Схема диодного моста выпрямителя
Широкое распространение в радиотехнике получил диодный мост. Он используется в блоках питания и выполняет функцию выпрямления переменного напряжения. Таким образом, с помощью выпрямителя входной переменный электрический ток преобразуется на выходе в постоянный ток. Ведущую роль в этом процессе играет схема диодного моста выпрямителя. В результате на выходе происходит образование пульсирующего напряжения. Его частота в два раза превышает входную, однако полярность отличается высокой стабильностью. Для того, чтобы понять, как работает данный элемент, нужно точно знать, каким образом осуществляется сам процесс преобразования.
Преимущества диодного моста в преобразовании тока
Полупроводниковый диод обладает важным свойством, которое заключается в его способности пропускать электрический ток только в одну сторону. Благодаря этому свойству, диоды стали основной деталью выпрямителей тока.
Фактически, можно использовать всего один элемент и выпрямляющее устройство все равно будет работать.
Оно известно под названием однополупериодного выпрямителя. В данном случае диод, находящийся в цепи, пропускает только один полупериод переменного тока с положительным значением. Из-за этого происходит потеря одной половины волны, приводящая к значительному снижению КПД таких выпрямительных устройств. Поэтому они используются только в высокочастотных блоках питания и не подходят для стандартной частоты.
В большинстве устройств данного типа применяются диодные мосты, состоящие из четырех элементов. Чтобы пропускать обе половины волны переменного тока, на каждом входе имеется два диода. Способ их подключения позволяет положительной полуволне уходить на выход с «плюсом», а отрицательной – на выход с «минусом». Благодаря противофазным колебаниям на входах, напряжение на выходе берется поочередно, с каждого из них. В результате обе полуволны суммируются в общее значение тока.
Полная фильтрация переменного тока на выходе осуществляется с помощью конденсатора. Во время подъема полуволны происходит накопление заряда, который, затем, отдается в процессе ее спада.
Для улучшения работоспособности выпрямителя применяются транзисторы, переменные резисторы и другие дополнительные элементы.
Особенности диодных мостов и их применение
Данный вид сборки состоит из четырех диодов с одинаковыми параметрами, размещенными в общем корпусе. Вся конструкция имеет 4 вывода, к двум из которых подключается переменное напряжение. Остальные выводы являются выходными и обозначаются как «+» и «-».
Схема диодного моста выпрямителя может состоять из отдельно взятых диодов или использовать монолитную диодную сборку. Такая сборка значительно упрощает ее монтаж. Однако, при выходе из строя хотя-бы одного диода, замене подлежит вся конструкция. Тем не менее, она более технологичная, занимает мало места, а для всех составных частей обеспечивается одинаковый тепловой режим. При отсутствии монолитной конструкции она легко заменяется четырьмя отдельными деталями, с одинаковыми параметрами и техническими характеристиками. Такая схема позволяет свободно менять любые неисправные элементы.
Без диодных мостов невозможно представить себе электронику, питание которой осуществляется через однофазную сеть переменного тока, напряжением 220 вольт. Она используется не только в трансформаторных, но и импульсных блоках питания. Живым примером служит блок питания компьютера.
Проверка светодиода мультиметром (тестером) на исправность
Мультиметр: назначение, виды, обозначение, маркировка, что можно измерить мультиметром
Диммер своими руками: устройство, принцип работы + как сделать диммер самому
Топ лучших мультиметров
Диммер своими руками: 5 схем сборки самодельного светорегулятора
Стабилизаторы напряжения переменного тока: принцип работы + схемы
Что такое диодный мост?
- Авторы
- Руководители
- Файлы работы
- Наградные документы
В. 11мбоу сош с. Лопатино
Колчина Н.Н. 11мбоу сош с. Лопатино
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF
Введение:
Нам часто говорят, что мы живем в веке технического прогресса. В каждом доме есть много электрических приборов, которые помогают нам выполнять домашнюю работу. Рассматривая внешний вид некоторых приборов, я заметил, что они имеют блоки питания. Я узнал, что учёные долго спорили о том , какой ток использовать : постоянный или переменный. И пришли к выводу, что каждый из них нужен и важен одинаково для разных задач. Так от переменного тока не работают устройства, созданные для постоянного тока. А от постоянного тока не работают устройства, созданные для переменного тока.
Таким образом все электроприборы можно поделить на две категории потребления электрического тока:
приборы большого потребления электрического тока: холодильник, св печ, стиральная машина-автомат, обогреватель и другие
Приборы низкого потребления электрического тока: магнитофон, видео камера, фотоаппарат, инбулайзерный ингалятор и др.
А ведь в обычной розетке переменное напряжение 220 Вольт с частотой 50 Герц!
Таким образом возник вопрос, с помощью какого устройства преобразуется напряжение электрического тока из 220 в 4-5 V.
2. Гипотеза, цель работы, задачи, объект исследования.
Гипотеза исследования – возможность создания устройства для питания маломощных устройств от сети переменного тока в домашних условиях
Цель:Создать устройство, которое преобразует электрический ток из переменного в постоянный.
Задачи
Изучить природу электрического тока.
Анализ процессов в схеме выпрямительного диодного моста.
3. Исследование осциллограмм входного и выходного напряжения для выпрямительного моста.
4. Проверить его работу
Что такое диодный мост, история создания и его устройство
Одним из базовых элементов в современной электронике является диод. Он используется в схемах, где необходимо выпрямление переменного тока, и применяется практически во всех бытовых приборах. Найти его можно в телевизоре, компьютере, холодильнике, магнитофоне и т.д. Так же он широко используется в промышленной электронике, входит в состав схем, управляющих технологическими процессами. Мощные силовые диоды используются в полууправляемых тиристорных преобразователях. На базе диода собрана так называемая схема Гертца, которая получила название диодный мост.
Дио́дный мо́ст — электрическая схема, предназначенная для преобразования («выпрямления») переменного тока в пульсирующий. Такое выпрямление называется двухполупериодным[1].
Схемы однофазного моста Гретца итрёхфазного выпрямителя Ларионова на трёх параллельных полумостах
Выпрями́тель (электрического тока) — преобразователь электрической энергии; механическое, электровакуумное, полупроводниковое или другое устройство, предназначенное для преобразования переменного входного электрического тока в постоянный выходной электрический ток .
Большинство выпрямителей создаёт не постоянный, а пульсирующий ток, для сглаживания пульсаций применяют фильтры.
Устройство, выполняющее обратную функцию — преобразование постоянного тока в переменный ток называется инвертором.
Из-за принципа обратимости электрических машин выпрямитель и инвертор являются двумя разновидностями одной и той же электрической машины (справедливо только для инвертора на базе электрической машины).
Двухполупериодное выпрямление с помощью моста (по сравнению с однополупериодным) позволяет:
получить на выходе напряжение с повышенной частотой пульсаций, которое проще сгладить фильтром на конденсаторе
избежать постоянного тока подмагничивания в питающем мост трансформаторе
увеличить его КПД, что позволяет сделать его магнитопровод меньшего сечения.
Недостатки
Происходит двойное падение напряжения по сравнению с однополупериодным выпрямлением (прямое напряжение диода × 2 ≈ 1 В), это иногда нежелательно в низковольтных схемах. Частично этот недостаток может быть преодолен за счет использования диодов Шоттки с малым падением напряжения.
При перегорании одного из диодов схема превращается в однополупериодную, что может быть не замечено вовремя, и в устройстве появится скрытый дефект.
Конструкция
Внешний вид однокорпусных мостов
Мосты могут быть изготовлены из отдельных диодов, и могут быть выполнены в виде монолитной конструкции (диодная сборка).
Монолитная конструкция, как правило, предпочтительнее — она дешевле и меньше по объёму (хотя не всегда той формы, которая требуется). Диоды в ней подобраны на заводе и наверняка имеют одинаковые параметры и при работе находятся в одинаковом тепловом режиме.
В монолитной конструкции при выходе из строя одного диода приходится менять весь монолит. В конструкции из отдельных диодов может меняться только один диод. Какую конструкцию применить решает конструктор, в зависимости от назначения устройства.
Собрать диодный мост можно и самому, например, для собственной домашней лаборатории. Для этого подбираем четыре диода с допустимым обратным напряжением 400-500 Вольт. Катоды одной пары диодов соединяем вместе — это будет плюсовой вывод моста. Аноды второй пары также соединяем вместе – это, соответственно, минусовой вывод. Теперь объединяем две пары в мостовую схему, на оставшиеся два вывода можно подавать переменное напряжение. На выходе диодного моста запаиваем полярный конденсатор и параллельно ему — разрядное сопротивление. Получился диодный мост, который можно вмонтировать в рабочий стол и подсоединить через переменное высокоомное сопротивление к питающей сети.
Создание диодного моста
Существует принципиально два разных типа блоков питания: импульсный блок питания и классический трансформаторный блок питания
Мы решили сами собрать трансформаторный блок питания.
Наша работа проходила в 3 этапа.
На первом этапе, я изучил природу полупроводников, свойства электрического тока, что такое диод и диодный мост –выпрямитель. Для изучения мне понадобились книги по физике, видеоматериалы по этой теме найденные в Интернете. По составленным схемам я собирал простые электрические цепи.
Так же я рассматривал в мастерской конденсаторы, диоды, трансформаторы. Мне объясняли, как они работают, и что диоды настоящие волшебники, без них нет ни одного устройства электроники.
После изучения теоретического материала мы приступили ко второму этапу нашей работы: сборке необходимых электронных элементов для создания диодного моста – выпрямителя
Для этого нам понадобятся: понижающий трансформатор с 220 до 14 Вольт, 4 диода марки Д7Ж (для маломощных потребителей), конденсатор : С1 10 мкФ, 50 Вольт, соединительные провода и схема диодного моста выпрямителя.
В нашей схеме одним из главных элементов является диодныймост.
Он имеет пропустимость в одну сторону. Анодом называют положительный вывод катодом отрицательный вывод
Подобрав четыре диода с допустимым обратным напряжением 400-500 Вольт. Катоды одной пары диодов соединяем вместе — это будет минусовой вывод моста. Аноды второй пары также соединяем вместе – это, плюсовой вывод. Теперь объединяем две пары в мостовую схему, на оставшиеся два вывода можно подавать переменное напряжение. Получился диодный мост, который можно использовать для выпрямления переменного тока от трансформатора.
Таким образом, собрав цепь из трансформатора, диодного моста выпрямителя и конденсатора, мы смогли безопасно подключить прибор к основному источнику питания мощностью 220 вольт.
Измерив тестером напряжение на выходе, мы убедились что цепь имеет напряжение 12 вольт.
Теперь с помощью соединительных проводов мы можем подключать маломощные электроприборы, низковольтные лампы и другие потребители требующие питания постоянным токов в 12 Вольт..
Заключение:
На третьем этапе нашего исследования мы проанализировали нашу работу, выявили ошибки при диагностике устройства, и сделали следующие выводы:
приборам с низким потреблением напряжения требуется дополнительное устройство для понижения и выпрямления переменного тока;
Собрать трансформаторный блок питания можно и самому, например, для собственной домашней лаборатории.
несмотря на активное внедрение в электронику микросхем, которые заменили многие объемные электронные устройства, диодный мост продолжает существовать как универсальный способ преобразования переменного тока в постоянный.
Список использованных источников и литературы.
1.http://fb.ru/article/58090/dlya-chego-nujen-diodnyiy-most
2. Физика с основами электротехники Аркадий Пинский, Григорий Граковский , УлГТУ, 2012
3.https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BE%D0%B9%D0%BD%D0%B0_%D1%82%D0%BE%D0%BA%D0%BE%D0%B2
4.Головин П.П. Школьный физико-технический кружок: кн. Для учителя: Из опыта работы/ под ред. Б.М. Игошева. – М.: Просвещение, 1991. – 159 с.
Просмотров работы: 174
Мостовой выпрямитель: функции, схемы и применение Мостовые выпрямители
— это наиболее часто используемые схемы для преобразования переменного тока в постоянный с использованием одной проводимости диода. Мостовой выпрямитель состоит из четырех кремниевых кристаллов выпрямителя, соединенных мостом и заключенных в изолирующий пластик. Поверх изолирующего слоя нанесена оболочка из цинкового металла для улучшения рассеивания тепла в мостовом выпрямителе высокой мощности.
Каталог
Ⅰ Введение
Цепи выпрямителей делятся на две основные категории: однофазные и трехфазные.
В обоих случаях они подразделяются на три категории: неконтролируемые, полуконтролируемые и полностью контролируемые. Если мы используем диоды для преобразования этого напряжения, мы можем назвать его неуправляемым, и наоборот, если мы используем силовой электронный компонент, такой как SCRS, мы можем назвать его управляемым выпрямителем. Мы можем управлять полуволной или полной волной в зависимости от зависимости приложения.
Блоки мостовых выпрямителей обычно используются в цепях двухполупериодных выпрямителей , которые делятся на полные мосты и полумосты. Полумост представляет собой выпрямительный диодный мост с двумя полумостами, спаянными вместе. Два полумоста могут образовывать схему мостового выпрямителя, один полумост также может образовывать схему двухполупериодного выпрямителя с трансформатором с центральным отводом. Полный мост состоит из четырех выпрямительных диодов, соединенных и собранных как один в виде схемы мостового двухполупериодного выпрямителя.
Разновидности мостовых выпрямителей: плоские, круглые, квадратные, настольные (разделяются на линейные и SMD), GPP и O/J структуры. Максимальный ток выпрямителя от 0,5А до 100А, максимальное обратное пиковое напряжение от 50В до 1600В.
Мостовые выпрямители
Передний ток полного моста составляет 0,5a, 1a, 1,5a, 2a, 2,5a, 3a, 5a, 10a, 20a, 35a, 50a и т. Д. значение (максимальное обратное напряжение) составляет 25В, 50В, 100В, 200В, 300В, 400В, 500В, 600В, 800В, 1000В и так далее.
символ мостового выпрямителя в схемах
Основное различие между обычным выпрямителем и мостовым выпрямителем заключается в том, что он производит почти в два раза больше выходного напряжения, чем двухполупериодный трансформаторный выпрямитель со средним отводом, используя то же вторичное напряжение. Преимущество использования этой схемы в том, что она не требует трансформатора с центральным отводом. В выпрямителе с центральным отводом каждый диод использует только половину вторичного напряжения трансформатора, поэтому выходное постоянное напряжение относительно невелико, трудно найти центральный отвод на вторичной обмотке трансформатора, а используемый диод должен иметь высокий пиковый обратный ток.
Напряжение.
Схема мостового выпрямителя и результирующая форма выходного сигнала
Во время положительного полупериода питания диоды D1 и D2 работают последовательно, а диоды D3 и D4 смещены в обратном направлении, и ток течет через нагрузку. Во время отрицательного полупериода питания диоды D3 и D4 работают последовательно, но диоды D1 и D2 переключаются в положение «ВЫКЛ», поскольку теперь они смещены в обратном направлении. Ток, протекающий через нагрузку, имеет то же направление, что и раньше.
Ⅱ Функции
Мостовой выпрямитель используется в системе питания от генератора переменного тока, и его функция заключается в преобразовании переменного тока, генерируемого генератором переменного тока, в постоянный ток для подачи питания на оборудование, использующее электричество, и зарядки аккумулятора; во-вторых, он ограничивает обратный ток аккумулятора к генератору и защищает генератор от перегорания обратным током. Кремниевый диод имеет односторонние проводящие характеристики, то есть в кремниевом диоде плюс определенное напряжение на обоих концах диода (положительный источник питания подключен к положительному диоду, отрицательный источник питания подключен к отрицательному диоду), диод включен, через него протекает ток, в противном случае диод не горит, ток не проходит.
Таким образом, ток может проходить только в одном направлении. Люди используют это свойство диода, чтобы сделать выпрямитель. Когда на выпрямитель подается переменное напряжение, только положительная половина переменного тока может проходить, а отрицательная половина — нет, поэтому пульсирующий постоянный ток выводится на отрицательном конце выпрямителя.
Мостовой выпрямитель
Схема мостового выпрямителя устраняет недостатки схемы двухполупериодного выпрямителя, которая требует от трансформатора центрального отвода во вторичной обмотке и диода с большим обратным напряжением. В то же время, из-за положительной и отрицательной полунедельной токовой нагрузки силового трансформатора, силовой трансформатор полностью используется, имеет высокий КПД, но используется более двух диодов. При быстром развитии полупроводниковых устройств, более низкой стоимости сегодня этот недостаток не бросается в глаза, поэтому схема мостового выпрямителя находит более широкое применение на практике.
Эффективность выпрямления двухполупериодного выпрямителя в два раза выше, чем у однополупериодного выпрямителя.
В случае двухполупериодного выпрямления выходное напряжение выше, выходная мощность выше, а коэффициент использования трансформатора выше.
В случае двухполупериодного выпрямителя напряжение пульсаций ниже, а частота выше, поэтому требуется вторичная обмотка трансформатора с простой фильтрующей схемой без центрального ответвления. Если повышающее или понижающее напряжение не требуется, трансформатор можно исключить.
Для данной выходной мощности можно использовать силовой трансформатор меньшего размера в случае мостового выпрямителя, поскольку ток в первичной и вторичной обмотках силового трансформатора протекает на протяжении всего цикла переменного тока.
Ⅲ Приложения
Использование мостовых выпрямителей для преобразования переменного тока в постоянный Для многих электронных приложений часто требуются стабилизированные источники питания постоянного тока.
Одним из наиболее надежных и удобных методов преобразования доступной мощности переменного тока в мощность постоянного тока является использование выпрямителя, представляющего собой диодную систему, для преобразования сигналов переменного тока в постоянный. Это может быть двухполупериодный выпрямитель, который выпрямляет только половину сигнала переменного тока, или двухполупериодный выпрямитель, который выпрямляет два периода сигнала переменного тока. Двухполупериодный выпрямитель может быть выпрямителем со средним отводом с двумя диодами или мостовым выпрямителем с четырьмя диодами.
Ⅳ Принципиальная схема мостового выпрямителя
Схема мостового выпрямителя (как показано на рисунке) является наиболее широко используемым типом схемы выпрямителя. Пока два диодных порта соединены в «мостовую» структуру, эта схема имеет преимущества схемы двухполупериодного выпрямителя, но в определенной степени преодолевает ее недостатки.
u2>0: D1,D3 проведение, D2,D4 стоп, путь тока: A->D1->R->D3->B
u2<0: D2,D4 вкл, D1,D3 выкл, текущий путь: B->D1->R->D4->A
Когда входное напряжение u2 является положительным полупериодом, добавьте положительное напряжение к D1, D3, затем к D1 и D3; добавьте обратное напряжение к D2 и D4, затем отключите D2 и D4.
Схема представляет собой цепь под напряжением u2, D1, RFz, D3, формирование положительной и отрицательной полуволны выпрямительного напряжения на Rfz;
Когда входное напряжение u2 является отрицательным полупериодом, добавьте положительное напряжение к проводящим D2, D4, затем D2, D4; добавить обратное напряжение на D1, D3, затем отсечку D1, D3. Цепь составлена из цепи u2, D2, Rfz, D4, а также на Rfz, образующих еще одну полуволну положительного и отрицательного напряжения выпрямителя. Неоднократно результатом является двухполупериодное выпрямленное напряжение на Rfz. Диаграмма формы волны такая же, как у двухполупериодного выпрямителя. Также из рисунка легко видеть, что обратное напряжение для каждого диода в мостовой схеме равно максимальному напряжению вторичной обмотки трансформатора, которое вдвое меньше, чем у двухполупериодного выпрямителя. Мостовой выпрямитель является усовершенствованием диодного однополупериодного выпрямителя.
Схема мостового выпрямителя также может рассматриваться как своего рода схема двухполупериодного выпрямителя, обмотка трансформатора согласно приведенной выше схеме для подключения четырех диодов.
D 1 ~ D 4 для четырех одинаковых диодов выпрямителя, подключенных к мостовой форме, поэтому он называется схемой мостового выпрямителя. Использование диода приводит, так что в отрицательную половину недели, когда вторичный выход также может привести к нагрузке. Конкретное соединение показано на рисунке, из рисунка видно, что в положительную половину недели D1, D3 направляют ток сверху вниз через RL, в отрицательную половину недели D2, D4 также направляют ток сверху вниз. через RL для достижения двухполупериодного выпрямления. В этой структуре, если на выходе одинаковое напряжение постоянного тока, вторичная обмотка трансформатора и двухполупериодное выпрямление можно сравнить только с половиной обмотки, но если вы хотите получить тот же размер тока, диаметр обмотки должны быть соответственно утолщены.
Анализ 1: Анализ процесса фильтрации электропитания.
Фильтрация мощности заключается в подключении конденсатора большей емкости параллельно на обоих концах нагрузки RL.
Поскольку напряжение на обоих концах конденсатора не может изменяться, напряжение на обоих концах нагрузки не будет изменяться, так что выходное напряжение можно сгладить для достижения цели фильтрации.
Процесс формирования сигнала: когда выход подключен к нагрузке RL, источник питания подает ток на нагрузку и в то же время заряжает конденсатор C. Постоянная времени зарядки τ заряд = (Ri∥RLC) ≈ RiC, обычно Ri〈〈RL, если не учитывать влияние падения напряжения Ri, напряжение на конденсаторе будет быстро возрастать с увеличением u2. Когда ωt = ωt1, u2 = u0, после чего u2 меньше u0, все диоды отключены. Затем конденсатор С разряжается через RLC с постоянной времени RLC. Когда ωt=ωt2, u2=u0, после ωt2, u2 становится больше, чем u0, и снова начинается процесс зарядки, u0 быстро возрастает. Когда ωt=ωt3, u2=u0. после ωt3 конденсатор разряжается через RL. Так повторяется, периодический заряд и разряд. Благодаря эффекту накопления энергии конденсатором C колебания напряжения на RL значительно уменьшаются.
Конденсаторный фильтр подходит для случаев, когда колебания тока невелики. Схема LC-фильтра подходит для случаев, когда ток велик, а пульсация напряжения мала.
Анализ 2: Расчет емкости конденсатора фильтра и выбор значения выдерживаемого напряжения величина постоянной времени разряда.
Емкость RLC ≧ (3~5)T/2, где T — период напряжения питания переменного тока. На практике это часто дополнительно аппроксимируется как Uo ≈ 1.2У2. Максимальное обратное пиковое напряжение выпрямителя URM = √2U2, а средний ток на диод равен половине тока нагрузки.
Мостовой выпрямитель
Мостовой выпрямительМостовой выпрямитель использует четыре диода в мостовой схеме для достижения двухполупериодного выпрямления. Это широко используемая конфигурация, как с отдельными диодами, подключенными, как показано, так и с однокомпонентными мостами, где диодный мост подключен внутри.
| Индекс Выпрямители | |||
| Назад |
Мостовой выпрямитель использует четыре диода в мостовой схеме для достижения двухполупериодного выпрямления.
| Индекс Выпрямители | |||
| Назад |
Это широко используемая конфигурация, как с отдельными диодами, подключенными, как показано, так и с однокомпонентными мостами, где диодный мост подключен внутри. Мостовой выпрямитель использует четыре диода в мостовой схеме для достижения двухполупериодного выпрямления. Это широко используемая конфигурация, как с отдельными диодами, подключенными, как показано, так и с однокомпонентными мостами, где диодный мост подключен внутри.
| Индекс Выпрямители | ||
| Назад |
|
