Диодный мост на 12 вольт: Как собрать диодный мост на 12 вольт

Содержание

Как собрать диодный мост на 12 вольт

SemarglUA › Блог › Зарядка для акб своими руками — простейшая схема, часть 2.

Продолжаем тему www.drive2.ru/b/2181752/, с описанием пошагово изготовление нашей зарядки.
Шаг 4: «выпрямительная» схема.
Мы ранее с катушкой, корпусом и охлаждением уже определились, но дело в том что катушка или трансформатор выдает переменный ток, для его преобразования в постоянный нужна схема диодного «моста» или готовый диодный мост который выдерживают от 30А и выше.

У меня нашлось Д243, мне как раз подходит.

Далее с помощью наших друзей,

режем любой алюминиевый профиль для изготовления радиаторов охлаждения.

Соединяем элементы между собой по схеме,

Для соблюдения полярности и облегчения сборки на каждом диоде есть метка (рисунок), по которому можно ориентироваться.
У меня получилось так, уже пометил черным и красным где на выходе должна полярность, плюс красным и минус черным.

Теперь все эти элементы размещаем в корпус, соблюдая расстояние, и согласно схеме подключаем к трансформатору (катушке).

У меня вышло так.

Фактически это уже готовый простейший блок питания без защит. В нем присутствует система охлаждения что предохранит наш блок и детали от перегрева. Но в нем нету защиты от короткого замыкания и работу с ним нужно контролировать отдельным измерительным прибором.

Шаг 5: Простейшая схема самого доступного зарядного устройства.

Для создания нам понадобится любой простейший блок питания от 15V и выше. Подойдут также блоки питания к ноутбука и бытовой техники.
Так как мы уже изготовили такой блок, рассмотрим схемы подключения к автомобильному АКБ для зарядки. Самая распространенная.

Как видно дополнительный элемент цепочки это автомобильная лампочка на 12В либо несколько штук.

Можно сказать лампочка будет индикатором работы, зарядки, и небольшая защита блоков питания от выхода из строя. Так как автомобильные АКБ по сути имеют низкуй плотность и блоки питания которые не предназначены для этого могут попросту выйти из строя. Также если вдруг попадется АКБ с замкнутыми банками про что будет сигнализировать очень яркое свечение.

Согласно этой схеме к нашему блоку я подключил акб через эти лампочки,

По этой схеме такая зарядка которую я собрал выдает до 3 Ампер.

При до зарядке спокойно дает 1 Ампер, что благоприятно воздействует на АКБ, при этом неплохо заряжает на низких токах.

При зарядке АКБ нужно выкрутить заглушки на банках на АКБ.

Минус такой схемы что процесс зарядки надо контролировать отдельным измерительным прибором чтобы на АКБ не было перезарядки, то есть при достижении на клеммах до

14.4В либо закипания в банках нужно всё отключить.

В следующей темах рассмотрим простейшие схемы регулировок тока — изготовим свою, рассмотрим как подключать измерительные приборы вольтметр амперметр. Можно сказать немного усложним конструкцию которую сможет изготовить каждый не имея опыта по радиоэлектронике.

Ну как то так всем мира и добра, добавляйте комментарии если есть что подсказать или поучаствовать, я не откажусь :).

Смотрите также

Комментарии 8

смысл?
проще купить, и не тратить время на то, на сборку чего нужны знания и образование как минимум!
мой совет — купите готовый заводской прибор, кому что понравится, а как выбрать — и что — это уже другая тема.


я купил себе заводской приборчик ссср.

Смысл, что он мне обошелся в копейки, запчасти из хлама, тот который у меня уже 5 год без проблем работает, а этот с темы подарил знакомому.
Насчет образования, есть люди которые сами машину делают, а есть кто лампочки на сто меняет, каждому свое.
Насчет заводского, на всех СССРовских не хватит, в селах там как раз больше старых тв и магнитофонов где запчастей и всякого добра хватает, главное с умом подойти, хотя можно купить дешевый китайский и не парится, сгорел черт с ним купил другой, цена вопроса.

не надо приучать себя к тому, чтобы сделать абы как и тд…современные устройства имеют разные режимы работы и более мощные характеристики за не большые деньги, плюс имеют защиту, в большинстве своем…
а делая такой прибор самому — можно бед натворить столько…что сам потом не рад будешь…
большинство радиолюбителей по видео показывают постройку самоделки…якобы просто — но обычному человеку это даже не под силу и не надо это ему…люди берутся за это и не понимают одно — зачем они это делают — не обладая элементарными знаниями.


не рекомендую я этим заниматься, благо потери будут, и хорошо если минимальные, например сжег дома проводку и тд…
о безопасности мало кто задумывается — и подобные поделки далеко не безопасны…в тч и ваша…

хочешь натворить бед — займись ерундой!

Смысл, что он мне обошелся в копейки, запчасти из хлама, тот который у меня уже 5 год без проблем работает, а этот с темы подарил знакомому.
Насчет образования, есть люди которые сами машину делают, а есть кто лампочки на сто меняет, каждому свое.
Насчет заводского, на всех СССРовских не хватит, в селах там как раз больше старых тв и магнитофонов где запчастей и всякого добра хватает, главное с умом подойти, хотя можно купить дешевый китайский и не парится, сгорел черт с ним купил другой, цена вопроса.

радость от обладания качественной вещью, прибором и тд намного выше — чем от поделки наподобие вашей…это доказано.
но я вас не осуждаю — вам нравится — это главное, мне не нравится)))

Странные рассуждения, насчет безопастности, готовый прибор безопасен, там стоят предохранители и защита от переполюсовки, здесь в теме лиш пример доступными словами.
Насчет качества, загляните во внутрь тех недокитайских приборов которым сейчас на рынке торгуют, мне иногда приносят их в ремонт, так что можете успокоится там качесто хорошее )).
У каждого товара есть свой купец.

3 ампера? это совсем не плохо, у меня вдвое слабей

Молодец . Так держать .
Сам тут собираю простую зарядку другу. Пришли морозы а МЫ их не ждали . Как соберу тоже выложу отчёт .

Несколько раз зимой заряжался от блока ноутбука))

Схема и принцип действия диодного моста

Преобразовать переменный ток в постоянный поможет диодный мост – схема и принцип действия этого устройства приводятся ниже. В обычной осветительной цепи течет переменный ток, который 50 раз в течение одной секунды меняет свою величину и направление. Его превращение в постоянный – достаточно часто встречающаяся необходимость.

Принцип действия полупроводникового диода

Название описываемого устройства ясно указывает, что эта конструкция состоит из диодов – полупроводниковых приборов, хорошо проводящих электричество в одном направлении и практически не проводящих его в противоположную сторону.

Изображение этого прибора (VD1) на принципиальных схемах приведено на рис. 2в. Когда ток по нему течет в прямом направлении – от анода (слева) к катоду (справа), сопротивление его мало. При изменении направления тока на противоположное сопротивление диода многократно возрастает. В этом случае через него течет мало отличающийся от нуля обратный ток.

Поэтому при подаче на цепочку, содержащую диод, переменного напряжения Uвх (левый график), электричество через нагрузку течет только в течение положительных полупериодов, когда к аноду приложено положительное напряжение. Отрицательные полупериоды «срезаются», и ток в сопротивлении нагрузки в это время практически отсутствует.

Строго говоря, выходное напряжение Uвых (правый график) является не постоянным, хотя и течет в одном направлении, а пульсирующим. Нетрудно понять, что количество его импульсов (пульсаций) за одну секунду равно 50. Это не всегда допустимо, но пульсации можно сгладить, если подсоединить параллельно нагрузке конденсатор, имеющий достаточно большую емкость.

Заряжаясь во время импульсов напряжения, в промежутках между ними конденсатор разряжается на сопротивление нагрузки. Пульсации сглаживаются, а напряжение становится близким к постоянному.

Изготовленный в соответствии в этой схемой выпрямитель называется однополупериодным, поскольку в нем используется лишь один полупериод выпрямленного напряжения. Наиболее существенные недостатки такого выпрямителя следующие:

  • повышенная степень пульсаций выпрямленного напряжения;
  • низкий КПД;
  • большой вес трансформатора и его нерациональное использование.

Поэтому применяются такие схемы только для питания устройств малой мощности. Для исправления этой нежелательной ситуации разработаны двухполупериодные выпрямители, которые превращают отрицательные полуволны в положительные. Сделать это можно по-разному, но самый простой способ – использование диодного моста.

Схема диодного моста

Диодный мост – схема двухполупериодного выпрямления, содержащая 4 диода вместо одного (рис.

2в). В каждом полупериоде два из них открыты и пропускают электричество в прямом направлении, а два других закрыты, и ток через них не течет. Во время положительного полупериода положительное напряжение приложено к аноду VD1, а отрицательное – к катоду VD3. В результате оба этих диода открыты, а VD2 и VD4 – закрыты.

Во время отрицательного полупериода положительное напряжение приложено к аноду VD2, а отрицательное – к катоду VD4. Эти два диода открываются, а открытые во время предыдущего полупериода закрываются. Ток через сопротивление нагрузки течет в том же направлении. В сравнении с однополупериодным выпрямителем количество пульсаций возрастает вдвое. Результат – более высокая степень сглаживания при той же емкости конденсатора фильтра, увеличение КПД используемого в выпрямителе трансформатора.

Диодный мост может быть не только собран из отдельных элементов, но и изготовлен как монолитная конструкция (диодная сборка). Ее легче монтировать, а диоды обычно подобраны по параметрам.

Немаловажно и то, что они работают в одинаковых тепловых режимах. Недостаток диодного моста – необходимость замены всей сборки при выходе из строя даже одного диода.

Еще ближе к постоянному будет пульсирующий выпрямленный ток, который позволяет получить трехфазный диодный мост. Его вход подключается к источнику трехфазного переменного тока (генератору или трансформатору), а напряжение на выходе почти не отличается от постоянного, и сгладить его еще проще, чем после двухполупериодного выпрямления.

Выпрямитель на основе диодного моста

Схема двухполупериодного выпрямителя на основе диодного моста, пригодная для сборки своими руками, изображена на рис. 3а. Выпрямлению подвергается напряжение, снимаемое со вторичной понижающей обмотки трансформатора Т. Для этого нужно подключить диодный мост к трансформатору.

Пульсирующее выпрямленное напряжение сглаживается электролитическим конденсатором С, имеющим достаточно большую емкость – обычно порядка нескольких тысяч мкФ.

Резистор R играет роль нагрузки выпрямителя на холостом ходу. В таком режиме конденсатор С заряжается до амплитудного значения, которое в 1,4 (корень из двух) раза выше действующего значения напряжения, снимаемого со вторичной обмотки трансформатора.

С ростом нагрузки выходное напряжение уменьшается. Избавиться от этого недостатка можно, подключив к выходу выпрямителя простейший транзисторный стабилизатор. На принципиальных схемах изображение диодного моста часто упрощают. На рис. 3б показано, как еще может быть изображен соответствующий фрагмент на рис. 3а.

Следует заметить, что, хотя прямое сопротивление диодов невелико, тем не менее, оно отлично от нуля. По этой причине они нагреваются в соответствии с законом Джоуля-Ленца тем сильнее, чем больше величина тока, протекающего по цепи. Для предотвращения перегрева мощные диоды часто устанавливаются на теплоотводах (радиаторах).

Диодный мост – это практически обязательный элемент любого электронного устройства, питающегося от сети, будь то компьютер или выпрямитель для зарядки мобильного телефона.

Диодный мост

Словосочетание “диодный мост” образуется от слова “диод”. Следовательно, диодный мост должен состоять из диодов, но они должны соединятся с друг другом в определенной последовательности. Почему это имеет важное значение мы как раз и поговорим в этой статье.

Обозначение на схеме

Диодный мост на схемах выглядит подобным образом:

Иногда в схемах его обозначают еще так:

Как мы с вами видим, схема состоит из четырех диодов. Для того, чтобы она работала корректно, мы должны правильно соединить диоды и правильно подать на них переменное напряжение. Слева мы видим два значка “

”. На эти два вывода мы подаем переменное напряжение, а снимаем постоянное напряжение с других двух выводов обозначенных значками “+” и “-“. Диодный мост также называют диодным выпрямителем.

Принцип работы

Для выпрямления переменного напряжения в постоянное можно использовать один диод для выпрямления, но не желательно. Давайте рассмотрим рисунок, как все это будет выглядеть:

Диод срезает отрицательную полуволну переменного напряжения, оставляя только положительную, что мы и видим на рисунке выше. Вся прелесть этой немудреной схемы состоит в том, что мы получаем постоянное напряжение из переменного. Проблема кроется в том, что мы теряем половину мощности переменного напряжения. Ее срезает диод.

Чтобы исправить эту ситуацию, была придумана великими умами схема диодного моста. Диодный мост “переворачивает” отрицательную полуволну, превращая ее в положительную полуволну, тем самым у нас сохраняется мощность.

На выходе диодного моста появляется постоянное пульсирующее напряжение с частой в 100 Герц. Это в два раза больше, чем частота сети.

Практические опыты

Для начала возьмем простой диод.

Катод можно легко узнать по серебристой полоске. Почти все производители показывают катод полоской или точкой.

Чтобы наши опыты были безопасными, я взял понижающий трансформатор, который из 220В делает 12В.

На первичную обмотку цепляем 220 Вольт, со вторичной обмотки снимаем 12 Вольт. Мультиметр показал чуть больше, так как на вторичной обмотке нет никакой нагрузки. Трансформатор работает на так называемом “холостом ходу”.

Давайте же рассмотрим осциллограмму, которая идет со вторичной обмотки трансформатора. Максимальную амплитуду напряжения нетрудно посчитать. Если не помните как это делать, можно прочитать статью Осциллограф. Основы эксплуатации.

3,3х5=16.5В – это максимальное значение напряжения. А если разделить максимальное амплитудное значение на корень из двух, то получим где то 11,8 Вольт. Это и есть действующее значение напряжения. Осциллограф не врет, все ОК.

Еще раз повторюсь, можно было использовать и 220 Вольт, но 220 Вольт – это не шутки, поэтому я и понизил переменное напряжение.

Припаяем к одному концу вторичной обмотки трансформатора наш диод.

Цепляемся снова щупами осциллографа

Смотрим на осциллограмму

А где же нижняя часть изображения? Ее срезал диод. Он оставил только верхнюю часть, то есть ту, которая положительная.

Находим еще три таких диода и спаиваем диодный мост.

Цепляемся ко вторичной обмотке трансформатора по схеме диодного моста.

С двух других концов снимаем постоянное пульсирующее напряжение щупом осциллографа и смотрим на осциллограмму

Вот, теперь порядок.

Виды диодных мостов

Чтобы не заморачиваться с диодами, разработчики все четыре диода вместили в один корпус. В результате, получился очень компактный и удобный радиоэлемент – диодный мост. Думаю, вы догадаетесь, где импортный, а где советский ))).

Например, на советском диодном мосте показаны контакты, на которые нужно подавать переменное напряжение значком ”

“, а контакты, с которых надо снимать постоянное пульсирующее напряжение значком “+” и “-“.

Существует множество видов диодных мостов в разных корпусах

Есть даже автомобильный диодный мост

Существует также диодный мост для трехфазного напряжения. Он собирается по так называемой схеме Ларионова и состоит из 6 диодов:

В основном трехфазные диодные мосты используются в силовой электронике.

Как вы могли заметить, такой трехфазный выпрямитель имеет пять выводов. Три вывода на фазы и с двух других выводов мы будем снимать постоянное пульсирующее напряжение.

Как проверить диодный мост

1) Первый способ самый простой. Диодный мост проверяется целостностью всех его диодов. Для этого прозваниваем каждый диод мультиметром и смотрим целостность каждого диода. Как это сделать, читаем эту статью.

2) Второй способ 100%-ый. Но для этого потребуется осциллограф, ЛАТР или понижающий трансформатор. Давайте проверим импортный диодный мост. Для этого цепляем два его контакта к переменному напряжению со значками “

”, а с двух других контактов, с “+” и “-” снимаем показания с помощью осциллографа.

Значит, импортный диодный мост исправен.

Резюме

Диодный мост (выпрямитель) используется для преобразования переменного тока в постоянный.

Диодный мост используется почти во всей радиоаппаратуре, которая “кушает” напряжение из переменной сети, будь то простой телевизор или даже зарядка от сотового телефона.

Зарядное устройство 12в аккумулятора своими руками

Это зарядное устройство я сделал для зарядки автомобильных аккумуляторов, выходное напряжение 14.5 вольт, максимальный ток заряда 6 А. Но им можно заряжать и другие аккумуляторы, например литий-ионные, так как выходное напряжение и выходной ток можно регулировать в широких пределах. Основные компоненты зарядного устройства были куплены на сайте АлиЭкспресс.

Вот эти компоненты:

Еще потребуется электролитический конденсатор 2200 мкФ на 50 В, трансформатор для зарядного устройства ТС-180-2 (как распаивать трансформатор ТС-180-2 посмотрите в этой статье), провода, сетевая вилка, предохранители, радиатор для диодного моста, крокодилы. Трансформатор можно использовать другой, мощностью не менее 150 Вт (для зарядного тока 6 А), вторичная обмотка должна быть рассчитана на ток 10 А и выдавать напряжение 15 – 20 вольт. Диодный мост можно набрать из отдельных диодов, рассчитанных на ток не менее 10А, например Д242А.

Провода в зарядном устройстве должны быть толстые и короткие. Диодный мост нужно закрепить на большой радиатор. Необходимо нарастить радиаторы DC-DC преобразователя, или использовать для охлаждения вентилятор.

Схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора

Сборка зарядного устройства

Подсоедините шнур с сетевой вилкой и предохранителем к первичной обмотке трансформатора ТС-180-2, установите диодный мост на радиатор, соедините диодный мост и вторичную обмотку трансформатора. Припаяйте конденсатор к плюсовому и минусовому выводам диодного моста.

Подключите трансформатор к сети 220 вольт и произведите замеры напряжений мультиметром. У меня получились такие результаты:

  1. Переменное напряжение на выводах вторичной обмотки 14.3 вольта (напряжение в сети 228 вольт).
  2. Постоянное напряжение после диодного моста и конденсатора 18.4 вольта (без нагрузки).

Руководствуясь схемой, соедините с диодным мостом DC-DC понижающий преобразователь и вольтамперметр.

Настройка выходного напряжения и зарядного тока

На плате DC-DC преобразователя установлены два подстроечных резистора, один позволяет установить максимальное выходное напряжение, другим можно выставить максимальный зарядный ток.

Включите зарядное устройство в сеть (к выходным проводам ничего не подсоединено), индикатор будет показывать напряжение на выходе устройства, и ток равный нулю. Потенциометром напряжения установите на выходе 5 вольт. Замкните между собой выходные провода, потенциометром тока установите ток короткого замыкания 6 А. Затем устраните короткое замыкание, разъединив выходные провода и потенциометром напряжения, установите на выходе 14.5 вольт.

Защита от переполюсовки

Данное зарядное устройство не боится короткого замыкания на выходе, но при переполюсовке может выйти из строя. Для защиты от переполюсовки, в разрыв плюсового провода идущего к аккумулятору можно установить мощный диод Шоттки. Такие диоды имеют малое падение напряжения при прямом включении. С такой защитой, если перепутать полярность при подключении аккумулятора, ток протекать не будет. Правда этот диод нужно будет установить на радиатор, так как через него при заряде будет протекать большой ток.

Подходящие диодные сборки применяются в компьютерных блоках питания. В такой сборке находятся два диода Шоттки с общим катодом, их нужно будет запараллелить. Для нашего зарядного устройства подойдут диоды с током не менее 15 А.

Нужно учитывать, что в таких сборках катод соединен с корпусом, поэтому эти диоды нужно устанавливать на радиатор через изолирующую прокладку.

Необходимо еще раз отрегулировать верхний предел напряжения, с учетом падения напряжения на диодах защиты. Для этого, потенциометром напряжения на плате DC-DC преобразователя нужно выставить 14.5 вольт измеряемых мультиметром непосредственно на выходных клеммах зарядного устройства.

Как заряжать аккумулятор

Протрите аккумулятор тряпицей смоченной в растворе соды, затем насухо. Выверните пробки и проконтролируйте уровень электролита, если необходимо, долейте дистиллированную воду. Пробки во время заряда должны быть вывернуты. Внутрь аккумулятора не должны попадать мусор и грязь. Помещение, в котором происходит заряд аккумулятора должно хорошо проветриваться.

Подключите аккумулятор к зарядному устройству и включите устройство в сеть. Во время заряда напряжение будет постепенно расти до 14.5 вольт, ток будет со временем уменьшаться. Аккумулятор можно условно считать заряженным, когда зарядный ток упадет до 0.6 – 0.7 А.

Что такое диодный мост и как он работает?

Наряду с линейными устройствами в электрической цепи можно встретить и нелинейные полупроводниковые элементы, имеющие самый разнообразный функционал в составе электронной схемы. Среди полупроводниковых приборов особое место занимает диодный мост, выполняющий роль преобразователя переменного напряжения в постоянное. Хоть для этих целей с тем же успехом может применяться и обычный диод, но сфера их применения существенно ограничивается рабочими параметрами одного элемента. Решить недостатки единичной детали помогла диодная сборка из нескольких, существенно отличающихся характеристиками и принципом работы.

Устройство и принцип работы

Диодный мост представляет собой электронную схему, собранную на основе выпрямительных диодов, который предназначен для преобразования подаваемого на него переменного тока в постоянный. Чаще всего в состав схемы включаются диоды Шоттки, но это не категоричное требование, поэтому в каком-либо конкретном случае может заменяться и другими моделями, подходящими по техническим параметрам. Схема моста из полупроводниковых диодов включает в себя четыре элемента для одной фазы. Диодный мостик может набираться как отдельными диодами, так и собираться единым блоком, в виде монолитного четырехполюсника.

Принцип работы диодного моста основывается на способности p – n перехода пропускать электрический ток только в одном направлении. Схема включения диодов в мост построена таким образом, чтобы для каждой полуволны создавался свой путь протекания электрического тока к подключенной нагрузке.

Рис. 1. Принцип работы диодного моста

Для пояснения выпрямления диодным мостом необходимо рассматривать работу схемы относительно формы напряжения на входе. Следует отметить, что кривая напряжения за один период имеет две полуволны – положительную и отрицательную. В свою очередь, каждая полуволна имеет процесс нарастания и убывания по отношению к максимальной точке амплитуды.

Поэтому работа выпрямительного устройства будет иметь такие этапы:

  • На вход выпрямительного моста, обозначенного буквами А и Б подается переменное напряжение 220В.
  • Каждая полуволна, подаваемая из электрической сети или от обмоток трансформатора, преобразуется в постоянную величину парой диодов, расположенных по диагонали.
  • Положительная полуволна будет проводиться парой диодов VD1 и VD4 и выдавать на выход моста полуволну в положительной области оси ординат.
  • Отрицательная полуволна будет выпрямляться парой диодов VD2 и VD3, с которых на том же выходе моста возникнет очередная полуволна в положительной области.

В связи с тем, что оба полупериода получают реализацию на выходе диодного моста, такое электронное устройство получило название двухполупериодного выпрямителя, также его называют схемой Гретца.

Обозначение на схеме и маркировка

На электрической схеме диодный мост может иметь различные варианты изображения. Чаще всего вы можете встретить такие обозначения:

Рис. 2. Обозначение на схеме

Первый вариант обозначения мостового выпрямителя используется, как правило, в тех ситуациях, когда электронный прибор представляет собой монолитную конструкцию, единую сборку. На схеме маркировка выполняется латинскими буквами VD, за которыми указывается порядковый номер.

Второй вариант наиболее распространен для тех ситуаций, когда диодный мост состоит из отдельных полупроводниковых устройств, собранных в одну схему. Маркировка второго варианта, чаще всего, выполняется в виде ряда VD1 – VD4.

Следует также отметить, что вышеприведенное схематическое обозначение и маркировка хоть и имеет общепринятый характер, но может нарушаться при составлении схем.

Разновидности диодных мостов

В зависимости от количества фаз, которые подключаются к диодному мосту, различают однофазные и трехфазные модели. Первый вариант мы детально рассмотрели на примере схемы Гретца выше.

Трехфазные выпрямители, в свою очередь, разделяются на шести- и двенадцатипульсовые модели, хотя схема диодного моста у них идентична. Рассмотрим более детально работу диодного устройства для трехфазной схемы.

Рис. 3. Схема трехфазного диодного моста

Диодный мост, приведенный на рисунке выше, получил название схемы Ларионова. Конструктивно для каждой из фаз устанавливается сразу два диода в противоположном направлении друг относительно друга. Здесь важно отметить, что синусоида во всех трех фазах имеет смещение в 120° друг относительно друга, поэтому на выходах устройства при наложении результирующей диаграммы получится следующая картина:

Рис. 4. Напряжение выпрямленное трехфазным мостом

Как видите, в сравнении с однофазным выпрямителем на базе диодного моста картина получается более плавной, а скачки напряжения имеют значительно меньшую амплитуду.

Технические характеристики

При выборе конкретного диодного моста для замены в выпрямительном блоке или для любой другой схемы важно хорошо ориентироваться в основных технических параметрах.

Среди таких характеристик наиболее значимыми для диодного моста являются:

  • Амплитудное максимальное напряжение обратной полярности – это пороговое значение более которого уже произойдет необратимый процесс и полупроводник выйдет со строя. Обозначается как UАобр в отечественных моделях или V­rpm для зарубежных.
  • Среднее обратное напряжение – представляет собой номинальное значение электрической величины, которое может прикладываться в процессе эксплуатации. Имеет обозначение Uобр в отечественных образцах или V­r(rms) для зарубежных диодных мостов.
  • Средний выпрямленный ток – обозначает действующую величину электрического тока на выходе диодного моста. На устройствах указывается как Iпр или Io для моделей отечественного или зарубежного производства соответственно.
  • Амплитудный выпрямленный ток – это максимальный ток на выходе выпрямителя, определяемый пиком полуволны на кривой, обозначается как Ifsm для пульсирующего тока на положительном и отрицательном выводе.
  • Падение напряжения в прямой полярности – определяет потерю напряжения от собственного сопротивления диодного моста. На устройстве обозначается как V­fm.

Если вы хотите выбрать модель на замену, допустим в сети 220 В, то главный параметр для диодного моста обратный ток и напряжение. Рабочие характеристики должны значительно превышать номинал сети, к примеру, при напряжении 220 В – диодный мост должен выдерживать около 400 В. По току подойдет и меньший запас, но его также следует предусмотреть.

Преимущества и недостатки

Кроме диодного моста существуют и другие способы преобразования переменного в постоянный ток. В сравнении с однополупериодным, двухполупериодное выпрямление обладает рядом преимуществ:

  • И отрицательная, и положительная полуволна синусоиды преобразуются в выходное напряжение, поэтому вся мощность трансформатора используется в наиболее оптимальной степени.
  • За счет большей частоты пульсации получаемое от диодного выпрямителя напряжение куда проще сглаживать при помощи фильтров.
  • Использование электроэнергии под нагрузкой уменьшает потери мощности на перемагничивание сердечника, возникающее из-за процессов взаимоиндукции в обмотках питающего трансформатора.
  • Гармоничное перераспределение кривой электротока и напряжения на выходе – за счет передачи каждого полупериода сразу двумя диодами в мосте, выходной параметр получается куда более равномерным.

К недостаткам диодного моста следует отнести и большее падение напряжения, в сравнении с однополупериодной схемой или выпрямителем с отводом из средней точки. Это обусловлено тем, что ток протекает сразу черед два полупроводниковых элемента и встречает омическое сопротивление от каждого из них. Такой недостаток может оказывать существенное влияние в слаботочных цепях, где доли ампера могут решать значение сигналов, режимы работы агрегатов и т.д. В качестве решения могут применяться диодные мосты с диодами Шотки, у которых падение прямого напряжения относительно ниже.

Еще одним недостатком является сложность определения перегоревшего звена, так как при выходе со строя хотя бы одного диода вся схема будет продолжать работать. Понять, что один из полупроводниковых элементов выпал из цепи можно лишь с помощью измерений, далеко не всегда прибор или схема отреагируют при сбое видимой неисправностью.

Практическое применение

На практике диодный мост имеет довольно широкий спектр применения – это и цифровая техника, блоки питания в персональных компьютерах, ноутбуках, различных устройствах, автомобильных генераторах, питающихся от низкого постоянного напряжения. Помимо этого их можно встретить в системах звуковоспроизведения, измерительной техники, теле- радиовещания, они устанавливаются в ряде различных устройств по всему дому. Для лучшего понимания роли диодного моста в этих приборах мы рассмотрим несколько конкретных схем, в которых он применяется.

Примеры схем с диодным мостом и их описание

Одна из наиболее простых схем с применением диодного моста – это зарядное устройство, применяемое для оборудования, питаемого низким напряжением. Один из таких вариантов рассмотрим на следующем примере

Рис. 5. Схема зарядного устройства

Как видите на рисунке, от понижающего трансформатора Т1 напряжение из переменного 220В преобразуется в переменное на уровне 7 – 9В. После этого пониженное напряжение подается на диодный мост VD, от которого выпрямленное через сглаживающий конденсатор С1 на микросхему КР. От микросхемы выпрямленное напряжение стабилизируется и выдается на клеммы разъема.

Рис. 6. Схема карманного фонаря

На рисунке выше приведен пример схемы карманного фонаря, данная модель подключается к бытовой сети 220В через розетку, что представлено соединением разъема Х1 и Х2. Далее напряжение подается на мост VD, а с него уже на микросхему DA1, которая при наличии входного питания сигнализирует об этом через светодиод HL1. После этого напряжение питания приходит на аккумулятор GB, который заряжается и затем используется в качестве основного источника питания для лампы фонарика.

Пример схемы сварочного агрегата

Здесь представлен пример схемы сварочного агрегата, в котором диодный мост устанавливается сразу после понижающего трансформатора для выпрямления электрического тока. Из-за сложности схемы дальнейшее рассмотрение работы устройства нецелесообразно. Стоит отметить, что существуют и другие устройства с еще более сложным принципом работы – импульсные блоки питания, ШИМ модуляторы, преобразователи и т.д.

Диодный мост: схема подключения и назначение

В электротехнике существует несостыковка. С одной стороны, передавать энергию на большие расстояния удобнее, если она имеет форму переменного напряжения. С другой, для питания смартфонов, светодиодов в лампочках, плат в телевизорах и подобной бытовой техники требуется постоянный ток. Данную проблему успешно решает такое семейство радиодеталей, как выпрямительные диоды.

Что такое диоды

Диод – это полупроводниковый элемент на основе кристалла кремния. Ранее эти детали также изготавливались из германия, но со временем этот материал был вытеснен из-за своих недостатков. Электрический диод функционирует как клапан, т.е. он пропускает ток в одном направлении и блокирует его в другом. Такие возможности в эту деталь заложены на уровне атомарного строения его полупроводниковых кристаллов.

Один диод не может получить из переменного напряжения полноценное постоянное. Поэтому на практике используют более сложные сочетания этих элементов. Сборка из 4 или 6 деталей, объединённых по специальной схеме, образует диодный мост. Он уже вполне способен справиться с полноценным выпрямлением тока.

Интересно. Диоды обладают паразитной чувствительностью к температуре и свету. Прозрачные выпрямители в стеклянном корпусе могут использоваться как датчики освещённости. Германиевые диоды (прим. Д9Б) подходят в качестве термочувствительного элемента. Собственно из-за сильной зависимости свойств этих элементов от температуры их и перестали производить.

Однофазный и трёхфазный диодный мост

Существует две основные разновидности выпрямляющих сборок:

  • Однофазный мост. Чаще используется в бытовых электроприборах. Имеет 4 вывода. На два их них подаётся переменное напряжение, т.е. фаза (L) и ноль (N). С двух оставшихся снимается постоянное, т. е. плюс (+) и минус (-).
  • Трёхфазный мост. Встречается в мощных промышленных установках и оборудовании, питающимся от сети 380 вольт. На его вход подаются три фазы (L1, L2, L3). С выхода так же снимается постоянное напряжение. Такие мосты отличаются большими размерами и внушительными токами, которые они способны через себя пропустить.

Принцип работы диодного моста

Понять, как мост выполняет свою задачу, можно, разобравшись в том, как ведёт себя отдельный диод. Изначально имеются только два провода с переменным напряжением (L и N). Оно имеет форму синусоиды (рис. а). Если в схему добавить один диод, то он будет пропускать только положительную полуволну (рис. б), если этот компонент развернуть, то отрицательную составляющую (рис. в). Такое напряжение уже не будет переменным. Всё же оно не годится для питания серьёзных электроприборов. В нём наблюдаются моменты, когда ток совсем отсутствует. Применение четырёх диодов позволит получить постоянное напряжение без всяких прерываний (рис. г). Трёхфазные мосты выпрямляют по такому же методу. Однако они делают это одновременно с тремя синусоидами.

Выпрямитель

Полученное после диодного моста напряжение имеет форму синусоиды, у которой отрицательная составляющая отражена относительно оси времени. Проще говоря, оно имеет форму холмов и называется пульсирующим. Такое напряжение положительное. Не содержит моментов, когда ток не течёт. Но всё же оно нестабильное. Например, в точке «a» оно рано 0 вольт, а в «b» – имеет максимальное значение. Данный выпрямитель нельзя считать законченным.

Для решения этой проблемы требуется сглаживающий электролитический конденсатор. На плате он обычно располагается там же, где и диодная сборка. Ёмкость накапливает энергию в те моменты, когда она имеет пиковые значения (точка b), и отдаёт её в моменты провалов (a). На выходе получается прямая линия – полноценный постоянный ток, пригодный для питания последующих электронных компонентов, процессоров, микросхем и т.п.

Преимущества двухполупериодного диодного моста

Полный мост, также называемый двухполупериодным выпрямителем, по ряду характеристик лучше, чем просто одиночный диод. Объясняется это тем, что он даёт возможность:

  1. снизить подмагничивание трансформатора, после которого стоит двухполупериодный выпрямитель;
  2. снять с выхода напряжение с удвоенной частотой, которое в итоге проще сгладить;
  3. повысить КПД трансформатора, на вторичной обмотке которого установлен полный диодный мост.

Недостатки полного моста

У полноценного двухполупериодного моста имеются недостатки:

  1. Ток вынужден протекать не по одному диоду, а сразу по двум, включенным последовательно. Поэтому удваивается падение напряжения на выпрямительном элементе. Для маломощных мостов на кремниевых диодах оно может достигать 2 вольт. В мощных выпрямителях – порядка 10 В. Отсюда существенные потери мощности на выпрямляющем элементе и его повышенный нагрев.
  2. При выходе из строя одного и четырёх диодов мост продолжает работать. Данный дефект может быть незаметен без специальных замеров. Однако он создаёт риск более серьёзной поломки устройства, которое питается через неисправный мостик.

Конструкция

Схема любого выпрямительного моста включает в себя диоды. Они могут быть по отдельности распаяны на печатную плату или находиться в одном корпусе. Касаемо размера выпрямители бывают миниатюрными, например, импортные MB6S или советские КЦ405А. Последние в народе именуют «ка-цэшками» или «шоколадками».

Встречаются образцы с внушительными габаритами. Например, трёхфазный выпрямительный мост китайского производства. Прибор предназначен для токов в сотни ампер, поэтому имеет винтовой крепёж под силовые провода и плоскую металлическую теплопроводящую поверхность с отверстиями для фиксации на радиаторе охлаждения.

Маркировка выпрямителей

Не существует общепринятых правил, согласно которым производители маркируют свои диодные мосты. Каждый вправе называть своё изделие так, как считает нужным, т.е. по своей собственной номенклатуре.

Однако у большинства из этих деталей есть схожие признаки, помогающие визуально определить назначение их выводов. На фото трёхфазного моста (см. выше) отдельно выделен символ переменного тока – волнистая линия. Он указывает на то, что к этому контакту подключается входное синусоидальное напряжение. Также на некоторых моделях мостиков входные выводы помечаются буквами AC (Alternative Current), указывающими на переменный ток. При этом выходные контакты, с которых снимается постоянный ток, обозначаются символами DC (Direct Current) или традиционными «+» и «-». Дополнительно на некоторых выпрямителях со стороны плюса «подпилен» один из углов. Также на «+» может указывать и удлинённый вывод. Подобная маркировка свойственна многим электронным компонентам и называется ключом.

Диодный мостик своими руками

Чтобы самостоятельно собрать выпрямитель, понадобится 4 однотипных диода. При этом они должны подходить по обратному напряжению, максимальному току и рабочей частоте. Соединения нужно сделать в соответствии со схемой ниже. Между двумя катодами снимается положительное напряжение, между анодами – отрицательное. К точкам, в которых подключены разноимённые выводы диодов, подсоединяется источник переменного напряжения. Всю схему можно за пару минут спаять навесным монтажом или потрудиться и выполнить в виде небольшой печатной платы.

Дополнительная информация. Обратные напряжения диодов, включенных в последовательную цепь, складываются между собой.

Выбор типа сборки

Для каждой задачи существует свой оптимальный вариант выпрямительной диодной сборки. Все их можно условно разделить на 3 вида:

  • Выпрямитель на одном диоде. Применяется в самых простых и дешёвых схемах, где нет к.л. требований к качеству выходного напряжения, как, например, в ночниках.
  • Сдвоенный диод. Эти детали внешне похожи на транзисторы, ведь они выпускаются в таких же корпусах. Они также имеют 3 вывода. По сути, это два диода, помещённых в один корпус. Один из выводов – средний. Он может быть общим катодом или анодом внутренних диодов.
  • Полноценный диодный мост. 4 детали в одном корпусе. Подходит для устройств с большими токами. Применяется в основном на входах и выходах различных блоков питания и зарядных устройств.

Дополнительная информация. Выпрямители используются и в автомобилях. Они нужны для преобразования идущего с генератора переменного напряжения в постоянное. Оно, в свою очередь, необходимо для зарядки аккумулятора. Обычный бензогенератор вырабатывает переменный ток.

Проверка элементов

В большинстве случаев для проверки выпаивать мостик из платы не требуется. Тестировать его следует точно так же, как 4 p-n перехода с подключением по схеме диодного моста. Данное измерение настолько распространено, что его возможность реализована в любом мультиметре. Прибор для теста нужно переключить в режим диодной прозвонки.

Падение напряжения в прямом направлении на исправном выпрямительном диоде составляет 500-700 мВ. В обратном – прибор отобразит «1». Сгоревшая деталь чаще всего показывает в обоих направлениях «0», т. е. короткое замыкание. Реже бывает полный обрыв элемента (также в обе стороны). Все замеры следует повторить для каждого входящего в состав моста диода. Итого 8 измерений, т.е. 4 в прямом направлении и 4 – в обратном. Если тестируется диод Шоттки, то этот параметр составляет 200-400 мВ.

Использование барьера Шоттки

Применение диода Шоттки оправдано в двух случаях. Во-первых, когда нужно выпрямить высокочастотный ток. Барьер Шоттки идеально подходит для подобной задачи, ведь он имеет низкую ёмкость перехода и, соответственно, является быстродействующим. Во-вторых, когда требуется выпрямить большой ток в десятки или сотни ампер. В этом случае деталь отлично себя показывает ввиду низкого падения напряжения и малого тепловыделения.

Диодные мосты в мире электроники играют роль согласующего элемента. С их помощью можно подключать устройства, требующие постоянный ток, к сети удобного для передачи переменного напряжения. Подобных устройств очень много в быту, они крайне важны для комфортной жизни человека.

Видео

Классическая схема диодного моста на 12 вольт

Во многих электронных приборах, работающих при переменном токе в 220 вольт устанавливаются диодные мосты. Схема диодного моста на 12 вольт позволяет эффективно выполнять функцию по выпрямлению переменного тока. Это связано с тем, что для работы большинства приборов используется постоянный ток.

Как работает диодный мост

Переменный ток, имеющий определенную меняющуюся частоту, подается на входные контакты моста. На выходах с положительным и отрицательным значением образуется однополярный ток, обладающий повышенной пульсацией, значительно превышающей частоту тока, подаваемого на вход.

Появляющиеся пульсации нужно обязательно убрать, иначе электронная схема не сможет нормально работать. Поэтому, в схеме присутствуют специальные фильтры, представляющие собой электролитические конденсаторы с большой емкостью.

Сама сборка моста состоит из четырех диодов с одинаковыми параметрами. Они соединены в общую схему и размещаются в общем корпусе.

Диодный мост имеет четыре вывода. К двум из них подключается переменное напряжение, а два остальных являются положительным и отрицательным выводом пульсирующего выпрямленного напряжения.

Выпрямительный мост в виде диодной сборки обладает существенными технологическими преимуществами. Таким образом, на печатную плату устанавливается сразу одна монолитная деталь. Во время эксплуатации, для всех диодов обеспечивается одинаковый тепловой режим. Стоимость общей сборки ниже четырех диодов в отдельности. Однако, данная деталь имеет серьезный недостаток. При выходе из строя хотя-бы одного диода, вся сборка подлежит замене. При желании, любая общая схема может быть заменена четырьмя отдельными деталями.

Применение диодных мостов

В любых приборах и электронике, для питания которых используется переменный электрический ток, присутствует схема диодного моста на 12 вольт. Ее используют не только в трансформаторных, но и в импульсных выпрямителях. Наиболее характерным импульсным блоком является блок питания компьютера.

Кроме того диодные мосты применяются в люминесцентных компактных лампах или в энергосберегающих лампах. Они дают очень хороший эффект при использовании их в пускорегулирующих электронных аппаратах. Широко применяются и во всех моделях современных сварочных аппаратов.

Как сделать диодный мост

Выпрямление 12 вольт переменного тока. Диодный мост

Итак, дорогие мои, мы собрали нашу схемку и пришло время ее проверить, испытать и нарадоваться сему счастью. На очереди у нас - подключение схемы к источнику питания. Приступим. На батарейках, аккумуляторах и прочих прибамбасах питания мы останавливаться не будем, перейдем сразу к сетевым источникам питания. Здесь рассмотрим существующие схемы выпрямления, как они работают и что умеют. Для опытов нам потребуется однофазное (дома из розетки) напряжение и соответствующие детальки. Трехфазные выпрямители используются в промышленности, мы их рассматривать также не будем. Вот электриками вырастете - тогда пожалуйста.

Источник питания состоит из нескольких самых важных деталей: Сетевой трансформатор - на схеме обозначается похожим как на рисунке,

Выпрямитель - его обозначение может быть различным. Выпрямитель состоит из одного, двух или четырех диодов, смотря какой выпрямитель. Сейчас будем разбираться.

а) - простой диод.
б) - диодный мост. Состоит из четырех диодов, включенных как на рисунке.
в) - тот же диодный мост, только для краткости нарисован попроще. Назначения контактов такие же, как у моста под буквой б).

Конденсатор фильтра. Эта штука неизменна и во времени, и в пространстве, обозначается так:

Обозначений у конденсатора много, столько же, сколько в мире систем обозначений. Но в общем они все похожи. Не запутаемся. И для понятности нарисуем нагрузку, обозначим ее как Rl - сопротивление нагрузки. Это и есть наша схема. Также будем обрисовывать контакты источника питания, к которым эту нагрузку мы будем подключать.

Далее - пара-тройка постулатов.
- Выходное напряжение определяется как Uпост = U*1.41. То есть если на обмотке мы имеем 10вольт переменного напряжения, то на конденсаторе и на нагрузке мы получим 14,1В. Примерно так.
- Под нагрузкой напряжение немного проседает, а насколько - зависит от конструкции трансформатора, его мощности и емкости конденсатора.
- Выпрямительные диоды должны быть на ток в 1,5-2 раза больше необходимого. Для запаса. Если диод предназначен для установки на радиатор (с гайкой или отверстие под болт), то на токе более 2-3А его нужно ставить на радиатор.

Так же напомню, что же такое двуполярное напряжение. Если кто-то подзабыл. Берем две батарейки и соединяем их последовательно. Среднюю точку, то есть точку соединения батареек, назовем общей точкой. В народе она известна так же как масса, земля, корпус, общий провод. Буржуи ее называют GND (ground - земля), часто ее обозначают как 0V (ноль вольт). К этому проводу подключаются вольтметры и осциллографы, относительно нее на схемы подаются входные сигналы и снимаются выходные. Потому и название ее - общий провод. Так вот, если подключим тестер черным проводом в эту точку и будем мерить напряжение на батарейках, то на одной батарейке тестер покажет плюс1,5вольта, а на другой - минус1,5вольта. Вот это напряжение +/-1,5В и называется двуполярным. Обе полярности, то есть и плюс, и минус, обязательно должны быть равными. То есть +/-12, +/-36В, +/-50 и т.д. Признак двуполярного напряжения - если от схемы к блоку питания идут три провода (плюс, общий, минус). Но не всегда так - если мы видим, что схема питается напряжением +12 и -5, то такое питание называется двухуровневым, но проводов к блоку питания будет все равно три. Ну и если на схему идут целых четыре напряжения, например +/-15 и +/-36, то это питание назовем просто - двуполярным двухуровневым.

Ну а теперь к делу.

1. Мостовая схема выпрямления.
Самая распространенная схема. Позволяет получить однополярное напряжение с одной обмотки трансформатора. Схема обладает минимальными пульсациями напряжения и несложная в конструкции.

2. Однополупериодная схема.
Так же, как и мостовая, готовит нам однополярное напряжение с одной обмотки трансформатора. Разница лишь в том, что у этой схемы удвоенные пульсации по сравнению с мостовой, но один диод вместо четырех сильно упрощает схему. Используется при небольших токах нагрузки, и только с трансформатором, намного большим мощности нагрузки, т.к. такой выпрямитель вызывает одностороннее перемагничивание трансформатора.

3. Двухполупериодная со средней точкой.
Два диода и две обмотки (или одна обмотка со средней точкой) будут питать нас малопульсирующим напряжением, плюс ко всему мы получим меньшие потери в сравнении с мостовой схемой, потому что у нас 2 диода вместо четырех.

4. Мостовая схема двуполярного выпрямителя.
Для многих - наболевшая тема. У нас есть две обмотки (или одна со средней точкой), мы с них снимаем два одинаковых напряжения. Они будут равны, пульсации будут малыми, так как схема мостовая, напряжения на каждом конденсаторе считается как напряжение на каждой обмотке помножить на корень из двух - всё, как обычно. Провод от средней точки обмоток выравнивает напряжения на конденсаторах, если нагрузки по плюсу и по минусу будут разными.

5. Схема с удвоением напряжения.
Это две однополупериодные схемы, но с диодами, включенными по разному. Применяется, если нам надо получить удвоенное напряжение. Напряжение на каждом конденсаторе будет определяться по нашей формуле, а суммарное напряжение на них будет удвоенным. Как и у однополупериодной схемы, у этой так же большие пульсации. В ней можно усмотреть двуполярный выход - если среднюю точку конденсаторов назвать землей, то получается как в случае с батарейками, присмотритесь. Но много мощности с такой схемы не снять.


6. Получение разнополярного напряжения из двух выпрямителей.
Совсем не обязательно, чтобы это были одинаковые блоки питания - они могут быть как разными по напряжению, так и разными по мощности. Например, если наша схема по +12вольтам потребляет 1А, а по -5вольтам - 0,5А, то нам и нужны два блока питания - +12В 1А и -5В 0,5А. Так же можно соединить два одинаковых выпрямителя, чтобы получить двуполярное напряжение, например, для питания усилителя.


7. Параллельное соединение одинаковых выпрямителей.
Оно нам дает то же самое напряжение, только с удвоенным током. Если мы соединим два выпрямителя, то у нас будет двойное увеличение тока, три - тройное и т.д.

Ну а если вам, дорогие мои, всё понятно, то задам, пожалуй, домашнее задание. Формула для расчета емкости конденсатора фильтра для двухполупериодного выпрямителя:

Для однополупериодного выпрямителя формула несколько отличается:

Двойка в знаменателе - число "тактов" выпрямления. Для трехфазного выпрямителя в знаменателе будет стоять тройка.

Во всех формулах переменные обзываются так:
Cф - емкость конденсатора фильтра, мкФ
Ро - выходная мощность, Вт
U - выходное выпрямленное напряжение, В
f - частота переменного напряжения, Гц
dU - размах пульсаций, В

Для справки - допустимые пульсации:
Микрофонные усилители - 0,001...0,01%
Цифровая техника - пульсации 0,1...1%
Усилители мощности - пульсации нагруженного блока питания 1...10% в зависимости от качества усилителя.

Эти две формулы справедливы для выпрямителей напряжения частотой до 30кГц. На бОльших частотах электролитические конденсаторы теряют свою эффективность, и выпрямитель рассчитывается немного не так. Но это уже другая тема.

Мост бывает через реку, через овраг, а также через дорогу. Но приходилось ли Вам слышать словосочетание "диодный мост"? Что за такой мост? А вот на этот вопрос мы с вами попробуем найти ответ.

Словосочетание "диодный мост" образуется от слова "диод". Получается, диодный мост должен состоять из диодов. Но если в диодном мосту есть диоды, значит, в одном направлении диод будет пропускать электрический ток, а в другом нет. Это свойство диодов мы использовали, чтобы определить их работоспособность. Кто не помнит, как мы это делали, тогда вам сюда . Поэтому мост из диодов используется, чтобы из переменного напряжение получать постоянное напряжение.

А вот и схема диодного моста:

Иногда в схемах его обозначают и так:

Как мы с вами видим, схема состоит из четырех диодов. Но чтобы схемка диодного моста заработала, мы должны правильно соединить диоды, и правильно подать на них переменное напряжение. Слева мы видим два значка "~". На эти два вывода мы подаем переменное напряжение, а снимаем постоянное напряжение с других двух выводов: с плюса и минуса.

Для того, чтобы превратить переменное напряжение в постоянное можно использовать один диод для выпрямления, но не желательно. Давайте рассмотрим рисунок:

Переменное напряжение изменяется со временем. Диод пропускает через себя напряжение только тогда, когда напряжение выше нуля, когда же оно становится ниже нуля, диод запирается. Думаю все элементарно и просто. Диод срезает отрицательную полуволну, оставляя только положительную полуволну, что мы и видим на рисунке выше. А вся прелесть этой немудреной схемки состоит в том, что мы получаем постоянное напряжение из переменного. Вся проблема в том, что мы теряем половину мощности переменного напряжения. Ее тупо срезает диод.

Чтобы исправить эту ситуацию, была разработана схемка диодного моста. Диодный мост "переворачивает" отрицательную полуволну, превращая ее в положительную полуволну. Тем самым мощность у нас сохраняется. Прекрасно не правда ли?

На выходе диодного моста у нас появляется постоянное пульсирующее напряжение с частой в два раза больше, чем частота сети: 100 Гц.

Думаю, не надо писать, как работает схема, Вам все равно это не пригодится, главное запомнить, куда цепляется переменное напряжение, а откуда выходит постоянное пульсирующее напряжение.

Давайте же на практике рассмотрим, как работает диод и диодный мост.

Для начала возьмем диод.

Я его выпаял из блока питания компа. Катод можно легко узнать по полоске. Почти все производители показывают катод полоской или точкой.

Чтобы наши опыты были безопасными, я взял понижающий трансформатор, который из 220 Вольт трансформирует 12 Вольт. Кто не знает как он это делает, можете прочитать статью устройство трансформатора .

На первичную обмотку цепляем 220 Вольт, со вторичной снимаем 12 Вольт. Мультик показывает чуть больше, так как ко вторичной обмотке не подцеплена никакая нагрузка. Трансформатор работает на так называемом "холостом ходу".

Давайте же расмотрим осциллограмму, которая идет со вторичной обмотки транса. Максимальную амплитуду напряжение нетрудно посчитать. Если не помните как расчитать, можно глянуть статейку Осциллограф. Основы эксплуатации . 3,3х5= 16.5В - это максимальное значение напряжения. А если разделить максимальное значение амплитуда на корень из двух, то получим где то 11. 8 Вольт. Это и есть действующее значение напряжения . Осцилл не врет, все ОК.

Еще раз повторюсь, можно было использовать и 220 Вольт, но 220 Вольт - это не шутки, поэтому я и понизил переменное напряжение.

Припаяем к одному концу вторичной обмотки транса наш диод.

Цепляемся снова щупами осцилла

Смотрим на осцилл

А где же нижняя часть изображения? Ее срезал диод. Диод оставил только верхнюю часть, то есть та, которая положительная. А раз он срезал нижнюю часть, то он следовательно срезал и мощность.

Находим еще три таких диода и спаиваем диодный мост.

Цепляемся ко вторичной обмотке транса по схеме диодного моста.

С двух других концов снимаем постоянное пульсирующее напряжение щупами осцилла и смотрим на осцилл.

Вот, теперь порядок, и мощность у нас никуда не пропала:-).

Чтобы не замарачиваться с диодами, разработчики все четыре диода вместили в один корпус. В результате получился очень компактный и удобный диодный мост. Думаю, вы догадаетесь, где импортный, а где советский))).

А вот и советский:

А как Вы догадались? 🙂 Например, на советском диодном мосте, показаны контакты, на которые надо подавать переменное напряжение (значком " ~ "), и показаны контакты, с которых надо снимать постоянное пульсирующее напряжение ("+" и "-").

Давайте проверим импортный диодный мост. Для этого цепляем два его контакта к переменке, а с двух других контактов снимаем показания на осцилл.

А вот и осциллограмма:

Значит импортный диодный мостик работает чики-пуки.

В заключении хотелось бы добавить, что диодный мост используется почти во всей радиоаппаратуре, которая кушает напряжение из сети, будь то простой телевизор или даже зарядка для сотового телефона. Проверяются диодный мост исправностью всех его диодов.

Во многих электронных приборах, работающих при переменном токе в 220 вольт устанавливаются диодные мосты. Схема диодного моста на 12 вольт позволяет эффективно выполнять функцию по выпрямлению переменного тока. Это связано с тем, что для работы большинства приборов используется постоянный ток.

Как работает диодный мост

Переменный ток, имеющий определенную меняющуюся частоту, подается на входные контакты моста. На выходах с положительным и отрицательным значением образуется однополярный ток, обладающий повышенной пульсацией, значительно превышающей частоту тока, подаваемого на вход.

Появляющиеся пульсации нужно обязательно убрать, иначе электронная схема не сможет нормально работать. Поэтому, в схеме присутствуют специальные фильтры, представляющие собой электролитические с большой емкостью.

Сама сборка моста состоит из четырех диодов с одинаковыми параметрами. Они соединены в общую схему и размещаются в общем корпусе.

Диодный мост имеет четыре вывода. К двум из них подключается переменное напряжение, а два остальных являются положительным и отрицательным выводом пульсирующего выпрямленного напряжения.


Выпрямительный мост в виде диодной сборки обладает существенными технологическими преимуществами. Таким образом, на печатную плату устанавливается сразу одна монолитная деталь. Во время эксплуатации, для всех диодов обеспечивается одинаковый тепловой режим. Стоимость общей сборки ниже четырех диодов в отдельности. Однако, данная деталь имеет серьезный недостаток. При выходе из строя хотя-бы одного диода, вся сборка подлежит замене. При желании, любая общая схема может быть заменена четырьмя отдельными деталями.

Применение диодных мостов

В любых приборах и электронике, для питания которых используется переменный электрический ток, присутствует схема диодного моста на 12 вольт. Ее используют не только в трансформаторных, но и в импульсных выпрямителях. Наиболее характерным импульсным блоком является блок питания компьютера.

Кроме того диодные мосты применяются в люминесцентных компактных лампах или в энергосберегающих лампах. Они дают очень хороший эффект при использовании их в пускорегулирующих электронных аппаратах. Широко применяются и во всех моделях современных аппаратов.

Как сделать диодный мост

Преобразовать переменный ток в постоянный поможет диодный мост — схема и принцип действия этого устройства приводятся ниже. В обычной осветительной цепи течет переменный ток, который 50 раз в течение одной секунды меняет свою величину и направление. Его превращение в постоянный — достаточно часто встречающаяся необходимость.

Принцип действия полупроводникового диода

Рис. 1

Название описываемого устройства ясно указывает, что эта конструкция состоит из диодов — полупроводниковых приборов, хорошо проводящих электричество в одном направлении и практически не проводящих его в противоположную сторону. Изображение этого прибора (VD1) на принципиальных схемах приведено на рис. 2в. Когда ток по нему течет в прямом направлении — от анода (слева) к катоду (справа), сопротивление его мало. При изменении направления тока на противоположное сопротивление диода многократно возрастает. В этом случае через него течет мало отличающийся от нуля обратный ток.

Поэтому при подаче на цепочку, содержащую диод, переменного напряжения U вх (левый график), электричество через нагрузку течет только в течение положительных полупериодов, когда к аноду приложено положительное напряжение. Отрицательные полупериоды «срезаются», и ток в сопротивлении нагрузки в это время практически отсутствует.

Строго говоря, выходное напряжение U вых (правый график) является не постоянным, хотя и течет в одном направлении, а пульсирующим. Нетрудно понять, что количество его импульсов (пульсаций) за одну секунду равно 50. Это не всегда допустимо, но пульсации можно сгладить, если подсоединить параллельно нагрузке конденсатор, имеющий достаточно большую емкость. Заряжаясь во время импульсов напряжения, в промежутках между ними конденсатор разряжается на сопротивление нагрузки. Пульсации сглаживаются, а напряжение становится близким к постоянному.

Изготовленный в соответствии в этой схемой выпрямитель называется однополупериодным, поскольку в нем используется лишь один полупериод выпрямленного напряжения. Наиболее существенные недостатки такого выпрямителя следующие:

  • повышенная степень пульсаций выпрямленного напряжения;
  • низкий КПД;
  • большой вес трансформатора и его нерациональное использование.

Поэтому применяются такие схемы только для питания устройств малой мощности. Для исправления этой нежелательной ситуации разработаны двухполупериодные выпрямители, которые превращают отрицательные полуволны в положительные. Сделать это можно по-разному, но самый простой способ — использование диодного моста.

Рис. 2

Диодный мост — схема двухполупериодного выпрямления, содержащая 4 диода вместо одного (рис. 2в). В каждом полупериоде два из них открыты и пропускают электричество в прямом направлении, а два других закрыты, и ток через них не течет. Во время положительного полупериода положительное напряжение приложено к аноду VD1, а отрицательное — к катоду VD3. В результате оба этих диода открыты, а VD2 и VD4 — закрыты.

Во время отрицательного полупериода положительное напряжение приложено к аноду VD2, а отрицательное — к катоду VD4. Эти два диода открываются, а открытые во время предыдущего полупериода закрываются. Ток через сопротивление нагрузки течет в том же направлении. В сравнении с однополупериодным выпрямителем количество пульсаций возрастает вдвое. Результат — более высокая степень сглаживания при той же емкости конденсатора фильтра, увеличение КПД используемого в выпрямителе трансформатора.

Диодный мост может быть не только собран из отдельных элементов, но и изготовлен как монолитная конструкция (диодная сборка). Ее легче монтировать, а диоды обычно подобраны по параметрам. Немаловажно и то, что они работают в одинаковых тепловых режимах. Недостаток диодного моста — необходимость замены всей сборки при выходе из строя даже одного диода.

Еще ближе к постоянному будет пульсирующий выпрямленный ток, который позволяет получить трехфазный диодный мост. Его вход подключается к источнику трехфазного переменного тока (генератору или трансформатору), а напряжение на выходе почти не отличается от постоянного, и сгладить его еще проще, чем после двухполупериодного выпрямления.

Выпрямитель на основе диодного моста

Схема двухполупериодного выпрямителя на основе диодного моста, пригодная для сборки своими руками, изображена на рис. 3а. Выпрямлению подвергается напряжение, снимаемое со вторичной понижающей обмотки трансформатора Т. Для этого нужно подключить диодный мост к трансформатору.

Пульсирующее выпрямленное напряжение сглаживается электролитическим конденсатором С, имеющим достаточно большую емкость — обычно порядка нескольких тысяч мкФ. Резистор R играет роль нагрузки выпрямителя на холостом ходу. В таком режиме конденсатор С заряжается до амплитудного значения, которое в 1,4 (корень из двух) раза выше действующего значения напряжения, снимаемого со вторичной обмотки трансформатора.

С ростом нагрузки выходное напряжение уменьшается. Избавиться от этого недостатка можно, подключив к выходу выпрямителя простейший транзисторный стабилизатор. На принципиальных схемах изображение диодного моста часто упрощают. На рис. 3б показано, как еще может быть изображен соответствующий фрагмент на рис. 3а.

Следует заметить, что, хотя прямое сопротивление диодов невелико, тем не менее, оно отлично от нуля. По этой причине они нагреваются в соответствии с законом Джоуля-Ленца тем сильнее, чем больше величина тока, протекающего по цепи. Для предотвращения перегрева мощные диоды часто устанавливаются на теплоотводах (радиаторах).

Диодный мост — это практически обязательный элемент любого электронного устройства, питающегося от сети, будь то компьютер или выпрямитель для зарядки мобильного телефона.

Похожие записи:

Схема диодного моста 12 вольт

Выпрямитель – это устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное. Это одна из самых часто встречающихся деталей в электроприборах, начиная от фена для волос, заканчивая всеми типами блоков питания с выходным напряжением постоянного тока. Есть разные схемы выпрямителей и каждая из них в определённой мере справляется со своей задачей. В этой статье мы расскажем о том, как сделать однофазный выпрямитель, и зачем он нужен.

Определение

Выпрямителем называется устройство, предназначенное для преобразования переменного тока в постоянный. Слово «постоянный» не совсем корректно, дело в том, что на выходе выпрямителя, в цепи синусоидального переменного напряжения, в любом случае окажется нестабилизированное пульсирующие напряжение. Простыми словами: постоянное по знаку, но изменяющееся по величине.

Различают два типа выпрямителей:

Однополупериодный. Он выпрямляет только одну полуволну входного напряжения. Характерны сильные пульсации и пониженное относительно входного напряжение.

Двухполупериодный. Соответственно, выпрямляется две полуволны. Пульсации ниже, напряжение выше чем на входе выпрямителя – это две основных характеристики.

Что значит стабилизированное и нестабилизированное напряжение?

Стабилизированным называется напряжение, которое не изменяется по величине независимо ни от нагрузки, ни от скачков входного напряжения. Для трансформаторных источников питания это особенно важно, потому что выходное напряжение зависит от входного и отличается от него на Ктрансформации раз.

Нестабилизированное напряжение – изменяется в зависимости от скачков в питающей сети и характеристик нагрузки. С таким блоком питания из-за просадок возможно неправильное функционирование подключенных приборов или их полная неработоспособность и выход из строя.

Выходное напряжение

Основные величины переменного напряжения – амплитудное и действующее значение. Когда говорят «в сети 220В переменки» имеют в виду действующее напряжение.

Если говорят об амплитудной величине, то имеют в виду, сколько вольт от нуля до верхней точки полуволны синусоиды.

Опустив теорию и ряд формул можно сказать, что действующее напряжение в 1.41 раз меньше амплитудного. Или:

Амплитудное напряжение в сети 220В равняется:

Схемы

Однополупериодный выпрямитель состоит из одного диода. Он просто не пропускает обратную полуволну. На выходе получается напряжение с сильными пульсациями от нуля до амплитудного значения входного напряжения.

Если говорить совсем простым языком, то в этой схеме к нагрузке поступает половина от входного напряжения. Но это не совсем корректно.

Двухполупериодные схемы пропускают к нагрузке обе полуволны от входного. Выше в статье упоминалось об амплитудном значении напряжения, так вот напряжение на выходе выпрямителя то же ниже по величине, чем действующее переменное на входе.

Но, если сгладить пульсации с помощью конденсатора, то, чем меньшими будут пульсации, тем ближе напряжение будет к амплитудному.

О сглаживания пульсаций мы поговорим позже. А сейчас рассмотрим схемы диодных мостов.

1. Выпрямитель по схеме Гретца или диодный мост;

2. Выпрямитель со средней точкой.

Первая схема более распространена. Состоит из диодного моста – четыре диода соединены между собой «квадратом», а в его плечи подключена нагрузка. Выпрямитель типа «мост» собирается по схеме приведенной ниже:

Её можно подключить напрямую к сети 220В, так сделано в современных импульсных блоках питания, или на вторичные обмотки сетевого (50 Гц) трансформатора. Диодные мосты по этой схеме можно собирать из дискретных (отдельных) диодов или использовать готовую сборку диодного моста в едином корпусе.

Вторая схема – выпрямитель со средней точкой не может быть подключена напрямую к сети. Её смысл заключается в использовании трансформатора с отводом от середины.

По своей сути – это два однополупериодных выпрямителя, подключенные к концам вторичной обмотки, нагрузка одним контактом подключается к точке соединения диодов, а вторым – к отводу от середины обмоток.

Её преимуществом перед первой схемой является меньшее количество полупроводниковых диодов. А недостатком – использование трансформатора со средней точкой или, как еще называют, отводом от середины. Они менее распространены чем обычные трансформаторы со вторичной обмоткой без отводов.

Сглаживание пульсаций

Питание пульсирующим напряжением неприемлемо для ряда потребителей, например, источники света и аудиоаппаратура. Тем более, что допустимые пульсации света регламентируются в государственных и отраслевых нормативных документах.

Для сглаживания пульсаций используют фильтры – параллельно установленный конденсатор, LC-фильтр, разнообразные П- и Г-фильтры…

Но самый распространенный и простой вариант – это конденсатор, установленный параллельно нагрузке. Его недостатком является то, что для снижения пульсаций на очень мощной нагрузке придется устанавливать конденсаторы очень большой емкости – десятки тысяч микрофарад.

Его принцип работы заключается в том, что конденсатор заряжается, его напряжение достигает амплитуды, питающее напряжение после точки максимальной амплитуды начинает снижаться, с этого момента нагрузка питается от конденсатора. Конденсатор разряжается в зависимости от сопротивления нагрузки (или её эквивалентного сопротивления, если она не резистивная). Чем больше емкость конденсатора – тем меньшие будут пульсации, если сравнивать с конденсатором с меньшей емкостью, подключенного к этой же нагрузке.

Простым словами: чем медленнее разряжается конденсатор – тем меньше пульсации.

Скорости разряда конденсатора зависит от потребляемого нагрузкой тока. Её можно определить по формуле постоянной времени:

где R – сопротивление нагрузки, а C – емкость сглаживающего конденсатора.

Таким образом, с полностью заряженного состояния до полностью разряженного конденсатор разрядится за 3-5 t. Заряжается с той же скоростью, если заряд происходит через резистор, поэтому в нашем случае это неважно.

Отсюда следует – чтобы добиться приемлемого уровня пульсаций (он определяется требованиями нагрузки к источнику питания) нужна емкость, которая разрядится за время в разы превышающее t. Так как сопротивления большинства нагрузок сравнительно малы, нужна большая емкость, поэтому в целях сглаживания пульсаций на выходе выпрямителя применяют электролитические конденсаторы, их еще называют полярными или поляризованными.

Обратите внимание, что путать полярность электролитического конденсатора крайне не рекомендуется, потому что это чревато его выходом из строя и даже взрывом. Современные конденсаторы защищены от взрыва – у них на верхней крышке есть выштамповка в виде креста, по которой корпус просто треснут. Но из конденсатора выйдет струя дыма, будет плохо, если она попадет вам в глаза.

Расчет емкости ведется исходя из того какой коэффициент пульсаций нужно обеспечить. Если выражаться простым языком, то коэффициентом пульсаций показывает, на какой процент проседает напряжение (пульсирует).

Чтобы посчитать емкость сглаживающего конденсатора можно использовать приближенную формулу:

Где Iн – ток нагрузки, Uн – напряжение нагрузки, Kн – коэффициент пульсаций.

Для большинства типов аппаратуры коэффициент пульсаций берется 0.01-0.001. Дополнительно желательно установить керамический конденсатор как можно большей емкости, для фильтрации от высокочастотных помех.

Как сделать блок питания своими руками?

Простейший блок питания постоянного тока состоит из трёх элементов:

Если нужно получить высокое напряжение, и вы пренебрегаете гальванической развязкой то можно исключить трансформатор из списка, тогда вы получите постоянное напряжение вплоть до 300-310В. Такая схема стоит на входе импульсных блоков питания, например, такого как у вас на компьютере. О них мы недавно писали большую статью – Как устроен компьютерный блок питания.

Это нестабилизированный блок питания постоянного тока со сглаживающим конденсатором. Напряжение на его выходе больше чем переменное напряжение вторичной обмотке. Это значит, что если у вас трансформатор 220/12 (первичная на 220В, а вторичная на 12В), то на выходе вы получите 15-17В постоянки. Эта величина зависит от емкости сглаживающего конденсатора. Эту схему можно использовать для питания любой нагрузки, если для нее неважно, то, что напряжение может «плавать» при изменениях напряжения питающей сети.

У конденсатора две основных характеристики – емкость и напряжение. Как подбирать емкость мы разобрались, а с подбором напряжения – нет. Напряжение конденсатора должно превышать амплитудное напряжение на выходе выпрямителя хотя бы в половину. Если фактическое напряжение на обкладках конденсатора превысит номинальное – велика вероятность его выхода из строя.

Старые советские конденсаторы делались с хорошим запасом по напряжению, но сейчас все используют дешевые электролиты из Китая, где в лучшем случае есть малый запас, а в худшем – и указанного номинального напряжения не выдержит. Поэтому не экономьте на надежности.

Стабилизированный блок питания отличается от предыдущего всего лишь наличием стабилизатора напряжения (или тока). Простейший вариант – использовать L78xx или другие линейные стабилизаторы, типа отечественного КРЕН.

Так вы можете получить любое напряжение, единственное условие при использовании подобных стабилизаторов, это то, напряжение до стабилизатора должно превышать стабилизированную (выходную) величину хотя бы на 1.5В. Рассмотрим, что написано в даташите 12В стабилизатора L7812:

Входное напряжение не должно превышать 35В, для стабилизаторов от 5 до 12В, и 40В для стабилизаторов на 20-24В.

Входное напряжение должно превышать выходное на 2-2.5В.

Т.е. для стабилизированного БП на 12В со стабилизатором серии L7812 нужно, чтобы выпрямленное напряжение лежало в пределах 14.5-35В, чтобы избежать просадок, будет идеальным решением применять трансформатора с вторичной обмоткой на 12В.

Но выходной ток достаточно скромный – всего 1.5А, его можно усилить с помощью проходного транзистора. Если у вас есть PNP-транзисторы, можно использовать эту схему:

На ней изображено только подключение линейного стабилизатора «левая» часть схемы с трансформатором и выпрямителем опущена.

Если у вас есть NPN-транзисторы типа КТ803/КТ805/КТ808, то подойдет эта:

Стоит отметить, что во второй схеме выходное напряжение будет меньше напряжения стабилизации на 0.6В – это падение на переходе эмиттер база, подробнее об этом мы писали в статье о биполярных транзисторах. Для компенсации этого падения в цепь был введен диод D1.

Можно и в параллель установить два линейных стабилизатора, но не нужно! Из-за возможных отклонений при изготовлении нагрузка будет распределяться неравномерно и один из них может из-за этого сгореть.

Установите и транзистор, и линейный стабилизатор на радиатор, желательно на разные радиаторы. Они сильно греются.

Регулируемые блоки питания

Простейший регулируемый блок питания можно сделать с регулируемым линейным стабилизатором LM317, её ток тоже до 1.5 А, вы можете усилить схему проходным транзистором, как было описано выше.

Вот более наглядная схема для сборки регулируемого блока питания.

Чтобы получить больший ток можно и использовать более мощный регулируемый стабилизатор LM350.

В последних двух схемах есть индикация включения, которая показывает наличие напряжения на выходе диодного моста, выключатель 220В, предохранитель первичной обмотки.

Вот пример регулируемого зарядного устройства для аккумулятора с тиристорным регулятором в первичной обмотке, по сути такой же регулируемый блок питания.

Кстати похожей схемой регулируют и сварочный ток:

Заключение

Выпрямитель используется в источниках питания для получения постоянного тока из переменного. Без его участия не получится запитать нагрузку постоянного тока, например светодиодную ленту или радиоприемник.

Также используются в разнообразных зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов, есть ряд схем с использованием трансформатора с группой отводов от первичной обмотки, которые переключаются галетным переключателем, а во вторичной обмотке установлен только диодный мост. Переключатель устанавливают со стороны высокого напряжения, так как, там в разы ниже ток и его контакты не будут пригорать от этого.

По схемам из статьи вы можете собрать простейший блок питания как для постоянной работы с каким-то устройством, так и для тестирования своих электронных самоделок.

Схемы не отличаются высоким КПД, но выдают стабилизированное напряжение без особых пульсаций, следует проверить емкости конденсаторов и рассчитать под конкретную нагрузку. Они отлично подойдут для работы маломощных аудиоусилителей, и не создадут дополнительного фона. Регулируемый блок питания станет полезным автолюбителями и автоэлектрикам для проверки реле регулятора напряжения генератора.

Регулируемый блок питания используется во всех областях электроники, а если его улучшить защитой от КЗ или стабилизатором тока на двух транзисторах, то вы получите почти полноценный лабораторный блок питания.

В блоках питания радио- и электроаппаратуры почти всегда используются выпрямители, предназначенные для преобразования переменного тока в постоянный. Связано это с тем, что практически все электронные схемы и многие другие устройства должны питаться от источников постоянного тока. Выпрямителем может служить любой элемент с нелинейной вольт-амперной характеристикой, другими словами, по-разному пропускающий ток в противоположных направлениях. В современных устройствах в качестве таких элементов, как правило, используются плоскостные полупроводниковые диоды.

Схема полупроводникового диода.

Плоскостные полупроводниковые диоды

Наряду с хорошими проводниками и изоляторами существует очень много веществ, занимающих по проводимости промежуточное положение между двумя этими классами. Называют такие вещества полупроводниками. Сопротивление чистого полупроводника с ростом температуры уменьшается в отличие от металлов, сопротивление которых в этих условиях возрастает.

Добавляя к чистому полупроводнику небольшое количество примеси, можно в значительной степени изменить его проводимость. Существует два класса таких примесей:

Рисунок 1. Плоскостной диод: а. устройство диода; б. обозначение диода в электротехнических схемах; в. внешний вид плоскостных диодов различной мощности.

  1. Донорные — превращающие чистый материал в полупроводник n-типа, содержащий избыток свободных электронов. Проводимость такого типа называют электронной.
  2. Акцепторные — превращающие такой же материал в полупроводник p-типа, обладающий искусственно созданным недостатком свободных электронов. Проводимость такого полупроводника называют дырочной. «Дырка» — место, которое покинул электрон, ведет себя аналогично положительному заряду.

Слой на границе полупроводников p- и n-типа (p-n переход) обладает односторонней проводимостью — хорошо проводит ток в одном (прямом) направлении и очень плохо в противоположном (обратном). Устройство плоскостного диода показано на рисунке 1а. Основа — пластинка из полупроводника (германий) с небольшим количеством донорной примеси (n-типа), на которую помещается кусочек индия, являющегося акцепторной примесью.

После нагрева индий диффундирует в прилегающие области полупроводника, превращая их в полупроводник p-типа. На границе областей с двумя типами проводимости и возникает p-n переход. Вывод, соединенный с полупроводником p-типа, называют анодом получившегося диода, противоположный — его катодом. Изображение полупроводникового диода на принципиальных схемах приведено на рис. 1б, внешний вид плоскостных диодов различной мощности — на рис. 1в.

Простейший выпрямитель

Рисунок 2. Характеристики тока в различных схемах.

Ток, протекающий в обычной осветительной сети, является переменным. Его величина и направление меняются 50 раз в течение одной секунды. График зависимости его напряжения от времени показан на рис. 2а. Красным цветом показаны положительные полупериоды, синим — отрицательные.

Поскольку величина тока изменяется от нуля до максимального (амплитудного) значения, вводится понятие действующего значения тока и напряжения. Например, в осветительной сети действующее значение напряжения 220 В — во включенном в эту сеть нагревательном приборе за одинаковые промежутки времени выделяется столько же тепла, сколько в том же устройстве, в цепи постоянного тока напряжением 220 В.

Но на самом деле напряжение в сети меняется за 0,02 с следующим образом:

  • первую четверть этого времени (периода) — увеличивается от 0 до 311 В;
  • вторую четверть периода — уменьшается от 311 В до 0;
  • третью четверть периода — уменьшается от 0 до 311 В;
  • последнюю четверть периода — возрастает от 311 В до 0.

В этом случае 311 В — амплитуда напряжения Uо. Амплитудное и действующее (U) напряжения связаны между собой формулой:

Рисунок 3. Диодный мост.

При включении в цепь переменного тока последовательно соединенных диода (VD) и нагрузки (рис. 2б), ток через нее протекает только во время положительных полупериодов (рис. 2в). Происходит это благодаря односторонней проводимости диода. Называется такой выпрямитель однополупериодным — одну половину периода ток в цепи есть, во время второй — отсутствует.

Ток, протекающий через нагрузку в таком выпрямителе, не постоянный, а пульсирующий. Превратить его практически в постоянный можно, включив параллельно нагрузке конденсатор фильтра Cф достаточно большой емкости. В течение первой четверти периода конденсатор заряжается до амплитудного значения, а в промежутках между пульсациями разряжается на нагрузку. Напряжение становится почти постоянным. Эффект сглаживания тем сильнее, чем больше емкость конденсатора.

Схема диодного моста

Более совершенной является двухполупериодная схема выпрямления, когда используются и положительный, и отрицательный полупериод. Существует несколько разновидностей таких схем, но чаще всего используется мостовая. Схема диодного моста приведена на рис. 3в. На ней красная линия показывает, как протекает ток через нагрузку во время положительных, а синяя — отрицательных полупериодов.

Рисунок 4. Схема выпрямителя на 12 вольт с использованием диодного моста.

И первую, и вторую половину периода ток через нагрузку протекает в одном и том же направлении (рис. 3б). Количество пульсации в течение одной секунды не 50, как при однополупериодном выпрямлении, а 100. Соответственно, при той же емкости конденсатора фильтра эффект сглаживания будет более ярко выражен.

Как видно, для построения диодного моста необходимо 4 диода — VD1-VD4. Раньше диодные мосты на принципиальных схемах изображали именно так, как на рис. 3в. Ныне общепринятым считается изображение, показанное на рис. 3г. Хотя на ней только одно изображение диода, не следует забывать, что мост состоит из четырех диодов.

Мостовая схема чаще всего собирается из отдельных диодов, но иногда применяются и монолитные диодные сборки. Их проще монтировать на плате, но зато при выходе из строя одного плеча моста, заменяется вся сборка. Выбирают диоды, из которых монтируется мост, исходя из величины протекающего через них тока и величины допустимого обратного напряжения. Эти данные позволяет получить инструкция к диодам или справочники.

Полная схема выпрямителя на 12 вольт с использованием диодного моста приведена на рис. 4. Т1 — понижающий трансформатор, вторичная обмотка которого обеспечивает напряжение 10-12 В. Предохранитель FU1 — нелишняя деталь с точки зрения техники безопасности и пренебрегать им не стоит. Марка диодов VD1-VD4, как уже говорилось, определяется величиной тока, который будет потребляться от выпрямителя. Конденсатор С1 — электролитический, емкостью 1000,0 мкФ или выше на напряжение не ниже 16 В.

Напряжение на выходе — фиксированное, величина его зависит от нагрузки. Чем больше ток, тем меньше величина этого напряжения. Для получения регулируемого и стабильного выходного напряжения требуется более сложная схема. Получить регулируемое напряжение от схемы, приведенной на рис. 4 можно двумя способами:

  1. Подавая на первичную обмотку трансформатора Т1 регулируемое напряжение, например, от ЛАТРа.
  2. Сделав от вторичной обмотки трансформатора несколько отводов и поставив, соответственно, переключатель.

Остается надеяться, что описания и схемы, приведенные выше, окажут практическую помощь в сборке простого выпрямителя для практических нужд.

Блок питания постоянного напряжения 12 вольт состоит из трех основных частей:

  • Понижающий трансформатор с обычного входного переменного напряжения 220 В. На его выходе будет такое же синусоидальное напряжение, только пониженное до примерно 16 вольт по холостому ходу – без нагрузки.
  • Выпрямитель в виде диодного моста. Он «срезает» нижние полусинусоиды и кладет их вверх, то есть получается напряжение, меняющееся от 0 до тех же 16 вольт, но в положительной области.
  • Электролитический конденсатор большой емкости, который сглаживает полусинусоиды напряжения, делая их приближающимися к прямой линии на уровне в 16 вольт. Это сглаживание тем лучше, чем больше емкость конденсатора.

Самое простое, что нужно для получения постоянного напряжения, способного питать приборы, рассчитанные на 12 вольт – лампочки, светодиодные ленты и другое низковольтное оборудование.

Понижающий трансформатор можно взять из старого блока питания компьютера или просто купить в магазине, чтобы не заморачиваться с обмотками и перемотками. Однако чтобы выйти в конечном счете на искомые 12 вольт напряжения при работающей нагрузке, нужно взять трансформатор, понижающий вольт до 16.

Для моста можно взять четыре выпрямительных диода 1N4001, рассчитанных на нужный нам диапазон напряжений или аналогичные.

Конденсатор должен быть емкостью не менее 480 мкФ. Для хорошего качества выходного напряжения можно и больше, 1 000 мкФ или выше, но для питания осветительных приборов это совсем не обязательно. Диапазон рабочих напряжений конденсатора нужен, скажем, вольт до 25.

Компоновка прибора

Если мы хотим сделать приличный прибор, который не стыдно будет потом приделать в качестве постоянного блока питания, допустим, для цепочки светодиодов, нужно начать с трансформатора, платы для монтажа электронных компонентов и коробки, где все это будет закреплено и подключено. При выборе коробки важно учесть, что электрические схемы при работе разогреваются. Поэтому коробку хорошо найти подходящую по размерам и с отверстиями для вентиляции. Можно купить в магазине или взять корпус от блока питания компьютера. Последний вариант может оказаться громоздким, но в нем как упрощение можно оставить уже имеющийся трансформатор, даже вместе с вентилятором охлаждения.

Корпус блока питания

На трансформаторе нас интересует низковольтная обмотка. Если она дает понижение напряжения с 220 В до 16 В – это идеальный случай. Если нет, придется ее перемотать. После перемотки и проверки напряжения на выходе трансформатора его можно закрепить на монтажной плате. И сразу продумать, как монтажная плата будет крепиться внутри коробки. У нее для этого имеются посадочные отверстия.

Монтажная плата

Дальнейшие действия по монтажу будут проходить на этой монтажной плате, значит, она должна быть достаточной по площади, длине и допускать возможную установку радиаторов на диоды, транзисторы или микросхему, которые должны еще поместиться в выбранную коробку.

Проблемы простого блока питания с нагрузкой

Сопротивление, нарисованное на схеме – это эквивалент нагрузки. Нагрузка должна быть такова, чтобы ток, ее питающий, при подаваемом напряжении в 12 В не превысил 1 А. Можно рассчитать мощность нагрузки и сопротивление по формулам.

Блок питания со стабилизатором на микросхеме

На рисунке ниже представлено развитие предыдущей простой схемы включением на выходе микросхемы 12-вольтового стабилизатора LM7812.

Блок питания повышенной мощности

Более мощным блок питания можно сделать, добавив в схему несколько мощных каскадов на транзисторах Дарлингтона типа TIP2955. Один каскад даст прибавку нагрузочного тока в 5 А, шесть составных транзисторов, подключенных параллельно, обеспечат нагрузочный ток в 30 А.

Диодный мост генератора LASP 27357-62040 (2C / 1KZ / 3RZ / 2L 12 Вольт)

Для моделей:

Toyota 4Runner, VZN180, LN111, RZN185, LN106, LN107, RZN180, LN205, LN130, VZN185

Toyota Avalon, MCX20, MCX10

Toyota Caldina, AT191, ST215G, ST210G, CT199V, ST190G, ET196, CT198V, ST198, AT211G, CT196, AT211, CT198, CT190G, AT191G, ST190, CT190, ET196V, CT197V, ST215, CT196V, CT199, ST195, ST210, CT197, ST215W, ST191, ST195G, ST191G, ST198V

Toyota Camry Gracia, SXV25W, SXV20W, SXV20, SXV25

Toyota Camry, CV30, SV43, SV35, SV41, SV22, VZV20, SV20, SV33, VZV32, SXV23, SV40, VCV10, SV42, SXV10, SV21, VZV21, CV43, SV30, MCV10, SV32, SV25, VZV33, MCV20, SXV20

Toyota Carina E, CT190L, CT190

Toyota Carina ED, ST162, ST163

Toyota Carina, CT215, AT191, AT170, CT195, CT210, AT210, AT212, ST170G, AT190, ST215, AT170G, AT171, AT192, CT190, AT211, ST170, AT175, CT211

Toyota Celica, ST163, ST162, AT200, AT180

Toyota Chaser, LX100, GX81, GX105, SX80, LX80, SX100, SX90, GX100, LX90, GX90

Toyota Coaster, RZB50, RZB40

Toyota Comfort, YXS10, LXS12

Toyota Corolla Ceres, AE101, AE100

Toyota Corolla II, EL45, NL50, EL55, EL53, EL31, NL40, EL41, EL43

Toyota Corolla Levin, AE110, AE92, AE101, AE91, AE100, AE111

Toyota Corolla Spacio, AE115N, AE111N, AE111, AE115

Toyota Corolla, AE104G, CE116, CE105V, EE104G, CE106, AE92, CE102G, EE103V, CE113, AE100, ZZE112, EE102V, AE104, CE104, CE100, CE107, AE110, EE103, AE114, AE91, AE95, CE114, CE110, CE109V, CE101, AE101, EE101, EE104, AE111, CE108, AE109V, EE111, CE101G, CE107V, CE102, AE101G, ZZE110, AE102, EE102, AE91G, AE112, CE105, CE100G, CE109, AE109, CE106V, CE108G, AE100G

Toyota Corona, AT211, ST195, AT175, ST170, ST191, CT190, CT215, CT211, ST210, AT190, CT216, ST162, ST171, AT210, AT170, ST190, ST215, CT210, CT195, ST163

Toyota Corsa, NL50, EL41, EL31, NL40, EL53, EL55, EL45, EL43

Toyota Cressida, MX83, GX71, GX81, MX75, MX81

Toyota Cresta, LX100, GX81, LX90, SX80, GX90, LX80, GX105, SX90, GX100

Toyota Crown Majesta, GS171, LS141, GS151, LS151

Toyota Crown, LS131, UZS131, YXS10, LS130G, GS130W, GS151, LS151, GXS10, GS130, LS130, MS137X, LS151H, LS130W, GXS12, GS131H, YXS10H, YXS11, GS151H, GS171W, LS141, MS137, GS171, SXS11, GS130G, MS135, LXS11, SXS13, MS133, GS131, LS131H

Toyota Cynos, EL44, EL54C, EL54

Toyota Dyna, LY240, LY290, RZU340, LY152, RZU300, LY280, LY225, LY112, RZY281, BU343, LY202, BU102, LY162, RZY231, LY235, LY122, LY132, RZY220, LY212, BU303, LY220, BU112, LY230, LY102, RZY230, LY270

Toyota Estima Emina, TCR20G, CXR11G, TCR10, TCR10G, TCR11, CXR21, CXR20, CXR20G, TCR21G, TCR21, CXR10G, TCR20, TCR11G, CXR11, CXR10, CXR21G

Toyota Estima Lucida, TCR11, CXR10G, CXR21G, TCR10, CXR10, TCR11G, TCR20G, CXR11G, TCR10G, TCR21, TCR20, CXR11, CXR20, CXR20G, CXR21, TCR21G

Toyota Estima, TCR10W, TCR11W, TCR20W, TCR11, TCR10, TCR21W, TCR21, TCR20

Toyota Fortuner, LAN50

Toyota Gaia, SXM15, SXM10G, SXM15G, SXM10

Toyota Grand Hiace, VCh26W, RCh21, VCh38, VCh20, KCh26W, VCh20W, KCh26, VCh26, KCh20W, KCh22, VCh32, KCh20

Toyota Granvia, VCh20, KCh20, KCh20W, VCh26, KCh22, KCh26, VCh32, RCh21, VCh26W, RCh21W, VCh38, VCh20W, KCh26W

Toyota Harrier, SXU15, SXU10, SXU10W, SXU15W

Toyota Hiace, Lh213, Lh215, KLh38, Lh203V, Lh284, Lh272V, Lh203, Lh213V, Lh276, RZh205, Lh205, KLh28, RZh213, RZh215, Lh274, Lh272, RZh255, Lh214, Lh213K, Lh212, RZh203, KLh22, Lh272K, Lh266, Lh262, Lh264, Lh202, Lh262V, Lh225, Lh204, KLh32, Lh202V

Toyota Hilux Surf, KZN185, VZN180, VZN185, RZN185W, KZN185G, KDN185W, RZN180W, VZN180W, RZN180, KDN185, RZN185, VZN185W, KZN185W

Toyota Hilux, LN111, LN200, LN106, LAN25, LN107, LN205, KZN130, LN130, LAN15, LAN35

Toyota Ipsum, SXM15G, SXM10, SXM15, SXM10G

Toyota Land Cruiser Prado, LJ125, VZJ90, KZJ95W, KZJ90, KDJ95, VZJ95W, VZJ95, KDJ95W, KZJ90W, RZJ95, KZJ95, KDJ90W, KDJ90, LJ120, VZJ90W, RZJ95W, KZJ120

Toyota Land Cruiser, HZJ73, FZJ73, HZJ81V, HZJ73V, PZJ70V, UZJ100L, FZJ80G, HDJ81, HZJ73HV, FZJ105, FZJ76, HZJ76, PZJ73, HZJ70V, HZJ76L, HZJ71V, HDJ80, HDJ100, FZJ75, HZJ76V, HZJ75, PZJ70, HZJ76K, FZJ71, HZJ71, HZJ79, FZJ79, HZJ80, FZJ80, HZJ105L, HDJ100L, FZJ70, UZJ100, HZJ105, FZJ78, HZJ70, FZJ74, HDJ81V, PZJ75, HZJ78, FZJ100, UZJ100W, FZJ80J, HZJ81

Toyota Lite Ace Noah, CR50, CR51, KR42, SR40, CR41, SR40G, CR42, CR40G, CR40, KR52, SR50, SR50G, CR50G, CR52

Toyota Lite Ace, CM40, SR40, CR27, KM85, KM75, CR37, YR30G, CM55, CM75, YR21G, CM51, YR29, CM30, YR30, CM65, CM40G, CR30, CR28, CM41, YR21, CR36, CM70, CM30G, CR30G, CM52, CR27V, CR21G, KM70, CM41V, CR21, YR22, CR36V, CM85

Toyota MR2, SW21, SW20, SW20L

Toyota Mark II Wagon Qualis, SXV20, SXV25, SXV20W, SXV25W

Toyota Mark II, GX90, LX90Y, SX90, GX70, LX80Q, GX100, LX100, GX105, SX80, GX81, YX80, LX80, LX90, GX70G

Toyota Master Ace Surf, CR37, CR21G, YR36G, CR21, YR21, CR28, YR36, CR30G, YR21G, YR30, YR30G, CR36, CR37G, CR30, CR28G

Toyota Nadia, SXN10, SXN10H, SXN15, SXN15H

Toyota Paseo, EL44, EL54

Toyota Picnic, CXM10L, SXM10, CXM10, SXM10L

Toyota Previa, TCR10, TCR20, TCR21, TCR11

Toyota Quick Delivery, LY270, RZU68, LY228, RZU280, XZU281

Toyota RAV4, SXA15, SXA15G, SXA16, SXA10G, SXA11, SXA10, SXA10W, SXA11G, SXA16G, SXA10C, SXA11W

Toyota Raum, EXZ15, EXZ10

Toyota Regius Ace, KZh216, Lh272V, RZh200, RZh283K, Lh219, Lh215, Lh240, Lh229, Lh202, Lh272K, Lh288K, Lh225, Lh282, KZh226, Lh286, RZh224, RZh283, RZh202V, KZh200, Lh209, Lh268, KZh220, Lh213, Lh268V, RZh225, Lh217, Lh223, RZh212V, KZh210, Lh200, RZh202, RZh211, Lh278V, Lh278, Lh284, Lh288, RZh201, Lh220, Lh262, Lh272, RZh212K, Lh262V, Lh203, RZh212, KZh206, Lh207, RZh233, Lh282K, Lh210

Toyota Regius, RCh57W, LXh53, KCh56W, LXh59, RCh51W, RCh57, KCh50W, KCh56, KCh50, RCh51

Toyota Scepter, SXV15, VCV10, VCV15, VCV15W, SXV10, SXV15W

Toyota Sera, EXY10

Toyota Soarer, GZ20

Toyota Solara, SXV20, MCV20

Toyota Sprinter Carib, AE115G, AE115, AE114, AE111, AE95, AE111G, AE114G, AE95G

Toyota Sprinter Marino, AE100, AE101

Toyota Sprinter Trueno, AE91, AE110, AE100, AE101, AE111, AE92

Toyota Sprinter, CE107, AE111, AE95, EE103, CE105, AE109, CE109, AE91, EE111, CE113, AE101, EE101, EE104G, EE104, AE110, CE110, EE102, AE114, AE92, CE102G, CE104, CE106, CE108, CE114, CE108G, AE100, CE116, CE102, AE104, CE100

Toyota Starlet, EP91, NP90, NP80, EP82, EP95, EP85

Toyota Supra, GA70, GA70H, MA70

Toyota Tacoma, VZN170, VZN195, RZN161, RZN140, RZN196, VZN150, RZN191, RZN171, RZN150

Toyota Tercel, EL45, EL41, EL43, NL40, EL55, EL53, NL50, EL31

Toyota Town Ace Noah, CR42, CR41, SR40G, CR40, SR50, KR52, CR50, CR51, SR40, CR50G, CR52, SR50G, CR40G, KR42

Toyota Town Ace, CM51, CM30, CM55, CM70, CR28G, CR36, CR37G, YR21G, CM85, CR27, CM41, YR36, YR30G, CR36V, CR30G, CR21G, KM70, CR21, CM75, CR27V, CR37, CM52, KM85, YR30, SR40, CR28, CR30, CM40, CM65, YR21, YR36G, KM75

Toyota ToyoAce, LY230, RZY230, LY280, RZU340, LY152, LY212, LY240, LY122, LY290, LY162, RZY281, LY202, RZY231, LY112, RZU300, RZY220, LY132, LY102, LY220, LY270

Toyota Tundra, VCK40, VCK30

Toyota Vista Ardeo, SV50, SV55, SV50G, SV55G, ZZV50, ZZV50G

Toyota Vista, SV42, SV21, SV50, CV43, SV33, SV35, VZV32, VZV20, SV43, SV41, SV22, SV20, VZV33, SV32, SV55, SV30, ZZV50, CV30, SV40, SV25

Toyota Windom, VCV11, VCV10

Для двигателей:

1GFE, 1GGE, 2LTE, 3YP, 2LT, 4SFE, 4SFI, 4AFE, 4AGE, 5AFE, 5AFHE, 3RZFPE, 5L, 3RZFP, 5EFE, 3EE, 1NT, 3ETE, 4EFE, 5EFHE, 1KZTE, 3RZFE, 1KDFTV, 5LE, 5VZFE, 1VZFE, 4VZFE, 5SFNE, 3VZFE, 3CT, 5SFE, 1SI, 2CT, 3SGE, 3SFE, 2VZFE, 1MZFE, 2C, 3SFSE, 3CTE, 7KE, 3CE, 4YEC, 3YEU, 3YPE, 3L, 7AFE, 5AF, 3SGELU, 2TZFE, 3RZF, 1UZFE, 1GGPE, 1GGZE, 2LTHE, 5ME, 7MGE, 2L, 2RZE, 2KDFTV, 2TZFZE, 1ZZFE, 4AFHE, 4AF, 3ZZFE, 1RZ, 1RZE, 1HDT, 1FZF, 1FZFE, 1HDFTE, 1PZ, 2UZFE, 1HZ, 1HDFT, 3SGTE, 1GGTEU, 1GGEU, 1N, 4EFTE, 7MGTE, 2RZFE, 14B

Как проверить диодный мост на генераторе мультиметром и лампочкой?

 

Значимость диодного моста в генераторе определяется его полезными свойствами выпрямлять ток. Убедиться в работоспособности диодного моста можно лишь на установленном генераторе, снять и разобрать который, может отнять уйму времени и сил. Однако, зная определенные тонкости работы электроприборов, можно узнать, рабочий диодный мост вы держите в руках или нет? Сегодня мы расскажем вам, как проверить диодный мост генератора, но вначале вы узнаете, для чего он нужен.

Роль диодного моста в генераторе

Как известно из электротехнических наук, существуют два вида электрического тока – это переменный и постоянный. Главное отличие их заключается в том, что в переменном токе заряженные частицы двигаются в разных направлениях, а в постоянном только в одном. Переменный ток имеет хорошие экономические показатели в плане передачи его на дальние расстояния, однако многие электрические приборы работают сейчас только на постоянном токе.

 

Кроме того, для зарядки автомобильного аккумулятора и работы многих электрических приборов необходим именно постоянный ток, получение которого из генератора невозможно. Именно для этих целей в генераторе устанавливают диодный мост.

Диодный мост выполняется в виде двух металлических пластин, проводящих электрический ток. По всей площади пластин встроены специальные полупроводниковые элементы – диоды, которые устанавливаются в чередующемся порядке. Суть работы диодов всегда и везде заключается в том, что они пропускают такую величину, как ток только в одном единственном направлении, таким образом, выпрямляя напряжение.

Переменное напряжение, выходящее с генератора обеспечивает изменение направления движения электронов. Поэтому для получения постоянного напряжения необходимо не только блокировать прохождение электронов в «неправильную» сторону, но и перенаправить их, чтобы обе фазы переменного тока работали на создание постоянного тока. Эту задачу и выполняет диодный мост. Благодаря переменному току, напряжение поочередно появляется на выводах фаз, что и позволяет отделять положительное напряжение от отрицательного. При этом каждый диод моста пропускает напряжение лишь в одну сторону, поэтому к каждому выводу генератора присоединены два диода, отделяющие положительное и отрицательное напряжение. Нередко встречаются модели генераторов, которые вырабатывают не только положительное, относительно кузова напряжение, но и отрицательное, поэтому в них к каждому выводу обмотки подключены три диода. На многих современных машинах диодный мост устроен сложней, но общий принцип работы неизменен, а аккумулятор выступает в роли конденсатора, гасящего колебания напряжения.

Схема проверки диодного моста

Часто случается так, что диодный мост попросту выходит из строя. Такое может случиться, если полярность аккумулятора была перепутана или в генераторе возникло замыкание электрической цепи. Во время покупки нового, или при ремонте старого диодного моста, его необходимо проверить перед установкой на автомобиль. Для этого можно использовать два способа, которые перечислены ниже.

Неисправности

 

В автомобиле всего два источника постоянного напряжения, обеспечивающих работу бортовой сети – аккумулятор и генератор. Поэтому любая неисправность диодного моста обязательно отражается на работе бортовой сети. Если у вас быстро «садится» новый аккумулятор, тускло светят фары или тяжело заводится стартер в мороз, велика вероятность, что проблема в диодном мосте. Если приемник или CD/USB проигрыватель начал искажать звук при работающем двигателе, то велика вероятность, что проблема в диодном мосте генератора.

Когда пробит или оборван один из диодов моста, то вместо стабильного пульсирующего напряжения на выходе генератора появляется напряжение с провалами. Ведь во время соответствующего полупериода диод не может передавать напряжение в бортовую сеть, из-за чего и происходит провал. Аккумулятор в какой-то мере компенсирует эти провалы за счет своих ресурсов, но общее напряжение сети становится немного меньше. Кроме того, провалы являются источниками электромагнитных помех, негативно воздействующих на звуковоспроизводящее оборудование.

Диагностика моста с помощью мультиметра + Видео

Единственный способ нормально проверить диодный мост – снять генератор с двигателя, отсоединить от него мост и прозвонить с помощью тестера. Ведь проблема может быть не только в диодном мосту, но и в обмотках, контактах или регуляторе напряжения. Методика снятия и разборки генератора на различных машинах отличается, поэтому воспользуйтесь руководством по ремонту или обслуживанию вашей машины. Сняв и разобрав генератор, снимите с него диодный мост. На одних устройствах он присоединен к генератору с помощью болтов, на других с помощью пайки. Краской поставьте метки на генераторе и диодном мосте, чтобы не перепутать его ориентацию при установке. Сняв диодный мост, возьмите тестер (мультиметр) и переведите его в режим измерения сопротивления со звуковой индикацией.

 

Мультиметр – универсальный прибор, предназначенный для измерения электрических величин и проверки работоспособностей других электрических приборов и элементов. Присоединяйте щупы прибора к обоим выводам диода. На многих мостах минусовой вывод половины диодов присоединен к центральной алюминиевой или стальной пластине, а половина плюсовых выводов диодов присоединена к металлической жиле – оголенному луженому проводу диаметром не менее 1 мм. Для проверки каждого диода касайтесь сначала одним щупом центральной пластины или жилы, а другим противоположного вывода диода, затем меняйте местами щупы. Если диод исправен, то «пищать» тестер будет лишь при определенном положении щупов. Если же прибор пищит при любом порядке присоединения щупов, то диод пробит. Если тестер не пищит ни при каком порядке проверки, то диод оборван.

Прибор должен издавать звуковой сигнал, только при проверке одной стороны. Аналогичным образом проверяются все остальные диоды моста.

Другой вариант проверки мультиметром более точный и подразумевает использование другой физической величины – сопротивления. Для этого переключатель прибора устанавливается в новое положение «1kOm». Суть замеров при этом не меняется, за исключением того, что прибор в одну сторону должен показывать от 500 до 800 Ом, а в другую – бесконечность. Таким образом, диод можно вполне считать работоспособным.

Проверяем лампочкой на 12 вольт

Если соответствующего прибора у вас не имеется, то вместо него можно использовать лампу. Для этого можно использовать аккумулятор и лампу на 12 вольт. Соберите схему лампа – аккумулятор и в разрыве цепи зачистите провода с помощью ножа. Эти концы будут представлять собой щупы, с помощью которых можно производить проверку. Как вы правильно догадались, при одной полярности подключения к диоду лампа должна загореться, а при другой – не реагировать. Только в этом случае диод считается исправным.

Есть еще один способ проверки лампой, но без разборки генератора. Однако его возможности позволяют проверить только группы диодов в целом. Соберите такую же схему лампа – аккумулятор и сделайте свободные концы в разрыве схемы. Измерения выполняются в 4 этапа:

  • Первый этап. Выполняется проверка абсолютно всех диодов. Один из свободных концов подключается на минусовую клемму генератора, а второй на выходной контакт «30». Если лампа загорелась – можно смело судить о наличии короткого замыкания в цепи диодов (повреждение единственного или определенной группы диодов одновременно).
  • Второй этап. Теперь необходимо проверить «минусовую» группу полупроводниковых элементов. Для этого минус необходимо подключить на массу генератора (или корпус), а плюс нужно плотно прислонить к болту, на котором крепится диодный мост. Если лампочка загорелась или начала моргать, значит, имеется неисправность в минусовой группе диодного моста.
  • Третий этап. Далее проверке подвергается плюсовая группа диодов. Минусовой конец лампы идет на болт крепления диодного моста, а плюс устанавливается на выводе «30». Любое загорание лампы свидетельствует о наличии короткого замыкания.
  • Четвертый этап. В последнюю очередь проверяют второстепенную группу. Для этого нужно минусовой конец нужно оставить на том же месте, а плюс поместить на контактный вывод «61». В случае если лампа загорелась – это тоже признак определенной неисправности.

Вот так выполняется проверка диодного моста. На этом она завершается. Как видите это совсем не сложно, и справиться с этим можно без специальных знаний в области электротехники. 

Диодный мост для 220 вольт

Тема: как выбрать диод для получения постоянного тока из переменного.

Порой, когда дело приходится иметь с блоками питания (их ремонтом, сборкой своими руками) сталкиваешься с его выпрямительной частью, которая из переменного напряжения делает постоянное. Эта часть есть не что иное как диодный выпрямительный мост. Для технарей электротехников известно, что это такое и какова функция этого элемента электрических схем. Для непосвященных поясню — большинство электротехники содержат в своих схемах блок питания, который понижает сетевое напряжение 220 вольт в меньшее, что используется устройствами (3, 5, 9, 12, 24 вольта, это наиболее распространенные величины пониженных напряжений). В сети используется переменный ток, а практически все электронные схемы работают на постоянном. Так вот, для преобразования переменного напряжения в постоянное и используется диодный мост.

Выпрямительные диодные мосты бывают готовыми сборками в едином корпусе, а бывают и самодельными, которые спаиваются из четырех одинаковых диодов. А какие диоды нужны для самодельного диодного моста и как правильно подобрать их для выпрямителя? Все достаточно просто. Основными параметрами для выбора диодов на мост являются напряжение (обратное) и сила тока (которую они могут через себя пропускать без перегрева).

Напомню, что диоды при прямом подключении (плюс диода к плюсу прилагаемого напряжения, а минус диода к минусу прилагаемого напряжения) к питанию пропускают через себя электрический ток. В этом режиме (открытом) на них оседает небольшое напряжение в пределах около 0,6 вольт. Как и любые другие проводники они имеют свое внутреннее сопротивление (что и обуславливает это небольшое падение напряжения на них в открытом состоянии). Чем оно больше, тем меньшую силу тока диод способен через себя пропустить. Если же на диод приложить постоянное обратное напряжение (на плюс диода подать минус источника, и на минус диода подать плюс источника), то диод будет работать в режиме запирания. Он не будет через себя пропускать постоянный ток (будет закрыт).

Так вот, есть максимальная величина обратного напряжения, которую диод может выдержать не входя в режим электрического и теплового пробоя. Именно это обратное напряжение и нужно учитывать при выборе диодов на выпрямительный мост. Если на диодный мост будет подаваться напряжение 220 вольт переменного тока, значит диоды моста должны быть рассчитаны на большее напряжение (с запасом не менее 25%). А лучше вовсе брать с достаточно большим запасом. Это убережет полупроводники от попадания на них случайных скачков напряжения, идущие от сети. Сейчас на обычные, небольшие блоки питания ставят диоды серии 1n4007, у которых обратное напряжение равно 1000 вольтам, а долговременный ток они могут выдерживать до 1 ампера (при температуре 75 градусов).

Второй, и пожалуй главной характеристикой выпрямительного диода является сила тока, которую он может пропускать через себя длительное время (без перегрева). Изначально вы должны знать, на какой максимальный ток рассчитан ваш блок питания. И только после этого уже нужно подбирать выпрямительные диоды на мост. К примеру, вы решили сделать себе самодельный регулируемый блок питания с выходным напряжением до 15 вольт и максимальным током в 6 ампер. Следовательно, под такой источник питания нужно брать диоды, рассчитанные на силу тока порядка 10 ампер (плюс определенный запас по току). Ток в 6 ампер как бы относительно немалый. Он будет нагревать диоды выпрямительного моста. Значит под эти диоды, мост еще нужно предусмотреть охлаждающий радиатор.

Напомню, что большинство полупроводниковых компонентов сделаны из кремния, а этот материал имеет максимальную рабочую температуру 150—170 °C. Выход за эти пределы разрушаю полупроводник, в нашем случае диоды диодного моста. Лучше держать температуру диодов в пределах до 75 °C. Поставьте на мост небольшой радиатор и посмотрите не выходит ли температура при максимальной нагрузки блока питания за допустимые пределы.

Диодных мостов и диодов (под них) существует достаточно большое количество. При выборе сначала в поисковике найдите справочную таблицу диодов и диодных мостов, где указаны основные технические характеристики выпрямителей. Выберите наиболее подходящий компонент с учетом номинального обратного напряжения и силы тока. Если вы поставите на диодный мост диоды с большими номинальными токами и напряжениями, ничего страшного, это будет даже лучше, как бы излишний запас. Но подбирать меньшие или впритык лучше не стоит.

Видео по этой теме:

Купить диодный мост

Купить диодный мост для светодиодной ленты 220 Вольт Вам нужно по причине, которая указана ниже.

Для подключения светодиодных лент в сеть переменного тока промышленной частоты необходимо специальное устройство, которое называется диодный мост. Диодные мосты предназначены для выпрямления переменного тока промышленной частоты, то есть благодаря схеме "диодный мост" происходит преобразование переменного тока в ток постоянный.

Схема выпрямления, которая находится внутри герметичного корпуса вилки для светодиодной ленты 220 Вольт приведена выше. На вход такой схемы поступает переменный ток. Если говорить проще, то на выходе диодного моста получается пульсирующий постоянный ток. Диоды в данной схеме обрезают полуволны так, что положительные полуволны образуют "плюс" постоянного тока, а отрицательные полуолны — "минус".

Светодиодная лента не должна подключаться в бытовую розетку напрямую, потому что световые диоды всегда должны получать питание постоянного тока.

Таким образом, для того, чтобы получить свечение светодиодной ленты 220 Вольт нужно купить вилку для этой ленты (диодный мост).

У нас в наличии два типа выпрямителей для светодиодной ленты типа 5050 и для светодиодной ленты типа 3528. Они отличаются внешними разъемами, но технически практически идентичны. Номер (тип) ленты — это тип SMD светодиодов, на которых построена лента.

Необходимость в использовании коннектора-выпрямителя при подключении к сети светодиодных лент на 220 вольт обусловлена тем фактом, что светодиодам для нормальной работы требуется постоянный ток.

Техническое описание коннектора-выпрямителя

Коннектор для подключения светодиодных лент соответствующего питающего напряжения к сети переменного тока с напряжением 220В и частотой 50Гц (бытовая электросеть) представляет собой комбинированное устройство, основой которого является элементарный выпрямитель, построенный по схеме диодного моста (рис. 1).

Рис. 1. Принцип работы диодного моста.

Диодный мост — это электронная схема, предназначенная для выпрямления переменного тока в пульсирующий постоянный. В результате преобразования, на выходе диодного моста получается пульсирующее напряжение вдвое большей частоты, чем на входе, но стабильной полярности. В коннекторе не предусмотрено иных электронных компонентов, таких как конденсатор, обычно используемых для сглаживания пульсаций в блоках питания электронных приборов.

Диодный мост выполнен в виде монолитной диодной сборки размером 23х23мм и помещен в пластиковый корпус, который одновременно является и внешним изолятором (рис. 2). К выводам диодной сборки припаиваются провода входной (переменного тока) и выходной (постоянного тока) цепей.

Рис. 2. Диодный мост и коннектор в сборе.

Технические параметры диодного моста

  • Максимальное постоянное обратное напряжение, В: 600
  • Максимальное импульсное обратное напряжение, В: 600
  • Максимальный прямой (выпрямленный за полупериод) ток, А: 4
  • Максимальный допустимый прямой импульсный ток, А: 80
  • Максимальный обратный ток, мкА: 10
  • Максимальное прямое напряжение, В при Iпр., А= 2: 1,05
  • Максимальное время обратного восстановления, мкс: 500
  • Рабочая температура, С: -40…150
  • Способ монтажа: пайка
  • Количество фаз: 1

Соединение выпрямителя и светодиодной ленты

Входная цепь, как правило, комплектуется электрической вилкой (рис. 3) типа А (слева) или типа С (справа), предназначенной, в основном, для проверки работоспособности. Обычно при монтаже в электросеть вилка обрезается, и монтаж производится путем присоединения зачищенных проводов коннектора к токоподводящей цепи.

Рис. 3. Типы вилок, используемых в выпрямителе.

Подключение (рис. 4) коннектора к светодиодной ленте 1, рассчитанной на постоянный ток напряжением 220В производится посредством разъема 3 через вилку 2, которая входит в комплект коннектора. Вилка 2 подключается к светодиодной ленте таким образом, чтобы обеспечить надежный контакт с токопроводящими шинами ленты (рис. 7). Дополнительной изоляции соединения не требуется.

Рис. 4. Порядок подключения светодиодной ленты 220В к выпрямителю.

В комплектацию выпрямителя также входит силиконовая заглушка, с помощью которой изолируется свободный конец светодиодной ленты (рис. 5), закрывая токопроводящие шины на конце ленты.

Рис. 5. Оконечная силиконовая заглушка. Задайте вопрос У Вас остались вопросы?

Или кликните на кнопку слева и задайте свой вопрос — подробный ответ Вы получите очень быстро.

Мы всегда стараемся помочь.

РАСПРОДАЖА! Цены снижены до 60%! Смотрите также:Светодиодные прожекторы 12 вольт, 24 вольтаСветодиодные лампы Е27 на 12, 24, 36 вольтВопросы покупателей Вы спрашивали — мы отвечалиНаши ответы на несколько сотен самых распространённых вопросов: как не ошибиться при выборе, как правильно подключить, решения проблем.Новости и акции

  • 05.11.2019Поступление в продажу новой ландшафтной светодиодной лампы F18-2S на 24, 36, 48 вольт
  • 05.06.2019Ожидается поступление светодиодных матриц и прожекторов мощностью до 500 ватт с белым нейтральным светом, для сетей 110/127/220 вольт и для 12-24 вольт.
  • 02.10.2018Очередное поступление низковольтных светодиодных ламп Е27 на 12, 24, 36 вольт мощностью от 3 до 12 ватт.
    Новые мощные прожекторы на 500 ватт.
  • 01.10.2018Новая продукция — линейка низковольтных светодиодных прожекторов на 12-24 вольт пополнилась моделями на 60 ватт. Также в продаже новые драйверы на 70 и 80 ватт.
  • 28.09.2018Поступление новых недорогих светодиодных ламп Е27 на 24/36/48 вольт. Две модели бренда «Край Света» на 8 и 10.5 ватт.

Мостовой выпрямитель какого размера мне нужен для преобразования 12 В переменного тока в 12 В постоянного тока при нагрузке 200 Вт?

Даташит на устройство пробовали читать? Там вы увидите прямое падение напряжения на диодах внутри выпрямителя. В общем, вам нужно найти и прочитать техническое описание каждого используемого вами электрического компонента.

Падение тока - это мощность, которую необходимо рассеять (как бы более или менее). У нас также есть максимальная рабочая температура. Итак, вооружившись этой информацией, необходимо разработать систему охлаждения для работы с выпрямителем.

Итак, если мы посмотрим на действительные числа, у нас будет максимальное падение напряжения 1,2 В на элемент. В одно время у нас есть два проводящих диода, так что это 2,4 В умноженное на 17 А, что дает нам немного меньше 40 Вт в одном выпрямителе.

Далее мы имеем рабочую температуру полупроводникового перехода. От -65 до +150 градусов по Цельсию.

Итак, у нас есть следующая процедура, как получить повышение температуры выше температуры окружающей среды для устройства. Итак, давайте сначала посмотрим на тепловое сопротивление между переходом и корпусом.Это 1,5 К / Вт. Один кельвин и один градус Цельсия имеют одинаковую величину, поэтому таким образом мы можем получить повышение температуры.

Значит, при 40 Вт температура нашего спая будет на 60 К выше температуры корпуса. Оглядываясь назад на рабочие температуры, это дает нам максимальную температуру корпуса 90 градусов по Цельсию.

Теперь нам нужно оценить тепловое сопротивление радиатора, который нам нужно выбрать для нашего использования. Допустим, у нас температура окружающей среды 25 C. Это дает нам максимальную разницу температур 90-25 = 65 C между радиатором и окружающим воздухом.Итак, теперь мы делаем обратный расчет того, что у нас было на предыдущем шаге. У нас уже есть мощность 40 Вт и 65 С, поэтому делим их и получаем тепловое сопротивление радиатора 1625 К / Вт. Чем ниже, тем лучше, чтобы у вас было больше места для работы при более высоких температурах окружающей среды и для охлаждения выпрямителя.

Теперь мы знаем, какой радиатор нам нужен. Некоторые из основных руководств по радиаторам доступны здесь и здесь. Они немного более «академичны». Этот от Sparkfun видит немного больше "примененного".Используя эти ресурсы, вам «просто» нужно найти подходящий радиатор для выпрямителя.

В реальной жизни вам, вероятно, понадобится большой кусок металла с множеством ребер и большой вентилятор, обдувающий его воздухом, чтобы просто охладить выпрямитель. По моему личному мнению, было бы лучше поискать альтернативные источники постоянного тока, которые были бы немного более эффективными.

Выпрямители и блоки питания постоянного тока

| 12 В постоянного тока | 24 В постоянного тока | 48V DC | 150 - 1000 Вт | Крепление в стойку | Настенное крепление | Настольное крепление

AC-DC

Напряжение / мощность :
Вход 120/240 В переменного тока
Выход 12, 24, 48 В постоянного тока
150-1000 Вт

Компоненты:
Выпрямители
Зарядные устройства
Модули питания
Управление питанием
Источники питания

Конфигурации:
Крепление в стойку
Настенное крепление
Настольное



Выпрямители для монтажа в стойку и компоненты управления


Силовой модуль

Вход: 120/230 В переменного тока
Выход: 12, 24 или 48 В постоянного тока, 560 - 2200 Вт

Эти универсальные модули выпрямителей работают как источники питания или как зарядные устройства для систем на 12, 24 или 48 вольт; положительная, отрицательная или плавающая земля.Их можно использовать по отдельности или в комбинации, что позволяет установщику масштабировать систему от 500 до 10 000 Вт на стойку. Блоки могут быть подключены параллельно для резервирования N + 1, а контакты сигнализации позволяют осуществлять локальный или удаленный мониторинг. Дополнительный комплект проводки для быстрого подключения постоянного тока позволяет легко заменять модули без отключения системы.

Подробнее о силовых модулях серии



Менеджер функций питания

Вход: 12, 24 или 48 В постоянного тока
Общая допустимая нагрузка по току: 500A

Power Function Manager - это системный интегрирующий компонент, который преобразует обычные источники питания (или силовые модули) в полностью интегрированную и многофункциональную систему питания.Устройство обеспечивает управление, мониторинг, параллельное соединение и защиту источников питания 12, 24 или 48 В постоянного тока, положительного отрицательного полюса или заземления с плавающей точкой.

Подробнее о Power Function Manager



Интегрированные энергосистемы

Вход: 115/230 В переменного тока
Выход: 12, 24 или 48 В постоянного тока
11-40 А с внутренней батареей

The Integrated Power System (IPS) - это уникальный многофункциональный источник питания, который включает в себя встроенную резервную батарею и множество аксессуаров питания в одном корпусе 2RU (3.5 ″), что исключает необходимость трудоемкой системной интеграции, поиска компонентов и установки, а также экономит драгоценное место в стойке - идеально подходит для любых приложений с низким и средним энергопотреблением, требующих отказоустойчивой работы переменного тока.

Подробнее о серии Integrated Power System



Мобильные, настенные и настольные блоки питания


Источники питания - серия Heavy Duty

Вход: 115/230 В переменного тока
Выход: 12 или 24 В постоянного тока, 5-35 А

Эти сверхпрочные источники постоянного тока идеально подходят для питания оборудования связи 12 и 24 В на базовых станциях, удаленных объектах и ​​в приложениях мобильной связи, где надежность имеет решающее значение.Проверенная конструкция линейной схемы обеспечивает чистый бесшумный выход и длительный срок службы.

Узнать больше Источники питания для тяжелых условий эксплуатации серии



Power-Pac серии

Вход: 115/230 В переменного тока
Выход: 12 В постоянного тока, 5 А
Резервная батарея: 7–14 А / Ч

Этот блок питания на 12 В, 10 А имеет встроенные резервные батареи, которые заряжаются во время нормальной работы, а затем продолжают питать радиостанции при отключении переменного тока.Выберите аккумулятор емкостью 7 или 14 ампер-часов.

Подробнее о серии Power-Pac





Система электропитания на объекте

Вход: 115/230 В переменного тока
Выход: 12, 24 или 48 В, 250-500 Вт

Серия Site Power System (SPS) представляет собой законченное решение для питания постоянного тока, которое быстро интегрируется с батареями, нагрузками и мониторами. Доступный в конфигурациях 12, 24 и -48 В, 300 и 475 Вт, этот компактный узел содержит: источник питания с температурной компенсацией, автоматический цикл заряда аккумулятора Boost / Float; отключение низкого напряжения; и программируемые контакты сигнализации.Высокая рабочая температура с конвекционным охлаждением делает устройство идеальным для удаленных убежищ, бунгало на обочинах железных дорог и корпусов для установки на столб, а также для базовых станций частных сетей и микроволновых узлов.

Подробнее о системе питания площадки Серия




Мостовые выпрямительные диоды на 12 В | Продукты и поставщики

  • Разработка и разработка оборудования механизма управления стеклоподъемниками с использованием микроконтроллера.

    … Блок питания платы состоит из центрального отвода, понижающего трансформатор, входной сигнал которого составляет 220В и мкА, а на выходе - 12В-ОВ-12В и мкА, система электромеханического переключателя…, Резистор 1К, схема мостового выпрямителя состоит из четырех диодов 1N4007, LM78 12 и LM780S…

  • Проектирование и исследование источника питания для высоковольтной цепи активной ВЭП.

    (1) CT: обычный трансформатор напряжения малой мощности был используется в системе, когда U2 = 12v, k = U1 / U2, a.c. напряжение можно измерить на…, а действующее значение составляет 12 В. (2) Схема выпрямления: полный мостовой выпрямитель содержит четыре диода.

  • Недорогой и высокоэффективный блок питания для ПК, отвечающий требованиям 80+

    Как изображено на рис. 5, предлагаемый преобразователь представляет собой полумостовую конфигурацию и состоит из основных переключатели Q1 и Q2, резонансные индукторы Lr1 и Lr2, резонансный конденсатор Cr, один трансформатор T1, выходные выпрямительные диоды D1 и D2 и выход… получить основной выход + 12В.

  • Схемы переключателей бесплатные ссылки на электронные схемы

    • Переключатель «день / ночь» 12–24 В переменного и постоянного тока - в схеме используется мостовой выпрямитель для преобразования переменного тока в постоянный. .... Стабилитрон на 12 В ограничивает рабочее напряжение цепи до 12 В.

  • CR4 - Тема: зачем заземлять компьютер

    Он находится на выходе для низких напряжений + 12В, -12В, + 5В и всех остальных..... Сеть напрямую выпрямляется мостовым выпрямителем [4 диода.

  • Цепь - Цепи переключателя / Список схем - Цепи, разработанные Дэвидом А. Джонсоном, P.E.

    Переключатель день / ночь 12 В - 24 В переменного и постоянного тока - в схеме используется мостовой выпрямитель для преобразования переменного тока в постоянный. .... Стабилитрон на 12 В ограничивает рабочее напряжение цепи до 12 В.

  • Конструкция контроллеров с одним входом Синхронный DC-DC понижающий преобразователь с двумя выходами Конвертер

    Поставлять трансформатор 230В / 12В и 24В 3А. .... Выпрямитель диодный мост 66V DC.

  • Датчики: / Детекторы: Детекторы света Page 1

    Переключатель день / ночь 12 В - 24 В переменного и постоянного тока - в схеме используется мостовой выпрямитель для преобразования переменного тока в постоянный..... Стабилитрон на 12 В ограничивает рабочее напряжение цепи до 12 В.

  • CR4 - Thread: Можно ли использовать для зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов 12 В?

    Re: Можно ли использовать его для зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов 12 В? .... Я открыл коробку и обнаружил внутри выпрямительную схему с двумя диодными мостами и трансформатором с центральным ответвлением.

  • Оптимизация полномостового DC-DC преобразователя с удвоителем тока с автоматическим приводом и фазовым сдвигом со встроенным магнитным

    Эксплуатация предложенной конструкции достигается прототипом, работающим на частоте 80 кГц и номинальной мощностью 1 кВт (12 В -83 А)..... Ну наконец то, полученные результаты по КПД сравниваются с характеристиками диодного выпрямителя. с центральным отводом (DRCT) обычное .... Ключевые слова: выпрямитель с двойным током; оптимизация дизайна; встроенный магнитный; фаза сдвинутый полный мостовой преобразователь; самостоятельный водитель.

  • 12v% 20dc% 20full% 20wave% 20bridge% 20 Паспорт выпрямителя и примечания по применению

    TPS62120DCN Инструменты Техаса РЕГУЛЯТОР ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ, PDSO8, ЗЕЛЕНЫЙ, ПЛАСТИК, СОТ-23, 8 КОНТАКТОВ
    TPS62120DCNR Инструменты Техаса Понижающий преобразователь 15 В, 75 мА, КПД 96% с DCS-Control 8-SOT-23-40 до 85
    TPS61220DCK Инструменты Техаса 0.4 КОНТРОЛЛЕР ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРА, PDSO6, ПЛАСТИКОВЫЙ, SC-70, 6 КОНТАКТОВ
    TPS61220DCKR Инструменты Техаса Низкое входное напряжение, повышающий преобразователь 0,7 В с током покоя 5,5 мкА 6-SC70 от -40 до 85
    TPS62120DCNT Инструменты Техаса Понижающий преобразователь 15 В, 75 мА, КПД 96% с DCS-Control 8-SOT-23-40 до 85
    TLV61220DCKR Инструменты Техаса Повышающий преобразователь низкого входного напряжения в 6-выводном корпусе TSOT-23 8-SOT-23-40 до 85

    Источники питания постоянного тока (часть 2)




    продолжение части 1

    -Проектирование схемы питания-

    До сих пор мы рассматривали схемы питания в очень общем виде.В практической работе с электроникой вам, очевидно, потребуется преобразовать эту теоретическую информацию в практическую схему с определенными значениями компонентов, чтобы удовлетворить потребности вашего предполагаемого приложения. Проектирование простой схемы питания редко бывает сложно, требуется лишь несколько компонентов, и обычно в их ценностях будет значительная свобода действий. Обычно вам не нужно производить какие-либо расчеты слишком точно.

    В большинстве простых цепей питания трансформатор является наиболее важным. (и самый дорогой) компонент.Есть четыре основных спецификации для силовой трансформатор:

    • • Первичное напряжение
    • • Вторичное напряжение
    • • Номинальная мощность
    • • Коэффициент регулирования

    Первичное напряжение - это просто переменное напряжение, которое трансформатор ожидает увидеть. на первичной обмотке или на входе. В США наиболее распространены трансформаторы предназначены для использования на обычном домашнем переменном токе, который имеет номинальное значение около 120 В переменного тока.Иногда первичный трансформатор маркируется 110 В переменного тока или 117 В переменного тока. Разные производители используют несколько разные стандарты. Фактическое напряжение переменного тока в доме имеет тенденцию колебаться, так что все это просто номиналы, и все они считаются идентичными.

    Вы можете встретить трансформатор с номинальным первичным напряжением 220 В переменного тока. или 240 В переменного тока. Можно ли использовать такой трансформатор с обычным домашним током? Конечно, но вы получите другое вторичное напряжение, чем указано на корпус трансформатора.Первичное напряжение в основном является эталоном, который определяет вторичное напряжение. Уменьшение первичного напряжения приведет к в более низком вторичном напряжении и наоборот.

    Иногда можно встретить силовой трансформатор с низкой первичной обмоткой. номинальное напряжение, например 32 В переменного тока. Вы могли бы использовать такой трансформатор на обычном домашнем токе, но я бы не стал на это рассчитывать. Чрезмерный вклад напряжение может привести к перегреву трансформатора и его возгоранию. Если осталось без присмотра, это может привести к пожару.

    Вторичное напряжение силового трансформатора обычно считается самая важная спецификация. Он указан в среднеквадратичном переменном токе для указанной первичной напряжение на входе. Номинальное вторичное напряжение всегда предполагает полное используется номинальная мощность нагрузки, т. е. максимальный номинальный потребляемый ток составляет используется схемой нагрузки. При меньшей нагрузке фактическая вторичная напряжение будет выше его номинального значения.

    При выборе силового трансформатора для конкретного применения необходимо использовать напряжение на вторичной обмотке несколько выше, чем заданное номинальное значение.Например, если вы строите схему питания мостового выпрямителя с выходное напряжение +12 вольт, вторичную обмотку трансформатора необходимо поставить выходит чуть больше 12 вольт. Почему? Из-за падения напряжения на резистор перенапряжения, резистор фильтра и каждый из диодов.

    Выходное напряжение блока питания всегда будет несколько ниже, чем вторичное напряжение трансформатора, потому что для самой цепи питания требуется использовать часть энергии для работы.Производители трансформаторов примите это во внимание. Вот почему стандартные номинальные значения вторичного напряжения готовых силовых трансформаторов, как правило, выглядят так неудобно. Трансформатор рассчитанный на 6,3 В переменного тока на вторичной обмотке, будет использоваться при питании 5 или 6 вольт. Питание Два других наиболее распространенных вторичного напряжения трансформатора составляют 12,6 В переменного тока. (для блоков питания 12 В) и 25,2 В переменного тока (для блоков питания 24 В).

    В практических конструкторских работах номинальная мощность почти так же важна. как вторичное напряжение.Эта спецификация сообщает нам максимальную нагрузку на трансформатор может надежно питаться, не рискуя перегореть. В номинальное вторичное напряжение предполагает, что на выход трансформатора.

    Обычно номинальная мощность указывается в ваттах или вольт-амперах (ВА). Эти два термина взаимозаменяемы, поскольку мощность равна напряжению раз больше текущего:

    P = EI

    Чтобы найти максимально допустимый потребляемый ток, просто разделите номинальную мощность по вторичному напряжению:

    I = P / E

    Например, предположим, что у нас есть силовой трансформатор, рассчитанный на вторичный напряжение 12.6 В переменного тока и номинальной мощностью 15 Вт или 15 ВА. Максимум ток утечки, с которой может безопасно работать этот трансформатор, составляет около:

    I = 15 / 12,6 = 1,2 ампер

    Трансформатор может выдерживать кратковременные скачки нагрузки более высокого тока, если поскольку это чрезмерное потребление энергии не длится слишком долго.

    Некоторые производители и продавцы запчастей указывают номинальную мощность трансформатора. непосредственно в токе (амперы или мА (а не в мощности (ватты или ВА). для большинства любительских работ это, как правило, более удобно.Если вам нужно определить фактическая мощность, вы можете просто умножить текущее значение на вторичное номинальное напряжение, как было предложено ранее:

    P = EI

    Коэффициент регулирования, вероятно, наименее известная спецификация трансформатора. для большинства людей, работающих в области электроники, будь то профессионалы или любители уровень. Обычно это менее важно, чем другие спецификации, которые у нас есть уже рассмотрел. Во многих практических приложениях на это можно спокойно не обращать внимания.

    Ранее мы упоминали, что номинальное вторичное напряжение силового трансформатора предполагает, что нагрузка на полную мощность (номинальная мощность) приложена к выход трансформатора (вторичный). Уменьшение тока утечки вызовет фактическое вторичное напряжение будет расти. Коэффициент регулирования - это измерение на сколько увеличится вторичное напряжение при уменьшении тока нагрузки до нуля. Типичный коэффициент регулирования составляет около 10%. Для трансформатора 12,6 В переменного тока с коэффициентом регулирования 10%, при небольшом потреблении тока нагрузки или его отсутствии, фактическое вторичное выходное напряжение может достигать:

    Vout = Vs + 0.1Vs

    = 12,6 + (0,1 х 12,6)

    = 12,6 + 1,26

    = 13,86 В перем. Тока

    (В этом уравнении Vs обозначает номинальное вторичное напряжение трансформатора, и Vout - фактическое выходное напряжение при токе нагрузки 0 ([или около 0]).)

    Если трансформатор подключен к цепи в обратном направлении, он будет действовать как повышающий трансформатор. Например, стандартный силовой трансформатор на 12,6 В переменного тока. подключен наоборот, поэтому источник 120 В перем. тока подается на номинальную вторичную обмотку. обмотка (здесь используется в качестве первичной), будет производить выходное напряжение 1,143 В перем.Через повышающий трансформатор может проходить только небольшой ток, поскольку его номинальная мощность остается прежней, а мощность является продуктом напряжения раз текущее.

    Случайное включение силового трансформатора в обратном направлении в цепи питания может разрушить каждый полупроводник и многие другие компоненты в цепи питания и в цепи нагрузки.

    Для полноты картины упомянем также изолирующий трансформатор, который имеет одинаковое количество витков в первичной и вторичной обмотках.Выходное напряжение равно входному (без учета небольших потерь внутри самого трансформатора), но выходная цепь будет электрически изолирован от входной цепи трансформатором.

    Выбрать диоды для использования в цепи питания довольно просто. Для По большей части, нас интересуют только две ключевые характеристики. Первое из них относительно просты, хотя могут иметь несколько разных имен, что может привести к путанице:

    • • PIV (обратное пиковое напряжение)
    • • PRV (Пиковое обратное напряжение)
    • • Максимальное обратное напряжение
    • • Максимальное напряжение обратного смещения

    Вы можете встретить другие имена для той же спецификации.Все они означают тоже самое. Какое наибольшее напряжение диод может безопасно и надежно блокировать, когда он обратный? Если приложенное напряжение превышает этот максимум напряжения, pn переход диода выйдет из строя и начнет проводить сильные токи. Очень высока вероятность того, что диод будет необратимо поврежден или разрушен. этим неконтролируемым лавинным эффектом.

    В цепях питания PIV просто должен быть выше максимального ожидаемое входное напряжение на первичной обмотке трансформатора.Даже наихудшее короткое замыкание вряд ли приведет к подаче большего напряжения через диод (ы), чем этот. Тем не менее, никогда не помешает немного дополнительного пространства для головы. в спецификации PIV.

    Для большинства цепей питания, питающихся от обычного сетевого тока, диоды должны иметь рейтинг PIV не менее 200 вольт, но 300 вольт или 400 вольт. вольт (или даже выше) обеспечит немного большую защиту при небольшом или нулевом добавленные расходы.

    Более важная характеристика диода - максимальный (или пиковый) ток. возможности.Весь ток, потребляемый цепью нагрузки, должен проходить через диод (ы). Для безопасности и надежности максимально увеличьте ток диода. Например, если предполагается, что цепь нагрузки потребляет токи до 1 ампера, не используйте диод с номиналом всего 1 ампер или даже 1,5 ампера. Используйте по крайней мере 2-амперный диод, а лучше еще более мощный.

    В некоторых случаях может потребоваться измерение падения напряжения на диоде (ах). Учет при проектировании схемы питания.Это связано с малое внутреннее сопротивление pn перехода при прямом смещении. Обычно падение напряжения на диоде с прямым смещением будет минимальным и может быть считается незначительным. Точное значение может немного отличаться, но для большинство кремниевых диодов (тип, наиболее часто используемый в современной электронике), номинальное падение напряжения с прямым смещением составляет около 0,7 В на диод. Если здесь Если несколько диодов включены последовательно, то падение напряжения будет кумулятивным. Старшая германиевые диоды имеют меньшее падение напряжения - обычно около 0.3 вольта, но они обычно менее надежны и имеют меньший максимальный ток и PIV рейтинги, чем кремниевые диоды.

    В простой схеме однополупериодного выпрямителя, конечно, только один диод. В схеме двухполупериодного выпрямителя их два, а схема мостового выпрямителя имеет четыре. В этих схемах с несколькими диодами все диоды должны быть согласованы, что все они должны быть одного типа.

    Диоды серии lN400x очень хорошо подходят для источников питания.Чем больше последняя цифра, тем выше максимальные рейтинги устройства. 1N4002 хорош для схем с низким энергопотреблением, но я бы рекомендовал использовать как минимум 1N4003 или 1N4004 в большинстве цепей питания, на всякий случай. В некоторых приложениях с высокой мощностью вам может понадобиться что-то вроде 1N4007. я не рекомендую использовать 1N4001 в цепях питания. Серия lN400x все диоды рассчитаны на максимальный непрерывный ток 1 ампер, но они могут выдерживают скачки напряжения до 30 ампер.Разница в рейтингах PIV:

    • 1N4001 PIV = 50 В
    • 1N4002 PIV = 100 вольт
    • 1N4003 PIV = 200 вольт
    • 1N4004 PIV = 400 В
    • 1N4005 PIV = 600 В
    • 1N4006 PIV = 800 В
    • 1N4007 PIV = 1000 вольт

    Если ваша цепь питания должна выдавать более 0,75 ампер, я бы предлагаем использовать диод для тяжелых условий эксплуатации, например, серии 1N540x, который рассчитан на при непрерывном токе 3 ампера и скачках до 200 ампер:

    • 1N5400 PIV = 50 В
    • 1N5402 PIV = 200 вольт
    • 1N5404 PIV = 400 В

    В многодиодных цепях, особенно в мостовых выпрямителях, полный ток нагрузка в некоторой степени распределяется между диодами.

    Для конденсатора фильтра, как показывает опыт, чем больше емкость, тем лучше фильтрация. Для большинства схем питания на основе выпрямителей для конденсатора фильтра следует использовать не менее 100 мкФ, а желательно намного больше. Обычно используются конденсаторы емкостью 500 и 1000 мкФ. С тех пор, как мы говорят о таких больших емкостях, электролитические конденсаторы обычно единственный практичный выбор. Электролитики поляризованы, поэтому их необходимо устанавливать с осторожностью.Если установить в обратном порядке, они не будут работать и почти наверняка будут быть безвозвратно поврежденным. Кроме того, существует довольно высокая вероятность того, что электролитический конденсатор, подключенный к обратной полярности на длительный период может взорваться.

    Рабочее напряжение конденсатора фильтра должно быть не менее чем вдвое больше номинальное выходное напряжение цепи питания. Например, если вы при сборке источника питания +12 В используйте конденсаторы фильтра, рассчитанные не менее 25 вольт.Однако не следует слишком завышать рабочее напряжение. Некоторые электролитические конденсаторы могут высохнуть и преждевременно стареть, если они будут эксплуатироваться при слишком низкой напряжение в течение длительного периода. Они даже могут изнашиваться, просто сидя на полка (приложенное напряжение = 0). Новые устройства менее подвержены таким проблемам, но все же не рекомендуется использовать электролитический конденсатор на 1000 вольт. в 12-вольтовой цепи. К тому же он был бы намного дороже и громоздче, чем он должен делать работу правильно.

    Количество пульсаций в выходном сигнале источника питания прямо пропорционально току нагрузки и обратно пропорционален току конденсатора фильтра. значение. То есть увеличение тока нагрузки будет иметь тенденцию вызывать большую пульсацию. появиться в выходном напряжении. Использование большего значения емкости уменьшит пульсация для данной величины тока нагрузки. Это показано в график Fgr. 25.

    _25 Использование большего значения емкости снизит пульсацию для данного величина тока нагрузки.

    -Использование стандартных микросхем стабилизатора напряжения-

    Ранее в этом разделе мы кратко упоминали микросхемы стабилизаторов напряжения. Сейчас самое время взглянуть на их использование более внимательно.

    Самыми популярными микросхемами стабилизаторов напряжения для любителей являются серия 78xx. В этой серии семь общедоступных статей. «Xx» часть число обозначает регулируемое выходное напряжение:

    • 7805 5 вольт
    • 7806 6 вольт
    • 7808 8 вольт
    • 7812 12 вольт
    • 7815 15 вольт
    • 7818 18 вольт
    • 7824 24 В

    Выход микросхемы стабилизатора напряжения 78xx всегда положительный (относительно к земле или общей).Существует также сопоставимая серия 79xx, которая выпускает регулируемое отрицательное напряжение (относительно земли или общего):

    • 7905-5 В
    • 7906-6 В
    • 7908-8 вольт
    • 7912-12 вольт
    • 7915-15 вольт
    • 7918-18 вольт
    • 7924-24 В

    Каждое из этих устройств доступно для различных номиналов тока. Регулятор напряжения ИС с более низким рейтингом тока будет менее дорогим и громоздким, но многие приложения потребуют большей текущей мощности.Типичный ток Номинальные характеристики микросхем стабилизаторов напряжения включают:

    • 100 мА (0,1 ампер)
    • 500 мА (0,5 ампер)
    • 1000 мА (1,0 ампер)
    • 3000 мА (3,0 ампера)

    Недорогие микросхемы стабилизаторов напряжения, рассчитанные на ток более 3 ампер, нелегко найдено на рынке для любителей. Излишки домов, которые обрабатывают снятые с производства промышленные- Детали этого класса, вероятно, будут вашим лучшим источником для более мощных регуляторов напряжения.

    Самый простой и прямой способ использования микросхемы стабилизатора напряжения - на месте. резистора R2 в цепи выходного фильтра обыкновенного выпрямительного типа схема питания.Микросхема регулятора напряжения может использоваться с полуволновым схема выпрямителя, как показано в Fgr. 26, или двухполупериодную схему выпрямителя. Но для достижения наилучших результатов схема мостового выпрямителя, подобная показанной на рис. Fgr. 27, рекомендуется.

    _26 Микросхема регулятора напряжения может использоваться со схемой однополупериодного выпрямителя.

    Обратите внимание, что конденсаторы фильтра используются как на входе, так и на выходе регулятора напряжения. Значения этих конденсаторов фильтра могут быть много меньше, чем в нерегулируемой цепи питания.Входной конденсатор (С1) обычно имеет значение от 0,1 мкФ до 0,5 мкФ и должен быть установлен физически близко к корпусу самой микросхемы регулятора напряжения. Значение выходного конденсатора обычно составляет от 10 до 100 мкФ, со значениями в нижний предел этого диапазона является нормой.

    Чтобы стабилизатор напряжения выполнял свою работу наиболее эффективно, большой фильтр также широко применяется конденсатор обычного типа. Он подключен параллельно со входом регулятора напряжения, как показано в Fgr.28. Как обычно, чем больше емкость этого конденсатора, тем лучше. Обычно он будет установлен по крайней мере, в паре дюймов от микросхемы регулятора напряжения.

    _28 Чтобы регулятор напряжения выполнял свою работу наиболее эффективно, большой фильтр конденсатор подключается параллельно входу регулятора напряжения.

    В некоторых конструкциях выпрямители вообще отсутствуют, а в них используется регулятор напряжения. непосредственно от вторичной обмотки силового трансформатора (через перенапряжение резистор), как показано в Fgr.29 - хотя это, вероятно, не очень хорошо идея в большинстве случаев. ИС регулятора напряжения придется работать намного усерднее. чем обычно в этой схеме. По крайней мере, дополнительный радиатор должен использоваться. Еще один недостаток этой конфигурации состоит в том, что входной сигнал микросхема регулятора напряжения может быть как положительной, так и отрицательной, что может повредить чип при определенных условиях. Обычно это не проблема, но он мог стать таковым довольно неожиданно.

    _29 В некоторых схемах питания выпрямители вообще отсутствуют, и регулятор напряжения непосредственно от вторичной обмотки силового трансформатора через резистор перенапряжения.

    _27 Для достижения наилучших результатов рекомендуется использовать схему мост-выпрямитель. использовать с микросхемой стабилизатора напряжения.

    Обычно лучше использовать схему выпрямителя перед регулятором напряжения. так что по крайней мере вход микросхемы ближе к желаемому выходному напряжению, и хотя бы примерно напоминает DC.

    == Изменение выходного напряжения ==

    В некоторых приложениях схемы питания, которые мы описали до сих пор, могут неудовлетворительно, потому что они не обеспечивают желаемый уровень напряжения.Например, вы можете создать регулируемый источник питания, который будет приводить устройство на 9 вольт, но нет микросхемы регулятора напряжения 7809 - нужно использовать либо 7808 (8 вольт), либо 7812 (12 вольт), и ни то, ни другое не могло быть достаточно близко. Для некоторых приложений может потребоваться напряжение питания, которое можно точно настроить. конкретный диапазон. И есть несколько случаев, когда данный блок питания может должны использоваться для управления разными грузами в разное время, каждый с разным требования к напряжению питания.Пример тому - универсальный блок питания. на верстаке электронщика, который используется для различных испытаний и функции дизайна.

    Очевидным решением было бы добавить простой делитель напряжения через выходной мощности источника питания, как показано на рис. 30. Часто этого бывает достаточно, но это часто может в некоторой степени нарушить назначение регулятора напряжения. Помнить, цепь нагрузки электрически действует как элемент переменного сопротивления, изменяя его значение при изменении тока, потребляемого нагрузкой.Это переменное сопротивление нагрузка параллельна нижней половине сети делителя напряжения, что неизбежно влияя на его значение, вызывая колебания подаваемого напряжения с изменениями в токе, потребляемом нагрузкой. Поэтому такой грубый раствор обычно не будет слишком полезен в большинстве практических приложений.

    _30 Очевидный, но не всегда эффективный способ получить другой результат напряжение от микросхемы стабилизатора постоянного напряжения заключается в добавлении простого делителя напряжения сеть через выход источника питания.Нерегулируемое напряжение в; + Vb; + Vc; Обычный

    Простая микросхема регулятора напряжения серии 78xx имеет всего три вывода, поэтому просто, может показаться, что вы в значительной степени застрянете с его разработанным выводом Напряжение. В конце концов, здесь нет вывода «регулировки напряжения» или чего-то подобного. Эти микросхемы были разработаны для фиксированного напряжения, но их можно обмануть. работают при напряжениях, несколько отличающихся от их первоначального проектного значения.

    Секрет в том, где вы помещаете истинное заземление в цепь.Выход Напряжение микросхемы трехконтактного регулятора напряжения привязано к ее общему выводу. Обычно этот вывод подключается к истинному потенциалу земли, поэтому выход напряжение от 7805, например, составляет пять вольт над землей, то есть просто обычное +5 вольт.

    Большинство микросхем стабилизаторов напряжения потребляют лишь небольшой ток покоя (обычно всего несколько миллиампер), который течет на землю с общего контакта. Применяя напряжение смещения к общему выводу, мы можем «поднять» его над землей и обмануть регулятор напряжения, чтобы он выдавал выходное напряжение выше нормального.

    Самый простой способ сделать это - добавить переменное сопротивление (обычно потенциометр некоторого вида) между общим выводом и истинной землей цепи, как показано на рисунке. в Fgr. 31. Если вам не нужно действительно переменное выходное напряжение, просто "чудак" значение, вы можете заменить постоянный резистор на соответствующее значение. В лучший и самый надежный способ найти правильное сопротивление - это временно подключите потенциометр, как показано здесь, и осторожно отрегулируйте его для желаемого выходное напряжение.Затем, не перемещая вал потенциометра, осторожно измерить его значение сопротивления. Возможно, вам понадобится прецизионный резистор. чтобы приблизиться к желаемому значению.

    _31 Самый простой способ «обмануть» регулятор напряжения, чтобы он выпустил более высокий чем нормальное выходное напряжение, чтобы добавить переменное сопротивление между общими контакт и истинное заземление цепи. Нерегулируемое напряжение в; Регулируемое напряжение на выходе

    Это общее сопротивление земли не должно быть очень большим.Я бы не рекомендовал используя потенциометр, намного превышающий 1 кОм (1000 Ом). Вы можете «обмануть» 78xx как раз до того, как трюк перестанет работать надежно, и IC может возможно повреждение.

    Схема простая и недорогая, но регулировка выхода это может отрицательно повлиять на напряжение. Выходное напряжение будет изменяться при любом сдвиги в токе покоя, которые могут происходить для множества различных причины.

    Усовершенствованная схема регулятора переменного выходного напряжения показана на рис.32. Здесь мы добавили второй резистор обратной связи (R2) с выхода микросхемы. к общему штифту. Значение около 1 кОм (1000 Ом) следует использовать в большинство случаев. Вы можете уменьшить максимальное значение потенциометра. R1 на всякий случай. Попробуйте использовать в этой схеме потенциометр на 500 Ом. Да, вы получите меньший диапазон выходных напряжений с меньшим потенциометром, но это разумный компромисс для значительного улучшения регулирования выходное напряжение.

    _32 Это усовершенствованная схема регулятора напряжения с регулируемым выходным напряжением.

    Для еще большей стабильности при адаптации стандартной микросхемы регулятора напряжения для фиксированного «необычного» выходного напряжения можно подключить стабилитрон от общий вывод к заземлению цепи, как показано на рис. 33. Выход на общую обратную связь. в этом случае всегда следует использовать резистор, возможно, с несколько более высокой значение, скажем, от 3,3 кОм (3300 Ом) до 4,7 кОм (4700 Ом). Схема выходное напряжение будет равно сумме номинальных значений ИС регулятора напряжения. выходное напряжение и лавинное напряжение стабилитрона.Например, давайте скажем, мы используем стабилитрон на 4,2 В с регулятором напряжения 7815. В тогда выход этой схемы будет довольно хорошо стабилизированным 19,2 вольт (4,2 + 15 вольт). Регулировка не будет такой хорошей, как регулятор напряжения. сам по себе, но он все равно будет достаточно близок к исходным спецификациям, и должен подходить для большинства практических приложений. Это конечно лучше чем ничего.

    Производители полупроводников быстро признали полезность такой схемы дизайнерские хитрости, и вскоре они выпустили специальный регулируемый регулятор напряжения ИС, которые были специально разработаны с учетом таких внешних изменений выходному напряжению.Одним из самых простых устройств такого типа является LM317, который имеет три клеммы, как у регулятора напряжения 78xx, только вместо этого для INPUT — COMMON — OUT PUT, функции выводов LM317 следующие: INPUT — ADJUST — OUTPUT.

    _33 Лучшее регулирование переменного напряжения может быть достигнуто путем добавления стабилитрона. диод.

    Базовая схема регулятора напряжения с переменным выходом LM317 показана на рис. 34. Он может надежно работать в гораздо более широком диапазоне и с лучшим регулированием. чем микросхема 78xx или другой фиксированный стабилизатор напряжения.LM317 разработан принимать входное напряжение от 4 до 40 вольт и может выдавать регулируемые напряжения от 1,25 до 37 вольт. Текущий рейтинг для этой ИС - 1,5 ампера.

    _34 Это базовая схема регулятора напряжения с регулируемым выходным напряжением LM317.

    Аналогичное устройство - LM338, способное выдерживать токи до 5 ампер. Диапазон входного напряжения такой же, как у LM317, но максимально регулируемый. выходное напряжение для LM338 составляет всего 32 вольта. Нижний конец вывода диапазон напряжения по-прежнему равен 1.25 вольт.

    Несколько более сложная и универсальная ИС регулятора переменного напряжения. это 723. Эта микросхема размещена в стандартном 14-контактном DIP-корпусе, но три штырьков внутренне ни к чему не подключены. Схема распиновки для 723 показан на Fgr. 35.

    Этот чип принимает нерегулируемые входные напряжения до 40 вольт, а его регулируемое выходное напряжение может быть от 2 до 37 вольт. Обычно максимальный выходной ток для 723 составляет всего 150 мА (0.15 ампер), но это довольно просто добавить несколько внешних силовых транзисторов в качестве усилителей тока для питания токами до 10 ампер.

    По ряду технических причин схема должна немного отличаться. используется для низких выходных напряжений (от 2 до 7 вольт), чем для более высоких выходных напряжений (От 7 до 37 вольт). Версия с низким напряжением показана на Fgr. 36.

    Опорное напряжение Vref подается на вывод 6 через резисторы R1 и R2. Это опорное напряжение обычно находится в пределах 6.8 вольт и 7,5 вольт. В формула для выходного напряжения этой схемы:

    Номинал резистора R3 должен быть равен параллельной комбинации R1. и R2. То есть:

    _35 Несколько более сложный и универсальный регулятор напряжения. IC - это 723.

    _36 Эта схема 723 может использоваться для генерации низких выходных напряжений (от 2 до 7 вольт).

    Для достижения наилучших результатов рекомендуются прецизионные резисторы, но общего назначения. приложения, стандартные 5% резисторы должны быть достаточно близкими.Стандартный резистор значения для некоторых типичных выходных напряжений приведены в TBL 3. Помните, значения этих резисторов округлены до ближайших стандартных значений, поэтому выходное напряжение не будет точным.

    ___ TBL 3. Стандартные значения резисторов для некоторых типичных выходных напряжений для низковольтная цепь питания 723 Fgr. 35

    Вариант схемы регулируемого регулятора напряжения 723 от 7 до 37 В показано на Fgr. 37. По сути, мы просто переставили резисторы вокруг некоторых.В опорное напряжение Vref все еще на контакте 6, а резистор R3 все еще равен параллельная комбинация R1 и R2:

    _37 Эту схему 723 можно использовать для генерации более высоких выходных напряжений (от От 7 до 37 вольт).

    В некоторых приложениях резистор R3 не является обязательным, но его включение дает Схема лучше температурная стабильность. Резисторы такие недорогие, я вижу небольшая причина отказаться от этого компонента.

    Формула выходного напряжения для этой версии 723 немного отличается:

    Еще раз, для достижения наилучших результатов рекомендуется использовать прецизионные резисторы, но для приложений общего назначения стандартные 5% резисторы должны быть близки достаточно.Стандартные значения резисторов для некоторых типичных выходных напряжений в этом схемы приведены в TBL 4. Помните, что значения этих резисторов округлены. с точностью до ближайших стандартных значений, поэтому выходные напряжения не будут точными.

    __ TBL 4. Стандартные значения резисторов для некоторых типичных выходных напряжений для высоковольтная схема питания 723 Фгр. 36.

    -Текущее регулирование-

    Обычно нагрузка определяет, сколько тока она будет потреблять от источника питания. питание в зависимости от напряжений и сопротивлений в нагрузке.Электрический ток тяга под нагрузкой определяется законом Ома.

    Однако в некоторых специализированных приложениях мы хотим, чтобы текущий уровень был постоянный и независимый от нагрузки. В таких приложениях нам нужен фиксированный текущий источник, который всегда выдает определенное, заранее определенное количество Текущий. Этот тип схемы иногда называют источником постоянного тока, или ограничитель тока.

    Грубо говоря, этот тип схемы можно рассматривать как регулятор тока, аналог регулятора напряжения.Выходной ток в этом случае регулируется, или удерживаются на определенном уровне, и им не разрешается колебаться во время нормального операция. Простая, но практичная схема источника постоянного тока, построенная на основе одна часть микросхемы четырехъядерного усилителя Norton LM3900 проиллюстрирована на рис. 38. Типовой перечень деталей для этой схемы приведен в TBL 5.

    Поскольку выходной ток от этого типа цепи связан с напряжением, фактический источник питания должен быть хорошо отрегулирован, с регулировкой напряжения схема, предшествующая цепи источника тока.

    В дальнейшем мы будем предполагать, что напряжение +15 В. Регулятор используется для управления цепью источника постоянного тока. С помощью значения компонентов из предложенного списка частей TBL 5, выходной ток от этой цепи будет зафиксировано на 1 мА (0,001 ампер).

    _38 Усилитель LM3900 Norton можно использовать как основу простого, но Практическая схема источника постоянного тока.

    TBL 5. Список предлагаемых частей для цепи источника постоянного тока Fgr.37.

    Счетверенный усилитель Norton IC1 LM3900 (только одна секция)

    Q1 транзистор pnp (2N3906 или аналогичный)

    Нагрузка (RL), управляемая фиксированным током, должна быть подключена между коллектор выходного транзистора Q1 и земля. Текущий источник будет поддерживать постоянное значение до тех пор, пока полное сопротивление нагрузки не превышает примерно 14 кОм (14000 Ом). Если полное сопротивление нагрузки выше, чем это, фактическое текущее значение упадет. Но ток никогда не превысит номинальный, постоянный значение, независимо от сопротивления нагрузки.Сопротивление нагрузки может упасть снижение до 0 Ом (полное короткое замыкание) без воздействия на источник тока.

    Вход усилителя Norton (IC1) получается из простого напряжения делительная сеть, составленная из резисторов R2, R3 и R4. Номиналы этих резисторов выбраны для подачи 14-вольтового входа на неинвертирующий усилитель Norton. вход, через входной резистор R1.

    Для высокоточных приложений рекомендуется использовать высококачественные материалы с допуском 1%. резисторы в этой сети делителя напряжения.Любая неточность в этом сопротивлении значения повлияют на значение выходного тока. Вы можете упростить схему немного, заменив R3 и E4 одним резистором 14 кОм с допуском 1%. К сожалению, это не стандартное значение для резисторов с допуском 5%, которые Вот почему нам пришлось сделать его из резистора 10 кОм и резистора 3,9 кОм в ряд.

    В этой схеме резистор обратной связи ES имеет то же значение, что и входной резистор. El, значит, у нас есть неинвертирующий усилитель с единичным усилением:

    G = R5 / R1

    = 1 000 000/1 000 000 9 0003

    = 1

    Усилитель Norton автоматически настраивает свой выход для обеспечения выходного напряжение на стыке резисторов ES и E6, идентичное своему входное напряжение.Опять же, использование резисторов 1% для El и ES улучшит общую точность и точность схемы.

    Это напряжение также поступает на эмиттер транзистора Q1, при этом прямое выходной сигнал усилителя Norton подается на базу транзистора. Коллектор подключен к внешней цепи нагрузки или устройству.

    Потому что на конце ES резистора R6 есть +14 В и полное питание напряжение (+15 В) на другом конце этого резистора, обязательно следует что падение напряжения на этом компоненте всегда должно составлять 1 вольт.Зная номинал резистора R6 (из списка деталей), теперь мы можем использовать закон Ома, чтобы найдите ток, текущий через него. Для максимальной точности допуск 1% резистор рекомендуется и для E6.

    Согласно спецификации, резистор R6 имеет номинал 1 кОм (1000 Ом). Таким образом, ток, протекающий через этот компонент, составляет:

    I = E / R

    = 1/1000

    = 0,001 ампер

    = 1 мА

    Этот ток 1 мА происходит от эмиттера транзистора Q1.Вам следует вспомните из вашей базовой теории электроники, что эмиттер транзистора и токи коллектора практически идентичны, поэтому выходной ток на нагрузку (EL) также составляет около 1 мА и удерживается на этом постоянном значении, независимо от любые колебания импеданса нагрузки EL от малых до умеренных.

    Фиксированный выходной ток этой схемы можно увеличить, уменьшив номинал резистора Е6. Уменьшение этого сопротивления вдвое увеличивает выходную мощность. Текущий. Использовать закон Ома для вычисления необходимого номинал резистора R6.Предполагая, что ни одно из других значений во всем фиксированная цепь источника тока изменена, формула:

    R = E / Id

    = 1 / Id

    Падение напряжения на R6 всегда должно быть 1 В, если все остальные резисторы значения (и напряжение питания) остаются прежними. Id - желаемый результат текущее значение в амперах (не в мА).

    Не пытайтесь сделать значение выходного тока для этой цепи слишком большим, или транзистор, ИС или и то, и другое могут быть повреждены.Проверить производителя листы спецификаций для конкретных полупроводниковых компонентов, которые вы используете в вашей цепи, чтобы определить максимальное безопасное значение выходного тока. Быть уверенным чтобы оставить некоторый запас - не пытайтесь использовать текущее значение прямо в компоненте абсолютный максимальный предел.

    Транзистор Q1 может быть практически любым стандартным блоком pnp-типа. 2N3904 рекомендуется в списке запчастей - хороший универсальный выбор. Просто убедитесь, что транзистор, который вы выбираете для использования в этой схеме, может безопасно и надежно обрабатывать желаемый выходной ток.Как правило, переоценивайте транзистор. способность выдерживать ток не менее 20% - 30%. То есть, если производитель говорит, что абсолютный максимальный ток для вашего транзистора составляет 2,5 ампера, лечите это как если бы практическое максимальное значение тока где-то между 1,75 ампера и 2,0 ампера.

    == Проект №1 - источник питания с несколькими выходами и двойной полярностью ==

    Я уже привел все важные технические детали для двух силовых поставляем проекты данного раздела.В обоих проектах мы просто собираем несколько схем, которые уже были описаны.

    В некоторых приложениях несколько напряжений питания, возможно, оба положительных. и отрицательный, может потребоваться для разных частей схемы нагрузки. Наш первый проект предназначен для одновременной подачи трех положительных напряжений. и три отрицательных напряжения, каждое из которых регулируется индивидуально.

    Принципиальная схема этого источника питания с несколькими выходами и двойной полярностью проект показан на Fgr.39. Предлагаемый список запчастей для этого проекта: приведено в TBL 6.

    Обратите внимание, что в этом проекте требуется силовой трансформатор с отводом от средней точки. чтобы разрешить как положительный (над землей), так и отрицательный (под землей) выход напряжения. Центральный отвод трансформатора заземлен. Полное вторичное напряжение силового трансформатора должно быть чуть более чем вдвое больше желаемого выходное напряжение, которое мы предполагаем равным 15 вольт. Пятнадцать вольт выше земля (+15 вольт) плюс пятнадцать вольт под землей (-15 вольт) составляет всего от пика до пика 30 вольт.Ближайшее стандартное напряжение трансформатора - 36 вольт, что идеально подходит для наших целей.

    А пока давайте просто рассмотрим положительную сторону схемы. Нерегулируемое положительное напряжение снимается с моста в месте соединения. между D2 и D4. C1 - большой конденсатор фильтра. Это точное значение не критично, но чем он больше, тем лучше будет его фильтрация. В номинальное напряжение постоянного тока в этот момент составляет примерно 17 вольт - половина напряжения вторичной обмотки (относительно земли) за вычетом нормального падения напряжения через диоды активного моста.Мысленно отключим резистор R1 от схема на данный момент. Это означает, что к схеме нет пути тока. окружающие 1C2 и 1C3 - они не являются частью схемы, пока не будет заменен R1.

    _39 Проект № 1 - источник питания с несколькими выходами и двойной полярностью.

    __ TBL 6. Предложите список деталей для проекта № 1 - Множественный выход, двойная полярность. питание Fgr. 39

    7815 Стабилизатор напряжения + 15 В, 500 мА IC

    7812 + i2-V, регулятор напряжения 500 мА IC

    7805 Регулятор напряжения + 5 В, 500 мА IC

    7915 —Стабилизатор напряжения 15 В, 500 мА IC

    7912 - регулятор напряжения 12 В, 500 мА IC

    7905 —Стабилизатор напряжения 5 В, 500 мА IC

    Силовой трансформатор - вторичный, 36 В перем. Тока, с центральным отводом

    F1 Предохранитель 4 А и держатель

    R1, R4 2.7 кОм, 5%, резистор 1/4 Вт

    R2, R5 8,2 кОм, 5%, резистор 1/4 Вт

    R3, R6 6,8 кОм, 5%, резистор 1/4 Вт

    Электролитический конденсатор C1, C2 2500 пФ, 25 В

    C2, C4, C6, C9, C11, C13, конденсатор 0,22 мкФ

    Электролитический конденсатор C3, C5, C7, C10, C12, C14 10-20 В

    Остается простая схема со стандартным напряжением, построенная на IC1. Это микросхема 7815, поэтому ее регулируемое выходное напряжение составляет +15 вольт. Конденсаторы C2 и C3 - это просто стандартные конденсаторы фильтра, почти всегда используемые с Стабилизаторы напряжения серии 78xx.

    Пока ничего необычного. А теперь мысленно подключим резистор R1. к цепи. Этот резистор вместе с R2 и R3 образует простой резистивный сеть с делителем напряжения. Использование значений компонентов, предлагаемых в частях list, 1C2 (7812) видит нерегулируемое входное напряжение чуть меньше + 14,5 вольт, а выдает регулируемый +12 вольт. Аналогично 1С3 (7805) видит нерегулируемое входное напряжение чуть больше +6,5 вольт, и ставит из регулируемого +5 вольт.

    Поскольку сеть резистивного делителя напряжения идет раньше регуляторов напряжения, отсутствуют эффекты нагрузки, а колебания в цепи нагрузки не вызывают разница.

    Строго говоря, в этих резисторах нет необходимости. Даже 7805 может принимать нерегулируемое входное напряжение примерно до 30 вольт, но кажется Мало причин заставлять микросхему регулятора напряжения так сильно работать. Три резисторы, вероятно, будут значительно дешевле и громоздкими, чем дополнительный радиатор, который может потребоваться без них.

    Если вы используете регуляторы напряжения с более высокими выходными токами, чем рекомендуется в списке деталей, возможно, потребуется использовать резисторы с более высокой номинальные мощности. Если резистор не выдерживает ток, протекающий через него, он может изменить значение, что обычно не является проблемой в этом конкретное приложение. А если серьезно, резистор мог перегореть. полностью, и действовать по существу как разомкнутая цепь. Любой более поздний регулятор напряжения каскады не получат никакого входного напряжения, поэтому выход будет мертвым.

    Участок схемы с отрицательным выходным напряжением работает точно так же. Кстати, за исключением того, что вместо плюса 78xx используются стабилизаторы напряжения 79xx. устройства IC1, IC2 и IC3. Нерегулируемое отрицательное напряжение отключено между диодами моста D1 и D3.

    Входной предохранитель (F1) должен быть выбран так, чтобы выдерживать немного больше суммы максимальных выходных токов для каждого регулятора напряжения. Поскольку части list рекомендует регуляторы напряжения 500 мА, а их шесть, это - общий допустимый ток 3 ампера.Предохранитель от 3,5 до 4 ампер обеспечит достаточный запас по высоте, но все же должен дуть до того, как будет делается при коротком замыкании в блоке питания или в цепи нагрузки. Для большей защиты вы можете добавить дополнительные предохранители в каждый из выходные линии. Используя рекомендованные регуляторы напряжения, каждый выходной предохранитель должны быть рассчитаны на ток (500 мА). Используйте здесь автомобильные предохранители, потому что они предназначены для более низких напряжений постоянного тока. Обычный предохранитель на 120 вольт может не перегореть вовремя, даже если номинальное значение тока превышено.

    == Проект №2 - Источник питания с регулируемым выходом и ограничением по току ==

    Наш следующий проект источника питания позволяет регулировать выходное напряжение вручную. возраст. Кроме того, выходной ток ограничен, и пользователь может вручную также отрегулируйте максимальный выходной ток. Принципиальная схема для этого проект показан на Fgr. 40, со списком подходящих деталей, приведенным в TBL 7.

    Еще раз, мы просто собираем пару основных схем, обсуждаемых ранее в этом разделе.Этот проект разработан на основе регулируемого LM317. стабилизатор напряжения IC (IC 1). Мы используем только базовый выходной переменный LM3 17 цепь напряжения здесь, за исключением добавления диода D5 и конденсатора C3, что улучшает стабильность и снижает пульсации на выходе. Эта схема может предлагают показатель подавления пульсаций до 80 дБ, что отлично подходит для большинства практические цели.

    Еще одним дополнением к базовой схеме LM317 является счетчик M1. Это просто небольшой вольтметр постоянного тока, позволяющий пользователю узнать, какое выходное напряжение питает поставка в настоящее время установлена ​​на.Выходное напряжение регулируется потенциометром. R3, который должен быть элементом управления на передней панели, установлен как можно ближе к Мл для удобства.

    Выход схемы регулятора напряжения LM3 17 затем подается через та же схема ограничителя тока / фиксированного источника тока, которую мы обсуждали ранее раздел. Миллиамперметр (M2) добавлен последовательно с током определения сопротивление, которое в этой схеме состоит из последовательной комбинации R8 и R9. R9 - еще один потенциометр, установленный на передней панели, рядом с M2.Резистор R8 включен для предотвращения возможности установки R9 слишком близко к нулю.

    Из-за размещения миллиамперметра (M2) в этой цепи фактическая выходной ток, потребляемый цепью нагрузки, не указывается. Настоящий ток нагрузки может быть ниже показания счетчика, но не будет разрешено превышать его. Я считаю, что это более полезно в практических приложениях. Пользователь может настроить R9 на желаемый предел тока, не беспокоясь о какое сопротивление нагрузки сейчас.Также меньше вероятность проблемы с загрузкой в ​​этом устройстве.

    При использовании сначала отрегулируйте желаемое выходное напряжение (через R3), затем выберите желаемый предел тока (через R9). Не меняйте эту последовательность. Текущий предел зависит от входного напряжения этой схемы. Изменение настройки напряжения, без перемещения вала R9 приведет к другой настройке ограничения тока.

    Из-за присущих неточности этой зависимости напряжения не было бы имеет смысл использовать высокоточные резисторы с допуском 1% для R4 через R8.Любые неточности в этих сопротивлениях можно компенсировать, отрегулировав потенциометром R9 до тех пор, пока на миллиамперметре не будет считано желаемое значение тока. (М2).

    Три дополнительных участка микросхемы усилителя Quad-Norton (IC2) можно оставить отключены, или их можно использовать самостоятельно (кроме напряжения питания) в других схемах как часть более крупной системы.

    _40 Проект № 2 - Источник питания с регулируемым выходом / ограничением тока.

    __ TBL 7. Список предлагаемых деталей для проекта № 2 - переменный выход, ограничение по току блок питания Fgr.39.

    • IC1 - Регулируемый стабилизатор напряжения LM317K IC
    • IC2 - четырехканальный усилитель Norton LM3900 (только одна секция)
    • Q1 - pnp транзистор (2N3904 или аналогичный) 1N4003 диод
    • D1, D2, D3, D4, D5
    • T1 Силовой трансформатор - вторичный 40 В перем. Тока
    • F1 Предохранитель и держатель на 3 А
    • R1, R2, R8 100 Ом 5%, резистор-Вт
    • R3 5- потенциометр
    • R4 Резистор 1 кОм, 5%, ‘% -Вт
    • R5 - 10-ку, 5%, резистор ‘A-W
    • R6, R7 1-Me, ​​5%, Y резистор
    • R9 2.Потенциометр 5 кОм
    • C1 - электролитический конденсатор емкостью 2200 мкФ, 50 В
    • C2 0.1uF- конденсатор
    • C3, C4 - конденсатор электролитический 10 мкФ, 50 В
    • М1 Вольтметр постоянного тока 0 ... 50 В
    • М2 миллиамперметр постоянного тока 0–1 А

    Данный блок питания предназначен для обеспечения выхода с положительной стабилизацией. напряжение от +2 до +37 вольт. Основные изменения в дизайне будут необходимо для работы с отрицательными выходными напряжениями.

    3.2: Выпрямление - Engineering LibreTexts

    Выпрямление - это процесс преобразования формы волны переменного тока в форму волны постоянного тока, т. Е. Создание нового сигнала, имеющего только одну полярность. В этом отношении это напоминает общепринятое определение этого слова, например, где «исправить ситуацию» означает «исправить что-то». Прежде чем продолжить, помните, что постоянное напряжение или ток не обязательно должны иметь постоянное значение (как у батареи). Все это означает, что полярность сигнала никогда не меняется.Чтобы различать фиксированное значение постоянного тока и значение, которое изменяется по амплитуде регулярно, последнее иногда называют пульсирующим постоянным током.

    Концепция выпрямления имеет решающее значение для работы современных электронных схем. Большинству электронных устройств, таких как телевизор или компьютер, требуется постоянное постоянное напряжение для питания своих внутренних схем. Напротив, для распределения электроэнергии в жилых и коммерческих помещениях обычно используется переменный ток. Следовательно, требуется некоторая форма преобразования переменного тока в постоянный 1 .Здесь и проявляется асимметрия диода.

    3.2.1: Полуволновое выпрямление

    Чтобы понять работу одного диода в цепи переменного тока, рассмотрим схему на рисунке \ (\ PageIndex {1} \). Это простая последовательная петля, состоящая из источника синусоидальной волны, диода и резистора, который служит нагрузкой. То есть в первую очередь нас будет интересовать напряжение, развиваемое на резисторе.

    Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Базовая схема диод-резистор переменного тока.

    Для положительных частей входной волны диод будет смещен в прямом направлении. В первом приближении это будет замкнутый переключатель. Следовательно, весь входной сигнал будет падать на резистор. Напротив, когда входной сигнал переключается на отрицательную полярность на другой половине формы волны, диод будет смещен в обратном направлении. Следовательно, диод действует как разомкнутый переключатель. Циркулирующий ток падает до нуля, тем самым не создавая напряжения на резисторе. Весь приложенный потенциал падает на диоде, как указано в законе напряжения Кирхгофа (KVL).Формы напряжения входного и нагрузочного резистора можно увидеть на Рисунке \ (\ PageIndex {2} \).

    Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Форма волны полуволнового выпрямления.

    Результирующий сигнал, видимый на нагрузочном резисторе, представляет собой пульсирующую форму волны постоянного тока. Мы эффективно удалили отрицательную половину сигнала, оставив только положительную часть. Поскольку только половина входного сигнала попадает в нагрузку, это называется полуволновым выпрямлением.

    Стоит отметить, что если пиковое входное напряжение переменного тока невелико, может быть очевидное несоответствие между пиковыми уровнями входных сигналов и сигналов нагрузки.Например, если пиковое входное напряжение находится в диапазоне трех или четырех вольт и используется кремниевый диод, результирующая форма волны будет больше похожа на рисунок \ (\ PageIndex {3} \).

    Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Форма волны полуволнового выпрямления, включая прямое падение диода.

    В этом случае прямое падение 0,7 В не может быть проигнорировано, так как оно представляет собой значительный процент от входного пика. Положительные импульсы также немного сужены, поскольку ток не начнет течь на разумных уровнях, пока входное напряжение не достигнет 0.От 6 до 0,7 вольт.

    Если бы диод был ориентирован в обратном направлении, он заблокировал бы положительную часть входа и пропустил бы только отрицательную часть. В этом случае форма волны нагрузки будет отображаться перевернутой сверху вниз по сравнению с рисунками \ (\ PageIndex {2} \) и \ (\ PageIndex {3} \).

    Компьютерное моделирование

    Схема моделирования простого однополупериодного выпрямителя показана на рисунке \ (\ PageIndex {4} \). Источник синусоидальной волны с пиковым напряжением 10 В используется для питания популярного выпрямительного диода серии 1N4000, подключенного к нагрузке 100 \ (\ Omega \).Частота источника составляет 60 Гц, что является североамериканским стандартом распределения электроэнергии.

    Выполняется анализ переходных процессов, в результате чего получаются формы сигналов, показанные на рисунке \ (\ PageIndex {5} \). Форма волны напряжения источника показана красным, а форма волны напряжения нагрузки - синим. Хотя полуволновое выпрямление очевидно, потери из-за прямого падения напряжения на диоде очевидны. На основе вертикальной шкалы разумной оценкой будет значение чуть меньше одного вольт. Моделирование хорошо согласуется с ожидаемым результатом, показанным на рисунке \ (\ PageIndex {3} \), хотя и не столь экстремальным из-за повышенного напряжения источника.

    Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): Схема моделирования полуволнового выпрямителя.

    Рисунок \ (\ PageIndex {5} \): Анализ переходных процессов для полуволнового выпрямителя.

    С практической точки зрения, когда дело доходит до преобразования переменного тока в постоянный, следует учитывать еще два момента. Первый вопрос - это масштабирование выходного напряжения 120 В переменного тока RMS до более полезного уровня. Во многих случаях это означает снижение напряжения, хотя в некоторых приложениях, например в усилителях большой мощности, напряжение необходимо повышать.Второй пункт включает в себя сглаживание пульсирующего постоянного тока для получения постоянного значения, очень похожего на батарею.

    3.2.2: Примечание относительно трансформаторов

    Вышеупомянутую проблему масштабирования напряжения можно решить с помощью трансформатора. Хотя полное изучение трансформаторов выходит за рамки этой главы, мы можем представить основы. Проще говоря, трансформатор имеет входную сторону, или первичную, и выходную, или вторичную. Каждая сторона состоит из катушки с проволокой, и эти катушки намотаны вокруг общего магнитного сердечника.Ток в катушке первичной стороны создает магнитный поток в сердечнике. Этот поток индуцирует ток во вторичной обмотке. В идеале напряжение уменьшается, а ток увеличивается пропорционально количеству витков между этими катушками. Например, если катушка вторичной стороны имеет вдвое меньше витков, чем катушка первичной стороны, то вторичное напряжение будет составлять половину первичного напряжения, а ее ток будет вдвое больше, чем первичный ток. Это означает, что в идеальном случае трансформатор не теряет мощность.Он просто преобразует мощность из высокого напряжения / низкого тока в низковольтное / сильноточное (или наоборот), отсюда и название. На самом деле трансформаторы имеют ограничения по напряжению и току, и они указаны в терминах номинального значения вольт-ампер или ВА, которое является просто произведением номинального вторичного напряжения и максимально допустимого вторичного тока. Трансформаторы, понижающие напряжение, называются понижающими, а трансформаторы, повышающие напряжение, - повышающими. Наконец, можно создавать трансформаторы с несколькими первичными и вторичными обмотками (с помощью отдельных катушек или многоотводных катушек).Полученные последовательные и параллельные конфигурации катушек делают их гораздо более гибкими.

    3.2.3: Сглаживание (фильтрация) вывода

    Вторая проблема - это сглаживание и выравнивание пульсирующего постоянного тока. Самый простой способ добиться этого - добавить конденсатор параллельно нагрузке. Конденсатор заряжается во время фазы проводимости, таким образом накапливая энергию. Когда диод выключится, конденсатор начнет разряжаться, передавая накопленную энергию нагрузке.Чем больше конденсатор, тем больше его емкость и более плавным будет напряжение нагрузки. Как мы увидим, у больших конденсаторов есть и обратная сторона. Следовательно, цель состоит не в том, чтобы использовать как можно больший конденсатор, а в том, чтобы использовать оптимальный размер для данного приложения. Полупериодный выпрямитель с трансформатором и конденсатором показан на рисунке \ (\ PageIndex {6} \).

    Рисунок \ (\ PageIndex {6} \): Полупериодный выпрямитель с трансформатором и фильтрующим конденсатором.

    Один из способов рассмотрения включения сглаживающего конденсатора - это предположить, что он, вместе с сопротивлением нагрузки, составляет цепь разряда \ (RC \). Для достижения плавного напряжения нагрузки постоянная времени разряда должна быть намного больше, чем промежуток, возникающий при выключении диода. Для работы с частотой 60 Гц этот промежуток составляет половину периода, или примерно 8,3 миллисекунды. Уравнение постоянной времени:

    \ [\ tau = RC \ nonumber \]

    Помня о том, что за одну постоянную времени напряжение конденсатора упадет ниже половины начального значения (примерно 37%), нам потребуется постоянная времени в несколько раз больше 8.3 миллисекунды. Например, предположим, что эффективное сопротивление нагрузки равно 100 \ (\ Omega \). Если мы используем конденсатор емкостью 1000 мкФ, результирующая постоянная времени будет 100 миллисекунд, или более чем в десять раз больше длительности промежутка. Конденсатор гораздо меньшего размера, скажем, около 50 мкФ, не будет столь же эффективным для поддержания постоянного напряжения.

    Изменение выходного напряжения из-за разряда конденсатора называется пульсацией. Его можно смоделировать как напряжение переменного тока на выходе постоянного тока большей мощности. Величина пульсации ухудшается с увеличением тока нагрузки.В условиях небольшой нагрузки выходное напряжение будет стремиться к пиковому напряжению вторичной обмотки с очень небольшими колебаниями. По мере увеличения тока нагрузки величина пульсаций увеличивается, и номинальное выходное напряжение начинает падать.

    Компьютерное моделирование

    Два варианта полуволнового выпрямителя с фильтром смоделированы ниже. Обе версии используют нагрузку 100 \ (\ Omega \) с источником 10 В, аналогично предыдущему моделированию. Первая версия использует конденсатор фильтра 50 \ (\ mu \) F, а вторая увеличивает его до 1000 \ (\ mu \) F.В обоих случаях резистор 1 \ (\ Omega \) добавлен последовательно с конденсатором, чтобы служить датчиком тока. Первая версия показана на рисунке \ (\ PageIndex {7} \).

    Рисунок \ (\ PageIndex {7} \): Схема моделирования для однополупериодного выпрямителя с конденсатором фильтра 50 \ (\ mu \) F.

    График моделирования анализа переходных процессов показан на рисунке \ (\ PageIndex {8} \). Форма входного сигнала окрашена в синий цвет, а напряжение нагрузки - в красный. Сравнение этой формы сигнала с изображенной на рисунке \ (\ PageIndex {5} \) показывает эффект растяжения импульса конденсатором и частичного заполнения промежутка.Очевидно, что этот конденсатор слишком мал, учитывая сопротивление нагрузки и результирующую потребность в токе. Действительно, к моменту поступления следующего импульса конденсатор почти разряжен, и выходное напряжение упало примерно до одного вольт.

    Рисунок \ (\ PageIndex {8} \): Моделирование анализа переходных процессов для полуволнового выпрямителя с использованием конденсатора фильтра 50 \ (\ mu \) F.

    На рисунке \ (\ PageIndex {9} \) моделирование повторяется, но на этот раз с использованием конденсатора 1000 \ (\ mu \) F вместо 50 \ (\ mu \) F.Как и ожидалось, увеличенная постоянная времени \ (RC \) приводит к гораздо более стабильному напряжению нагрузки. В этой версии выходное напряжение упало с немногим более девяти вольт до примерно восьми вольт, что дает размах колебаний в полтора вольта или около того. Пиковое напряжение чуть более девяти вольт по сравнению с приложенными десятью вольт в основном связано с падением напряжения на выпрямительном диоде.

    Рисунок \ (\ PageIndex {9} \): Моделирование анализа переходных процессов для полуволнового выпрямителя с использованием конденсатора фильтра 1000 \ (\ mu \) F.

    Одна вещь, которая не может быть очевидна сразу, - это то, что время заряда для большего конденсатора намного короче, чем для меньшего. Возможно, это нелогично. С конденсатором большего размера диод включается на более короткое время, потому что его катод удерживается под высоким напряжением из-за конденсатора. То есть он включится только тогда, когда входное напряжение превысит напряжение конденсатора примерно на 0,7 вольт. Только в это время конденсатор будет пополняться, и это может привести к очень большим скачкам тока.

    Чтобы исследовать этот эффект, моделирование повторяется, но на этот раз добавляется напряжение на чувствительном резисторе 1 \ (\ Omega \). Это относительно небольшое значение будет иметь лишь умеренное влияние на зарядку и разрядку и удобно масштабируется до текущего значения (т.е. 100 милливольт означает 100 миллиампер). Сначала рассмотрим моделирование переходных процессов на Рисунке \ (\ PageIndex {10} \) с использованием конденсатора 50 \ (\ mu \) Ф.

    Красная развертка - это выходное напряжение, а синяя развертка - ток конденсатора.На графике выходного напряжения используется левая вертикальная ось, а на графике тока - правая вертикальная ось. Когда напряжение нагрузки начинает расти, мы видим резкий скачок тока конденсатора. Это ток, заряжающий конденсатор, и его пиковое значение составляет около 180 мА. Общее время фазы зарядки составляет около 4 миллисекунд. Как только выходное напряжение достигает пика, конденсатор начинает разряжаться в нагрузку. Обратите внимание, что во время фазы разряда полярность тока конденсатора изменилась. Он отрицательный, достигает максимума примерно -80 миллиампер и передает ток на нагрузку.

    Рисунок \ (\ PageIndex {10} \): Форма кривой тока анализа переходных процессов с использованием конденсатора фильтра 50 \ (\ mu \) F.

    Это моделирование повторяется с использованием конденсатора емкостью 1000 мкФ. Результаты показаны на рисунке \ (\ PageIndex {11} \).

    Рисунок \ (\ PageIndex {11} \): Форма кривой тока анализа переходных процессов с использованием конденсатора фильтра 1000 \ (\ mu \) F.

    Синий сигнал тока достигает пика примерно при 800 мА, что более чем в четыре раза превышает значение по сравнению с использованием меньшего конденсатора.Кроме того, ширина положительного импульса уменьшилась примерно до 2,5 миллисекунд. Фаза разряда почти плоская, что означает, что выходное напряжение должно быть более стабильным, так как этот конденсатор является единственным источником тока нагрузки во время этой фазы.

    3.2.4: Двухполупериодное выпрямление

    Усовершенствованием полуволнового выпрямления является двухполупериодное выпрямление. Полуволновое выпрямление неэффективно, потому что оно по существу отбрасывает отрицательную часть входного сигнала. Напротив, двухполупериодное выпрямление использует отрицательную часть, инвертируя или меняя ее полярность.Полученная схема немного больше и сложнее, но приводит к значительному повышению производительности. Например, размер конденсатора фильтра значительно уменьшен.

    Существует два популярных метода двухполупериодного выпрямления. В первом методе используется пара диодов с вторичной обмоткой с отводом от центра (т. Е. Разделенной). Второй метод использует схему из четырех диодных мостов. Форма диодного моста также способна создавать биполярный выход (то есть положительный выход вместе с отрицательным выходом, как правило, той же величины).

    Вторичная цепь с двумя диодами с отводом от центра показана на рисунке \ (\ PageIndex {12} \). Эта схема также включает конденсатор фильтра.

    Рисунок \ (\ PageIndex {12} \): Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом и конденсатором.

    Операция следующая. Во время положительной половины напряжения источника диод \ (D_1 \) смещен в прямом направлении, а \ (D_2 \) - в обратном. Поэтому верхняя половина вторичной обмотки ведет себя как простой полуволновой выпрямитель, позволяя току течь через \ (D_1 \) в нагрузку.Из-за обратного смещения на \ (D_2 \) нижняя половина представляет собой разомкнутую цепь и эффективно удаляется. В зеркальном режиме, когда приложенный потенциал переключает полярность \ (D_1 \) будет смещена в обратном направлении, а \ (D_2 \) станет смещенной в прямом направлении. Теперь ток свободно течет через \ (D_2 \) в нагрузку. Таким образом, используются обе половины входного сигнала. Результирующие формы сигналов показаны на рисунке \ (\ PageIndex {13} \). Для ясности фильтрующий эффект конденсатора не показан, а \ (V_ {in} \) представляет половину общего вторичного напряжения.

    Рисунок \ (\ PageIndex {13} \): формы сигналов двухполупериодного выпрямителя.

    Важно помнить об этой конфигурации, что нагрузка «видит» только половину вторичной обмотки в любой момент времени. Следовательно, напряжение нагрузки будет составлять только половину от общего вторичного напряжения (минус одно прямое падение на диоде). Например, если коэффициент трансформации трансформатора составляет 10: 1, и он питается от стандартного источника на 120 вольт, вторичная обмотка будет выдавать среднеквадратичное значение 12 вольт. Если не учитывать падение напряжения на диоде, нагрузка будет видеть половину этого значения, или 6 вольт RMS (около 8.5 вольт пик). Обычно трансформаторы рассчитываются по их общему вторичному напряжению, поэтому этот трансформатор будет называться «вторичная обмотка на 12 В с центральным отводом».

    Четырехдиодный мостовой выпрямитель показан на рисунке \ (\ PageIndex {14} \). Конденсатор фильтра включен. Также обратите внимание на использование стандартной вторичной обмотки без центрального отвода. Поскольку это очень распространенная конфигурация, четырехдиодный мост доступен в виде одинарной четырехпроводной детали различных размеров и значений токовой нагрузки.

    Рисунок \ (\ PageIndex {14} \): Двухполупериодный мостовой выпрямитель с конденсатором.

    Работа этой схемы проиллюстрирована на рисунке \ (\ PageIndex {15} \) для положительной части входа. Сначала ток течет от верхней части вторичной обмотки к переходу \ (D_1 / D_2 \). Только \ (D_2 \) предлагает путь прямого смещения, поэтому ток течет через \ (D_2 \) к соединению с \ (D_4 \) и нагрузкой. Поскольку \ (D_4 \) представляет собой путь обратного смещения, ток должен течь вниз через нагрузку. С земли ток продолжается до перехода \ (D_1 / D_3 \). Хотя на первый взгляд кажется, что ток может протекать через любой диод, помните, что катод \ (D_1 \) привязан к верхней стороне вторичной обмотки.Следовательно, его потенциал должен быть выше, чем на анодной стороне, что делает его смещенным в обратном направлении. Следовательно, ток течет вниз через \ (D_3 \). Аналогичная ситуация происходит в \ (D_4 \), и ток направляется обратно к низкому уровню вторичной обмотки. Короче говоря, \ (D_2 \) и \ (D_3 \) смещены в прямом направлении, а \ (D_1 \) и \ (D_4 \) - в обратном. Нагрузка видит все вторичное напряжение за вычетом двух прямых диодных падений.

    Рисунок \ (\ PageIndex {15} \): Анализ двухполупериодного мостового выпрямителя, положительный вход.

    Во время части входа с отрицательной полярностью ситуация меняется на обратную, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {16} \). Ток будет течь снизу вторичной обмотки через \ (D_4 \), вниз через нагрузку и, наконец, обратно к верхней части вторичной обмотки через \ (D_1 \). Таким образом, \ (D_1 \) и \ (D_4 \) смещены вперед, а \ (D_2 \) и \ (D_3 \) - смещены в обратном направлении. Важно то, что в обоих случаях ток течет через нагрузку сверху вниз, что приводит к положительному выходному напряжению.

    Рисунок \ (\ PageIndex {16} \): Анализ двухполупериодного мостового выпрямителя, отрицательный вход.

    Пример \ (\ PageIndex {1} \)

    Разработайте выпрямитель / фильтр, который будет обеспечивать выходное напряжение приблизительно 30 вольт при максимальном потребляемом токе 300 миллиампер. Он должен питаться от источника 120 В переменного тока (среднеквадратичное значение). Пульсации напряжения должны быть менее 10% от номинального выходного напряжения при полной нагрузке.

    В этом дизайне мы сосредоточимся на использовании стандартных готовых деталей.Как мы видели, двухполупериодные выпрямители более эффективны при преобразовании переменного тока в постоянный, поэтому мы пойдем по этому пути, в частности, с использованием четырехдиодного моста. Мы будем использовать схему на рисунке \ (\ PageIndex {14} \) в качестве руководства.

    Первое, что нужно учитывать, - это размер трансформатора. Для выхода 30 вольт потребуется пиковое вторичное напряжение не менее 32 вольт, так как мы должны добавить два прямых падения диода. Эквивалентное среднеквадратичное значение равно \ (32 / \ sqrt {2} \) или 22,6 вольт. При полной нагрузке отфильтрованное выходное напряжение несколько упадет, поэтому требуется несколько большее значение.Стандартной вторичной обмотки 24 В должно хватить. Учитывая номинальный ток нагрузки 300 мА, трансформатор должен быть не менее 0,3 А \ (\ cdot \) 24 В или 7,2 ВА.

    Что касается конденсатора, то он должен быть рассчитан на пиковое напряжение. Пиковое значение равно 24 В переменного тока RMS \ (\ cdot \ sqrt {2} \) или 34 вольт. Хотя можно попробовать конденсатор номиналом 35 В, стандартный номинал 50 В оставит большой запас прочности и повысит надежность. Чтобы найти значение емкости, мы должны сначала найти эффективное сопротивление нагрузки наихудшего случая.

    \ [R = \ frac {V_ {out}} {I_ {max}} \ nonumber \]

    \ [R = \ frac {30 V} {0,3 A} \ nonumber \]

    \ [R = 100 \ Omega \ nonumber \]

    Будет полезно сравнить это с моделированием, изображенным на рисунке \ (\ PageIndex {9} \). Наша спецификация пульсации несколько жестче, чем полученная в предыдущем моделировании. Это становится очевидным, если посмотреть, насколько сильно снизилось выходное напряжение к середине выключенной части цикла. Следовательно, нам потребуется большая постоянная времени, возможно, в два раза.Это дает нам 200 миллисекунд.

    \ [\ tau = RC \ nonumber \]

    \ [C = \ frac {\ tau} {R} \ nonumber \]

    \ [C = \ frac {0.2s} {100 \ Omega} \ nonumber \]

    \ [C = 2000 \ mu F \ nonumber \]

    Стандартного значения 2200 \ (\ mu \) F должно быть достаточно.

    Компьютерное моделирование

    Чтобы проверить наши результаты, смоделирован дизайн из примера \ (\ PageIndex {1} \). Схема показана на рисунке \ (\ PageIndex {17} \). Чтобы упростить моделирование, вместо трансформатора используется источник среднеквадратичного напряжения 24 В.Нагрузка наихудшего случая моделируется через резистор 100 \ (\ Omega \). Для первоначального теста конденсатор фильтра не используется, чтобы мы могли гарантировать правильное пиковое напряжение и формы сигналов. Результаты переходного анализа показаны на рисунке \ (\ PageIndex {18} \). Вторичное напряжение показано красным цветом, а напряжение нагрузки - синим. Полная форма волны в точности такая, как ожидалось, включая небольшое снижение пикового значения напряжения из-за падения двух прямых диодов. Пиковое значение выходного напряжения чуть выше 30 вольт, как и нужно.

    Рисунок \ (\ PageIndex {17} \): Схема моделирования для разработки примера \ (\ PageIndex {1} \) без конденсатора.

    Рисунок \ (\ PageIndex {18} \): переходный анализ конструкции примера \ (\ PageIndex {1} \) без конденсатора.

    Теперь, когда мы уверены в уровне напряжения и форме сигнала, добавлен конденсатор выходного фильтра, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {19} \). Анализ переходных процессов запускается снова, и результирующие формы входного напряжения и напряжения нагрузки показаны на рисунке \ (\ PageIndex {20} \).Напряжение нагрузки показано красным. Среднее значение составляет чуть более 30 вольт, а размах колебаний - менее двух вольт, как и нужно. Обратите внимание, что пиковое напряжение полной нагрузки с конденсатором немного меньше, чем то, что было в версии без конденсатора. Если потребление тока нагрузки увеличится, падение и пульсация ухудшатся.

    Рисунок \ (\ PageIndex {19} \): Схема моделирования для разработки примера \ (\ PageIndex {1} \) с конденсатором.

    Рисунок \ (\ PageIndex {20} \): переходный анализ конструкции примера \ (\ PageIndex {1} \) с конденсатором.

    3.2.5: Двухполупериодный мост с двумя выходами

    Как уже упоминалось, двухполупериодный мост можно настроить для создания биполярного источника питания с двойным выходом. Это показано на рисунке \ (\ PageIndex {21} \). Обратите внимание на наличие центрального ответвителя на вторичной обмотке трансформатора и расположение заземляющего соединения между двумя нагрузками и соответствующими конденсаторами.

    Рисунок \ (\ PageIndex {21} \): Двухполупериодный мостовой выпрямитель.

    Один из способов думать об этом заключается в том, что мы просто создали новую контрольную точку, разделив пополам общий выходной потенциал схемы, представленной на рисунке \ (\ PageIndex {14} \).С другой стороны, его можно рассматривать как верхнюю половину вторичного привода \ (R_ {load +} \), в то время как нижнюю половину привода \ (R_ {load -} \), как если бы мостовая и двухдиодная версии были каким-то образом объединены в аварии с транспортером, как в фильме 1958 года «Муха», хотя он не кричит: «Помогите мне! Помоги мне!" крошечным голосом в конце.

    3.2.6: Постановление Зенера

    Добавление конденсатора большой емкости к выпрямителю необходимо для хранения и передачи энергии, так что в результате получается плавное, идеально неизменяющееся напряжение.Как отмечалось ранее, при большой нагрузке пульсации увеличиваются по амплитуде, а среднее напряжение падает. Эту проблему можно значительно уменьшить, добавив к выходу стабилитрон и токоограничивающий резистор после конденсатора. Это называется стабилитроном и показано на рисунке \ (\ PageIndex {22} \).

    Рисунок \ (\ PageIndex {22} \): Простой стабилитрон.

    Регулятор стабилитрона работает довольно просто. Напомним, что при обратном смещении с достаточно большим потенциалом нормальное поведение обратного диода разомкнутого переключателя резко меняется, чтобы поддерживать фиксированное напряжение; потенциал стабилитрона.При достижении этого потенциала ток через диод начинает резко возрастать. Если мы поместим стабилитрон на выходе нашего выпрямителя с фильтром, стабилитрон попытается ограничить выходное напряжение до потенциала Зенера. Чтобы предотвратить чрезмерное и, возможно, разрушительное потребление тока диодом Зенера, разница напряжений между напряжением конденсатора и потенциалом Зенера снижается на последовательном резисторе, ограничивающем ток. Этот ограничивающий резистор устанавливает максимальный выходной ток.Затем этот ток разделяется между стабилитроном и нагрузкой. В условиях небольшой нагрузки большая часть этого тока будет проходить через стабилитрон. В условиях большой нагрузки большая часть тока будет потребляться нагрузкой, а через стабилитрон будет мало протекать. Если потребность в токе нагрузки слишком велика, стабилитрон перестанет проводить ток. Регулирование теряется, и ограничивающий резистор образует делитель напряжения с нагрузкой.

    Полная схема выпрямителя / фильтра / стабилитрона показана на рисунке \ (\ PageIndex {22} \).Давайте посмотрим, как \ (R_ {limit} \) взаимодействует с нагрузкой.

    Рисунок \ (\ PageIndex {22} \): Двухполупериодный мостовой выпрямитель и фильтр с стабилитроном.

    Для правильной работы потенциал Зенера (\ (D_5 \)) является желаемым выходным напряжением постоянного тока, а пиковое вторичное напряжение устанавливается несколько выше. Мы хотим гарантировать, что в условиях полной нагрузки самое низкое напряжение конденсатора из-за пульсаций все еще будет больше, чем желаемое выходное напряжение постоянного тока. Разница между напряжением конденсатора и потенциалом Зенера падает на \ (R_ {limit} \).Следовательно,

    \ [I = \ frac {V_ {cap} −V_Z} {R_ {limit}} \ nonumber \]

    В условиях холостого хода весь этот ток течет вниз через стабилитрон. Максимальный ток нагрузки равен этому значению (в этот момент ток через стабилитрон не течет).

    Пример \ (\ PageIndex {2} \)

    Определите максимальный ток нагрузки для источника постоянного тока, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {22} \). Напряжение конденсатора составляет в среднем 15 вольт с пульсацией \ (\ pm \) 1 вольт (т.е.е., падение 16 вольт до 14 вольт). Потенциал стабилитрона составляет 12 вольт, а \ (R_ {limit} \) составляет 4,7 \ (\ Omega \).

    Максимально возможный непрерывный ток нагрузки - это ток через \ (R_ {limit} \) (без учета \ (I_ {ZT} \)). Предельный случай для непрерывного потребления будет иметь место, когда напряжение конденсатора будет на самом низком значении, или 14 вольт.

    \ [I = \ frac {V_ {cap} −V_Z} {R_ {limit}} \ nonumber \]

    \ [I = \ frac {14 В −12 В} {4.7 \ Omega} \ nonumber \]

    \ [I = 426 мА (\ text {фактически на несколько мА меньше из-за} I_ {ZT}) \ nonumber \]

    Наибольший пиковый ток через стабилитрон обнаруживается при максимальном напряжении конденсатора и предполагает, что нагрузка не потребляет ток.

    \ [I = \ frac {V_ {cap} −V_Z} {R_ {limit}} \ nonumber \]

    \ [I = \ frac {16 В −12 В} {4.7 \ Omega} \ nonumber \]

    \ [I = 851 мА \ nonumber \]

    Обратите внимание, что в этом наихудшем случае ток, умноженный на потенциал стабилитрона, дает рассеиваемую мощность около 10 Вт. Конечно, при нормальной работе с потребляемым током нагрузки рассеивание на диодах значительно снижается. Интересно отметить, что стабилитрон рассеивает максимальную мощность, когда ток нагрузки равен нулю. Следовательно, мы можем думать об этой схеме как о смещении тока от стабилитрона к нагрузке, поскольку нагрузка требует большего тока 2 .

    Список литературы

    1 Если вам интересно, почему мы просто не используем распределение постоянного тока, чтобы «вырезать среднего человека», причин для этого множество. Во-первых, обычно более эффективно распределять мощность по переменному току, а не по постоянному току. Во-вторых, даже если постоянный ток доступен, он может быть не той амплитуды, которую требует схема. Следовательно, потребуется некоторая форма преобразования постоянного тока в постоянный. В зависимости от области применения это может оказаться дороже, чем преобразование переменного тока в постоянный.

    2 Как вы могли догадаться, это не особенно эффективно, потому что даже когда нагрузка равна нулю, стабилитрон все еще потребляет ток от трансформатора. Усовершенствованная схема может включать в себя биполярный транзистор, как рассмотрено в главе 4. Для получения подробной информации о более сложных методах регулирования напряжения см. Fiore, J, Operational Amplifiers and Linear Integrated Circuits: Theory and Application, еще один бесплатный текст OER.

    Измерение выпрямителя без нагрузки

    Чак ​​Ньюкомб

    Модель 189 была первым портативным мультиметром Fluke, предлагающим два способа измерения напряжения переменного тока.В функции Vac измерение было по существу таким же, как у большинства цифровых мультиметров Fluke, но 189 также позволяет вам измерять напряжение переменного тока при использовании функции Vdc. Это часть системы, которая позволяет измерителю отображать истинное среднеквадратичное значение комбинированного сигнала переменного и постоянного тока. Я знал, что это будет лишь вопросом времени, когда кто-то сравнит показания двух функций переменного тока, и это было незадолго до того, как кто-то это сделал.

    Это было в конце 2000 года, вскоре после появления Fluke 189, когда клиент позвонил с вопросом об измерении пульсаций переменного напряжения на выходе схемы мостового выпрямителя, способной производить токи 20 А или более.И, конечно же, он снял показания в обоих режимах.

    Он обнаружил небольшую разницу в показаниях и позвонил нам, чтобы узнать, не что-то не так с его глюкометром. Я сказал человеку, ответившему на звонок, выяснить, не превышает ли разница в показаниях объединенных характеристик функций. Я также попросил его предоставить подробную информацию об измеряемой цепи и значения выполненных им измерений, чтобы мы могли их просмотреть и попытаться проверить различия в нашей инженерной лаборатории.Разница в показаниях была намного больше, чем допускали нормальные допуски, поэтому мне пришлось надеть ограничитель мышления.

    Оказывается, измеряемая цепь была выходом недорогого зарядного устройства. Я догадался, что в коробке было чуть больше трансформатора и мостового выпрямителя. Если бы это было правдой, и к выходу не было подключено никакой нагрузки, я был почти уверен, что мы могли бы получить почти любое желаемое значение. Почему? Что ж, оказывается, что на диодах есть емкости утечки и сопротивления, которые могут дать интересные результаты, когда единственной нагрузкой является измеритель высокого импеданса.Мы снова поговорили с вызывающим абонентом и попросили его подключить нагрузку (аккумулятор, который нужно зарядить) к выходу, а затем снова проверить его показания. Он это сделал, и результаты были более разумными и последовательными.

    Теперь пришло время взглянуть на различия в двух режимах измерения и найти объяснение, казалось бы, странного поведения измерителя. Мы сделали это, но, поскольку прошло уже почти семь лет, я фактически построил репрезентативную копию схемы зарядного устройства (с большими затратами - около 25 долларов.00) и воссоздал тесты для этого столбца, чтобы результаты тестов были свежими в моей памяти. У меня не было под рукой 189, поэтому я использовал два других измерителя - более старый Fluke 77 и мой верный 87-V.

    С помощью 87-В я сначала измерил переменное напряжение на выходе понижающего трансформатора. Было 14,15 вольт. Затем я измерил переменный ток на выходе ненагруженного мостового выпрямителя - около 0,7 В - пока все хорошо. Теперь я подключил вход 77 параллельно и установил его в режим V DC. 77 читается как 4.4 вольта постоянного тока - не то, что вы ожидали от того, что должно было быть зарядным устройством на 12 В, в то время как показание 87 В переменного тока упало примерно до 0,4 вольт. Затем, когда я добавил резисторную нагрузку 20 кОм к выходу выпрямителя, все показания стабилизировались, как и следовало ожидать. Итак, что происходит?

    Ну, вход переменного тока большинства цифровых мультиметров Fluke представляет собой резистор 10 МОм, соединенный последовательно с большим конденсатором для блокировки постоянного тока. Функция Vdc одних и тех же измерителей - это только резистор на 10 мегапикселей - без последовательного конденсатора, поэтому он представляет другую нагрузку для схемы выпрямителя - ту, которая позволяет протекать небольшому количеству постоянного тока.Эта разница, представленная в емкости утечки и сопротивлении диодов выпрямительного моста, создает интересную форму волны, которая, по-видимому, приведет к тем странным результатам, которые я видел.

    В заключительной части моего эксперимента использовались две другие измерительные функции моего 87-V. Я отключил мостовой выпрямитель от трансформатора и измерил емкость на переходах. Оно было где-то около 0,6 нФ (после обнуления емкости измерительного провода).

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *