Что такое диодный мост, схема, зачем он нужен и как работает
«06» февраля 2022 г.
Диодный мост – это несколько диодов (в классическом варианте четыре), соединенных таким образом, чтобы получилось 2 точки подключения для переменного напряжения (вход) и два выхода для постоянного напряжения.
Выполнен он может быть на дискретных элементах (россыпью), в виде отдельной сборки (в корпусе с четырьмя выводами), а также входить в состав интегральных схем, но последний вариант, в данном случае, нам не интересен.
Диодный мост нужен для преобразования переменного напряжения в постоянное. Это схемотехническое решение используется для решения различных задач, но наиболее известным применением является выпрямитель.
Схема моста, состоящего из 4 диодов приведена на рис.1. Это исторически сложившийся способ представления, равно как и его упрощенное изображение (справа).
Такой вариант представляется не совсем удобным для рассмотрения принципа работы диодного моста, поэтому предлагаю другой вариант схемы, которую в дальнейшем будем использовать.
Для начала рассмотрим как работает и что делает диодный мост (рис.2).
Переменное напряжение подается на точки A и B.
В каждой из них соединяются два диода, включенных в противоположенных направлениях.
Напомню, что эти полупроводниковые приборы обладают односторонней проводимостью, то есть, проводят ток при наличии «плюса» на строго определенном выводе или «минусе» на другом (см. статью про то как работает диод).
В момент времени Т1 в точке А присутствует плюс, а в В – минус. Соответственно токи текут через диоды VD2 и VD3, формируя на выходах C и D схемы соответствующие полуволны напряжения.
В момент времени Т2 ситуация меняется на противоположную и начинает работать пара VD1 и VD4. Таким образом, на выходе диодного моста получается пульсирующее напряжение, но полярность его не меняется.
Каждый полупериод в этом случае используется дважды (в одном и другом направлениях), поэтому выпрямитель, реализованный на базе диодного моста, называют двухполупериодным.
Обращаю внимание, что две синусоиды на входе показаны условно (исключительно для наглядности), на самом деле сигнал один, поскольку цепь однофазная.
Для того, чтобы посмотреть как это работает на практике рассмотрим две схемы.
Подключение к трансформатору.
На рисунке 3 приведена реальная схема простого блока питания.
Вторичная обмотка трансформатора Т подключена ко входу диодного моста. Здесь расположение (ориентация диодов) отличается от приведенной ранее, но сделано это для того чтобы схему было удобнее читать.
Выпрямленное напряжение поступает на конденсатор C, для того, чтобы сгладить пульсации. Конденсатор здесь показан иллюстративно. На практике применяются электролитические исполнения большой емкости. Часто подключают несколько конденсаторов параллельно, но это уже детали.
В принципе, из приведенной схемы и с учетом ранее сделанных пояснений как все это работает должно быть ясно.
Подключение к генератору.
На следующей схеме (рис.4) показан трехфазный диодный мост, который подключен к обмоткам генератора.
С таким же успехом можно использовать и трехфазный трансформатор. Принцип работы такого моста схож с однофазным. Единственно, что каждая из трех фаз сдвинута относительно другой на 120о.
Поэтому полупериоды на выходе будут иметь несколько иной вид – они накладываются друг на друга. Очевидно, что пульсации напряжения в этом случае меньше. Диаграммы входных и выходных напряжений представлены на рис.5.
Таким образом, в работе диодного моста, однофазного или трехфазного ничего сложного нет – достаточно немного воображения, чтобы понять как все происходит.
* * *
© 2014-2023 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер, могут выражать мнение автора и не подлежат использованию в качестве руководящих и нормативных документов.
Высокоэффективный подход к построению входных диодных мостов
25 сентября 2009
С появлением устройств электронного управления в повседневной жизни используется все меньше приборов, напрямую подключенных к сетям питания переменного напряжения.
Рис. 1. Входной переменный ток и выпрямленный выходной сигнал
Такая схема обладает малой эффективностью, поскольку, независимо от номинала тока, два связанных диода всегда находятся в состоянии пропускания тока, вызывающем постоянное выпадение сигнала и последующую потерю мощности в зависимости от величины тока.
Во многих случаях, когда мощность, подаваемая на выход, не очень высока, а мощность, рассеиваемая на четырех диодах, низка, эта конфигурация может оставаться хорошим экономичным решением.
Синхронное выпрямление
Известно, что в состав МОП-структуры входит паразитный диод, включенный параллельно полевому транзистору, поэтому полный мост можно получить при помощи четырех полевых транзисторов, как показано на рис. 2.
Рис. 2. Мост на полевых транзисторах
Напряжение на контактах стандартного диода составляет 0,6…1 В, в зависимости от тока, протекающего через него, и технологии, с использованием которой диод изготовлен, и это является основной причиной потери мощности в мосте. Худший вариант возможен в случае использования только корпусного диода полевого транзистора, но если запуск этого транзистора осуществляется при помощи технологии синхронного выпрямления, корпусный диод пропускает только очень короткую часть сигнала, в зависимости от времени запаздывания управляемых полевых транзисторов, а основная часть синусоидального входного тока проходит через полевые транзисторы.
В таблице 1 приведено сравнение полных КПД двух решений.
Таблица 1. Сравнение потерь мощности между стандартным и активным входным мостом
| Расчет | Расчетная потеря мощности, Вт | Прим. | |
|---|---|---|---|
| Диод | 2 x VF x IAVG – RECT | 6 | Явно выше |
| МОП-транзисторы | 0,6 | Снижение на ~90% | |
Практическая реализация
и описание цепи
В данном случае понятно, что использование мощных полевых транзисторов в конфигурации активного моста с управлением синхронным выпрямлением — это способ повышения эффективности и снижения необходимости применения или полного отказа от применения дорогой и массивной системы теплоотвода.
Использование интегральных схем (ИС) синхронного выпрямления International Rectifier
Рис. 3. Практическая реализация активного моста при помощи 4 дискретных ИС IR1167
Включение-выключение каждого полевого транзистора управляется соответствующими ИС, отслеживающими напряжение между соответствующим стоком и истоком. Если напряжение отрицательное, корпусный диод открыт, а полевой транзистор включен; когда напряжение Vds поднимается до 0 В, ИС отключает транзистор.
Чтобы предотвратить возникновение короткого замыкания между высоким и низким плечом полевого транзистора на одном и том же контакте, порог выключения должен быть отрицательным и близким к 0 В. Недостаток состоит в том, что в конце переключения ток снова пойдет через корпусный диод, но в течение очень короткого времени.
Принцип работы
В начале синусоидального цикла начинается протекание тока через корпусный диод, создающий отрицательное напряжение Vds на контактах полевого транзистора, в этот момент ИС включает полевой транзистор, напряжение отпускания на контактах компонента падает до значительно более низкого значения, повышая эффективность системы и снижая потери мощности.
Как только полевой транзистор включается, его необходимо удерживать в таком состоянии до приближения выпрямленного тока как можно ближе к нулевому значению, поэтому можно использовать компаратор нулевого уровня, чтобы определить момент, когда напряжение между стоком и истоком достигнет 0 В. С этой целью порог выключения ИС должен быть отрицательным и близким к нулю, чтобы избежать относительной поперечной проводимости и уменьшить интервал проводимости корпусного диода в конце полупериода. IR1167 — это ИС синхронного выпрямления, время ее внутреннего выключения составляет от наносекунд до микросекунд, однако во время работы на частоте сети питания необходимо поддерживать как можно более пологий фронт гасящего импульса, чтобы избежать ложного срабатывания измерительной цепи ИС. Фактически из-за низкой рабочей частоты и медленного (синусоидального) увеличения тока часто появляется вероятность того, что после первого включения напряжение отпускания полевого транзистора почти мгновенно упадет ниже порога выключения, и ИС начнет включаться и выключаться.
Этот процесс выражается затухающими прямоугольными импульсами напряжения затвора полевого транзистора, пока ток не достигнет уровня, необходимого для формирования напряжения отпускания полевого транзистора во включенном состоянии. Подобный дребезг можно наблюдать в конце полусинусоиды с тем же небольшим уклоном сигнала тока в момент выключения полевого транзистора. Такое функционирование особенно явно заметно при использовании резистивных нагрузок и синусоидального токового сигнала, тогда как в случае с емкостной нагрузкой ситуация иная, поскольку кривая токового сигнала при включении и выключении полевых транзисторов более крутая, и необходим более короткий сигнал выключения. В обычном режиме работы каждый полупериод токового сигнала переключает в состояние проводимости два полевых транзистора в течение интервала, равного половине частоты сети питания (8,3 или 10 мс), дребезг при включении или выключении не возникает. Чтобы увеличить длительность внутреннего сигнала выключения схемы IR1167, мы включили в измерительный контур резистивно-емкостную цепь (RC-цепь), которая будет описана в следующем разделе.
Ограниченное питание и цепи
регулировки выключения
Как известно, в каждый полупериод частоты сети питания работают только два полевых транзистора, тогда как другие остаются выключенными, а соответствующие им диоды с объемной проводимостью обладают обратным смещением. Очевидно, что когда транзисторы Q2 и Q4 включены, Q1 и Q3 выключены, а ограничивающий диод D1 допускает накопление заряда ограничивающими конденсаторами C1, питающими устройства высокого плеча IC3; с другой стороны, когда транзисторы Q1 и Q3 включены, диод D2 допускает накопление заряда ограничивающим конденсатором C2, питающим IC4. RC-цепь, установленная между контактами Vgate и Vs каждой ИС, обеспечивает более продолжительный сигнал выключения, необходимый в настоящей схеме. Это просто производная цепь, которая при помощи напряжения переключения затвора, прикладываемого к контактам транзистора, добавляет временный токовый импульс через последовательный резистор, установленный между истоком транзистора и контактами Vs ИС.
Результат — искусственное повышение или понижение пороговых значений на определенное время и, таким образом, продление времени выключения, которое можно уменьшить простым изменением значений трех компонентов RC-цепи. Рассмотрим одну из четырех секций, X3, показанную на рис. 3. Во время включения напряжение затвора линейно возрастает, фронт сигнала, разделенный на отрезки, появляется на сопротивлении R10 с положительным знаком в противоположность контакту Vs. Это перекрывает реальное напряжение отпускания полевых транзисторов и удерживает внутренний компаратор ИС, изображенный в верхнем левом углу рис. 4, от выключения полевого транзистора.
Рис. 4. Электрическая модель IR1167
С другой стороны, когда ИС выключает затвор, возникает спад сигнала с отрицательным знаком на контакте Vs, эффективно сдвигающий измеренное напряжение и препятствующий включению секции на период, определяемый параметрами RC-цепи.
Моделирование системы
Система реализована в симуляторе Microcap Simulator, подготовлена специализированная модель для ИС IR1167 (см. рис. 4). Особое внимание уделено возможности работы модели IR1167 с плавающим заземлением, поскольку опорным сигналом двух верхних устройств схемы должно быть переменное напряжение сети питания, и использование ими потенциала заземления невозможно. Параметры моделирования следующие:
Vin = GOVpeak
F = 50 Гц
Rload = от 5 до 40 Ом
Gout = от 0 до 1000 мкФ — ESR = 300 МОм
Для проверки функциональности системы и эффективности замысла необходимо выполнить несколько попыток моделирования до начала реальной аппаратной реализации.
Резистивная нагрузка
Первая серия моделей создана с целью сравнения функционирования активного моста с функционированием стандартного моста на основе диодов Шоттки, на последующих рисунках будут показаны полученные результаты.
Мост на основе диодов Шоттки построен из четырех устройств MBR10100 в корпусе TO220AB, для построения активного моста использован полевой транзистор DirectFet IRF6644 с поддержкой напряжения 100 В. На рис. 5 показан вариант с максимальной нагрузкой (5 Ом), с максимальным пиковым выходным током 12 A и средней выходной мощностью около 360 Вт.
Рис. 5. Rload = 5 Ом, Cout = 0
Верхний: Vin, Vout и Vo, Средний: Vg1, Vg2, Vg3 и Vg4, Нижний: Vo-Vo (диоды Шоттки), Pdiss (активный мост), Pdiss (диоды Шоттки), Pdiss (активный мост) — Pdiss (диоды Шоттки)
В этом случае мы можем видеть синусоидальное выходное напряжение (зеленая кривая) и ток (светло-голубая кривая), а в центре отображаются прямоугольные импульсы напряжения затворов полевых транзисторов низкого плеча. Также заслуживает внимания синусоидальная форма плавающего напряжения затвора МОП-структуры, изображенной на среднем графике, поскольку она должна соответствовать входной синусоиде с положительным сдвигом, равным 10,7 В (Vgate).
На третьем графике показано увеличение мощности при применении активного решения: синусоидой черного цвета показана мощность, рассеиваемая четырьмя диодами, которая достигает пика 18 Вт, тогда как тот же пик активного моста едва достигает значения 2,25 Вт, разность средних значений, показанная голубой кривой, составляет примерно 10 Вт. На малых нагрузках ситуация может отличаться, а более сложная цепь может не дать достаточного преимущества по сравнению с простым мостом, построенным из четырех диодов. Однако на рис. 6 приведены интересные результаты.
Рис. 6. Rload = 40 Ом, Cout = 0
Верхний: Vin, Vout и Vo, Средний: Vg1, Vg2, Vg3 и Vg4, Нижний: Vo-Vo (диоды Шоттки), Pdiss (активный мост), Pdiss (диоды Шоттки), Pdiss (активный мост) — Pdiss (диоды Шоттки)
В последнем случае выходная мощность составляет всего 45 Вт, мы также получили большую разность с точки зрения пиковой рассеиваемой мощности, которая составляет 0,036 Вт против 1,6 Вт, а средняя разность значений потери мощности — около 1 Вт.
Емкостная нагрузка
Емкостная нагрузка является более реальной для применения в силовом AC-DC-преобразователе. На рис. 7 и 8 показаны результаты моделирования с сопротивлением, равным соответственно 5…40 Ом, а суммарная выходная емкость равна 1000 мкФ.
Рис. 7. Rload = 5 Ом, Cout = 1000
Верхний: Vin, Vout и Vo, Средний: Vg1, Vg2, Vg3 и Vg4, Нижний: Vo-Vo (диоды Шоттки), Pdiss (активный мост), Pdiss (диоды Шоттки), Pdiss (активный мост) — Pdiss(диоды Шоттки)
Рис. 8. Rload = 40 Ом, Cout = 1000
Верхний: Vin, Vout и Vo, Средний: Vg1, Vg2, Vg3 и Vg4, Нижний: Vo-Vo (диоды Шоттки), Pdiss (активный мост), Pdiss (диоды Шоттки), Pdiss (активный мост) — Pdiss (диоды Шоттки)
Среднее уменьшение потерь мощности изменяется с 20% при большой нагрузке (5 Ом) до примерно 5% при малой нагрузке (40 Ом).
Также стоит обратить внимание на то, что размер корпуса диодного моста, построенного из четырех диодов MBR10h200, занимает примерно 580 мм2 площади против только 120 мм2 в случае использования четырех транзисторных схем IRF6644. Таким образом, экономия места составляет приблизительно 80%.
Реализация ИС
В предлагаемом на рис. 9 контроллере на основе активного моста, благодаря технологии IR GENS, внутренние каскады, запускающие два полевых транзистора высокого плеча Q3 и Q4, могут быть реализованы двумя раздельными плавающими эпитаксиальными карманами внутри одной ИС.
Рис. 9. Предложение нового контроллера активного моста
Для предохранения двух внешних компонентов в схему также можно интегрировать два ограничивающих диода. Дополнительную RC-цепь, которая предназначена для защиты от паразитных переключений, можно заменить отдельными блоками регулировки времени выключения для каждой секции драйвера, чтобы оптимизировать время задержки разных полевых транзисторов с разными требованиями нагрузки.
В дальнейшем лучшие полевые транзисторы IR, ограничивающие конденсаторы и ИС управления активным мостом можно интегрировать в одном корпусе, получив повышенную удельную плотность и обеспечив реализацию простого устройства. Такая схема становится высокоэффективной заменой существующим стандартным входным выпрямительным диодным мостам.
Реализация аппаратуры
Схема создана и протестирована в нашей лаборатории. На рис. 10 показан первый прототип, изготовленный из четырех дочерних плат IRAC-D2.
Рис. 10. Прототип активного моста
На нескольких следующих рисунках показаны реальные графики сигналов, полученных с применением идеальной резистивной нагрузки (например, каскад RFC) и емкостной нагрузки. В конце главы мы покажем значения повышения эффективности и уменьшения потерь мощности в сравнении со стандартными мостами, построенными на основе диодов Шоттки.
На рис. 11 и 12 показано функционирование активного моста с идеальной резистивной нагрузкой. Интересно отметить эффект паразитного переключения сигнала как низкого плеча (красная кривая), так и высокого плеча (голубая кривая) без включения внешней маскирующей RC-цепи.
Рис. 11. Входное напряжение и выпрямленный выходной ток с идеальной резистивной нагрузкой
Рис. 12. Верхний: входной ток, сигнал затвора низкого плеча (красный), сигнал затвора высокого плеча (голубой), нижний: паразитные переключения сигналов затворов
Эти ситуации показаны на рис. 13 и 14, соответственно, в состоянии включения и выключения затвора полевого транзистора низкого плеча.
Рис. 13. Паразитные переключения затвора низкого плеча (красный) во время выключения
Рис.
14. Паразитное переключение затвора низкого плеча (красный) во время включения
После того, как ИС выключает полевой транзистор, возникают паразитные переключения, длящиеся в течение 90 мкс. Можно легко увидеть, что первое колебание происходит через 15 мкс после истечения времени внутреннего сигнала выключения IR1167. Остальные колебания происходят с одинаковой задержкой. Во время включения, наоборот, полевой транзистор не может оставаться во включенном состоянии более 3 мкс, и только через 280 мкс уровень тока становится достаточно высоким, чтобы избежать колебаний. Таким образом, минимального времени включения (MOT) 3 мкс и минимального времени выключения 15 мкс (тип.), заложенных в схеме IR1167, недостаточно, чтобы избежать паразитных переключений, поэтому из-за медленного синусоидального изменения тока и продолжительного времени выключения добавлена специализированная схема.
Аналогичная проблема, хотя и не настолько очевидная, возникает со стандартной резистивно-емкостной нагрузкой, поскольку изменение тока происходит быстрее.
На рис. 15 и 16 показаны все сигналы затворов с установленной цепью времени выключения каждого полевого транзистора в сравнении с током сети питания.
Рис. 15. Vg1, Vg2: сигнал затвора Q1 и Q2 и ток сети питания под RC-нагрузкой R=22 Ом, C=470 мкФ
Рис. 16. Vg3, Vg4: сигнал затвора Q2 и Q4 и ток сети питания
Результаты оценки эффективности
Чтобы удостовериться в эффективности замысла, мы сравнили две схемы активного моста с различными входными напряжениями 100 и 40 В и различной выходной мощностью со стандартными мостами, построенными на основе диодов Шоттки.
На рис. 17 и рис. 18 показаны полученные результаты: для построения системы, рассчитанной на напряжение 40 В, мы использовали четыре схемы IRF6613 (DirectFet, корпус medium Can) против четырехсхем SS34 в корпусе SMC; для построения системы, рассчитанной на напряжение 100 В, мы использовали четыре схемы IRF6644 (DirectFet, корпус medium Can) против четырех схем MBR10h200 в корпусе TO263.
Рис. 17. Результаты эффективности, низкое входное напряжение
Рис. 18. Результаты эффективности, среднее входное напряжение
В случае, показанном на рис. 17, повышение эффективности составило 5,5% при входном напряжении 20 В и выходной мощности около 50 Вт. Причиной является повышенный ток, протекающий через полевые транзисторы, демонстрирующие намного более низкое выпадение сигнала, чем диоды.
При повышении входного напряжения и понижении выходного тока повышение эффективности становится менее заметным, но все еще остается высоким — от 2 до 3%. Три сигнала ограничены по мощности, чтобы снизить пиковый ток, поступающий в устройства на приемлемом рабочем уровне в сравнении с номинальными значениями Id и If. На рис. 18 повышение эффективности продемонстрировало ту же тенденцию: при входном напряжении 60 В и выходной мощности 250 Вт ток намного выше, а повышение эффективности составляет 2%; при напряжении 100 В повышение эффективности опускается до примерно 1,1…1,3% в зависимости от нагрузки.
Последний случай выглядит менее привлекательным с точки зрения баланса преимуществ и стоимости, однако необходимо помнить, что четыре схемы IRF6644 намного меньше, чем диоды в корпусе TO263: каждая схема DirectFet занимает примерно на 80% меньше площади и на 95% меньше объема, чем диоды.
Это решение сочетает экономию пространства с более высокой удельной мощностью, зачастую позволяющей отказаться от использования массивных теплоотводов.
Выводы
Использование полевых транзисторов, а лучше транзисторов DirectFET в конфигурации входного активного моста (с синхронным управлением выпрямлением) — это способ повышения эффективности и удельной мощности, позволяющий обойтись без массивной системы отведения тепла. На схеме, изображенной на рис. 3, показано, как собрать простой полнопериодный входной мостовой выпрямитель при помощи устройств, доступных на рынке, а на рис. 9 показана новая ИС контроллера активного моста.
Как видно из графиков, повышение эффективности очень заметно, а преимущества могут отличаться в зависимости от выходной мощности:
a) при высоком выходном напряжении повышение эффективности не представляет особой важности, особенно при передаче высоких номиналов мощности, но тогда намного меньшее рассеяние мощности моста можно использовать для решений меньших размеров с минимальным тепловыделением;
б) при низком выходном напряжении эффективность становится важнейшим отличием и для низких выходных токов.
Литература
[1] М. Салато (M. Salato), А. Локхандвала (A. Lokhandwala), М. Солдано (M. Soldano). International Rectifier. AN-1087 Построение выпрямителя вторичного плеча при помощи ИС управления IR1167 SmartRectifierTM
[2] International Rectifier. Техническое описание ИС управления интеллектуальным выпрямителем IR1167S
[3] Аднаан Локхандвала (Adnaan Lokhandwala), Маурицио Салато (Maurizio Salato), Марко Солдано (Marko Soldano).
Конференция разработчиков портативных источников питания 2006. Новая ИС управления выпрямлением выходного сигнала повышает эффективность и тепловые характеристики внешних AC-DC преобразователей питания
[4] Заявка на получение патента США №2005/0122753 A1 от 9 июня 2005 г.
Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail: [email protected]
ВНИМАНИЮ ЧИТАТЕЛЕЙ!
В 11 номере журнала за 2009 год на стр. 29 допущена опечатка.
Название табл. 2 следует читать: «Характеристики переключателей».
Первый абзац на странице следует читать:
«Texas Instruments предлагает достаточно сбалансированные решения для применения в видеосистемах. Баланс заключается в оптимальных, часто — взаимозависящих, технических характеристиках ключей. Например, при достаточно низком сопротивлении во включенном состоянии также обеспечивается очень высокая скорость переключения.
»
•••
Что такое мостовой выпрямитель?_Верхний диод
Что такое мостовой выпрямитель?_Верхний диодГлавная > Промышленные новости > Что такое мостовой выпрямитель?
Что такое мостовой выпрямитель?
Мостовой выпрямитель представляет собой схему из четырех или более диодов в конфигурации мостовой схемы, которая обеспечивает одинаковую выходную полярность для любой входной полярности. Он используется для преобразования входного переменного тока (AC) в выходной постоянный ток (DC). Мостовой выпрямитель обеспечивает двухполупериодное выпрямление от двухпроводного входа переменного тока, что приводит к меньшим весу и стоимости по сравнению с выпрямителем с 3-проводным входом от трансформатора с вторичной обмоткой с отводом от середины.
Типы мостовых выпрямителей
Компания Topdiode предлагает множество различных типов мостовых выпрямителей, мы поставляем многие из наиболее распространенных типов, классифицированных по максимальному среднему выпрямленному току, максимальному обратному напряжению, максимальному пиковому току, прямому напряжению, типу упаковки и максимальному току.
обратный ток.
Наиболее распространенные размеры максимального среднего выпрямленного тока: 1 А, 1,5 А, 4 А, 25 А и 35 А. Мы также предлагаем мостовые выпрямители с максимальным средним выпрямленным током до 1000 А. Прямое напряжение может варьироваться от 450 мВ до 1,1 кВ. , с наиболее распространенными полупроводниковыми микросхемами мостового выпрямителя, имеющими прямое напряжение 1,1 В или 1 В.
Мостовые выпрямители от Topdiode.
Применение мостовых выпрямителей:
Основное применение мостовых выпрямителей — преобразование источника переменного тока в постоянный. Все электронные устройства требуют постоянного тока, поэтому внутри блоков питания почти всего электронного оборудования используются мостовые выпрямители. Мостовые выпрямители также используются для определения амплитуды модулированных радиосигналов. Сигнал может быть усилен до того, как он будет обнаружен. Если это не так, то необходимо использовать диод с очень низким падением напряжения или диод, смещенный при фиксированном напряжении.
Выпрямители также используются для подачи поляризованного напряжения для сварочных работ. В таких схемах требуется контроль выходного тока, и это может быть достигнуто заменой некоторых диодов в мостовом выпрямителе тиристорами, которые представляют собой диоды, выходное напряжение которых можно регулировать, включая и выключая фазовые регуляторы.
Мостовой выпрямитель от Topdiode
Компания Topdiode предлагает полный набор микросхем мостового выпрямителя, которые можно использовать для разработки схемы двухполупериодного мостового выпрямителя, полуволнового выпрямителя или любого другого типа схем, для которых может потребоваться мостовой выпрямитель.
Мостовой выпрямитель со сквозным отверстием (тип THT)
| Пиковое повторяющееся обратное напряжение | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 50В | 100В | 200 В | 400В | 600В | 800В | 1000 В | ||
| Средний прямой ток | 0,5 А | МБ2М | МБ4М | МБ6М | МБ8М | МБ10М | ||
| 1,0 А | ДБ101 | ДБ102 | ДБ103 | ДБ104 | ДБ105 | ДБ106 | ДБ107 | |
| 1,5 А | ДБ151 | ДБ152 | ДБ153 | ДБ154 | ДБ155 | ДБ156 | ДБ157 | |
| Д2СБ20 | Д2СБ40 | Д2СБ60 | Д2СБ80 | |||||
| 2,0 А | ГБЛ201 | ГБЛ202 | ГБЛ203 | ГБЛ204 | ГБЛ205 | ГБЛ206 | ГБЛ207 | |
| КБП201 | КБП202 | КБП203 | КБП204 | КБП205 | КБП206 | КБП207 | ||
3. 0А | КВР301 | КВР302 | КВР303 | КВР304 | КВР305 | КВР306 | КВР307 | |
| 4,0 А | ГБЛ401 | ГБЛ402 | ГБЛ403 | ГБЛ404 | ГБЛ405 | ГБЛ406 | ГБЛ407 | |
| КБДЖ4А | КБДЖ4Б | КБДЖ4Д | КБДЖ4Г | КБДЖ4ДЖ | КБДЖ4К | КБДЖ4М | ||
| D3SB05 | Д3СБ10 | Д3СБ20 | Д3СБ40 | Д3СБ60 | Д3СБ80 | |||
| ГБУ4А | ГБУ4Б | ГБУ4Д | ГБУ4Г | ГБУ4ДЖ | ГБУ4К | ГБУ4М | ||
| 6,0 А | КБДЖ6А | КБДЖ6Б | КБДЖ6Д | КБДЖ6Г | КБДЖ6Ж | КБДЖ6К | КБДЖ6М | |
| ГБУ6А | ГБУ6Б | ГБУ6Д | ГБУ6Г | ГБУ6ДЖ | ГБУ6К | ГБУ6М | ||
8. 0А | ГБУ8А | ГБУ8Б | ГБУ8Д | ГБУ8Г | ГБУ8ДЖ | ГБУ8К | ГБУ8М | |
| КБДЖ8А | КБДЖ8Б | КБДЖ8Д | КБДЖ8Г | КБДЖ8ДЖ | КБДЖ8К | КБДЖ8М | ||
| 10А | ГБУ10А | ГБУ10Б | ГБУ10Д | ГБУ10Г | ГБУ10ДЖ | ГБУ10К | ГБУ10М | |
| КБДЖ10А | КБДЖ10Б | КБДЖ10Д | КБДЖ10Г | КБДЖ10ДЖ | КБДЖ10К | КБДЖ10М | ||
Мостовой выпрямитель для поверхностного монтажа (тип SMT)
| Пиковое повторяющееся обратное напряжение | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 50В | 100 В | 200 В | 400В | 600В | 800В | 1000 В | ||
| Средний прямой ток | 0,5 А | МБ2С | МБ4С | МБ6С | МБ8С | МБ10С | ||
| 0,8 А | АБС2 | АБС4 | АБС6 | АБС8 | АБС10 | |||
| 1,0 А | ДБ101С | ДБ102С | ДБ103С | ДБ104С | ДБ105С | ДБ106С | ДБ107С | |
| 1,5 А | ДБ151С | ДБ152С | ДБ153С | ДБ154С | ДБ155С | ДБ156С | ДБ157С | |
НазадПредыдущая: Что такое стабилитрон?
Далее: Что такое переключающий диод?
Copyright © 1996–2014 Topdiode Manufacturing Company Limited, Дунгуань, провинция Гуандун, Китай Электронная почта: info@topdiode.
com Веб-сайт: www.topdiode.com
Мостовой выпрямитель — Javatpoint
следующий → ← предыдущая Мостовой выпрямитель представляет собой схему, состоящую из четырех отдельных диодов с p-n переходом, переменного источника питания и нагрузочного резистора. Четыре диода в мостовых выпрямителях образуют замкнутый контур, который называется мостом. Основное преимущество схемы мостового выпрямителя заключается в том, что она не требует центрального ленточного трансформатора, что уменьшает ее размер. Одиночная обмотка подключена к входу одной стороны моста. Нагрузочный резистор с другой стороны моста, как показано ниже: Форма его выходного сигнала аналогична двухполупериодному выпрямителю. Работа четырех диодов зависит от положительной и отрицательной половины приложенного входного цикла. Давайте подробно обсудим конструкцию и работу мостового выпрямителя. Строительство Схема мостового выпрямителя включает четыре диода. Давайте сначала обсудим состояние диода p-n перехода при прямом и обратном смещении. Смещение впередСостояние прямого смещения диода легко позволяет току течь через его клеммы. Это связано с наличием узкой области обеднения. Чем уже область, тем легче она позволяет перемещать носители заряда из p-области в n-область. Полярность диода при его подключении к переменному входу указана ниже: Это показывает, что положительный конец переменного источника подключен к положительному выводу диода. Точно так же отрицательный конец подключается к отрицательному выводу диода. Он определяется как состояние прямого смещения диода. Ток увеличивается с ростом уровня напряжения, когда диод работает в прямом смещении. Текущий поток зависит от большинства носителей. Обратное смещениеСостояние обратного смещения диода вызывает протекание тока в обратном направлении. Имеет широкую область истощения. Полярность диода при подключении его к источнику переменного тока указана ниже: Это показывает, что положительный конец переменного источника соединен с отрицательным полюсом диода. Точно так же отрицательный конец переменного источника подключается к положительному выводу диода. Он определяется как состояние обратного смещения диода. Текущий поток зависит от неосновных носителей. Диод в случае обратного смещения вообще ведет себя как разомкнутый ключ. РабочийЗдесь мы обсудим работу мостового выпрямителя отдельно во время положительного и отрицательного полупериода. Положительный полупериод Диоды D1 и D2 смещаются в прямом направлении во время положительной половины и включаются последовательно. Отрицательный полупериодДиоды D3 и D4 смещаются в прямом направлении во время отрицательной половины входного цикла и включаются последовательно. Но диоды D1 и D2 смещаются в обратном направлении и не проводят ток. Проводимость диодов D3 и D4 создает результирующую форму выходного сигнала, как показано ниже: Аналогичным образом, после каждой положительной половины и отрицательной половины цикла ввода создается результирующий вывод, как показано ниже: Анализ выпрямителя невестыДавайте обсудим параметры мостового выпрямителя. 1. Пиковое обратное напряжение PIV (пиковое обратное напряжение) мостового выпрямителя: Vm . 2. Средний и пиковый токи в диоде Предполагается, что прямое сопротивление резистора и диода равно RF и RL. Ток, протекающий через два диода: Поскольку два диода подключены последовательно, прямое сопротивление равно 2RF. 3. Идеальный пиковый ток нагрузки Прямое сопротивление идеального диода считается равным нулю. Следовательно, идеальный пиковый ток нагрузки определяется как: Идеальный пиковый ток нагрузки одинаков для однополупериодного и двухполупериодного выпрямителя. 4. Выходной постоянный ток Можно рассчитать как: Подставляя значение Im в вышеприведенное уравнение, получаем: 5. Действующее значение тока Значение RMS может быть представлено как: Подставляя значение Im в вышеприведенное уравнение, получаем: 6. Выходное напряжение постоянного тока Выходное напряжение постоянного тока может быть представлено как: 7. Эффективность = мощность постоянного тока, подводимая к нагрузке / входная мощность переменного тока от трансформатора. Максимальный КПД мостового выпрямителя в два раза выше, чем у однополупериодного выпрямителя. Он равен 81,2%. 8. Коэффициент пульсации Коэффициент пульсаций мостового выпрямителя можно представить как: Может быть выражен в виде напряжения или тока. 9. Положение Процентное регулирование может быть представлено как: Типы мостового выпрямителяСуществует четыре типа мостового выпрямителя: 1. Однофазные мостовые выпрямителиОднофазный мостовой выпрямитель состоит из четырех диодов, как показано ниже: Однофазные выпрямителииспользуются для обеспечения малых уровней мощности. В качестве входа требуется однофазный источник переменного тока. 2. Трехфазные мостовые выпрямителиТрехфазный мостовой выпрямитель состоит из шести диодов, как показано ниже: Трехфазные выпрямители используются для обеспечения больших уровней мощности. 3. Неуправляемый мостовой выпрямительМы знаем, что диоды однонаправленные. Это означает, что диод с p-n переходом может проводить ток в одном направлении. Конфигурация четырех диодов неуправляемого мостового выпрямителя фиксирована. Он не допускает изменения мощности. Следовательно, обычное применение такого выпрямителя заключается в обеспечении фиксированного или постоянного источника питания. 4. Управляемый мостовой выпрямительКонфигурация управляемого мостового выпрямителя использует полупроводниковые устройства вместо диодов. К твердотельным устройствам относятся MOSFET, SCR и др., которые обеспечивают различную мощность на выходе под нагрузкой. Выходную мощность можно изменять, запуская эти полупроводниковые устройства на различных этапах. Применение мостового выпрямителяПрименение мостового выпрямителя:
Преимущества мостового выпрямителяПреимущества мостового выпрямителя следующие:
Недостатки мостового выпрямителя Мостовой выпрямитель имеет только один существенный недостаток. Для его построения требуется четыре диода. Это усложняет схему выпрямителя. Центральный ленточный выпрямитель и мостовой выпрямительЦентральный ленточный выпрямитель представляет собой тип двухполупериодного выпрямителя. Его функция и работа аналогичны двухполупериодному выпрямителю. Давайте обсудим общие различия между центральным ленточным выпрямителем и мостовым выпрямителем.
|
Назовем эти четыре диода как D1, D2, D3 и D4. Эти четыре диода расположены последовательно парами. Только два диода из четырех диодов имеют проводимость каждые полпериода. Диоды D1 и D2 мостового выпрямителя во время положительного полупериода включены в прямом смещении. Аналогично, диоды D3 и D4 во время отрицательного полупериода включены в прямом смещении.
Но диоды D3 и D4 смещаются в обратном направлении. Это связано с полярностью диода, подключенного к сети переменного тока. Положительное напряжение подается на положительный конец обоих диодов, а отрицательный конец — на отрицательный вывод диода, что делает их смещенными в прямом направлении. Эти два диода проводят и соответствуют результирующей выходной волне, как показано ниже:
Эффективность ректификации 
В качестве входа требуется трехфазный источник переменного тока.
Это уменьшает размер схемы выпрямителя.
Это также увеличивает падение напряжения из-за цепи выпрямителя. Другими недостатками, которые могут возникнуть из-за наличия четырех диодов, являются повышенные потери и более низкий КПД.
