Диодный мост: схема диодного моста
Диодный мост является одним из важнейших компонентов электронных устройств, работающих на переменном токе (220 В). Диодный мост является одним из схемных решений, на основе которого реализуется функция выпрямления переменного тока.
Хорошо известно, что для большинства устройств требуется не переменный, а постоянный ток. Поэтому необходимо выпрямить переменный ток.
Например, в источнике питания есть однофазный выпрямитель — диодный мост, о котором уже упоминалось на страницах этого сайта. Диодный мост показан на принципиальной схеме следующим образом.
Диаграмма диодного моста
Это так называемый однофазный выпрямительный мост, один из нескольких типов выпрямителей, которые активно используются в электронике. Он используется для получения полупериодического выпрямления переменного тока.
В железе это выглядит следующим образом.
S1J37 одиночный диодный мост
Эта схема была изобретена немецким физиком Лео Гретцем, поэтому эту схему иногда называют «схемой Гретца» или «мостом Гретца».
Диод, диодный мост. (Схемотехника на двух пальцах)
Как работает диодный мост?
Несколько слов о том, как работает диодный мост. Если на его вход подается переменный ток (обозначенный «
«) подключить переменный ток, полярность которого меняется с определенной частотой (например, с частотой 50 герц, как в электрической сети), на выходе (клеммы «+» и «-«) мы получим ток с точно такой же полярностью. Однако это течение будет иметь пульсации. Их частота будет вдвое больше частоты переменного тока, подаваемого на вход.
Таким образом, если подать на вход диодного моста переменный сетевой ток (с частотой 50 герц), то на выходе будет постоянный ток с частотой пульсаций 100 герц. Такая пульсация нежелательна и может существенно нарушить работу электронной схемы.
Чтобы «убрать» пульсации, необходимо использовать фильтр. Простейшим фильтром является электролитический конденсатор достаточно большой емкости. Если вы посмотрите на схемы источников питания, как трансформаторных, так и переключаемых, то за выпрямителем всегда стоит электролитический конденсатор для сглаживания пульсаций тока.
Обозначение диодного моста на схеме.
Диодные мосты можно по-разному изображать на электрических схемах. Посмотрите на приведенные ниже схемы — это все одна и та же схема, но показанная по-разному. Я думаю, что теперь, глядя на незнакомую схему, вы сможете легко ее обнаружить.
Диодная сборка.
Во многих случаях диодные мосты упрощаются в электрических схемах. Например, да.
Обычно это делается либо для упрощения внешнего вида схемы, либо для того, чтобы показать, что использована диодная выпрямительная сборка.
Сборка диодного моста (или просто диодная сборка) — это 4 диода одинакового номинала, соединенные по схеме выпрямительного моста и упакованные в общий корпус. Такой узел имеет 4 штырька. Два из них используются для подключения переменного напряжения и имеют маркировку «
«. Иногда они могут иметь маркировку AC (Alternating Current).
Два других штырька обозначены » + » и » — «. Это выход выпрямленного, пульсирующего напряжения (тока).
Блок диодов выпрямительного моста является более технологичным компонентом. Он занимает меньше места на печатной плате. Для сборочного робота на заводе проще и быстрее собрать один монолитный компонент вместо четырех. Еще одним преимуществом является то, что все диоды в сборке находятся в одинаковом тепловом режиме во время работы.
Стоит также отметить, что сборки в некоторых случаях стоят дешевле, чем четыре отдельных диода. Но в этом деле не обошлось без мухи. Недостатком диодных сборок является то, что если хотя бы один диод выходит из строя, его приходится полностью заменять.
Поэтому целесообразно проверить диодный мост с помощью мультиметра.
Думаю, понятно, что при использовании одиночных диодов нужно заменить только один неисправный диод, что соответственно дешевле.
В реальности сборка диодного моста может выглядеть следующим образом.
Диодная сборка KBL02 на печатной плате
Сборка диода RS607 на плате блока питания компьютера
А вот так выглядит сборка диода SMD DB107S. Несмотря на небольшие размеры, сборка DB107S может выдерживать постоянный ток 1 А и обратное напряжение 1000 В.
Принцип работы диодного моста! Электрическая схема.
Более мощные выпрямительные диодные мосты требуют охлаждения, так как во время работы они сильно нагреваются. Поэтому их корпус конструктивно рассчитан на установку на радиатор. На рисунке показан диодный мост KBPC2504 на 25 ампер постоянного тока.
Конечно, каждый мостовой узел может быть заменен 4 отдельными диодами, отвечающими требуемым параметрам. Это необходимо в тех случаях, когда нужный узел недоступен.
Это иногда сбивает с толку новых пользователей. Итак, как правильно подключить диоды, если мы собираемся сделать диодный мост из отдельных диодов? Ответ показан на рисунке ниже.
Обычное изображение диодного моста и диодной сборки
Как видите, все достаточно просто. Чтобы понять, как должны быть соединены диоды, нужно вписать диод в стороны ромба.
Диодные мосты могут по-разному обозначаться на схемах и печатных платах. Когда используются одиночные диоды, рядом с ними просто пишется сокращенное обозначение VD, а рядом ставится их порядковый номер в схеме. Например, от VD1 до VD4. Иногда используется обозначение VDS. Это обозначение обычно размещается рядом с символом выпрямительного моста. Буква S в данном случае указывает на то, что это сборка. Вы также можете найти обозначение BD.
Где применяется схема диодного моста?
Мостовая схема широко используется практически во всех электронных устройствах, питающихся однофазным переменным током (220 В): музыкальных центрах, DVD-плеерах, ЭЛТ- и ЖК-телевизорах. Везде, где его можно найти! Кроме того, он используется не только в трансформаторных, но и в импульсных источниках питания. Примером импульсного источника питания, использующего эту схему, может служить обычный компьютерный блок питания. На печатной плате можно легко найти либо выпрямительный мост из одиночных силовых диодов, либо сборку из одиночных диодов.
Диодный мост можно легко найти на печатных платах электрических балластов, или просто «балластов», а также в компактных люминесцентных лампах (КЛЛ).
В сварочных аппаратах можно встретить очень мощные диодные мосты, которые крепятся к теплоотводу. Это лишь несколько примеров, где можно использовать данное схемное решение.
Диодный мост
Понятия диодного моста или выпрямителя широко распространены в разных областях деятельности человека.
В этой сфере работают линейные и нелинейные полупроводниковые схемы. К последним относится диодный мост, который преобразует переменное электрическое напряжение в постоянное. Диодный мост представляет собой несколько диодов, собранных в единое целое, по-другому элемент называют диодной сборкой.
Особенности устройства и принципы работы
В состав моста могут входить разные диоды, в том числе диоды Шоттки. Это диоды с малым изменением или падением электрического напряжения при пропускании тока по прямой линии. Использование диодов Шоттки — необязательное, но желательное условие. Мост, созданный из полупроводниковых устройств, включает 4 элемента для каждой фазы. Мост собирается по одному диоду, бывает собран из монолитной диодной конструкции.
Выпрямляющее устройство функционирует на основе электронно-дырочного перехода. Переходом называют сферу объединения 2 полупроводников с разными видами проводимости электротока. Схема встраивания диодов в мост, сделана так, чтобы для любой полуволны был создан отдельный путь протекания электротока к электрической нагрузке.
Принцип функционирования моста базируется на действии схемы по отношению к форме электрического напряжения на входе. Относительно кривой напряжения действуют две волны — с плюсом и с минусом. Каждая из волн нарастает и убывает относительно точки амплитуды на максимуме.
Этапы функционирования диодного моста
- На вход выпрямителя поступает переменное напряжение на 220 В.
- Электрические волны подаются от электросети или от трансформаторного устройства.
- Заряженная волна с плюсом проводится парой диодов и остается в положительно заряженной зоне.
- Отрицательная волна проводится другими двумя диодами, с них на выходе образуется положительная волна.
Здесь описана схема, когда все полупериоды реализовываются на выходе выпрямительного устройства, которое именуется выпрямителем Гретца.
Какие бывают диодные мосты
Относительно числа фаз мосты разделяют на мосты с одной фазой (мост Гретца) и с тремя фазами.
Последние разделяются на шести и двенадцатифазные устройства.
Трехфазный мост или выпрямитель Ларионова работает следующим образом. Для каждой фазы выделено по два диода, которые работают в обратном направлении относительно друг друга. Немаловажное условие заключается в том, что синусоида в трех фазах смещается на 120 градусов. Трехфазное устройство с выпрямителями работает плавнее, а скачки электрического напряжения практически исключены.
Плюсы и минусы устройства
К достоинствам данной схемы относят следующие моменты:
- возможность в полной мере использовать мощность трансформатора;
- напряжение, полученное от выпрямителей, легко сдерживать, применяя фильтры;
- удается получить плавное распределение кривой тока и равномерные параметры на выходе.
К минусам моста относят сильный сброс напряжения на фоне существования однополупериодной схемы. Решают проблему диоды Шоттки.
Область применения
Выпрямительные устройства нашли применение в радиоэлектронике и компьютерной технике.
Используются при выпуске цифровой техники, в том числе ноутбуков. Выпрямители входят в состав автомобильных генераторов, которые подпитываются за счет создания малого постоянного напряжения. Диодные мосты встроены в конструкцию звукозаписывающей аппаратуры, измерительной техники. Бытовая техника также не обходится без этих простых, но надежных схем.
audio — Мостовой выпрямитель: 4 диода или один чип?
Не верится, что написал всю эту чушь про диоды…
MUR860 действительно будет звучать лучше, но объяснение тонкое:
Кремниевые диоды не выключаются мгновенно. Когда напряжение на диоде становится отрицательным, ток все еще течет в обратном направлении в течение короткого времени, пока заряды, хранящиеся внутри диода, не будут удалены. Когда это сделано, диод гаснет.
Различные диоды имеют совершенно разные характеристики восстановления, как показано на этом графике осциллографа:
(источник)
Ток действительно становится отрицательным («неправильное» направление для диода) в течение времени, которое называется «время восстановления».
Красный занимает больше времени.
В преобразователе постоянного тока очень важно иметь диод, который быстро отключается. Представьте себе использование старого доброго 1N4001 с его временем восстановления trr=30 мкс в преобразователе постоянного тока, работающем на частоте 200 кГц (время цикла 5 мкс). Он даже не успел бы выключить. Это вообще не сработает. Вот почему в преобразователях постоянного тока используются гораздо более быстрые диоды.
Теперь вернемся к аудиоматериалам. Проверьте красный и фиолетовый следы выше, вы заметите, что красный занимает больше времени, но плавно отключает ток. Фиолетовый выключается очень резко, с огромным di/dt (4 ампера примерно за 10 нс). В выпрямителе на 50 Гц такого не бывает, ток не успевает перейти в ампер до выключения диода, всего несколько мА. Но ты получил идею.
Когда диод выключен, он становится конденсатором. Какая бы индуктивность ни находилась в дорожках, проводах и т. Д. Вокруг, она образует с ней LC-контур и звенит.
Количество звона зависит от резкости выключения и тока, при котором происходит выключение. Диоды с быстрым мягким восстановлением производят меньше звона.
Так вот, этот звон обычно на довольно высокой частоте. Кроме того, резкое значение di/dt при выключении создает широкополосный радиочастотный шум. Это будет связано с соседней схемой, добавляя всевозможные шумы и мусор к чувствительным сигналам. Это не аудиохулиганство, а просто инженерия.
Тем не менее, MUR860 стоит дорого, поэтому вы можете использовать дешевые диоды с медленным вшивым восстановлением, если вы наденете на них колпачки, чтобы поглотить всплеск шума выключения. Это делает каждый AM/FM-тюнер с питанием от сети, а также большинство потребительского аудиооборудования. Производители не будут вставлять детали, если в них нет необходимости! Все оптимизировано по стоимости. Но без колпачков тюнер бы заглушил шум, а не принял бы радио.
Затем можно добавить демпфер на вторичной обмотке трансформатора, чтобы ослабить звон LC.
Вопрос: Есть ли какие-либо преимущества в использовании отдельных диодов вместо одной микросхемы мостового выпрямителя
?
Преимущество в том, что вы можете выбрать быстрое мягкое восстановление или диоды Шоттки. Консервированные диодные мосты обычно состоят из сверхмедленных диодов.
, а если нет, то почему это так популярно?
Потому что это работает. Обратите внимание, что 4 крышки по 3 цента работают так же хорошо, но фактор хвастовства меньше. Быстрые диоды сексуальнее и набирают больше очков змеиного масла.
РЕДАКТИРОВАТЬ , след старого прицела с моего жесткого диска… BYV27-150 дешевые быстродействующие диоды, маленький трансформатор 12В 10ВА.
Синий — вторичная обмотка трансформатора. Плоская верхняя часть — это когда диод включен, питающий конденсатор заряжается, ограничивая напряжение на вторичной обмотке трансформатора за счет внутреннего сопротивления его обмотки.
Синяя кривая делает шаг вниз, когда диод гаснет. Это очень очевидно, оно падает на 1 В, не пропустите!
Обратите внимание, что диод выключается только на пике синусоиды, если нагрузка потребляет нулевой ток. Когда нагрузка потребляет ток, что обычно и бывает, диод выключается после пика.
Мне нравится смотреть это через фильтр верхних частот (желтая кривая ниже). Амплитуда ослабляется, так как фильтр верхних частот должен использовать крошечный колпачок, около 100 пФ, иначе он будет пренебрегать тем, что я хочу наблюдать, поэтому входная емкость осциллографа взаимодействует с ним. Но общая форма сигнала должна быть в порядке. Обратите внимание на неприятный резкий всплеск, за которым следует ВЧ-звон. Диоды с более высоким Qrr, такие как 1N4001, будут намного хуже.
РЕДАКТИРОВАТЬ 2
Реставрировал старый усилитель, менял электролиты с 1979… и у этого усилителя нет колпачков на диодном мосту. Возможно, потому что у него нет AM-тюнера.
В любом случае, это можно сделать, прикрепив зонд к изолятору одного из вторичных проводов трансформатора. Нет необходимости делать какие-либо контакты (кроме заземления щупа, очевидно). Этот мусор подключается через изоляцию провода к щупу прицела.
Это всплеск восстановления выпрямителя. К сожалению, на проводах трансформатора это проявляется как синфазный режим, что означает, что вся вторичная обмотка действует как антенна и будет емкостно связывать пики с соседними цепями. Элементы с высоким импедансом, такие как регулятор громкости, являются главной жертвой.
Вероятно, поэтому в этом усилителе трансформатор находится в металлическом корпусе. Дешевле было бы поставить колпачки на диоды ИМО…
Теперь, конечно, можно измерить и вторичное напряжение, воткнув пробник в клеммы платы:
Он имеет обычный смотрим: плоская вершина, потом всплеск и мгновенное падение на несколько вольт при выключении диода. Масштабирование пика:
Итак, на вторичных проводах трансформатора есть пики 22 вольта (!!!!) с довольно быстрым временем нарастания 2 мкс.
Проблема не в том, что диоды слишком медленные для правильного выпрямления (очевидно, выпрямление работает просто отлично). Проблема возникает, когда эти пики соединяются с какой-то чувствительной схемой. Этого трудно избежать, так как они появляются как синфазные на проводах трансформатора.
ДРУГОЕ РЕДАКТИРОВАНИЕ
Когда осциллограф не согласуется с симулятором, один или оба могут ошибаться, однако всегда полезно смоделировать реальную цепь (т.е. учесть индуктивность трансформатора) и посмотреть параметры моделирования…
Это работает, как и ожидалось. Из-за индуктивности трансформатора (ток отстает от напряжения) диод выключается немного позже, чем можно было бы ожидать при визуальном сравнении напряжения трансформатора без нагрузки (черный цвет) и напряжения конденсатора (зеленый цвет). Исправный диод также выключится в тот же момент, после чего вторичное напряжение трансформатора вернется к своему значению без нагрузки.
Это нормально.
Что добавляет восстановление, так это крошечное количество времени, в течение которого ток диода становится отрицательным. Таким образом, когда диод блокируется, ток дросселя не равен нулю, а составляет несколько мА. Это немного, потому что 50 Гц очень медленно.
Однако, когда диод выключается, катушка индуктивности достаточно велика, чтобы создать резкий скачок отрицательного напряжения, который вызывает звон в LC-баке, образованный индуктивностью и емкостью диода, что является проблемой электромагнитных помех.
В реальной жизни звон намного короче, чем показано здесь, потому что катушка индуктивности имеет большие потери на высоких частотах. Здесь он звонит на частоте около 1 МГц.
Использование более быстрых диодов (с низким Qrr) заставляет их выключаться при более низком отрицательном токе, что снижает количество энергии, доступной для возбуждения звона. Диоды с мягким восстановлением производят более плавный скачок тока, что имеет тот же эффект.
Таким образом, диоды с быстрым/мягким восстановлением работают, чтобы уменьшить проблемы с электромагнитными помехами. Но более дешевое решение — просто поставить колпачки на диоды. Это работает так же хорошо.
Красная дорожка без колпачков и без демпфера. Он звонит на частоте 1 МГц. Добавление конденсатора 10 нФ на диод снижает частоту звонка до 100 кГц (зеленый), что больше не является проблемой, а также сглаживает края, поэтому проблема электромагнитных помех исчезла. Синий с добавленным демпфером (R3/C3). Гораздо чище, но не обязательно. В любом случае потери в железе трансформатора в основном ослабили бы его.
Резюме: Сверхбыстрые диоды производят меньше шума, но это только из-за тонкого побочного эффекта: они позволяют меньшему току (и энергии) накапливаться в катушке индуктивности перед отключением, после чего накопленная энергия катушки индуктивности превращается в звон. . Поглощение энергии катушки индуктивности в конденсаторе и рассеивание ее в демпферном резисторе так же хорошо, на самом деле это работает лучше за меньшие деньги .
.. что означает, что нет реального выигрыша в соотношении цена/качество для дорогих сверхбыстрых диодов. Но они работают. Они просто не оптимальное решение.
ГБУ406 | Мостовой выпрямитель Diodes Inc, 4 А, 600 В, 4 контакта
Изображение только для справки, пожалуйста, обратитесь к подробной информации о продукте и спецификациям.
Посмотреть корзину
Цена (без НДС) Каждая (в упаковке 10 шт.)
Было 53,40 тайваньских долларов
Вы платите
43,00 тайваньских долларов
(без НДС)
900,13 тайваньских долларов НДС)| units | Per unit | Per Pack* |
| 10 + | TWD43. 00 | TWD430.00 |
| *price indicative | ||
Packaging Options:
checkmarkСтандартная упаковка
empty-checkmarkПроизводственная упаковка
- RS Артикул:
- 823-4096
- Произв. Деталь №:
- GBU406
- Производитель:
- DiodesZetex
Product overview and Technical data sheets
- docPdf4.0A Glass Passivated Bridge Rectifier Datasheet
- docPdfESD Control Selection Guide V1
- docZipSchematic Symbol & PCB Footprint
Legislation and Compliance
Подробная информация о продукте
Монтаж SIL на печатную плату, серия GBU
Diodes Inc Мостовые выпрямители серии GBU в пакете SIL для монтажа на печатной плате
High Case Dielectric Strength of 1500V RMS
Low Reverse Leakage Current
Ideal for Printed Circuit Board (PCB)
Approvals
UL, E94661
Bridge Rectifiers — Diodes Inc
A Bridge Выпрямитель — это обычное приложение для диодов, известное тем, что оно преобразует вход переменного тока (AC) в выход постоянного тока (DC).
