, curentul trece prin sarcină de două ori în aceeași direcție.
Forma tensiunii de ieșire este mult mai apropiată de o linie dreaptă, deși nivelul de ondulație este destul de ridicat. Puterea sursei este utilizată în totalitate.
În cazul în care este disponibilă o sursă de tensiune trifazată cu amplitudinea necesară, se poate realiza o punte în acest mod:
Acesta va suprapune trei curenți pe sarcină, repetând forma tensiunii de ieșire, cu un defazaj de 120 de grade:
Tensiunea de ieșire va înconjura vârfurile sinusoidelor. Se poate observa că tensiunea pulsează mult mai puțin decât în cazul unui circuit monofazat, forma sa fiind mai apropiată de o linie dreaptă. În acest caz, capacitatea filtrului de netezire va fi minimă.
Și o altă variantă a podului este un pod controlat. În acesta, cele două diode sunt înlocuite cu tiristoare, care sunt dispozitive electronice care se deschid atunci când un semnal este aplicat la electrodul de control. Când sunt deschise, tiristoarele se comportă aproape ca niște diode obișnuite. Circuitul are următoarea formă:
Semnalele de comutare sunt furnizate de circuitul de comandă la momentele de timp convenite, iar deconectarea are loc în momentul în care tensiunea trece prin zero. Tensiunea este apoi calculată ca medie pe un condensator, iar această medie poate fi controlată.
Diagrama de desemnare și de conectare a podului de diode
Deoarece punțile de diode pot fi construite după diferite scheme și au puține elemente, în majoritatea cazurilor unitatea redresoare este identificată prin simpla trasare a unei diagrame schematice. În cazul în care acest lucru este inacceptabil, de exemplu în cazul unei diagrame bloc, puntea este indicată prin simbolul utilizat pentru orice convertor de curent alternativ la curent continuu:
"~" reprezintă Circuite ACSimbolul "=" reprezintă circuitele de curent continuu, iar "+" și "-" reprezintă polaritatea de ieșire.
În cazul în care redresorul se bazează pe un circuit clasic de punte cu 4 diode, este permisă o reprezentare ușor simplificată:
Intrarea unității de redresare este conectată la bornele de ieșire ale sursei de curent alternativ (în majoritatea cazurilor, acesta este un transformator coborâtor) fără a respecta polaritatea - orice terminal de ieșire este conectat la orice terminal de intrare. Ieșirea punții este conectată la sarcină. Acest lucru poate necesita sau nu polaritate (inclusiv stabilizator, filtru de netezire).
Puntea de diode poate fi conectată la o sursă de tensiune continuă. În acest caz, se creează un circuit de protecție împotriva inversării involuntare a polarității - orice conectare a intrărilor punții la ieșirea sursei de alimentare nu va inversa polaritatea tensiunii la ieșire.
Principalele caracteristici tehnice
Atunci când selectați diode sau o punte, trebuie să vă uitați mai întâi la Cel mai mare curent de funcționare înainte. Acesta trebuie să fie mai mare decât curentul de sarcină. Dacă această valoare este necunoscută și puterea este cunoscută, aceasta trebuie convertită în curent cu ajutorul formulei Inagr=Pnagr/Uf. Pentru a crește curentul admisibil, semiconductoarele pot fi conectate în paralel - cel mai mare curent de sarcină împărțit la numărul de diode. Diode într-o ramură a podului în acest caz, este mai bine să alegeți prin valoarea apropiată a căderii de tensiune în stare deschisă.
Al doilea parametru important este tensiune directăAl doilea parametru important este tensiunea directă pe care puntea sau componentele sale sunt proiectate să o suporte. Aceasta nu trebuie să fie mai mică decât tensiunea de ieșire a sursei de curent alternativ (valoarea amplitudinii!). Pentru o funcționare fiabilă a dispozitivului, este necesară o marjă de 20-30%. Pentru a crește tensiunea admisibilă, diodele pot fi conectate în serie - în fiecare umăr al punții.
Acești doi parametri sunt suficienți pentru decizia preliminară de utilizare a diodelor în dispozitivul de redresare, dar este necesar să se acorde atenție și altor caracteristici:
- frecvența maximă de funcționare - este de obicei de câțiva kilohertzi, iar pentru funcționarea la frecvențe industriale de 50 sau 100 Hz nu contează, dar dacă dioda trebuie să funcționeze într-un circuit cu impulsuri, acest parametru poate deveni decisiv;
- Cădere de tensiune în stare deschisă Căderea de tensiune în poziție deschisă a diodelor de siliciu este de aproximativ 0,6 V, ceea ce nu este important pentru o tensiune de ieșire de 36 V, de exemplu, dar poate fi critic pentru funcționarea sub 5 V - caz în care trebuie selectate diode Schottky cu valori scăzute ale acestui parametru.
Tipuri de poduri de diode și marcarea lor
Puntea de diode poate fi asamblată cu diode discrete. Pentru a respecta polaritatea, trebuie să acordați atenție marcajelor. În unele cazuri, marcajul sub forma unei figuri este plasat direct pe corpul dispozitivului semiconductor. Acest lucru este caracteristic produselor fabricate pe plan intern.
Dispozitivele străine (și multe dispozitive rusești moderne) sunt marcate cu un punct sau un inel. În cele mai multe cazuri, anodul este marcat în acest fel, dar nu există nicio garanție. Cel mai bine este să consultați o carte de referință sau să folosiți un tester.
Puteți face o punte dintr-un ansamblu - patru diode sunt combinate într-un singur caz, iar conectarea terminalelor poate fi realizată prin conductori externi (de exemplu, pe o placă de circuit). Ansamblurile pot varia, așa că trebuie să consultați fișele tehnice pentru a afla care este conexiunea corectă.
De exemplu, ansamblul de diode BAV99S cu 4 diode, dar numai 6 pini, are două jumătăți de punte conectate în interior (există un punct pe carcasă lângă pinul 1):
Pentru a obține o punte completă, trebuie să conectați pinii corespunzători cu conductori externi (culoarea roșie arată dispunerea pistei atunci când se utilizează cabluri de circuit imprimat):
În acest caz, tensiunea de curent alternativ este conectată la pinii 3 și 6. Polul pozitiv de curent continuu este preluat de la pinul 5 sau 2, iar polul negativ de la pinul 4 sau 1.
Iar cea mai simplă opțiune este un ansamblu cu o punte gata făcută în interior. Produsele interne pot fi KTs402, KTs405, există, de asemenea, ansambluri de poduri fabricate în străinătate. În multe cazuri, marcajul terminalelor este aplicat direct pe carcasă, iar sarcina se reduce doar la alegerea corectă în funcție de caracteristici și la conectarea fără erori. Dacă nu există niciun marcaj extern al terminalelor, va trebui să consultați un manual.
Avantaje și dezavantaje
Avantajele punților cu diode sunt bine cunoscute:
- zeci de ani de circuite dovedite;
- Ușor de asamblat și de conectat;
- diagnosticarea ușoară a defecțiunilor și repararea ușoară.
Dezavantajele sunt creșterea dimensiunii și a greutății circuitului odată cu creșterea puterii, precum și necesitatea de a utiliza radiatoare pentru diodele de mare putere. Dar nu se poate face nimic în această privință - nu poți înșela fizica. Atunci când aceste condiții devin inacceptabile, este necesar să se decidă trecerea la circuitul de alimentare cu comutație. Apropo, conexiunea în punte a diodelor poate fi utilizată și în acest caz.
De asemenea, trebuie remarcat faptul că forma tensiunii de ieșire este departe de a fi constantă. Pentru a lucra cu consumatori cu cerințe de stabilitate a tensiunii de alimentare, este necesar să se utilizeze o punte împreună cu filtre de netezire și, dacă este necesar, stabilizatoare la ieșire.
Articole conexe:
