Как правильно подобрать диоды для диодного моста, выпрямителя – основные параметры, на которые нужно обращать внимание | ЭлектроХобби

27.07.2022

Обычный выпрямительный диодный мост содержит в себе 4 одинаковых диода. Он может быть спаян самостоятельно из подходящих диодов, а может иметь вид готовой выпрямительной диодной сборки. Эта сборка имеет целостный вид, продаваемая отдельным компонентом. Но общая суть, как у спаянного моста, так и у диодной сборки, одна и та же. Как и их основные характеристики.

На вход диодного моста, выпрямителя подается переменное напряжение, а на его выходе мы уже имеем постоянное напряжение, выпрямленный ток (без сглаживающего конденсатора этот ток имеет скачкообразный вид). Ниже приведена простейшая схема трансформаторного блока питания, где работает диодный мост, выпрямитель.

Схема простейшего трансформаторного блока питания с диодным мостом

Внешний вид простого, уже спаянного выпрямительного диодного моста представлен на картинке ниже (содержит 4 одинаковых диода типа 1n4007).

Как выглядит спаянный выпрямительный диодный мост на 1N4007

Этот диодный мост способен выпрямлять электрический ток до 1 ампера (при температуре 75°С). Импульсный ток, максимальный до 30 ампер. Обратное напряжение, с которым диоды могут нормально работать это до 1000 вольт. Максимальная частота переменного тока может быть до 1 МГц. Диапазон рабочих температур -65…+175°С. Величина падение напряжения на каждом диоде (при токе в 1 ампер) будет 1,1 вольта.

Из выше написанного видно, что у диодных мостов есть много весьма значимых параметров, которые обязательно нужно учитывать при их выборе. Но если напряжения в 1000 вольт (при обратном включении диода) может хватить для многих электронных схем, где применяется выпрямитель, то силы тока до 1 ампера может быть маловато. И тут понадобятся совсем уже другие выпрямительные диоды.

Как выглядят различные выпрямительные диодные мосты и выпрямительные сборки

Ну, а теперь о том, на какие основные и наиболее важные параметры выпрямительных диодов и диодных мостов стоит обращать внимание при их подборе.

1. Максимальный прямой ток (постоянный), с которым могут работать выпрямительные диоды в диодном мосте при своем прямом включении. Именно на эту характеристику, в первую очередь, стоит обращать внимание. Более того, по возможности диоды по току должны иметь некий запас. Минимальный запас должен быть не менее 25%, а лучше брать 50%, а то, и вовсе 100%. Это позволит диодному мосту выдерживать перегрузки, что могу возникать по тем или иным причинам. Допустим, вы к своему трансформаторному блоку питания подсоединили нагрузку с достаточно маленьким сопротивлением, а то, и вовсе произошло непредвиденное короткое замыкание. А защита от КЗ и перегрузки в таком БП отсутствует. Вот вам перегрузка по току. Конечно этот чрезмерный ток еще будет идти через диоды выпрямительного моста. Диоды, не имеющие запаса по току, скорей всего перегорят.

2. Максимальное обратное напряжение. Обратное напряжение, это то напряжение, что прикладывается между анодом и катодом выпрямительного диода при его обратном подключении. Поскольку в этом состоянии диод (полупроводник) находится в закрытом состоянии, то все это приложенное напряжение будет пытаться сдерживать имеющийся p-n переход диода. С этой характеристикой дело обстоит проще. Практически все современные выпрямительные диоды легко могут справятся с достаточно большим обратным напряжением. Допустим, такой популярный диод как 1n4007 может выдерживать обратное напряжение аж до 1000 вольт (при своих небольших размерах). Поскольку такие высокие напряжения практически не используются в низковольтной электронике, то с данным параметром проблем не возникнет. Имея дело с незнакомым диодом лучше величину этого напряжения уточнить для себя. И обязательно у диода должен быть запас по обратному напряжению (от 50% до 100%). Это если вы используете старотипные диоды для своего моста.

3. Величина падения напряжения на диоде при его прямом включении. На диоде, при прямом его включении, будет возникать некоторое падение напряжения. Для кремневых диодов величина этого напряжения находится в пределах 0,6-1,4 вольта. Учтите, что чем больше сила тока, протекающего через диод, тем больше будет это падение напряжения. А чем больше это падение напряжение (при больших токах), тем сильнее будет нагреваться  выпрямительный диод в мосте. Увеличивается мощность, рассеиваемая в тепло, а это уже не экономично! К тому же, это требует дополнительного охлаждения (установка радиатора). Учитывая это стараемся подбирать выпрямительные диоды, имеющие минимальное падение напряжения. Для некоторых схем лучше применять диоды Шоттки (они имеют уменьшенное падение напряжения около 0,3V).

4. Максимальная рабочая частота диода. В случае, когда вы планируете диодный выпрямитель использовать для трансформаторного блока питания (на 50 Гц), то тут за частоту можно даже не суетиться. Если же хотите использовать выпрямитель в импульсном блоке питания, то медленные диоды лучше не применять для выпрямления. Этот нюанс с рабочей частотой обязательно стоит учитывать.

5. Скорость переключения диода. Помимо частоты выпрямительные диоды между собой могут отличаться и скорость своего включения и выключения. Есть обычные диоды, которые используются для частоты 50 Гц. Есть быстрые диоды, а есть ультра быстрые. Естественно, обычные диоды лучше не ставить в схемы импульсных боков питания, поскольку такие ИБП работают на достаточно высоких частотах (десятки и сотни килогерц). Тут уж нужно брать как минимум быстрые диоды.

6. Рабочий температурный диапазон выпрямительного диода, при котором этот диод нормально может работать в схеме. У кремневых диодов температурный диапазон находится в диапазоне где-то -65…+175°С. Поскольку отрицательные температуры в бытовых условиях обычно не встречаются, то вот большие положительные температуры могут легко возникать при больших токах (при перегрузки по току либо КЗ). И даже с дополнительным охлаждением выпрямительные диоды и диодные мосты легко могут сгореть из-за чрезмерного перегрева. Также нужно учитывать, что чем больше будет температура (от 50°С и выше), тем хуже может быть ВАХ (вольт-амперная характеристики) используемого диода. Следовательно, температуру мы так же обязательно учитываем. Для выпрямителей не рекомендуется использовать германиевые диоды, поскольку они имеют меньшую, максимально допустимую, температуру, чем кремниевые полупроводники.

диодымоствыпрямительныйвыборхарактеристики

Поделиться в социальных сетях

Вам может понравиться

Практическая схема диодного моста на напряжение 12 вольт

Комплект носков, Носки Omsa

349 ₽ Подробнее

Комплект носков, Носки Omsa

349 ₽ Подробнее

Моющиеся латексные краски

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.

Вернуться к оглавлению

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 U_о

. Амплитудное и действующее (U) напряжения связаны между собой формулой:

U_o = √2 *U.

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 C_ф 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.

Вернуться к оглавлению

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

— простой выпрямитель от \$12V_{AC}\$ до \$12V_{DC}\$

спросил

11 лет, 10 месяцев назад

Изменено 11 лет, 7 месяцев назад

Просмотрено 5к раз

\$\начало группы\$

Я хочу переоборудовать выход источника питания \$12V_{AC}\$ для использования \$12V_{DC}\$ для питания некоторых наружных светодиодов.

Блок питания в его нынешнем виде будет зажигать светодиоды (с небольшим мерцанием из-за обратной полярности переменного тока), но мне сказали, что это может сократить срок службы светодиодов, если они перевернут полярность на долгое время.

Итак, может ли кто-нибудь предложить простую схему выпрямителя, которую я мог бы построить, или указать мне правильное направление, для которого подходит один из этих выпрямителей Maplin (я не уверен, к чему именно относятся спецификации)?

• блок питания
• диоды
• выпрямитель

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Вы можете посмотреть ответы на этот вопрос.

Подача переменного тока на светодиод не является хорошей идеей. Мерцание не является основной проблемой (может быть едва заметно), но светодиоды имеют ограниченное обратное напряжение, обычно около 5В. Таким образом, 12 В, которые вы используете, слишком высоки и могут вывести из строя ваш светодиод.
Вам нужен выпрямитель, за которым следует конденсатор (для выравнивания выпрямленного напряжения). Вы можете использовать выпрямитель, как в вашей ссылке Maplin, или использовать дискретные диоды.

Диоды 1A, такие как 1N4001, являются стандартными и прекрасно подходят для нескольких стандартных светодиодов. Для конденсатора я использую 2000 мкФ / А, как правило, поэтому, если ваши светодиоды потребляют 100 мА, вы можете использовать электролитический конденсатор 220 мкФ / 25 В. Убедитесь, что конденсатор установлен правильно; он может взорваться, если вы перевернете его.

Напряжение постоянного тока будет около 15 В (\$12 В \times \sqrt{2} — 2 В\$ ), поэтому в зависимости от типа используемого светодиода рекомендуется разместить несколько светодиодов последовательно, в противном случае у вас будет большое падение напряжения на последовательном резисторе = менее эффективное.

\$\конечная группа\$

6

\$\начало группы\$

Выпрямитель не нужен. Проблема в том, что светодиоды подвергаются слишком большому обратному напряжению, преобразование в 12 В постоянного тока — только одно из решений. Вы можете управлять светодиодами с помощью переменного напряжения, если вы реализуете некоторую схему, чтобы минимизировать их обратное напряжение.

Это можно сделать с помощью одного дополнительного диода одним из трех способов:

1. Поместите диод встречно-параллельно светодиоду так, чтобы он проводил ток во время отрицательного полупериода. Это снижает обратное напряжение до 1 В или меньше, с чем светодиод может легко справиться.
2. Установите второй светодиод антипараллельно первому. Это позволяет светодиодам попеременно проводить положительные и отрицательные циклы. Если важна эффективность, это лучше, чем метод 1, поскольку мощность рассеивается в виде света, а не тепла от стандартного выпрямительного диода. Обратное напряжение, наблюдаемое любым светодиодом, будет равно прямому напряжению. Проверьте таблицу, это может быть или не быть в порядке.
3. Поместите выпрямительный диод последовательно со светодиодом. Ток утечки светодиода при обратном смещении намного больше, чем у выпрямительного диода, поэтому напряжение на светодиоде будет низким. Это экономит энергию за счет отсутствия проводимости во время отрицательного полупериода, но снижает светоотдачу. Возможно, вам придется увеличить ток для компенсации.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Более изящным решением было бы поставить стандартный выпрямительный диод (например, 1N4001, как упоминалось) встречно-параллельно со светодиодом, это будет проводить отрицательный полупериод, поэтому подвергая светодиод только небольшому обратному смещению около 1 вольт.

\$\конечная группа\$

7

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

блок питания — Можно ли использовать выпрямительные диоды с постоянным током (1N4002)?

Задавать вопрос

спросил 2 года 5 месяцев назад

Изменено 2 года, 5 месяцев назад

Просмотрено 426 раз

\$\начало группы\$

У меня есть преобразователь переменного/постоянного тока HTronic 19 00 33. Я хотел бы использовать его в качестве понижающего преобразователя постоянного тока для преобразования 12 В постоянного тока в 5 В.

Даташит на английском не нашел, вот немецкая версия.

Насколько я понимаю, он использует 4 диода M7 1N4002 и конденсатор 2000 мкФ для преобразования переменного тока в постоянный, а затем LM317T для понижения напряжения.

С моими очень небольшими и новыми познаниями в электронике, если я подключу постоянный ток к входу, он должен просто работать, и два из четырех диодов будут пропускать постоянный ток, а два других всегда будут его блокировать. Меня беспокоит то, что в моей ограниченной логике могут отсутствовать некоторые параметры.

• Будут ли проблемы, если я подключу постоянный ток к входу?
• Могут ли диоды М7 получать на вход постоянное 12В вместо переменного тока?
• В случае возникновения проблем, могу ли я подключить постоянный ток после диодов или вместо них следует убрать диоды и конденсатор?

• блок питания
• выпрямитель

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Да,

Преимущество использования мостового выпрямительного диода (который представляет собой 4 диода M7 в вашей схеме) заключается в том, что вы можете вводить постоянный ток непосредственно в преобразователь переменного тока в постоянный.