Συσκευή, αρχή λειτουργίας και διάγραμμα της γέφυρας διόδου ανορθωτή

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Το εναλλασσόμενο ηλεκτρικό ρεύμα μετατρέπεται σε σταθερό παλμικό μέσω της χρήσης ειδικών ηλεκτρονικών κυκλωμάτων - διοδικών γεφυρών. Το κύκλωμα γέφυρας διόδου ανορθωτή χωρίζεται σε 2 εκδόσεις: μονοφασική και τριφασική.

Στη λειτουργία του ανορθωτή, το κύριο στοιχείο είναι η δίοδος. Δομικά, είναι μια πλάκα κρυστάλλου ημιαγωγού με δύο ζώνες διαφορετικής αγωγιμότητας. Ένα χαρακτηριστικό είναι η μονόδρομη μετάδοση ηλεκτρικού ρεύματος, ανάλογα με την κατεύθυνση ροής.

Ο σχεδιασμός και η λειτουργία μιας διόδου ανορθωτή βασίζεται στα χαρακτηριστικά της διασταύρωσης p-n μεταξύ ζωνών ημιαγωγών. Η αντίστασή του εξαρτάται από την πολικότητα της εξωτερικής τάσης. Στη μια περίπτωση είναι μεγάλο, στην άλλη είναι ασήμαντο.

Μονοφασική διοδική γέφυρα

Όταν η είσοδος είναι μια εναλλασσόμενη ημιτονοειδής τάση, σε κάθε μισό κύκλο, το ρεύμα διέρχεται από ένα ζεύγος διόδων και το άλλο είναι κλειστό. Ως αποτέλεσμα, στην έξοδο του κυκλώματος γέφυρας διόδου ανορθωτή,παλμική τάση, η συχνότητα της οποίας είναι διπλάσια από αυτή της εισόδου.

Κύκλωμα γέφυρας τριών φάσεων

Αυτό το κύκλωμα χρησιμοποιεί ανορθωτές μισής γέφυρας διόδου. Η τάση εξόδου εδώ λαμβάνεται με μικρότερο κυματισμό.

Πώς να εξομαλύνετε το κυματισμό κατά την ανόρθωση τροφοδοσίας;

Η ποιότητα της ανορθωμένης τάσης μειώνεται όσο αυξάνεται η κυματισμός της. Για τη μείωση του, χρησιμοποιούνται στοιχεία που συσσωρεύουν ενέργεια όταν προέρχεται από τον ανορθωτή και τη δίνουν όταν σταματήσει να τροφοδοτείται.

Στο κύκλωμα γέφυρας διόδου ενός ανορθωτή με πυκνωτή, ο τελευταίος συνδέεται παράλληλα με το φορτίο. Η χωρητικότητά του επιλέγεται ανάλογα με το ρεύμα φορτίου. Όταν εφαρμόζεται παλμός, ο πυκνωτής φορτίζεται. Μεταξύ παλμών (όταν δεν υπάρχουν), η τάση από αυτό δίνεται στο φορτίο.

Σαν αποτέλεσμα της εξομάλυνσης, η τάση εξόδου του φίλτρου γίνεται μεγαλύτερη και πλησιάζει το πλάτος της διορθωμένης τιμής.

Η ιδανική τάση στην έξοδο του φίλτρου δεν μπορεί να επιτευχθεί λόγω της εκφόρτισης του πυκνωτή μεταξύ των παλμών. Συνήθως τέτοιοι κυματισμοί είναι αποδεκτοί. Μπορούν να μειωθούν αυξάνοντας την χωρητικότητα του πυκνωτή.

Εάν χρησιμοποιείται επαγωγέας για εξομάλυνση, συνδέεται σε σειρά με το φορτίο. Τα συνδυασμένα κυκλώματα φίλτρων περιλαμβάνουν τσοκ και πυκνωτές.

Σχέδια διοδικών γεφυρών

Η απλούστερη συσκευή γέφυρας εκτελείται με συγκόλληση μεμονωμένων διόδων. Στη βιομηχανία παράγονται μονολιθικές κατασκευές, οι οποίες είναι λιγότερεςμεγέθη και φθηνότερα. Επιπλέον, επιλέγονται δίοδοι με παρόμοια χαρακτηριστικά, γεγονός που τους επιτρέπει να λειτουργούν με την ίδια θέρμανση. Αυτό βελτιώνει την αξιοπιστία του κυκλώματος γέφυρας διόδου ανορθωτή.

Το πλεονέκτημα των διοδικών γεφυρών από μεμονωμένα στοιχεία είναι η δυνατότητα επισκευής όταν ένα από αυτά αποτύχει. Το συγκρότημα πρέπει να αντικατασταθεί πλήρως. Δυσλειτουργίες σε αυτό παρουσιάζονται σπάνια, καθώς τα στοιχεία είναι σωστά επιλεγμένα.

Ανορθωτές ισχύος

Οι συσκευές που καταναλώνουν υψηλό ρεύμα συνήθως τροφοδοτούνται από 220 V. Οι συσκευές δεν συνδέονται απευθείας, επειδή η τάση για ηλεκτρονικά κυκλώματα είναι μικρή και το ρεύμα είναι σταθερό. Στη συνέχεια χρησιμοποιήστε τον προσαρμογέα δικτύου.

Η τάση μειώνεται από έναν μετασχηματιστή, ο οποίος δημιουργεί επίσης μια γαλβανική απομόνωση μεταξύ του πρωτεύοντος και του δευτερεύοντος κυκλώματος τροφοδοσίας. Αυτό μειώνει τον κίνδυνο ηλεκτροπληξίας και προστατεύει τον εξοπλισμό εάν παρουσιαστεί βραχυκύκλωμα στο κύκλωμα.

Οι σύγχρονοι προσαρμογείς στις περισσότερες περιπτώσεις λειτουργούν σύμφωνα με ένα απλοποιημένο κύκλωμα χωρίς μετασχηματιστή χωρίς γαλβανική απομόνωση, όπου η υπερβολική τάση απορροφάται από τον πυκνωτή.

Κύκλωμα γέφυρας διόδου 12 βολτ: οδηγίες και συναρμολόγηση

Το τροφοδοτικό αποτελείται από δύο μονάδες, όπου η πρώτη είναι ένας μετασχηματιστής με πτώση και η δεύτερη είναι μια γέφυρα διόδου που μετατρέπει έναν τύπο τάσης σε έναν άλλο.

Επιλέγεται ένας κατάλληλος μετασχηματιστής. Το πρωτεύον τύλιγμα εντοπίζεται με τη βοήθεια ενός ελεγκτή. Η αντίστασή της πρέπει να είναι η μεγαλύτερη. Κουδουνίζοντας με ένα πολύμετρο στη λειτουργία μέτρησης αντίστασης, τα απαραίτητατελειώνει. Στη συνέχεια, βρίσκονται άλλα ζεύγη και γίνονται σημάνσεις.

τροφοδοτείται στην κύρια περιέλιξη 220 V. Στη συνέχεια ο ελεγκτής τίθεται σε λειτουργία μέτρησης τάσης AC και μετράται η τάση στις υπόλοιπες περιελίξεις. Θα πρέπει να επιλέξετε ή να τυλίξετε ένα στα 10 V. Είναι σημαντικό η τάση να μην είναι 12 V, γιατί μετά το χωρητικό φίλτρο αυξάνεται κατά 18%.

Ο μετασχηματιστής επιλέγεται για την απαιτούμενη ισχύ, μετά την οποία λαμβάνεται ένα περιθώριο 25%.

4 δίοδοι στρίβονται σε μια γέφυρα διόδου και τα άκρα συγκολλούνται. Στη συνέχεια το κύκλωμα συνδέεται, ένας πυκνωτής 25 V και 2200 microfarad (ηλεκτρολύτης) συνδέεται στην έξοδο και ελέγχεται σε λειτουργία.

Κύκλωμα γέφυρας διόδου ανορθωτή 24V χωρίς μετασχηματιστή

Στην πρακτική του ραδιοερασιτέχνη, χρησιμοποιούνται ευρέως τροφοδοτικά χαμηλής ισχύος χωρίς μετασχηματιστές.

Η ισχύς 220V παρέχεται μέσω του πυκνωτή έρματος C1. Ο ανορθωτής αποτελείται από διόδους VD1, VD2 και δίοδοι zener VD3, VD4. Για την εξάλειψη των υπερτάσεων ρεύματος μέσω της γέφυρας, μια αντίσταση περιορισμού ρεύματος 50-100 ohm εγκαθίσταται σε σειρά με τον πυκνωτή όταν είναι συνδεδεμένο το ρεύμα. Για να αποφορτιστεί ο πυκνωτής όταν το κύκλωμα δεν λειτουργεί, συνδέεται παράλληλα μια αντίσταση 150-300 kΩ.

Ένας πυκνωτής εξομάλυνσης με χωρητικότητα 2000 microfarads είναι εγκατεστημένος στην έξοδο του κυκλώματος.

Η έλλειψη γαλβανικής ζεύξης δημιουργεί κίνδυνο ηλεκτροπληξίας.

Αίτηση

Εφαρμογές γέφυρας διόδουεξαιρετικά ευρύ και ποικίλο:

• φωτιστικά (LED και λαμπτήρες φθορισμού);
• μετρητές ηλεκτρικής ενέργειας;
• τροφοδοτικά για ηλεκτρονικό εξοπλισμό;
• βιομηχανικά τροφοδοτικά, χειριστήρια και φορτιστές.

Πώς να επιλέξετε διόδους για την κατασκευή γέφυρας διόδου;

Τα κύρια κριτήρια επιλογής είναι η τάση και το ρεύμα στο οποίο η δίοδος δεν υπερθερμαίνεται. Όταν ενεργοποιείται απευθείας, πέφτει τάση περίπου 0,6 V, καθώς έχει εσωτερική αντίσταση. Η αντίστροφη τάση που μπορεί να αντέξει η δίοδος χωρίς να μπει στη λειτουργία θερμικής και ηλεκτρικής βλάβης έχει ένα συγκεκριμένο όριο. Εάν έχει σχεδιαστεί για 220 V, τότε λαμβάνεται ένα περιθώριο τουλάχιστον 25%. Αλλά είναι καλύτερα να το πάρετε αρκετά μεγάλο για να το προστατεύσετε από τυχαίες υπερτάσεις ρεύματος.

Το ρεύμα λαμβάνεται επίσης με περιθώριο. Εάν απαιτείται, παρέχεται ψυγείο ψύξης.

Για τη σωστή επιλογή, χρησιμοποιήστε τον πίνακα αναφοράς των διόδων και των διοδικών γεφυρών.

Κατασκευαστές διοδικών γεφυρών

Ανάμεσα στα στοιχεία για εξοπλισμό φωτισμού, ξεχωρίζουν οι ανορθωτές της σειράς 1N4007 και MS250 που κατασκευάζει η Diotec. Είναι σχεδιασμένα για τάσεις έως 1000 V. Στην πρώτη περίπτωση, το κύκλωμα γέφυρας διόδου αποτελείται από 4 διόδους τοποθετημένες σε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος και στη δεύτερη παρουσιάζεται ως συμπαγές συγκρότημα. Ενώ η σειρά 1N4007 είναι αξιόπιστη στη λειτουργία, η διάταξη MS250 εξοικονομεί βάρος και αποτύπωμα. Παρόλα αυτά, η ζήτηση για τη σειρά 1N4007 παραμένει ισχυρή καθώς η τιμή έχει πέσειτο οποίο καθορίζεται κυρίως από το κόστος των μολύβδων χαλκού.

Η τεχνολογία κατασκευής των διοδικών γεφυρών της σειράς MS συνεχίζεται. Τώρα και οι 4 κρύσταλλοι της γέφυρας τοποθετούνται μαζί, γεγονός που αυξάνει την αντίσταση στη θερμότητα λόγω της ομοιομορφίας των παραμέτρων.

Η αξιοπιστία των ανορθωτών μειώνεται καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία περιβάλλοντος. Αυτό το πρόβλημα επιλύεται από τη σειρά B250S2A, η οποία έχει ονομαστική τιμή 2,3A και περνάει 0,7A στους 125°C.

Οι περισσότεροι κατασκευαστές αγοράζουν διόδους και στη συνέχεια συναρμολογούν τελειωμένους ανορθωτές. Η Diotec χειρίζεται ολόκληρο τον κύκλο παραγωγής, από την κατασκευή κρυστάλλων έως τη συναρμολόγηση και τη συσκευασία.

Μια άλλη κορυφαία παγκόσμια εταιρεία - IRF - διαθέτει μοναδικές τεχνολογίες για τη μείωση των διαστάσεων των εξαρτημάτων, τη βελτίωση της μεταφοράς θερμότητας και την αύξηση της απόδοσης της τεχνολογίας ημιαγωγών. Είναι το μόνο που παράγει εξαρτήματα για ολόκληρο τον κύκλο μετατροπής ενέργειας.

Συμπέρασμα

Το κύκλωμα γέφυρας διόδου ανορθωτή χρησιμοποιείται σε όλο τον ηλεκτρονικό εξοπλισμό. Θα πρέπει να χρησιμοποιούνται ανορθωτές πλήρους κύματος, τα χαρακτηριστικά των οποίων είναι πολύ καλύτερα από τα μονοκύματα. Μπορείτε να ελέγξετε οποιοδήποτε από αυτά μόνοι σας χτυπώντας κάθε δίοδο.