Двухполупериодный мостовой выпрямитель. Принцип действия, схема, расчет

Существует еще одна, более популярная конструкция двухполупериодного выпрямителя, построенная на основе конфигурации с четырьмя диодами. Такая конструкция известна как двухполупериодный мостовой выпрямитель или просто мостовой выпрямитель.

Преимущество этого типа выпрямителя по сравнению с версией выпрямителя с центральным отводом заключается в том, что для него не требуется сетевой трансформатор с центральным отводом во вторичной обмотке, что резко снижает его размер и стоимость.

Цифровой мультиметр AN8009

Большой ЖК-дисплей с подсветкой, 9999 отсчетов, измерение TrueRMS…

Также эта конструкция использует полностью все вторичное напряжение в качестве входного. Используя тот же трансформатор, мы получаем вдвое больше пикового напряжения и вдвое больше постоянного напряжения с мостовым выпрямителем, чем с двухполупериодным выпрямителем с центральным отводом. Именно поэтому мостовые выпрямители используются гораздо чаще, чем двухполупериодные со средней точкой.

Двухполупериодный мостовой выпрямитель

Чтобы выпрямить оба полупериода синусоидальной волны, как мы уже говорили ранее, в мостовом выпрямителе используются четыре диода, соединенных вместе в конфигурации «моста». Вторичная обмотка трансформатора подключена с одной стороны диодного моста, а нагрузка — с другой.

На следующем рисунке показана схема мостового выпрямителя.

Во время положительного полупериода переменного напряжения диоды D1 и D2 смещены в прямом направлении, в то время как диоды D3 и D4 смещены в обратном направлении. Это создает положительное напряжение на нагрузочном резисторе (обратите внимание на плюс-минус полярности на нагрузочном резисторе).

В течение следующего полупериода полярность переменного напряжения меняется на противоположную. Теперь диоды D3 и D4 смещены в прямом направлении, а диоды D1 и D2 — в обратном. Это также создает положительное напряжение на нагрузочном резисторе, как и раньше.

Стенд для пайки со светодиодной подсветкой

Материал: АБС + металл + акриловые линзы. Светодиодная подсветка…

Обратите внимание, что независимо от полярности напряжения на входе, полярность на нагрузке постоянная, а ток в нагрузке течет в одном направлении. Таким образом, схема преобразует входное переменное напряжение в пульсирующее постоянное напряжение.

Если вам трудно запомнить правильное расположение диодов в схеме мостового выпрямителя, вы можете обратиться к альтернативному представлению схемы. Это точно такая же схема, за исключением того, что все диоды расположены горизонтально и направлены в одном направлении.

Значение постоянного напряжение выходного сигнала

Здесь формула для расчета среднего значения напряжения такая же, как и для двухполупериодного выпрямителя со средней точкой:

Это уравнение говорит нам, что значение постоянного напряжения составляет около 63,6 процента от пикового значения. Например, если пиковое переменное напряжение составляет 10 В, то постоянное напряжение будет 6,36 В.

Когда вы измеряете напряжение на выходе мостового выпрямителя с помощью вольтметра, показание будет равно среднему значению.

Аппроксимация второго порядка

В действительности мы не получаем идеальное  напряжение на нагрузочном резисторе. Из-за потенциального барьера, диоды не включаются, пока источник напряжение не достигнет около 0,7 В.

И поскольку в мостовом выпрямителе работают по два диода за раз, то падение напряжения составит 0,7 x 2 = 1,4 В. Таким образом, пиковое выходное напряжение определяется следующим образом:

Выходная частота

Полноволновой выпрямитель инвертирует каждый отрицательный полупериод, удваивая количество положительных полупериодов. Из-за этого у такого выпрямителя на выходе в два раза больше циклов, чем на входе. Поэтому частота полноволнового сигнала в два раза превышает входную частоту.

Например, если частота на входе составляет 50 Гц, выходная частота будет 100 Гц.

Фильтрация постоянного напряжения

Сигнал на выходе, который мы получаем от двухполупериодного мостового выпрямителя, является по сути пульсирующим постоянным напряжением, которое вырастает до максимума, а затем снижается до нуля.

Для того чтобы избавиться от пульсаций, нам необходимо отфильтровать двухволновой сигнал. Один из способов сделать это — подключить сглаживающий конденсатор.

Первоначально конденсатор разряжен. На протяжении первой четверти цикла диоды D1 и D2 смещены в прямом направлении и из-за этого сглаживающий конденсатор начинает заряжаться. Процесс заряда длится до тех пор, пока напряжение с мостового выпрямителя не достигнет своего пикового значения. В этот момент напряжение на конденсаторе будет равно Vp.

После того, как напряжение с выпрямителя достигает своего пика, оно начинает уменьшаться. Как только напряжение снизиться ниже Vp соответствующая пара диодов (D1 и D2) не будет проводить.

Когда диоды выключены, конденсатор разряжается через нагрузку, пока не будет достигнут следующий пик. Когда наступает следующий пик, конденсатор заряжается уже через диоды D3 и D4  до пикового значения.

Недостатки мостового выпрямителя

Единственным недостатком мостового выпрямителя является то, что выходное напряжение меньше, чем входное напряжение на 1,4 В, в результате падения на двух диодах.

Этот недостаток ощутим только в источниках питания с очень низким напряжением. Например, если пиковое напряжение источника составляет всего 5 В, то  напряжение нагрузки будет иметь только 3,6 В.

Но если пиковое напряжение источника составляет 100 В, напряжение нагрузки будет близко к идеальному двухполупериодному напряжению и влияние падения на диодах будет не значительным.

Мостовая схема — выпрямитель — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Мостовая схема — выпрямитель

Cтраница 1

Мостовая схема выпрямителя имеет следующие преимущества: для получения заданного выходного напряжения требуется вдвое меньшее число витков вторичной обмотки трансформатора, у которой отсутствует вывод от средней точки, обеспечивается большая выходная мощность, отсутствует намагничивание сердечника.  [1]

Мостовая схема выпрямителя ( рис. 578) применяется преимущественно с селеновыми и германиевыми вентилями в выпрямителях малой и средней мощности.  [3]

Мостовая схема выпрямителя представлена на рис. 101, а. Здесь имеются две группы диодов: в одной группе соединены вместе катоды, в другой — аноды.  [5]

Мостовая схема выпрямителя ( рис. 12.34) является двухтактной, так как ток во вторичной обмотке трансформатора протекает в течение всего периода.  [6]

Достоинством мостовой схемы выпрямителя является упрощение трансформатора при высоком его использовании. К недостаткам следует отнести необходимость иметь раздельные накальные обмотки при использовании кенотронов и газотронов.  [8]

Чем отличается мостовая схема выпрямителя от схемы с нулевым выводом.  [9]

Чем отличается мостовая схема выпрямителя от схемы с выводом нулевой точки.  [10]

Для снятия нагрузочной характеристики мостовой схемы выпрямителя следует изменять с помощью реостата Ra величину выпрямленного тока / о и следить за показаниями вольтметра V2, измеряющего величину выпрямленного напряжения UQ. Для построения нагрузочной характеристики достаточно произвести 7 — 10 отсчетов.  [11]

Газотроны нецелесообразно использовать в мостовой схеме выпрямителя, так как при этом возникают трудности с питанием цепей накала. Дело в том, что катоды газотронов, включенных в мостовую схему выпрямителя, находятся под разными потенциалами, отличающимися на величину приложенного напряжения, а эта величина может быть значительной. Поэтому в случае газотронов цепи накала должны питаться от отдельных обмоток трансформатора.  [12]

Приведенные соотношения показывают, что мостовая схема выпрямителя обладает хорошими свойствами. В этой схеме обратное напряжение меньше по сравнению с предыдущей, поэтому выпрямленное напряжение может быть в два раза больше, чем в предыдущей схеме при использовании одинаковых вентилей. В мостовой схеме трансформатор не имеет средней точки, а в некоторых случаях, когда не нужно согласовывать величины приложенного и выпрямленного напряжений, возможно использование мостовой схемы выпрямителя без трансформатора. Мостовые схемы выпрямителей широко применяются в измерительных устройствах и устройствах промышленной электроники небольшой мощности. Недостатком мостовой схемы выпрямителя является необходимость использования четырех вентилей.  [13]

Какие преимущества и недостатки имеет мостовая схема выпрямителя по сравнению с обычной двухполупериодной с выводом средней точки.  [14]

По сравнению с рассмотренными ранее выпрямителями мостовая схема выпрямителя обладает рядом существенных преимуществ. В ней применяется однофазный трансформатор без вывода средней точки и требуется вдвое меньшее напряжение между выводами вторичной обмотки для получения заданного выпрямленного напряжения; обратное напряжение на вентиле в 2 раза меньше, чем в двухполупериодной однофазной схеме; габаритная мощность трансформатора меньше; отсутствует намагничивание сердечника трансформатора постоянной составляющей выпрямленного тока. В мостовых схемах нецелесообразно использовать кенотроны и газотроны.  [15]

Страницы:      1    2    3    4    5

Двухполупериодный мостовой выпрямитель. Схема. понятие. принцип работы….

Сразу хочу сказать, что здесь никакой воды про двухполупериодный мостовой выпрямитель, и только нужная информация. Для того чтобы лучше понимать что такое двухполупериодный мостовой выпрямитель,мостовой выпрямитель , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электроника, Микроэлектроника , Элементная база

Выпрямитель (электрического тока) — преобразователь электрической энергии; механическое, электровакуумное, полупроводниковое или другое устройство, предназначенное для преобразования входного электрического тока переменного направления в ток постоянного направления (то есть однонаправленный ток), в частном случае — в постоянный выходной электрический ток.

Большинство выпрямителей создает 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).

По способу подключения вентилей ко вторичной обмотке трансформатора – существуют следущие схемы выпрямления ( выпрямители )

• нулевые схемы,
• с использованием нулевой (средней) точки вторичной обмотки трансформатора
• и мостовые схемы,

в которых нулевая точка изолирована или вторичные обмотки трансформатора соединены в треугольник . рассмотрим третий вид в данной статье.

Схема двухполупериодного мостового выпрямителя

Рис.1 двухполупериодный мостовой выпрямитель

Значение постоянного напряжение выходного сигнала

Здесь формула для расчета среднего значения напряжения такая же, как и для двухполупериодного выпрямителя со средней точкой:

Это уравнение говорит нам, что значение постоянного напряжения составляет около 63,6 процента от пикового значения . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Например, если пиковое переменное напряжение составляет 10 В, то постоянное напряжение будет 6,36 В.

Когда вы измеряете напряжение на выходе мостового выпрямителя с помощью вольтметра, показание будет равно среднему значению.

Аппроксимация второго порядка

В действительности мы не получаем идеальное напряжение на нагрузочном резисторе. Из-за потенциального барьера, диоды не включаются, пока источник напряжение не достигнет около 0,7 В.

И поскольку в мостовом выпрямителе работают по два диода за раз, то падение напряжения составит 0,7 x 2 = 1,4 В. Таким образом, пиковое выходное напряжение определяется следующим образом:

Выходная частота

Полноволновой выпрямитель инвертирует каждый отрицательный полупериод, удваивая количество положительных полупериодов. Из-за этого у такого выпрямителя на выходе в два раза больше циклов, чем на входе. Поэтому частота полноволнового сигнала в два раза превышает входную частоту.

Например, если частота на входе составляет 50 Гц, выходная частота будет 100 Гц.

Принцип работы мостового выпрямителя

Мостовая схема диодов, подключена ко вторичной обмотке трансформатора рис.1, каждая пара диодов работает поочередно VD1 VD3 и VD2VD4: на временных диаграммах рис.2
в интервал времени 0-T/2 открыты VD1VD3, закрыты VD2VD4 в нагрузке течет ток Iн;
в интервал времени T/2-T закрыты VD1VD3, открыты VD2VD4 в нагрузке течет ток Iн;
частота пульсаций выпрямленного напряжения в два раза больше сетевой частоты f п = 2fс = 100, Гц.

Рис.2. Временные диаграммы мостового выпрямителя

Основные параметры мостового выпрямителя

1. Средневыпрямленное напряжение:

2. Средневыпрямленный ток:

Прямой ток диода:

3. Разложив напряжение на нагрузке в ряд Фурье, получим числовое значение коэффициента пульсаций для мостовой схемы выпрямления:

Амплитуда основной второй гармоники частотой 2ω:

Следовательно, коэффициент пульсаций будет равен:

Максимальное обратное напряжение на каждом из закрытых диодов имеет такое значение, что и в однополупериодном выпрямителе, так как по отношению к входу они включены параллельно:
U2m = √2U2;
Uобрmax = π•Uнср; Uобрmax = √2U2
Основной недостаток – это большое количество диодов.
В настоящее время выпускаются полупроводниковые выпрямительные блоки по мостовой схеме (КЦ402, КЦ403 и др

Запоминание правильного соединения диодов схемы мостового выпрямителя иногда может вызвать проблемы у того кто начинает понимать данную проблему.

Альтернативное начертание этой схемы может облегчить запоминание и понимание.

Это точно полнотью анологичная схема, за исключением того, что все диоды расположены в горизонтальном положении и указывают в одном направлении (рисунок ниже).

См. также

А как ты думаешь, при улучшении двухполупериодный мостовой выпрямитель, будет лучше нам? Надеюсь, что теперь ты понял что такое двухполупериодный мостовой выпрямитель,мостовой выпрямитель и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Электроника, Микроэлектроника , Элементная база

Военно-техническая подготовка

1.7. Выпрямители

Выпрямитель (электрического тока) — преобразователь электрической энергии; механическое, электровакуумное, полупроводниковое или другое устройство, предназначенное для преобразования переменного входного электрического тока в постоянный выходной электрический ток.

1.7.1. Однополупериодный выпрямитель.

Простейшая схема однополупериодного выпрямителя состоит только из одного выпрямляющего ток элемента (диода). На выходе — пульсирующий постоянный ток. На промышленных частотах (50—60 Гц) не имеет широкого применения, так как для питания аппаратуры требуются сглаживающие фильтры с большими величинами ёмкости и индуктивности, что приводит к увеличению габаритно-весовых характеристик выпрямителя. Однако схема однополупериодного выпрямления нашла очень широкое распространение в импульсных блоках питания с частотой переменного напряжения свыше 10 кГц, широко применяющихся в современной бытовой и промышленной аппаратуре. Объясняется это тем, что при более высоких частотах пульсаций выпрямленного напряжения, для получения требуемых характеристик (заданного или допустимого коэффициента пульсаций), необходимы сглаживающие элементы с меньшими значениями ёмкости (индуктивности). Вес и размеры источников питания уменьшаются с повышением частоты входного переменного напряжения.

Однополупериодный выпрямитель или четвертьмост является простейшим выпрямителем и включает в себя один вентиль (диод или тиристор).

Напряжение со вторичной обмотки трансформатора проходит через вентиль на нагрузку только в положительные полупериоды переменного напряжения. В отрицательные полупериоды вентиль закрыт, всё падение напряжения происходит на вентиле, а напряжение на нагрузке Uн равно нулю. Среднее значение переменного тока по отношению к подведенному действующему составит:

.

Эта величина вдвое меньше, чем в полномостовом. Важно отметить, что среднеквадратичное значение напряжения на выходе однополупериодного выпрямителя будет в меньше подведенного действующего, а потребляемая нагрузкой мощность в 2 раза меньше (для синусоидальной формы сигнала).

1.7.2. Двухполупериодный выпрямитель.

Двухполупериодный выпрямитель может строиться по мостовой или полумостовой схеме (когда, например, в случае выпрямления однофазного тока, используется специальный трансформатор с выводом от средней точки вторичной обмотки и вдвое меньшим количеством выпрямляющих ток элементов. Такая схема ныне применяется редко, так как более металлоёмка и имеет большее эквивалентное активное внутреннее сопротивление, то есть большие потери на нагрев обмоток трансформатора).

Рис 1. Двухполупериодный выпрямитель с сглаживающим ёмкостным фильтром.

При построении двухполупериодного выпрямителя со сглаживающим конденсатором следует всегда помнить, что переменное напряжение всегда измеряется в «действующем» значении, которое в 1,41 раза меньше его максимальной амплитуды, а выпрямленное напряжение на конденсаторе, в отсутствие нагрузки, будет всегда равно амплитудному. Это означает, что, например, при измеренном напряжении однофазного переменного тока 12 вольт до мостового однофазного выпрямителя со сглаживающим конденсатором, на конденсаторе, (в отсутствие нагрузки), будет напряжение до 17 вольт. Под нагрузкой выпрямленное напряжение будет ниже, (но не ниже величины средневыпрямленного напряжения переменного тока, если внутреннее сопротивление трансформатора — источника переменного тока — принять равным нулю) и зависеть от ёмкости сглаживающего конденсатора.

Соответственно, выбор величины переменного напряжения вторичной обмотки трансформатора, должен строиться исходя из максимальной допустимой величины подаваемого напряжения, а ёмкость сглаживающего конденсатора — должна быть достаточно большой, чтобы напряжение под нагрузкой не снизилось меньше минимально допустимого. На практике также учитывается неизбежное падение напряжения под нагрузкой — на сопротивлении проводов, обмотке трансформатора, диодах выпрямительного моста, а также возможное отклонение от номинального величины питающего трансформатор напряжения электрической сети.

Рис 2. Входное переменное напряжение (жёлтого цвета) и постоянное выходное напряжение однополупериодного выпрямителя с фильтрующей ёмкостью.

Следует отметить, что в выпрямителях с сглаживающим конденсатором диоды открываются не на весь полупериод напряжения, а на короткие промежутки времени, когда мгновенное значение переменного напряжения превышает постоянное напряжение на фильтрующем конденсаторе (т. е. в моменты вблизи максимумов синусоиды). Поэтому протекающий через диоды (и обмотку трансформатора) ток представляет собой короткие мощные импульсы сложной формы, амплитуда которых значительно превышает средний ток, потребяемый нагрузкой выпрямителя. Этот факт следует учитывать при расчёте трасформатора (вариант расчёта для работы не на активную нагрузку, а на выпрямитель с ёмкостным фильтром), и принимать меры для подавления возникающих импульсных помех.

1.7.3. Мостовая схема выпрямления переменного тока.

Диодный мост — электрическая схема, предназначенная для преобразования («выпрямления») переменного тока в пульсирующий.

На вход (Input) схемы подаётся переменное напряжение (обычно, но не обязательно синусоидальное). В каждый из полупериодов ток проходит только через 2 диода, 2 других — заперты:

Рис 3. Выпрямление положительной полуволны

Рис 4. Выпрямление отрицательной полуволны

Рис 5. Анимация принципа работы

В результате, на выходе (DC Output) получается напряжение, пульсирующее с частотой, вдвое большей частоты питающего напряжения:

Рис 6. Красным — исходное синусоидальное напряжение , зелёным — однополупериодное выпрямление (для сравнения), синим — рассматриваемое двухполупериодное

Преимущества

• 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.

1.28. Схемы выпрямителей для источников питания

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ

Диоды и диодные схемы

Двухполупериодная мостовая схема. На рис. 1.74 показана схема источника питания постоянного тока с мостовым выпрямителем, который мы только что рассмотрели. Промышленность изготавливает мостовые схемы в виде функциональных модулей. Маленькие мостовые модули рассчитаны на предельный ток 1 А и напряжение пробоя от 100 до 600 В. а иногда до 1000 В. Для больших мостовых выпрямителей предельный ток равен 25 А и выше.

Рис. 1.74. Схема мостового выпрямителя. Значок полярности и электрод в виде дуги служат для обозначения поляризованного конденсатора, заряжать его с другой полярностью недопустимо.

Двухлолупериодный однофазный выпрямитель. Схема двухполупериодного однофазного выпрямителя приведена на рис. 1.75. Выходное напряжение здесь в 2 раза меньше, чем в схеме мостового выпрямителя. Схема двухполупериодного однофазного выпрямителя не является эффективной с точки зрения использования трансформатора, так как каждая половина вторичной обмотки используется только в одном полупериоде. В связи с этим ток в обмотке за этот интервал времени в 2 раза больше, чем в простой двухполупериодной схеме. Согласно закону Ома, температура нагрева обмотки пропорциональна произведению I²R, значит, за время в 2 раза меньшее нагрев будет в 4 раза больше или в среднем больше по сравнению с эквивалентной двухполупериодной схемой. Трансформатор для этой схемы следует выбирать так, чтобы его предельный ток был в 1,4 (в √2) раз больше, чем у трансформатора мостовой схемы, в противном случае такой выпрямитель будет более дорогим и более громоздким, чем мостовой.

Рис. 1.75. Двухполупериодный выпрямитель на основе трансформатора со средней точкой.

Рис. 1.76.

Упражнение 1.28. Это упражнение поможет вам разобраться в механизме нагрева обмотки, пропорционального I²R, и понять, в чем проявляется недостаток однофазного выпрямителя. На какое предельное минимальное значение тока должен быть расчитан плавкий предохранитель, чтобы в цепи мог протекать ток, изменяющийся согласно графику, показанному на рис. 1.76, и имеющий среднюю амплитуду 1 А? Подсказка: предохранитель «перегорает», когда в цепи начинает протекать ток, превышающий предельное значение тока предохранителя. При этом в предохранителе расплавляется металлический проводник (температура его нагрева пропорциональна I²R). Допустим, что и в нашем случае температурная постоянная времени для плавкого предохранителя значительно больше, чем период прямоугольных колебаний, т. е. предохранитель реагирует на значение I², осредненное за несколько периодов входного сигнала.

Расщепление напряжения питания. Широко распространена мостовая однофазная двухполупериодная схема выпрямителя, показанная на рис. 1.77. Она позволяет рсщеплять напряжение питания (получать на выходе одинаковые напряжения положительной и отрицательной полярности). Эта схема эффективна, так как в каждом полупериоде входного сигнала используются обе половины вторичной обмотки.

Рис. 1.77. Формирование двухполярного (расщепленного) напряжения питания.

Рис. 1.78. Удвоитель напряжения.

Выпрямители с умножением напряжения. Схема, показанная на рис. 1.78, называется удвоителем напряжения. Для того чтобы понять, как работает эта схема, представьте, что она состоит из двух последовательно соединенных выпрямителей. Фактически эта схема является двухполупериодным выпрямителем, так как она работает в каждом полупериоде входного сигнала — частота пульсаций в 2 раза превышает частоту колебаний питающей сети (для сети с частотой 60 Гц, как в США, частота пульсаций составляет 120 Гц). Разновидности этой схемы позволяют увеличивать напряжение в 3, 4 и более раз. На рис. 1.79 показаны схемы выпрямителей, обеспечивающие увеличение напряжения в 2, 3 и 4 раза, в которых один конец обмотки трансформатора заземлен.

РРис. 1.79. Схемы умножения напряжения; наличие источника с плавающим напряжением в представленных схемах не обязательно.

Другие пассивные компоненты

Выпрямители: Однофазный мостовой двухполупериодный выпрямитель

 

Существенным недостатком схемы двухполупериодного выпрямления со средней точкой является потребность в двух источниках входного напряжения. Такая потребность обусловлена тем, что один из выводов сопротивления нагрузки периодически переключается между двумя источниками напряжения, а другой вывод постоянно подключен к средней точке этих источников.

Однако необходимость в средней точке отпадет, если и второй вывод нагрузки при помощи второй аналогичной диодной схемы будет синхронно и противофазно подключаться к неиспользуемым на соответствующем интервале времени выводам источников питания. Схемотехническая реализация такого метода представлена на рис. 3.4‑9. Эта схема носит название однофазного мостового выпрямителя и является, вероятно, самой распространенной из всех схем выпрямления, предназначенных для работы с однофазными источниками переменных напряжений.

 

Рис. 3.4-9. Схема однофазного мостового выпрямителя

 

Также как и в двухполупериодной схеме выпрямления со средней точкой, в мостовой схеме напряжение прикладывается к нагрузке в течение всего периода изменения напряжения \(U_{вх}\). При этом его значение при \(U_{вх} = U_{вх1} + U_{вх2}\) в два раза превышает выходное напряжение схемы рис. 3.4-8. Поэтому при одном и том же напряжении нагрузки в мостовой схеме к обратносмещенным диодам прикладывается напряжение в два раза меньшее, чем в схеме рис. 3.4-8 (\(U_{обр max} = U_{вх max} = \pi \cdot U_{н ср}/2 \) ).

Средние значения тока и напряжения на нагрузке для однофазного мостового двухполупериодного выпрямителя будут такими же, как и в двухполупериодной схеме со средней точкой:

\(U_{н ср} = \cfrac{2 \cdot U_{вх max}}{\pi} = 2 \sqrt{2} \cdot \cfrac{U_{вх д}}{\pi} = {0,637} \cdot U_{вх max} \)

\(I_{н ср} = \cfrac{2 \cdot I_{вх max}}{\pi} = 2 \sqrt{2} \cdot \cfrac{I_{вх д}}{\pi} = {0,637} \cdot I_{вх max} \)

Основная частота пульсаций выпрямленного напряжения в двухполупериодной мостовой схеме будет равна удвоенной частоте входного напряжения. Коэффициент пульсаций такой же, как и в двухполупериодной схеме со средней точкой: \(K_п = {0,67}\).

Особенностью мостовой схемы является то, что в ней последовательно с нагрузкой все время включено два диода, в то время как в описанных выше однофазной однополупериодной и однофазной двухполупериодной схемах такой диод один. Поэтому при низких входных напряжениях (4…5 В) использование мостовой схемы может оказаться неэффективным (падение напряжения на диодах по величине будет сравнимо с выходным напряжением выпрямителя) — для повышения КПД обычно применяют двухполупериодную схему со средней точкой (возможен также переход к использованию диодов Шоттки с малым падением напряжения при прямом смещении). С повышением напряжения разница в КПД схем уменьшается и определяющим фактором становится величина обратного напряжения, прикладываемого к запертым диодам в процессе работы выпрямителя. Поэтому при больших уровнях выходного напряжения обычно используют выпрямитель выполненный по мостовой схеме.

Если мостовую схему выпрямления использовать совместно с источником, снабженным средней точкой, и средний выход каждой пары диодов соединить со средней точкой входного источника через собственную нагрузку, на выходе выпрямителя получится два равных, но обратных по знаку напряжения (рис. 3.4-10). Такая схема выпрямителя часто используется для питания устройств, построенных с применением операционных усилителей.

 

Рис. 3.4-10. Схема мостового выпрямителя с двумя выходными напряжениями

 

 

< Предыдущая		Следующая >

6.3. Однофазный мостовой выпрямитель

Схема однофазного мостового выпрямителя представлена на рис.6.4. Силовой трансформатор не является обязательным элементом схемы и вводится при необходимости изменения величины переменного напряжения, подводимого к мосту. Каждое плечо моста содержит диод.

Рисунок 6.4. Схема однофазного мостового выпрямителя

На рис.6.5 приведены временные диаграммы напряжений и токов для случая активного сопротивления нагрузки R_Н на выходе моста. К мосту подводится напряжение u₂, амплитуда которого связана с амплитудой напряжения u₁ на входе выпрямительного устройства, показанного на рис.6.5,а, через коэффициент трансформации. Как и в случае выпрямителя с нулевым отводом, рассматриваются состояния схемы при положительном и отрицательном полупериодах напряжения u₁. Полярности напряжений на вторичной обмотке трансформатора для интервала фаз 0на рис.6.4 указаны без скобок, для интервала фазв скобках.

В интервале фаз 0положительное напряжение подводится к аноду диода Д₁ и к катоду диода Д ₄, отрицательное напряжение подводится к аноду диода Д ₃ и к катоду диода Д ₂. Следовательно, диоды Д ₁ и Д ₂ будут находиться в открытом состоянии, а диоды Д ₃ и Д ₄ – в закрытом. Ток вторичной цепи будет протекать через два открытых диода и нагрузку R _Н.

Рисунок 6.5. Временные диаграммы, иллюстрирующие работу

однофазного мостового выпрямителя

В интервале фаз изменяется полярность подводимого к мосту напряжения, что приводит к открытию диодов Д₃ и Д ₄ и к закрытию диодов Д ₁ и Д ₂ . Ток будет протекать через открытые диоды Д ₃ и Д ₄ , и напряжение в нагрузке R _Н будет иметь ту же полярность, что и в интервале фаз . Цифры на рис. 6.5,б соответствуют номерам диодов, через которые протекает ток в определенные полупериоды подводимого напряжения. Таким образом, и при положительном и отрицательном полупериодах напряженияu₁ на выходе моста напряжение будет положительным, что отражено на рис. 6.5,б. При пренебрежении потерями в открытых диодах амплитуды импульсов напряжения на выходе выпрямителя равны амплитуде импульсов напряжения на вторичной обмотке трансформатора.

На рис. 6.5,в приведена временная зависимость выпрямленного тока, которая согласно закону Ома определяется зависимостью , а на рис.6.5,г и 6.5,д – временные зависимости токов, протекающих через соответствующую пару диодов.

Сравнение временных диаграмм на рис. 6.5,б – 6.5,д, и на рис. 6.3,в –6.3,е показывает их полную идентичность. В обеих схемах выпрямление осуществляется в течение двух полупериодов подводимого напряжения. Обе эти схемы выпрямителей являются двухполупериодными. Вследствие идентичности временных зависимостей выпрямленного напряжения, а также выпрямленного тока и токов диодов, для мостового выпрямителя справедливыми будут соотношения (6.2) – (6.5) и (6.8), которые были получены для схемы с нулевым отводом. Только входящая в эти соотношения величина является действующим значением напряжения, снимаемая с вторичной обмотки трансформатора (не имеющей нулевой отвод).

Отличаются только соотношения, определяющие величину обратного напряжения на диоде. К диодам мостовой схемы, находящимся в закрытом состоянии, подводится напряжение с отводов вторичной обмотки трансформатора, то есть . Например, к катоду закрытого диода Д₁ подводится положительное напряжение через открытый в это время диод Д ₃. Следовательно, максимальное обратное напряжение, которое должен выдерживать диод в однофазном мостовом выпрямителе, равно

U_{в max} = U₂ = 0,5π U_d, (6.9)

то есть вдвое меньшее, чем в выпрямителе с нулевым отводом.

Рисунок 6.6. Схема мостового выпрямителя с нулевым отводом

В схеме мостового выпрямителя можно использовать трансформатор с нулевым отводом. Такой выпрямитель, схема которого приведена на рис. 6.6, обеспечивает получение на выходе двух одинаковых по величине, но разнополярных напряжений (относительно нулевого отвода), что необходимо, в частности, для питания операционных усилителей. Схему на рис. 6.6. можно рассматривать как сочетание двух схем выпрямителя с нулевым отводом: одна – на диодах Д₁и Д₃, вторая – на диодах Д₂и Д₄. Величины разнополярных напряженийu_d1иu_d2 равны 0,5 u_d– половине суммарного выходного напряжения.

Мостовой выпрямитель — определение, изготовление и работа

Раньше собираясь мостовой выпрямитель, нам нужно знать, что на самом деле выпрямитель есть и зачем нужен выпрямитель. Так Сначала давайте посмотрим на эволюцию выпрямителей.

Эволюция выпрямители

Выпрямители находятся в основном подразделяется на три типа: полуволна выпрямитель, Центр двухполупериодный выпрямитель с отводом и мостовой выпрямитель.Все у этих трех выпрямителей есть общая цель — преобразовать Чередование Ток (переменный ток) в постоянный Ток (постоянный ток).

Нет все эти три выпрямителя эффективно преобразуют Переменный ток (AC) в постоянный ток (DC), только двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением и мостовой выпрямитель эффективно преобразовывать переменный ток (AC) в постоянный Ток (постоянный ток).

В однополупериодный выпрямитель, допускается только 1 полупериод и оставшаяся половина цикла заблокирована. В результате почти половина приложенная мощность тратится на полуволновой выпрямитель. В в дополнение к этому, выходной ток или напряжение производимый однополупериодным выпрямителем — это не чистый постоянный ток, а пульсирующий постоянный ток, который не очень полезен.

В чтобы преодолеть эту проблему, ученые разработали новый тип выпрямителя, известный как двухполупериодный с отводом по центру выпрямитель.

Основным преимуществом двухполупериодного выпрямителя с отводом по центру является то, что пропускает электрический ток как во время положительного, так и отрицательного полупериоды входного сигнала переменного тока.В результате DC выходная мощность двухполупериодного выпрямителя с отводом в два раза больше то из полуволнового выпрямителя. В дополнение к этому, DC выход двухполупериодного выпрямителя с центральным ответвлением содержит очень меньше ряби. В результате выход постоянного тока центра двухполупериодный выпрямитель с ответвлениями более плавный, чем полуволновой выпрямитель.

Однако двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением имеет один недостаток: трансформатор с центральным отводом, используемый в нем, очень дорого и занимает большую площадь.

Кому сократить эти дополнительные расходы, ученые разработали новый тип выпрямитель, известный как мостовой выпрямитель. В мостовом выпрямителе, центральный кран не требуется. Если уйти или подняться напряжения не требуется, тогда даже трансформатор можно устраняется в мостовом выпрямителе.

выпрямительный КПД мостового выпрямителя практически равен к центру двухполупериодного выпрямителя.Единственное преимущество мостового выпрямителя над двухполупериодным выпрямителем с отводом по центру это снижение стоимости.

В мостовой выпрямитель, вместо использования центрального отвода трансформатор, используются четыре диода.

Сейчас мы получаем представление о трех типах выпрямителей. Половина волновой выпрямитель и двухполупериодный выпрямитель с отводом по центру (двухполупериодный выпрямитель) уже обсуждались в предыдущем учебные пособия.В этом уроке основное внимание уделяется мосту. выпрямитель.

Let’s взгляните на мостовой выпрямитель…!

Мост выпрямитель определение

А мостовой выпрямитель — это тип двухполупериодного выпрямителя, в котором используется четыре или более диодов в конфигурации мостовой схемы для эффективного преобразовать переменный ток (AC) в постоянный ток (ОКРУГ КОЛУМБИЯ).

Мост выпрямитель строительный

строительство Схема мостового выпрямителя показана на рисунке ниже. Мостовой выпрямитель состоит из четырех диодов. а именно D ₁ , D ₂ , D ₃ , D ₄ и нагрузочный резистор R _L . Четыре диода подключены в конфигурации с замкнутым контуром (мостом) к эффективно преобразовывать переменный ток (AC) в постоянный Ток (постоянный ток).Главное достоинство этой мостовой схемы конфигурация такова, что нам не нужен дорогой центр трансформатор с ответвлениями, что снижает его стоимость и габариты.

входной сигнал переменного тока подается на две клеммы A и B и выходной сигнал постоянного тока получается через нагрузочный резистор R _L , который подключается между клеммами C и Д.

четыре диода D ₁ , D ₂ , D ₃ , D ₄ расположены последовательно только с двумя диодами, что позволяет электрическому ток в течение каждого полупериода. Например, диоды D ₁ и D ₃ рассматриваются как одна пара, что позволяет электрический ток в течение положительного полупериода, тогда как диоды D ₂ и D ₄ считаются другая пара, которая пропускает электрический ток во время отрицательный полупериод входного сигнала переменного тока.

Как мост выпрямитель работает?

Когда входной сигнал переменного тока подается на мостовой выпрямитель, во время положительного полупериода диоды D ₁ и D ₃ имеют прямое смещение и пропускают электрический ток, в то время как диоды D ₂ и D ₄ имеют обратное смещение и блокирует электрический ток.С другой стороны, во время отрицательные полупериодные диоды D ₂ и D ₄ имеют прямое смещение и пропускают электрический ток, а диоды D ₁ и D ₃ имеют обратное смещение и блокирует электрический ток.

Во время положительный полупериод, клемма A становится положительной в то время как клемма B становится отрицательной.Это вызывает диоды D ₁ и D ₃ с прямым смещением и при при этом вызывает диоды D ₂ и D ₄ обратный смещенный.

направление тока в течение положительного полупериода равно показано на рисунке A (то есть от A до D, от C до B).

Во время отрицательный полупериод, клемма B становится положительной в то время как клемма A становится отрицательной.Это вызывает диоды D ₂ и D ₄ с прямым смещением и на при этом вызывает диоды D ₁ и D ₃ обратный смещенный.

показано текущее направление потока во время отрицательного полупериода на рисунке B (то есть от B до D, от C до A).

От два вышеупомянутых рисунка (A и B), мы можем заметить, что направление тока через резистор нагрузки R _L то же самое в течение положительного полупериода и отрицательного полупериода цикл.Следовательно, полярность выходного сигнала постоянного тока то же самое как для положительных, так и для отрицательных полупериодов. Выход Полярность сигнала постоянного тока может быть либо полностью положительной, либо отрицательный. В нашем случае это полностью положительно. Если направление диодов перевернут, то мы получаем полный отрицательный постоянный ток Напряжение.

Таким образом, мостовой выпрямитель пропускает электрический ток во время обоих положительные и отрицательные полупериоды входного сигнала переменного тока.

формы выходных сигналов мостового выпрямителя показаны на рисунок ниже.

Характеристики из мостовой выпрямитель

Peak Inverse Напряжение (PIV)

максимальное напряжение, которое диод может выдержать при обратном смещении состояние называется пиковым обратным напряжением (PIV)

или

максимальное напряжение, которое может выдержать непроводящий диод называется пиковым обратным напряжением (PIV).

Во время положительный полупериод, диоды D ₁ и D ₃ находятся в проводящем состоянии, а диоды D ₂ и D ₄ находятся в непроводящем состоянии. На с другой стороны, во время отрицательного полупериода диоды D ₂ и D ₄ находятся в проводящем состоянии, в то время как диоды D ₁ и D ₃ находятся в непроводящее состояние.

Пиковое обратное напряжение (PIV) для мостового выпрямителя дано по

PIV = V _Smax

Коэффициент пульсации

гладкость выходного сигнала постоянного тока измеряется с использованием известного коэффициента как фактор пульсации. Выходной сигнал постоянного тока с очень меньшим рябь рассматривается как плавный сигнал постоянного тока, в то время как выходной сигнал постоянного тока с высокой пульсацией считается высоким пульсирующий сигнал постоянного тока.

Пульсация фактор математически определяется как отношение пульсации напряжения к чистое постоянное напряжение.

коэффициент пульсаций для мостового выпрямителя равен

.

коэффициент пульсаций мостового выпрямителя составляет 0,48, что равно в качестве двухполупериодного выпрямителя с отводом по центру.

Выпрямитель эффективность

выпрямитель КПД определяет, насколько эффективно выпрямитель преобразует Переменный ток (AC) в постоянный ток (DC).

Высокая выпрямитель КПД указывает на самый надежный выпрямитель, в то время как низкий КПД выпрямителя указывает на плохой выпрямитель.

Выпрямитель эффективность определяется как отношение выходной мощности постоянного тока к мощности переменного тока. входная мощность.

Максимальный выпрямительный КПД мостового выпрямителя — 81.2% который аналогичен двухполупериодному выпрямителю с отводом по центру.

Преимущества выпрямительного моста

Низкий пульсации в выходном сигнале постоянного тока

Выходной сигнал постоянного тока мостового выпрямителя более плавный, чем однополупериодный выпрямитель. Другими словами, мост выпрямитель имеет меньше пульсаций по сравнению с полуволновым выпрямитель.Однако коэффициент пульсации моста выпрямитель такой же, как двухполупериодный выпрямитель с отводом по центру.

Высокая выпрямитель эффективность

выпрямитель КПД мостового выпрямителя очень высок по сравнению с к однополупериодному выпрямителю. Однако выпрямитель КПД мостового выпрямителя и двухполупериодного отвода с центральным ответвлением выпрямитель такой же.

Низкий потеря мощности

В однополупериодный выпрямитель только один полупериод входного переменного тока сигнал разрешен, а оставшийся полупериод ввода Сигнал переменного тока заблокирован. В результате почти половина приложенная входная мощность тратится впустую.

Однако в мостовом выпрямителе допускается наличие электрического тока в течение как положительных, так и отрицательных полупериодов ввода Сигнал переменного тока.Таким образом, выходная мощность постоянного тока почти равна входная мощность переменного тока.

Недостатки из мостовой выпрямитель

Мост выпрямитель схема выглядит очень сложной

В полуволновой выпрямитель, используется только один диод, тогда как в двухполупериодном выпрямителе с отводом по центру используются два диода. Но в мостовом выпрямителе мы используем четыре диода для схема работы.Так выглядит схема мостового выпрямителя более сложный, чем однополупериодный выпрямитель и с отводом по центру двухполупериодный выпрямитель.

Подробнее потеря мощности по сравнению с полной волной с центральным ответвлением выпрямитель

В электронный цепей, чем больше диодов мы используем, тем больше будет падение напряжения происходить. Потери мощности в мостовом выпрямителе почти равны двухполупериодный выпрямитель с отводом по центру.Однако в мосту выпрямитель, падение напряжения немного выше по сравнению с двухполупериодный выпрямитель с отводом по центру. Это связано с двумя дополнительные диоды (всего четыре диода).

В двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением, проводит только один диод в течение каждого полупериода. Значит падение напряжения в цепи составляет 0,7 вольт. Но в мостовом выпрямителе два диода, которые соединены последовательно в течение каждого полупериода.Так падение напряжения происходит из-за двух диодов, что равно 1,4 вольта (0,7 + 0,7 = 1,4 вольта). Однако потеря мощности из-за этого падение напряжения очень мало.

«Это статья посвящена только мостовому выпрямителю. Если хотите читайте про мостовой выпрямитель с посещением фильтра: мостовой выпрямитель с фильтром «

Схема мостового выпрямителя

— основы электроники

В этом уроке мы поговорим о выпрямителях! Мы изучим основы их работы, а затем построим схему мостового выпрямителя из четырех диодов, которые можно будет использовать в ваших проектах для преобразования переменного тока в постоянный.

В предыдущем уроке мы говорили о диодах и о том, как они работают, чтобы контролировать направление, в котором ток может течь в цепи. Затем мы основывались на этих знаниях, чтобы создать схему зарядного устройства USB, которую можно использовать для питания стандартных USB-устройств путем преобразования 120 В переменного тока (или 220 В переменного тока) в регулируемое 5 В постоянного тока.

Давайте сделаем еще один шаг и расскажем о различных типах выпрямителей и о том, как их можно использовать в своих проектах.

Что такое мостовой выпрямитель?

Согласно определению из учебника, «диодный мост» состоит из четырех диодов в схеме моста , которая обеспечивает одинаковую полярность выхода для любой полярности входа.Другими словами, гребневой выпрямитель преобразует переменный ток (AC) в постоянный (DC). Мостовые выпрямители обычно используются в источниках питания для преобразования электричества из сетевой розетки в электричество постоянного тока, которое может использоваться устройствами бытовой электроники, такими как стереосистема, компьютер или телевизор.

Конечно, это не так просто для новичков. Мы немного разберем это, чтобы действительно понять, что здесь происходит, но прежде, чем мы это сделаем, давайте рассмотрим основные типы выпрямительных схем.

Типы мостовых выпрямителей

Мостовые выпрямители можно разделить на несколько различных типов на основе некоторых простых критериев, но мы рассмотрим основные категории: однофазные выпрямители, трехфазные выпрямители, управляемые выпрямители и неуправляемые выпрямители. Некоторые из этих категорий можно объединить. Например, у вас может быть неуправляемый однофазный выпрямитель.

Однофазные и трехфазные выпрямители

По мере продвижения нашего руководства по мостовым выпрямительным схемам, мы можем разбить большинство выпрямителей на две категории: однофазные и трехфазные.Решение о том, какую схему использовать, так же просто, как определить источник питания. Если вы работаете с однофазными входами (большую часть времени), вы будете использовать однофазный выпрямитель. Во многих промышленных средах обычно используются трехфазные источники питания, и вам необходимо использовать трехфазный выпрямитель.

Независимо от фазы мостовой выпрямитель может быть управляемым или неуправляемым.

Неуправляемые мостовые выпрямители

Неуправляемые мостовые выпрямители — наиболее распространенный тип, который вы найдете в электронике и источниках питания.Они основаны исключительно на диодах и не используют никаких дополнительных компонентов для регулирования напряжения или тока. Эти типы цепей обычно встречаются в фиксированных источниках питания. Проще говоря, входное напряжение не контролируется, поскольку оно проходит на выходную сторону. Если в цепь поступает 12 В, выпрямленное напряжение ~ 12 В выходит из цепи.

Управляемые мостовые выпрямители

В управляемых мостовых выпрямителях диоды заменяются твердотельными компонентами, такими как кремниевые управляемые выпрямители (SCR) или тиристоры.Эти устройства могут изменять выходное напряжение. Это может быть очень удобно для использования в регулируемых источниках питания, которые необходимо адаптировать к различным нагрузкам.

Схема и схема мостового выпрямителя

Создание полезной схемы мостового выпрямителя — это несложно, если вы знаете основы. Чтобы получить все преимущества мостового выпрямителя, вам потребуется добавить несколько дополнительных компонентов. Мы настоятельно рекомендуем ознакомиться с нашим учебным пособием по схеме зарядного устройства USB, поскольку оно охватывает все основы работы этой законченной схемы.

Как работают мостовые выпрямители

Как я уже упоминал в начале этого руководства по мостовым выпрямителям, мы собираемся объяснить, как они на самом деле работают. То, что должен делать каждый любитель электроники. Как упоминалось в видео, вы можете купить мостовые выпрямители, но вы должны сделать свои собственные хотя бы один раз, потому что это фантастическая возможность для обучения!

Чтобы объяснить, как работают мостовые выпрямители, мы сосредоточимся на однофазных выпрямителях, чтобы упростить задачу.Однофазный мостовой выпрямитель работает путем подключения четырех диодов к нагрузке.

В положительном полупериоде переменного тока диоды D3 и D4 смещены в прямом направлении (ток течет), целые диоды D1 и D2 смещены в обратном направлении (ток заблокирован). В отрицательном полупериоде D1 и D2 становятся смещенными в прямом направлении, а D3 и D4 становятся смещенными в обратном направлении, как раз наоборот.

Это означает, что ток в нагрузке всегда течет в одном и том же направлении. Если вы все еще не знаете, как это работает, помните, что диоды пропускают ток только в одном направлении.

СВЯЗАННЫЕ С: Как работают диоды

Итак, мостовой выпрямитель сам по себе не действительно преобразует переменный ток, как мы выяснили в демонстрационной схеме зарядного устройства USB. Он только преобразует переменный ток в импульс волны постоянного тока (или колебания постоянного тока). Требуются конденсаторы для очистки импульса и создания сигнала, более похожего на постоянный ток. Также неплохо было бы включить в схему регулятор напряжения, чтобы навести порядок и поддерживать стабильное напряжение, даже если входное напряжение дрейфует вверх или вниз из-за колебаний в сети.

Итак, теперь вы знаете, как схема мостового выпрямителя может преобразовывать переменный ток в постоянный, всего лишь немного тщательно спланировав дизайн вашей схемы!

Полнополупериодный мостовой выпрямитель — инженеры в последнюю минуту

Существует еще одна, более популярная конструкция двухполупериодного выпрямителя, построенная на основе конфигурации четырехдиодного моста. Он известен как полноволновой мостовой выпрямитель или просто мостовой выпрямитель .

Преимущество этого типа конструкции перед версией с центральным отводом состоит в том, что он не требует специального трансформатора с центральным отводом, что резко снижает его размер и стоимость.

Также эта конструкция использует все вторичное напряжение в качестве входа для выпрямителя. Используя тот же трансформатор, мы получаем в два раза больше пикового напряжения и вдвое больше постоянного напряжения с мостовым выпрямителем, чем с двухполупериодным выпрямителем с центральным ответвлением.

Вот почему мостовые выпрямители используются гораздо чаще, чем двухполупериодные.

Двухполупериодный мостовой выпрямитель

Для выпрямления обоих полупериодов синусоидальной волны в мостовом выпрямителе используются четыре диода, соединенные вместе в «мостовой» конфигурации.Вторичная обмотка трансформатора подключена с одной стороны сети диодного моста, а нагрузка — с другой.

На следующем изображении показана схема мостового выпрямителя.

Работа этой схемы легко понять по одному полупериоду за раз.

Во время положительного полупериода источника диоды D1 и D2 проводят ток, в то время как D3 и D4 имеют обратное смещение. Это создает положительное напряжение нагрузки на нагрузочном резисторе (обратите внимание на положительную полярность нагрузочного резистора).

В течение следующего полупериода полярность напряжения источника меняется на противоположную. Теперь D3 и D4 смещены в прямом направлении, а D1 и D2 — в обратном. Это также создает положительное напряжение нагрузки на нагрузочном резисторе, как и раньше.

Обратите внимание, что независимо от полярности входа напряжение нагрузки имеет одинаковую полярность, а ток нагрузки — в одном направлении.

Таким образом, схема преобразует входное напряжение переменного тока в пульсирующее выходное напряжение постоянного тока.

Если вам неприятно вспоминать правильное расположение диода в схеме мостового выпрямителя, вы можете обратиться к альтернативному представлению схемы.Это точно такая же схема, за исключением того, что все диоды расположены горизонтально и направлены в одном направлении.

Значение постоянного тока для двухполупериодного сигнала

Поскольку мостовой выпрямитель выдает двухполупериодный выходной сигнал, формула для расчета среднего значения постоянного тока такая же, как и для двухполупериодного выпрямителя:

Это уравнение говорит нам, что значение постоянного тока двухполупериодного сигнала составляет около 63,6 процента от пикового значения. Например, если пиковое напряжение двухполупериодного сигнала составляет 10 В, постоянное напряжение будет равно 6.36V

Когда вы измеряете полуволновой сигнал с помощью вольтметра постоянного тока, показания будут равны среднему значению постоянного тока.

A Приближение второго порядка

В действительности мы не можем получить идеальное двухполупериодное напряжение на нагрузочном резисторе. Из-за барьерного потенциала диод не включается, пока напряжение источника не достигнет примерно 0,7В .

И поскольку мостовой выпрямитель управляет двумя диодами одновременно, два диодных падения (0,7 * 2 = 1,4 В) напряжения источника теряются в диоде.Таким образом, пиковое выходное напряжение определяется по формуле:

Выходная частота

Двухполупериодный выпрямитель инвертирует каждый отрицательный полупериод, удваивая количество положительных полупериодов. Из-за этого двухполупериодный выход имеет в два раза больше циклов, чем входной.

Следовательно, частота двухполупериодного сигнала в два раза превышает входную частоту.

Например, если частота сети 60 Гц, выходная частота будет 120 Гц.

Фильтрация выхода выпрямителя

Выход, который мы получаем от двухполупериодного выпрямителя, представляет собой пульсирующее напряжение постоянного тока, которое увеличивается до максимума, а затем уменьшается до нуля.

Нам не нужно такое постоянное напряжение. Что нам нужно, так это стабильное и постоянное напряжение постоянного тока, без каких-либо колебаний или пульсаций напряжения, которые мы получаем от батареи.

Чтобы получить такое напряжение, нам нужно отфильтровать двухполупериодный сигнал. Один из способов сделать это — подключить конденсатор, известный как сглаживающий конденсатор , , через нагрузочный резистор, как показано ниже.

Изначально конденсатор не заряжен. В течение первой четверти цикла диоды D1 и D2 смещены в прямом направлении, поэтому конденсатор начинает заряжаться.Зарядка продолжается до тех пор, пока входной сигнал не достигнет пикового значения. В этот момент напряжение на конденсаторе равно Vp.

После того, как входное напряжение достигает пика, оно начинает уменьшаться. Как только входное напряжение становится меньше Vp, напряжение на конденсаторе превышает входное напряжение, что отключает диоды.

Когда диоды выключены, конденсатор разряжается через нагрузочный резистор и обеспечивает ток нагрузки, пока не будет достигнут следующий пик.

Когда наступает следующий пик, диоды D3 и D4 ненадолго проводят ток и заряжают конденсатор до максимального значения.

Недостаток

Единственным недостатком мостового выпрямителя является то, что выходное напряжение на два диода (1,4 В) меньше входного.

Этот недостаток является проблемой только для источников питания с очень низким напряжением. Например, если пиковое напряжение источника составляет всего 5 В, напряжение нагрузки будет иметь пиковое значение всего 3,6 В. Но если пиковое напряжение источника составляет 100 В, напряжение нагрузки будет близко к идеальному двухполупериодному напряжению (падение на диоде незначительно).

PREV

Полнополупериодный выпрямитель

Мостовой выпрямитель, мостовой выпрямитель, диодный мостовой выпрямитель

При создании электронных схем обычно требуется постоянное напряжение, чтобы все работало должным образом.Мостовые выпрямители — это дискретные полупроводники, которые преобразуют переменный ток (AC) в постоянный (DC) и размещаются внутри цепей для обеспечения подачи напряжения правильной формы. Поместив выпрямительный диод как мостовой выпрямитель в любую необходимую схему, вы можете быть уверены, что все будет работать должным образом.

Мы предлагаем широкий ассортимент высококачественных мостовых выпрямителей от ведущих производителей отрасли, включая Vishay, SEMIKRON и HVCA, чтобы вы могли получить именно те компоненты, которые вам нужны.

Что такое выпрямитель?

Выпрямитель — это электрическое устройство, которое преобразует переменный ток в постоянный ток с помощью одного или нескольких диодов с P-N переходом. Есть несколько различных типов выпрямительных диодов, которые могут выполнять эту функцию, один из них — мостовой выпрямитель.

Выпрямление — одно из наиболее важных применений диодов с P-N переходом, преобразующее переменный ток в постоянный для работы в цепях. Диоды с P-N переходом пропускают электрический ток только в состоянии прямого смещения и блокируют ток в состоянии обратного смещения.

Благодаря этому свойству, когда электрический ток может двигаться только в одном направлении, он может действовать как выпрямитель в цепи. Вот почему на принципиальных схемах диоды обозначены стрелкой, обозначающей направление протекания тока.

Что такое мостовой выпрямитель?

Мостовые выпрямители — это диодные мостовые схемы, которые преобразуют переменный ток в постоянный ток с помощью четырех или более диодов, расположенных по схеме мостовой схемы. Это преобразование тока является основным требованием для большинства электронных устройств, и мостовые выпрямители являются популярным решением для этого.

Мостовые выпрямители относятся к тому же классу электроники, что и однополупериодные выпрямители и двухполупериодные выпрямители, и иногда их называют полнополупериодными выпрямителями, поскольку они позволяют выполнять двухполупериодное выпрямление. При использовании в схеме диодного выпрямителя выходная волна, генерируемая мостовым выпрямителем, имеет одинаковую полярность независимо от полярности на входе.

Если присмотреться к настройке мостовых выпрямителей, они работают с двухпроводным входом переменного тока и имеют в своей конструкции два диодных отвода.Обе эти области необходимо учитывать при проектировании схемы, особенно с учетом падения напряжения, поскольку вам может потребоваться рассмотреть возможность включения радиатора в вашу конструкцию.

Каковы преимущества мостовых выпрямителей?

Когда вы работаете с высоким напряжением, вам нужны компоненты, которые выдержат его. Мостовые выпрямители имеют высокое пиковое обратное напряжение (PIV), что делает их подходящими для этих приложений.

При необходимости мостовые выпрямители могут быть сконструированы с трансформаторами.Если вам не нужно повышать или понижать напряжение, вы даже можете отключить трансформатор от мостового выпрямителя. Это может устранить ненужные компоненты и снизить затраты.

Вы также можете приобрести дискретные полупроводники, такие как мостовые выпрямители, в качестве доступного средства для создания прототипов схемотехники, чтобы все работало должным образом.

Какие недостатки мостовых выпрямителей?

Использование компонентов мостового выпрямителя может быть более дорогостоящим, чем использование других выпрямителей, поскольку в их конструкции используются четыре диода.

Когда требуется выпрямить только небольшое напряжение, использование мостового выпрямителя может оказаться неэффективным использованием компонентов, поскольку другие формы выпрямителя могут дать такой же эффект.

Поскольку мостовые выпрямители представляют собой дискретные полупроводники, вам может потребоваться приобрести дополнительные устройства для вашей схемы, чтобы обеспечить полную функциональность для вашего предполагаемого использования.

Для чего используются мостовые выпрямители?

Обычно в источниках питания встречаются мостовые выпрямители, обеспечивающие необходимое напряжение постоянного тока для работы электронных компонентов или устройств.Их можно найти в разнообразной бытовой технике и бытовой технике, что гарантирует их правильное функционирование.

Любители электроники также считают, что мостовой выпрямитель — популярный элемент схемы при создании собственных устройств или схем.

Помимо выпрямления тока в цепях, мостовые выпрямители также используются для:

Поставка всех компонентов схемы, которые вам нужны

Будь то диоды разных типов или провода, которые вы будете использовать для соединения всего, мы ‘ У меня есть все необходимое для создания схем, которые вы проектируете.Allied Electronics уже более 90 лет является дистрибьютором высококачественных электрических компонентов и электромеханической продукции, обслуживая Северную Америку, обеспечивая наших клиентов тем, что им нужно, в любое время.

Если у вас есть какие-либо вопросы, посетите наш центр консультаций с экспертами или свяжитесь с одним из наших офисов продаж для получения более конкретных вопросов.

Мы также можем предоставить вам ценовое предложение, если вы планируете оптовый заказ компонентов, которое мы затем можем обсудить с вами, чтобы вы были максимально удовлетворены.

Цепи общего пользования с меткой «мост-выпрямитель» — CircuitLab

Теперь показаны схемы 1-15 из 15. Сортировать по недавно измененное имя

	Диодный двухполупериодный выпрямитель ПУБЛИЧНЫЙ Четыре диода («мостовой выпрямитель») плюс конденсатор могут использоваться для преобразования переменного тока в постоянный с проводимостью на протяжении большей части входного цикла питания. от CircuitLab | обновлено 7 июня 2017 г. переменный ток к постоянному току мост-выпрямитель диод постоянная времени
	Источник питания с стабилитроном ПУБЛИЧНЫЙ по Caremus | обновлено 2 октября 2016 г. мост-выпрямитель трансформатор стабилитрон
	Выпрямитель с ШИМ высокой мощностью ПУБЛИЧНЫЙ Простой проект для подачи высокого напряжения при сильном токе на нагрузку постоянного тока, управляемую с помощью ШИМ.В реальных приложениях нагрузка представляет собой 5 последовательно подключаемых светодиодов мощностью 100 Вт. от Габриэль Паука | обновлено 1 июня 2016 г. переменный ток к постоянному току мост-выпрямитель силовая электроника источник питания шим выпрямитель
	Трехфазный полноволновой выпрямитель ПУБЛИЧНЫЙ по Currentee | обновлено 25 сентября 2013 г. мост-выпрямитель полноволновый
	Полноволновой выпрямитель с трансформатором ПУБЛИЧНЫЙ автор: Sanityisboring | обновлено 26 февраля 2013 г. переменный ток к постоянному току мост-выпрямитель диод полноволновой трансформатор
	диодный мост ПУБЛИЧНЫЙ автор: chris_c | обновлено 24 февраля 2013 г. мост-выпрямитель диод
	Трехфазный шестипульсный выпрямитель ПУБЛИЧНЫЙ автор: tl | обновлено 10 декабря 2012 г. мост-выпрямитель силовая электроника
	аз 4-2-1 ПУБЛИЧНЫЙ автор: Араш | обновлено 2 ноября 2012 г. мост-выпрямитель диод
	IRF7319 ПУБЛИЧНЫЙ по FVS | обновлено 17 октября 2012 г. мост-выпрямитель irf7319 mosfet выпрямитель
	Rectificación de onda Complete ПУБЛИЧНЫЙ от нартуба | обновлено 30 августа 2012 г. мост-выпрямитель диод
	Несколько ступеней выпрямителя ПУБЛИЧНЫЙ Демонстрация влияния различной конфигурации фильтра DClink по наибу | обновлено 12 августа 2012 г. мост-выпрямитель выпрямитель
	240V_50Hz_LED лампа ПУБЛИЧНЫЙ Лампа изготовлена ​​из мертвого корпуса КЛЛ.Лампа уже установлена ​​и работает очень хорошо с яркостью, эквивалентной лампе накаливания 40 Вт. Энергопотребление почти ноль, так как счетчик энергии … по k.rajnikant | обновлено 27 мая 2012 г. мост-выпрямитель вел светодиодная матрица
	Компактный полноволновой сглаживающий диодный выпрямитель ПУБЛИЧНЫЙ Диодный мостовой выпрямитель превращает полный переменный ток в сглаженный постоянный ток при минимальном пространстве для рисования. автор: Mjb | обновлено 27 мая 2012 г. мост-выпрямитель компактный диод полноволновой
	Источник питания переменного тока (трансформатор и мостовой выпрямитель) ПУБЛИЧНЫЙ Источник переменного тока, трансформатор и мостовой выпрямитель (полный диодный мост) могут превратить «настенный» источник переменного тока в используемый источник постоянного тока для низковольтной электроники. от CircuitLab | обновлено 4 февраля 2012 г. переменный ток к постоянному току мост-выпрямитель источник питания трансформатор
	Источник питания переменного тока (трансформатор и мостовой выпрямитель) ПУБЛИЧНЫЙ по mrobbins | обновлено 4 февраля 2012 г. мост-выпрямитель трансформатор

Мостовые выпрямители: что это такое? (Принципиальная схема и принцип работы)

Что такое мостовой выпрямитель?

Мостовые выпрямители — это схемы, которые преобразуют переменный ток (AC) в постоянный (DC) с помощью диодов, расположенных в конфигурации мостовой схемы.Мостовые выпрямители обычно состоят из четырех или более диодов. Генерируемая выходная волна имеет одинаковую полярность независимо от полярности на входе.

Мостовые выпрямители относятся к тому же классу электроники, что и однополупериодные и двухполупериодные выпрямители. На рисунке 1 показан такой мостовой выпрямитель, состоящий из четырех диодов D ₁ , D ₂ , D _3, и D ₄ , в котором вход подается на две клеммы A и B на рисунке, а выход — собраны на нагрузочном резисторе R _L , подключенном между выводами C и D.

Теперь рассмотрим случай, когда на входе переменного тока появляется положительный импульс, то есть клемма A является положительной, а клемма B — отрицательной. Это вызывает прямое смещение диодов D ₁ и D ₃ , и в то же время диоды D ₂ и D ₄ будут смещены в обратном направлении.

В результате ток течет по короткозамкнутому пути, создаваемому диодами D ₁ и D ₃ (считая диоды идеальными), как показано на рисунке 2a.Таким образом, напряжение, развиваемое на нагрузочном резисторе R _L , будет положительным на конце, подключенном к клемме D, и отрицательным на конце, подключенном к клемме C.

Далее, если отрицательный импульс появляется на входе переменного тока, тогда клеммы A и B отрицательны и положительны соответственно. Это прямое смещение смещает диоды D ₂ и D ₄ , а обратное смещение D ₁ и D ₃ , что заставляет ток течь в направлении, показанном на рисунке 2b.

В этот момент следует отметить, что полярность напряжения, развиваемого на R _L , идентична полярности, возникающей, когда входящий импульс переменного тока был положительным по своей природе. Это означает, что как для положительного, так и для отрицательного импульса выход мостового выпрямителя будет идентичным по полярности, как показано формами волны на Рисунке 3.

Однако следует отметить, что постоянный ток мостового выпрямителя будет пульсирующим по своей природе. . Чтобы получить постоянный ток в чистом виде, необходимо использовать конденсатор в сочетании с мостовой схемой (рис. 4).

В этой конструкции положительный импульс на входе заставляет конденсатор заряжаться через диоды D ₁ и D ₃ . Однако, когда отрицательный импульс поступает на вход, заряд конденсатора прекращается, и он начинает разряжаться через R _L .

Это приводит к генерации выходного сигнала постоянного тока, который будет иметь пульсации, как показано на рисунке. Этот коэффициент пульсации определяется как отношение составляющей переменного тока к составляющей постоянного тока в выходном напряжении.Кроме того, математическое выражение для напряжения пульсаций дается уравнением

, где
В _r представляет напряжение пульсаций.
I _l представляет собой ток нагрузки.
f представляет частоту пульсации, которая будет вдвое больше входной частоты.
C — емкость.

Кроме того, мостовые выпрямители в основном бывают двух типов, а именно: однофазные выпрямители и трехфазные выпрямители. Кроме того, каждый из них может быть либо неконтролируемым, либо полууправляемым, либо полностью управляемым.

Мостовые выпрямители для конкретного применения выбираются с учетом требований тока нагрузки. Эти мостовые выпрямители весьма выгодны, поскольку они могут быть сконструированы с трансформатором или без него и подходят для приложений высокого напряжения.

Однако здесь два диода будут проводить каждый полупериод, поэтому падение напряжения на диодах будет выше. Наконец, следует отметить, что помимо преобразования переменного тока в постоянный, мостовые выпрямители также используются для определения амплитуды модулированных радиосигналов и подачи поляризованного напряжения для сварочных работ.

Мостовые выпрямители | Схема | GBPC5010

Мостовые выпрямители — это дискретные полупроводники, поскольку они имеют одно полупроводниковое устройство, то есть диод, и являются противоположностью полупроводниковой интегральной схеме, которая имеет различные устройства на одном полупроводнике. RS Components предлагает широкий спектр высококачественных компонентов от ведущих брендов, включая ON Semiconductor, Vishay, IXYS и Semikron. Вы можете узнать больше в нашем полном руководстве по мостовым выпрямителям.

Для чего нужны мостовые выпрямители?

Схема диодного моста была изобретена в 1895 году, и Лео Грец разработал аналогичную схему, поэтому они также могут быть известны как схема Гретца или мост Гретца.Мостовой выпрямитель состоит из 4 или более диодов, которые образуют определенную конфигурацию: одноименный мост. Этот диодный мост может преобразовывать входной переменный ток (AC) в постоянный (DC), что является основной функцией для большинства электронных устройств. Он также обеспечивает одинаковую выходную полярность для любой входной полярности. Эти устройства работают с двухпроводным входом переменного тока, имеют в своей конструкции два диодных выпрямителя и предлагают двухполупериодное выпрямление.

Для чего используются мостовые выпрямители?

Мостовые выпрямители обычно используются в источниках питания, которые обеспечивают необходимое постоянное напряжение для электронных компонентов или устройств, и используются в различных приложениях, таких как бытовая техника и белые товары.Кроме того, такие устройства популярны среди любителей электроники, которым нравится конструировать схемы. Выпрямители обычно делятся на однофазные и трехфазные, а затем снова делятся на неуправляемые, полууправляемые и полностью управляемые выпрямители. Они бывают в различных корпусах и типах монтажа, включая винтовые, поверхностные и сквозные.

Каковы преимущества мостовых выпрямителей?

Высокое пиковое обратное напряжение (PIV), которое идеально подходит для приложений высокого напряжения. Высокий коэффициент использования трансформатора. Конструкция с трансформатором или без него — не требует трансформатора с центральным ответвлением.

Каковы недостатки мостового выпрямителя?

Недостатки мостовых выпрямителей Дороже других выпрямителей, так как для этого требуется четыре диода Не идеально, когда требуется выпрямление небольшого напряжения Поскольку мостовые выпрямители представляют собой дискретные устройства, некоторые из них необходимо приобретать вместе с другими устройствами для достижения желаемой функциональности для чего они предназначены.