Напряжение после диодного моста и конденсатора: Напряжение после диодного моста и конденсатора

Содержание

На сколько увеличивается напряжение после диодного моста

Предисловие

Очень много вопросов задают по статье как получить из переменного напряжения постоянное. Напомню, что мы получали постоянное напряжение с помощью типичной схемы, которая используется во всей электронике:

Да, та статья получилась чуток сыровата, но суть преобразования переменного тока в постоянный мы постарались объяснить на пальцах. Но читатели все равно “не вкурили” ту статью, поэтому было решено написать еще одну статейку, но на этот раз разжевать все досконально.

Снова да ладом…

Придется возвращаться к истокам. Вместо трансформатора я возьму ЛАТР, который будет выдавать переменный ток:

Выставляем на ЛАТРе с помощью цифрового осциллографа напряжение амплитудой в 10 Вольт:

Как мы можем увидеть в нижнем левом углу, частота нашего сигнала 50 Герц. Это и есть частота сети. Длина одного кубика по вертикали равна 2 Вольтам.

Далее берем 4 кремниевых диода

И спаиваем из них диодный мост вот по такой схеме:

Подаем напряжение с ЛАТРа на диодный мост, а с других концов цепляем щуп осциллографа

Тыкаем щупом осциллографа в эти красные кружочки на схеме. Землю на один кружочек, а сигнальный на другой.

Смотрим, что получилось на дисплее осциллографа

Дело в том, что сопротивление щупа осциллографа обладает очень высоким входным сопротивлением, или иначе простыми словами: мы подцепили очень-очень высокоомный резистор к выходу диодного моста. Поэтому диодный мост в холостом режиме, то есть в режиме без нагрузки, не функционирует.

Для того, чтобы проверить диодный мост на работоспособность, нам надо его нагрузить. Это может быть резистор в несколько десятков или сотен Ом, лампочка, либо какая-нибудь электронная безделушка. В моем случае я взял лампочку накаливания на 12 Вольт от поворотника мотоцикла:

Цепляем ее к диодному мосту

Тыкаем щуп осциллографа в эти точки и смотрим осциллограмму

Как мы видим, напряжение с ЛАТРа чуть просело. Все зависит, конечно, от подключаемой нагрузки и мощности самого ЛАТРа. Про это я писал еще в статье работа трансформатора

Теперь тыкаем щупом в эти точки

Классика жанра! Превращаем отрицательную полуволну в положительную и получаем “горки” с частотой в 100 Герц ;-). Но ваш внимательный глаз ничего не заметил? Если даже мы и выпрямили напряжение с помощью диодного моста, то почему амплитуда каждой полуволны стала еще чуть меньше?

Дело все в том, что на PN-переходе диода в прямом смещении падает напряжение в 0,6-0,7 Вольт. Именно поэтому оно и вычитается с амплитуды напряжения, которое надо выпрямить.

Давайте теперь к диодному мосту запаяем конденсатор емкостью в 5000 мкФ и не будем цеплять никакую нагрузку

Тыкаем щупом сюда

Получили вот такую осциллограмму постоянного тока. Она в 1,41 раз больше, чем действующее (среднеквадратичное) значение сигнала с ЛАТРа (о действующем напряжении чуть ниже)

А теперь цепляем лампочку

Осциллограмма кардинально изменилась.

Как мы видим, напряжение просело и у нас получилась осциллограмма постоянного напряжения с небольшими пульсациями. Вот эти маленькие “холмики” и есть пульсации, в отличите от “гор” сразу после диодного моста с лампочкой-нагрузкой. Физический смысл здесь такой: конденсатор не успевает разряжаться на нагрузке, как снова приходит новая “горка” и снова заряжает конденсатор.

Правило диодного выпрямителя с конденсатором очень простое: чем больше емкость конденсатора и чем больше сопротивление нагрузки, тем меньше по амплитуде будут пульсации, и наоборот.

Но почему у нас просело напряжение? Ведь было уже 10 Вольт постоянного напряжения на конденсаторе без нагрузки?

А как цепанули лампочку стало намного меньше…

В чем же проблема? А проблема именно в законе сохранения энергии…

Среднеквадратичное значения напряжения

Допустим, у нас есть лампочка накаливания. Я ее подцепил к источнику постоянного тока и она у меня загорелась с какой-то яркостью. Потом я цепляю эту лампу к источнику переменного тока и добиваюсь такого же свечения лампы. Форма сигнала постоянного и переменного напряжения разные, а мощность, выдаваемая в нагрузку, в данном случае лампочку, одинаковая. Можно сказать, что среднеквадратичное значение переменного тока равняется значению постоянного тока.

То есть если у нас лампочка на 12 Вольт, я могу подать на нее 12 Вольт с блока питания или 12 Вольт с ЛАТРа. Лампочка будет светить с такой же яркостью. Мультиметр в режиме измерения переменного тока показывает именно среднеквадратичное значение напряжения.

Итак, чему же равняется среднеквадратичное значение вот этого сигнала?

А давайте замеряем. Для этого я беру мой любимый прибор токоизмерительные клещи, в который встроен целый мультиметр с True RMS и начинаю замерять среднеквадратичное значение

Мультиметр показал 7,18 Вольт. Это и есть среднеквадратичное значение этого сигнала.

Для синусоидальных сигналов оно легко вычисляется по формуле:

Umax – максимальная амплитуда, В

UД – действующее (среднеквадратичное) значение напряжения, В

Если считать по формуле, то получим 10/√2=7,07 Вольт. Сходится с небольшой погрешностью.

Как мы подцепили нагрузку, у нас сразу просела амплитуда напряжения с ЛАТРа, а следовательно, и среднеквадратичное значение напряжения

6, 68 Вольт. Хотя по формуле получается 9/1,41=6,38. Спишем на погрешности измерения.

Среднеквадратичное значение сложных сигналов

Но чему же равняется среднеквадратичное значение напряжения после диодного моста с включенной нагрузкой-лампочкой?

Для определения среднеквадратичного значения такого сигнала:

нам понадобится формула и табличка.

где Ka – это коэффициент амплитуды

Umax – максимальная амплитуда сигнала

U – действующее (среднеквадратичное) значение сигнала

А вот и табличка:

Теперь ищем по табличке наш пульсирующий сигнал с выпрямителя. Как мы видим, его коэффициент амплитуды равен 1,41 или, если быть точнее, √2. То есть точно такой же, как и у синусоидального сигнала.

Вычисляем по формуле и получаем:

После того, как мы поставили конденсатор, у нас почти получилась осциллограмма постоянного тока с значением в примерно в 6 Вольт, если полностью усреднить нашу кривую, то есть пренебречь небольшими пульсациями. Можно даже сказать, что это значение постоянного тока будет равняться среднеквадратичному значению переменного тока номиналом в 6 Вольт. Не забываем, что 0,6-0,7 Вольт у нас падают на диодах.

Заключение

Итак, какие выводы делаем из всего вышесказанного и показанного? Среднеквадратичное значение напряжения на выходе диодного выпрямителя чуточку меньше, чем до диодного моста. По 0,6-0,7 Вольт падает на диодах. Если бы мы поставили диоды Шоттки, то выиграли бы 0,3-0,4 Вольта, так как падения на Шоттках 0,2-0,3 Вольта. Схема двухполупериодного выпрямителя, с энергетической точки зрения является очень неплохой и поэтому используется в большинстве радиоэлектронных устройств.

Предисловие

Очень много вопросов задают по статье как получить из переменного напряжения постоянное. Напомню, что мы получали постоянное напряжение с помощью типичной схемы, которая используется во всей электронике:

Да, та статья получилась чуток сыровата, но суть преобразования переменного тока в постоянный мы постарались объяснить на пальцах. Но читатели все равно “не вкурили” ту статью, поэтому было решено написать еще одну статейку, но на этот раз разжевать все досконально.

Снова да ладом…

Придется возвращаться к истокам. Вместо трансформатора я возьму ЛАТР, который будет выдавать переменный ток:

Выставляем на ЛАТРе с помощью цифрового осциллографа напряжение амплитудой в 10 Вольт:

Как мы можем увидеть в нижнем левом углу, частота нашего сигнала 50 Герц. Это и есть частота сети. Длина одного кубика по вертикали равна 2 Вольтам.

Далее берем 4 кремниевых диода

И спаиваем из них диодный мост вот по такой схеме:

Подаем напряжение с ЛАТРа на диодный мост, а с других концов цепляем щуп осциллографа

Тыкаем щупом осциллографа в эти красные кружочки на схеме. Землю на один кружочек, а сигнальный на другой.

Смотрим, что получилось на дисплее осциллографа

Дело в том, что сопротивление щупа осциллографа обладает очень высоким входным сопротивлением, или иначе простыми словами: мы подцепили очень-очень высокоомный резистор к выходу диодного моста. Поэтому диодный мост в холостом режиме, то есть в режиме без нагрузки, не функционирует.

Для того, чтобы проверить диодный мост на работоспособность, нам надо его нагрузить. Это может быть резистор в несколько десятков или сотен Ом, лампочка, либо какая-нибудь электронная безделушка. В моем случае я взял лампочку накаливания на 12 Вольт от поворотника мотоцикла:

Цепляем ее к диодному мосту

Тыкаем щуп осциллографа в эти точки и смотрим осциллограмму

Как мы видим, напряжение с ЛАТРа чуть просело. Все зависит, конечно, от подключаемой нагрузки и мощности самого ЛАТРа. Про это я писал еще в статье работа трансформатора

Теперь тыкаем щупом в эти точки

Классика жанра! Превращаем отрицательную полуволну в положительную и получаем “горки” с частотой в 100 Герц ;-). Но ваш внимательный глаз ничего не заметил? Если даже мы и выпрямили напряжение с помощью диодного моста, то почему амплитуда каждой полуволны стала еще чуть меньше?

Дело все в том, что на PN-переходе диода в прямом смещении падает напряжение в 0,6-0,7 Вольт. Именно поэтому оно и вычитается с амплитуды напряжения, которое надо выпрямить.

Давайте теперь к диодному мосту запаяем конденсатор емкостью в 5000 мкФ и не будем цеплять никакую нагрузку

Тыкаем щупом сюда

Получили вот такую осциллограмму постоянного тока. Она в 1,41 раз больше, чем действующее (среднеквадратичное) значение сигнала с ЛАТРа (о действующем напряжении чуть ниже)

А теперь цепляем лампочку

Осциллограмма кардинально изменилась.

Как мы видим, напряжение просело и у нас получилась осциллограмма постоянного напряжения с небольшими пульсациями. Вот эти маленькие “холмики” и есть пульсации, в отличите от “гор” сразу после диодного моста с лампочкой-нагрузкой. Физический смысл здесь такой: конденсатор не успевает разряжаться на нагрузке, как снова приходит новая “горка” и снова заряжает конденсатор.

Правило диодного выпрямителя с конденсатором очень простое: чем больше емкость конденсатора и чем больше сопротивление нагрузки, тем меньше по амплитуде будут пульсации, и наоборот.

Но почему у нас просело напряжение? Ведь было уже 10 Вольт постоянного напряжения на конденсаторе без нагрузки?

А как цепанули лампочку стало намного меньше…

В чем же проблема? А проблема именно в законе сохранения энергии…

Среднеквадратичное значения напряжения

Допустим, у нас есть лампочка накаливания. Я ее подцепил к источнику постоянного тока и она у меня загорелась с какой-то яркостью. Потом я цепляю эту лампу к источнику переменного тока и добиваюсь такого же свечения лампы. Форма сигнала постоянного и переменного напряжения разные, а мощность, выдаваемая в нагрузку, в данном случае лампочку, одинаковая. Можно сказать, что среднеквадратичное значение переменного тока равняется значению постоянного тока.

То есть если у нас лампочка на 12 Вольт, я могу подать на нее 12 Вольт с блока питания или 12 Вольт с ЛАТРа. Лампочка будет светить с такой же яркостью. Мультиметр в режиме измерения переменного тока показывает именно среднеквадратичное значение напряжения.

Итак, чему же равняется среднеквадратичное значение вот этого сигнала?

А давайте замеряем. Для этого я беру мой любимый прибор токоизмерительные клещи, в который встроен целый мультиметр с True RMS и начинаю замерять среднеквадратичное значение

Мультиметр показал 7,18 Вольт. Это и есть среднеквадратичное значение этого сигнала.

Для синусоидальных сигналов оно легко вычисляется по формуле:

Umax – максимальная амплитуда, В

UД – действующее (среднеквадратичное) значение напряжения, В

Если считать по формуле, то получим 10/√2=7,07 Вольт. Сходится с небольшой погрешностью.

Как мы подцепили нагрузку, у нас сразу просела амплитуда напряжения с ЛАТРа, а следовательно, и среднеквадратичное значение напряжения

6, 68 Вольт. Хотя по формуле получается 9/1,41=6,38. Спишем на погрешности измерения.

Среднеквадратичное значение сложных сигналов

Но чему же равняется среднеквадратичное значение напряжения после диодного моста с включенной нагрузкой-лампочкой?

Для определения среднеквадратичного значения такого сигнала:

нам понадобится формула и табличка.

где Ka – это коэффициент амплитуды

Umax – максимальная амплитуда сигнала

U – действующее (среднеквадратичное) значение сигнала

А вот и табличка:

Теперь ищем по табличке наш пульсирующий сигнал с выпрямителя. Как мы видим, его коэффициент амплитуды равен 1,41 или, если быть точнее, √2. То есть точно такой же, как и у синусоидального сигнала.

Вычисляем по формуле и получаем:

После того, как мы поставили конденсатор, у нас почти получилась осциллограмма постоянного тока с значением в примерно в 6 Вольт, если полностью усреднить нашу кривую, то есть пренебречь небольшими пульсациями. Можно даже сказать, что это значение постоянного тока будет равняться среднеквадратичному значению переменного тока номиналом в 6 Вольт. Не забываем, что 0,6-0,7 Вольт у нас падают на диодах.

Заключение

Итак, какие выводы делаем из всего вышесказанного и показанного? Среднеквадратичное значение напряжения на выходе диодного выпрямителя чуточку меньше, чем до диодного моста. По 0,6-0,7 Вольт падает на диодах. Если бы мы поставили диоды Шоттки, то выиграли бы 0,3-0,4 Вольта, так как падения на Шоттках 0,2-0,3 Вольта. Схема двухполупериодного выпрямителя, с энергетической точки зрения является очень неплохой и поэтому используется в большинстве радиоэлектронных устройств.

Здравствуйте.
Подскажите, пожалуйста, почему в учебниках пишется, что на выходе после диодного моста выпрямленное напряжение увеличивается в 1,4 раза.
т.е. AC 220В становится DC 308 В?
в мультисиме собираю схему
источник 220 переменный
диодный мост
конденсатор сглаживающий 1000 мкф
и резистор 200 ом

на вольтметре DC 90 В
на осцилографе (канал а до моста. канал б — после моста)
линия постояннго напряжения явно ниже пиков синусоиды переменного тока.

все соединения к мосту проверил, сравнивая с википедиями и др. источниками.

а теперь еще заметил странную вещь.
вольтметром замерил напряжение на входе в диодный мост — 220 В.
просматривая повременное значение напряжение до моста — вижу, пик 308 вольт.
как это объяснить?

и что делать, что бы с 220 в на постоянные 300 в? Трансформатор только?

Диодный мост, как его проверить

Диодный мост — электрическое устройство, предназначенное для преобразования («выпрямления») переменного тока в пульсирующий (постоянный).

Диодный мост или, как его ещё называют, выпрямитель нужен для преобразования переменного тока в постоянный. Его используют везде, где нужно получить питание постоянным напряжением независимо от мощности прибора, потребляемого тока или величины напряжения.

Устройство

Для выпрямления однофазного напряжения используют схему Гретца из четырёх диодов. Если в схеме стоит трансформатор с отводом от средней точки используют схему из двух диодов.

Мостом называется именно включение четырёх диодов.

Диодный мост может быть выполнен в одном корпусе, а может быть из дискретных диодов, то есть отдельных. Входом диодного моста называют точки подключения переменного напряжения, а выходом — точки с которых снимают постоянное.

Переменное напряжение подают в точки, в которых соединены анод с катодом диодов. На выходе получают плюс и минус, при этом с точки соединения катодов снимают положительный полюс, т.е. плюс питания, а точка соединения анодов является минусом.

На приведенном рисунке изображена схема диодного моста, где мест подключения переменного напряжения обозначены «AC ~», а выход постоянного «+» и «-«.

Некоторые новички наивно предполагают, исходя из принципа обратимости электрических машин, что подав постоянку на мост на оставшихся контактах они получат переменку. Это не так, это не электрическая машина и здесь нужен преобразователь.

На современных диодных мостах контакты помечены также: вход переменки «AC» или «~», а выход по стоянки «+» и «-«. Совместим схему с изображением реального моста, чтобы разобраться, как это выглядит на практике.

Где устанавливают

Диодный мост обычно установлен на входе цепи питания, если выпрямляется сетевое напряжение 220В, такое решение применяется в импульсных блоках питания, в том числе компьютерного блока питания, устройство которого было рассмотрено в одной, из ранее выложенных на сайте . Либо во вторичной обмотке трансформатора, такое включение применяется в обычных блоках питания, например маломощной магнитолы для дома или старого телевизора.

В современных блоках питания чаще используются импульсные схемы, в них диодный мост выпрямляет именно сетевое напряжение, а трансформатором управляют полупроводниковые ключи (транзисторы).

Будьте осторожны:

Если диодный мост стоит на входе по линии 220В, то на его выходе пульсирующее или сглаженное (если есть фильтрующий конденсатор) постоянное по знаку напряжение амплитудой в 310В. В любом случае выпрямленное напряжение увеличивается, относительно переменного.

Тоже касается и остаточного заряда фильтрующих электролитических конденсаторов, они могут биться током, даже когда питание на плату блока питания не подаётся. Их нужно предварительно разряжать лампой накаливания или резистором.

Не стоит разряжать емкость закорачиванием железным инструментом: вас может ударить током, вы можете повредить конденсаторы или дорожки платы.

Приступим к проверке диодного моста

Я буду рассуждать на примере типовой ситуации. Есть нерабочее устройство и его нужно отремонтировать.

Вы решили отремонтировать устройство, при разборке увидели на плате перегоревший предохранитель, защитный резистор или дорожку на печатной плате.

После замены сгоревшего элемента и восстановления дорожки не спешите включать. Начинающие электронщики любят делать «жучки» вместо предохранителя, тогда, тем более, нельзя включать плату.

Если предохранитель вышел из строя не случайно, а из-за проблем на плате блока питания вы получите повторное перегорание предохранителя. А если вместо него поставили жучек, то это включение сопроводить зрелищный фейерверк, возможное повреждение провода или розетки, выбитые пробки и автоматы.

Если пробит диодный мост, то после предохранителя на плате будет КЗ. Чтобы проверить диодный мост на пробой без мультиметра пользуйтесь проверенным способом: подключайте сомнительные блоки пиатния, через лампу накаливания на 40-100 Вт 220В. Она выполнит роль ограничителя тока и плата не повредится, и предохранитель не перегорит. Лампу подключают в разрыв одного из питающих кабелей 220В.

сли диодный мост пробит — лампа засветится в полный накал.

Это достаточно приблизительный способ диагностики диодного моста без мультиметра. Лампа может засветиться и при исправном мосте, если КЗ находится в схеме после него. Проверить диодный мост на обрыв без мультиметра можно и с помощью индикаторной отвёртки, на его выходе, как уже было сказано, должно быть высокое напряжение, если он установлен на линии 220В, неоновый индикатор в отвёртке должен засветиться.

Проверка диодного моста мультиметром

Любую деталь в электрической схеме нужно выпаивать перед её проверкой и прозвонкой. Можно, конечно, проверить и на плате, но есть вероятность получить ложные результаты измерений.

Также если вы будете прозванивать мост со стороны дорожек и контактных площадок на плате, есть вероятность отсутствия электрического контакта при визуально нормальной пайке. В тоже время, если диодный мост собран на плате из отдельных диодов, его зачастую удобно проверять, не выпаивая из плат, с её лицевой стороны. В таком случае вы получаете удобный доступ к металлическим ножкам диода.

Вам понадобится любой цифровой мультиметр, например самый дешёвый и распространенный типа dt-830. Включите режим прозвонки диодов, вы его можете найти по пиктограмме с условным его обозначением.

Часто этот режим совмещён с режимом звуковой прозвонки. Любая прозвонка и большинство омметров состоит из пары щупов, один из которых является плюсом, а второй — минусом. На мультиметра чаще всего красный щуп принимается за плюс, а чёрный за минус.

Как известно — диод проводит ток в одну сторону. При этом протекание тока возможно только при подключении положительного щупа (плюса) к аноду, а отрицательного к катоду. Тогда при проверке мультиметром в этом режиме силового кремниевого диода на дисплее отображаются цифры в диапазоне 500…700.

Это количество милливольт, которое падает на pn-переходе. Если вы увидели эти значения — диод уже наполовину исправен. Если цифры большие или у левой стороны экрана появилась единица и больше ничего — диод в обрыве. Если сработала звуковая прозвонка или на экране около 0 — диод пробит.

Теперь нужно определить, не проходит ли ток в обратном направлении. Для этого меняем щупы местами, на экране либо должно быть значение много больше 1000, порядка 1500, либо единица у левой стороны экрана — так обозначается большое значение, выходящее за пределы измерений. Если значения маленькие — диод неисправен, он пробит.

Если оба замера совпали с описанными — с диодом все в порядке.

Таким образом проверяют диодный мост из отдельных диодов.

У диодов Шоттки падение напряжения от 0.3В, то есть при проверке на экране мультиметра высветится цифра порядка 300-500.

Если поменять щупы местами – красный на катод, а черный на анод, на экране будет либо единица, либо значение более 1000 (порядка 1500). Такие измерения говорят о том, что диод исправен, если в одном из направлений измерения отличаются, значит, диод неисправен. Например, сработала прозвонка – диод пробит, в обоих направлениях высокие значения (как при обратном включении) – диод оборван.

Проверка диодного моста в корпусе мультиметром

Я начал статью с описания точек, куда подключается переменка и откуда снимается постоянка неспроста. Это поможет при его проверке, давайте разберемся!

Сразу оговорюсь, что черный щуп вставлен в разъём «COM» на мультиметре.

Ставим черный щуп мультиметра на контакт, помеченный как «+», а красным попеременно касаемся контактов «~» к которым подключают переменное напряжение по очереди. В обоих случаях на экране вы должны увидеть падение напряжения на прямовключенном pn-переходе, т.е. цифры около 600, если диод исправен. Поменяв щупы местами, если выпрямитель исправен, вы увидите большие значения или единицу.

На некоторых мультиметрах вместо единицы используют символы 0L.

Проверяем вторую пару диодов. Для этого красный щуп ставим на вывод «-» диодного моста, а красным по очереди касаемся выводов «~», вы должны увидеть на экране мультиметра значения прямого падения — около 600 при касании любого из контактов со знаком «~» (AC). Меняем щупы местами — на экране больше значения или бесконечность. Если что-то отличается, то диодный мост нужно заменить.

Быстрая проверка диодного моста

Иногда возникает необходимость экспресс проверки диодного моста, это можно сделать тремя касаниями щупов мультиметра к мосту. Можно проводить её не выпаивая мост из платы.

Первое положение щупов: ставим оба щупа между выводами для подключения переменного напряжения (на вход) «~». Если диодный мост пробит — сработает прозвонка, а если её нет, то на экране мультиметра значения устремятся к нулю.

Второе положение щупов: красный щуп ставим на вывод со знаком «-«, а черный на вывод со знаком «+», если диоды исправны — на экране мультиметра будут цифры в двое больше прямого падения на диоде, то есть 1200-1400 мВ. Если на экране около 600 — значит один диод пробит, и вы видите падение напряжения на одном оставшемся.

На рисунке ниже вы видите, как течет ток при такой проверке подумайте, почему получаются такие результаты.

Однако если один из диодов в обрыве ток потечет по уцелевшей ветви и на экране будут условно-исправные значения.

Третье положение щупов — красный щуп на вывод со знаком «-«, а черный на вывод со знаком «+», тогда на экране мультиметра будут такие же результаты как при проверке диода подключенного в обратном направлении (бесконечность). Если сработала прозвонка или на экране маленькие значения (от нуля до сотен) – значит, мост пробит.

Такая проверка эффективна, но не даст такой достоверности как описанная в предыдущем пункте статьи. Если устройство все равно не работает и на выходе диодного моста отсутствует напряжение, то выпаяйте мост и повторно проверьте его. 

Проверка другими средствами

Если у вас нет мультиметра, но у вас есть советский тестер или, как его еще называют «цешка» или какой-нибудь Омметр с пределом измерения до десятка кОм можно использовать и эти стрелочные приборы.

Логика проверки такая же самая, только в прямом включении стрелка будет указывать низкие сопротивления, а в обратном включении диода — высокое.

Если у вас и этого нет — вам поможет любая батарейка или несколько батареек с выходным напряжением больше пары вольт и лампочка накаливания (можно и светодиодом и кроной, батарейкой на 9В). Взгляните на картинку, и вам все станет ясно.

Заключение

Проверка диодного моста — базовый навык для тех, кто занимается ремонтом радиоэлектронной аппаратуры и электроприборов и для тех, кто хочет этому научиться. Для этого нужен минимальный набор инструментов, но хорошие понимание не только способа проверки, а и самой логики работы моста.

Использование мультиметра, цешки или прозвонки не меняет конечного результата при правильном проведении измерений. Однако на моей практике случалось так, что прибор показывал исправность диодного моста, а в реальности он не работал.

Возможно он «пробивался» под большим напряжением, чем на клеммах прибора, которым я проводил проверку. Поэтому самым точным способом «посмотреть» процессы, происходящие в схеме — это осциллограф.

В автоэлектрике, например по одной только осциллограмме напряжения в линии можно определить исправность диодного моста генератора, причем специалист может даже определить, что конкретно произошло — пробой или обрыв.

Ранее ЭлектроВести писали, что команда ученых из Херсона построила уникальный плавучий ветрогенератор мощностью 10 кВт-ч.

По материалам: electrik.info.

Падение напряжения после диодного моста

Детали для схемы зарядного устройства

Активность: 4 Offline

измерял на выходе без нагрузки, или что-то неправильно?
———————————————
Может кто вкратце расскажет как работает схема?

Активность: 730 Offline

Там же в схеме 20вольт но лучше чуть больше. На мосту теряется несколько вольт.
На выходе после схемы должно быть около 14-15 вольт (14,5 в идеале).
Принцип работы тоже там описан. Генератор, регулирует скважность импульса (то есть его ширину, при неизменной частоте), и тем самым задается общий временной диапазон открытия теристора (соответственно и количество тока на период времени).
А процесс восстановления аккумулятора происходит импульсным напряжением (то есть время заряда положительным импульсом дольше, времени разряда отрицательным)
Как то так.

Добавлено (07.04.2013, 14:44)
———————————————
По внимательней с номиналами деталей.

А если серьёзно, то все данные Вам ответы были исключительно по существу. Но Вам мало — Вы не просто просите, а прямо-таки требуете: «Ничего не хочу читать, разжуйте мне да в рот положите!». И гневаться изволите, когда Вам ненавязчиво предлагают разобраться с основами основ электротехники.
Ну что же — получите.

1. Переменные напряжения и токи характеризуются несколькими параметрами, нас же будет интересовать один — амплитуда.
2. В силу некоторых соображений для переменных напряжений и токов указываются не амплитудные, а действующие значения, меньшие амплитудных в корень из двух раз (или в 1.4 раза). Так, напряжение в розетке 220 В означает, что амплитудное значение составляет около 310 В.
3. В схемах для напряжений первичной и вторичных обмоток трансформатора указывается действующее напряжение.
4. Идеальный выпрямитель (мост+емкостной фильтр) дает на выходе постоянное напряжение, равное амплитуде переменного напряжения на вторичной обмотке трансформатора. То есть чтобы узнать, какое напряжение будет на выходе выпрямителя, нужно напряжение вторичной обмотки умножить на 1.4.
5. В реальном выпрямителе всегда есть потери на диодах и за счет разряда конденсаторов фильтра на нагрузке. Поэтому обычно выходное напряжение на несколько процентов ниже расчетного.
Всё!

Воскресенье, 31.03.2013, 17:15 | Сообщение # 21

Активность: 17 Offline

хелп)

Суббота, 06.04.2013, 13:51 | Сообщение # 22
Суббота, 06.04.2013, 21:17 | Сообщение # 23

Активность: 17 Offline

эм.

Воскресенье, 07.04.2013, 09:59 | Сообщение # 24

Активность: 730 Offline

А с трансформатора переменка сколько вольт?

Воскресенье, 07.04.2013, 13:52 | Сообщение # 25

Активность: 4 Offline

Всем спасибо, какая разница сколько переменки. Вопрос в другом, почему после диодного моста на схеме еще теряется напряжение. Измерял и под нагрузкой, результат тот же. Понятно, что на диодном мосту есть падение напряжения (в зависимости от диода, можно посмотреть по справочнику, как правило, для 242 0,7В*4=2,8В). Может все-таки кто-то знает принцип работы данной схемы. Плиз..
Воскресенье, 07.04.2013, 14:44 | Сообщение # 26
keks35vol 15.03.2014 16:07

А если серьёзно, то все данные Вам ответы были исключительно по существу. Но Вам мало — Вы не просто просите, а прямо-таки требуете: «Ничего не хочу читать, разжуйте мне да в рот положите!». И гневаться изволите, когда Вам ненавязчиво предлагают разобраться с основами основ электротехники.
Ну что же — получите.

1. Переменные напряжения и токи характеризуются несколькими параметрами, нас же будет интересовать один — амплитуда.
2. В силу некоторых соображений для переменных напряжений и токов указываются не амплитудные, а действующие значения, меньшие амплитудных в корень из двух раз (или в 1.4 раза). Так, напряжение в розетке 220 В означает, что амплитудное значение составляет около 310 В.
3. В схемах для напряжений первичной и вторичных обмоток трансформатора указывается действующее напряжение.
4. Идеальный выпрямитель (мост+емкостной фильтр) дает на выходе постоянное напряжение, равное амплитуде переменного напряжения на вторичной обмотке трансформатора. То есть чтобы узнать, какое напряжение будет на выходе выпрямителя, нужно напряжение вторичной обмотки умножить на 1.4.
5. В реальном выпрямителе всегда есть потери на диодах и за счет разряда конденсаторов фильтра на нагрузке. Поэтому обычно выходное напряжение на несколько процентов ниже расчетного.
Всё!

Николай_С 15.03.2014 16:31
2. В силу некоторых соображений для переменных напряжений и токов указываются не амплитудные, а действующие значения.

что физический смысл действующего значения переменного напряжения (тока, мощности) сводится к эквивалентности выполняемой работы при аналогичных значениях постоянного напряжения (тока, мощности). Именно по этой причине в технике принято брать за основу действующее значение этих электрических параметров.

Отсюда вывод, что понятие действующего значения применимо ТОЛЬКО к переменному напряжению, (току, мощности). Это я к вопросу о путаннице с 14В аккумулятора.

Часовой пояс GMT +4, время: 19:44 .

Powered by vBulletin® Version 4.5.3
Copyright ©2000 — 2019, Jelsoft Enterprises Ltd.

Почему после диодного моста напряжение не увеличивается?

Рассмотрим простой блок питания.

Здесь мы видим три элемента, трансформатор, диодный мост и конденсатор. Трансформатор понижает сетевое напряжение, диодный мост его выпрямляет, а конденсатор сглаживает пульсации.

В простых блоках питания, только трансформатор ответственен за напряжение. Остальные компоненты имеют к напряжению лишь косвенное отношение.

Для несведущих в электронике, самый простой способ повысить напряжение после диодного моста, это повышающий преобразователь. Например, такой:

Данная модель маломощная, она способна преобразовывать ток в напряжение, с эффективностью примерно 80% и в сравнительно небольших пределах, но существуют и мощные преобразователи.

Если вы не боитесь паяльника, то самый простой способ немного повысить напряжение после трансформатора, это замена диодов.

Если заменить диоды моста с кремневых, на подходящие диоды Шотки, то можно повысить напряжение примерно на 1 вольт. Дело в том, что на стандартных кремневых диодах, теряется около 0,65 вольт напряжения. — Эта энергия уходит на нагрев диода. На диодах Шотки, теряется примерно 0,2 вольта. Так как в диодном мосте ток протекает через два диода, то на нем теряется 1,3 вольта, в случае кремневых диодов, или 0,4 вольта, в случае диодов Шотки.

Увеличение номинала конденсатора, может лишь уменьшить пульсации, при условии, что трансформатор способен выдавать достаточный ток, но не увеличить напряжение. Хотя, конечно, в некоторых случаях, этого бывает достаточно, чтобы прибор заработал.

Если вы немного разбираетесь в электронике, то можно применить следующую схему, умножителя напряжения.

Здесь напряжение повышается в два раза, естественно за счет уменьшения максимального тока, тоже в два раза.

Если вам необходимо увеличить напряжение во много раз, то можете применить следующую схему:

Чем больше в диодов и конденсаторов будет в цепочке, тем выше напряжение, тем ниже ток.

Во многих случаях, самый рациональный способ повышения напряжения, это увеличение количества витков вторичной обмотки трансформатора.

Какой бы метод вы не избрали, стоит помнить о габаритной мощности трансформатора. Мощность это ток, умноженный на напряжение P=U*I. Если в результате повышения напряжения с трансформатора будет отбираться завышенный ток, то габаритная мощность может быть превышена и трансформатор сгорит.

Как повысить напряжение после диодного моста?

Рассмотрим простой блок питания.

Здесь мы видим три элемента, трансформатор, диодный мост и конденсатор. Трансформатор понижает сетевое напряжение, диодный мост его выпрямляет, а конденсатор сглаживает пульсации.

В простых блоках питания, только трансформатор ответственен за напряжение. Остальные компоненты имеют к напряжению лишь косвенное отношение.

Для несведущих в электронике, самый простой способ повысить напряжение после диодного моста, это повышающий преобразователь. Например, такой:

Данная модель маломощная, она способна преобразовывать ток в напряжение, с эффективностью примерно 80% и в сравнительно небольших пределах, но существуют и мощные преобразователи.

Если вы не боитесь паяльника, то самый простой способ немного повысить напряжение после трансформатора, это замена диодов.

Если заменить диоды моста с кремневых, на подходящие диоды Шотки, то можно повысить напряжение примерно на 1 вольт. Дело в том, что на стандартных кремневых диодах, теряется около 0,65 вольт напряжения. — Эта энергия уходит на нагрев диода. На диодах Шотки, теряется примерно 0,2 вольта. Так как в диодном мосте ток протекает через два диода, то на нем теряется 1,3 вольта, в случае кремневых диодов, или 0,4 вольта, в случае диодов Шотки.

Увеличение номинала конденсатора, может лишь уменьшить пульсации, при условии, что трансформатор способен выдавать достаточный ток, но не увеличить напряжение. Хотя, конечно, в некоторых случаях, этого бывает достаточно, чтобы прибор заработал.

Если вы немного разбираетесь в электронике, то можно применить следующую схему, умножителя напряжения.

Здесь напряжение повышается в два раза, естественно за счет уменьшения максимального тока, тоже в два раза.

Если вам необходимо увеличить напряжение во много раз, то можете применить следующую схему:

Чем больше в диодов и конденсаторов будет в цепочке, тем выше напряжение, тем ниже ток.

Во многих случаях, самый рациональный способ повышения напряжения, это увеличение количества витков вторичной обмотки трансформатора.

Какой бы метод вы не избрали, стоит помнить о габаритной мощности трансформатора. Мощность это ток, умноженный на напряжение P=U*I. Если в результате повышения напряжения с трансформатора будет отбираться завышенный ток, то габаритная мощность может быть превышена и трансформатор сгорит.

Как рассчитать емкость гасящего конденсатора простого блока питания. . Обзоры товаров из Китая.

Блок питания с гасящим конденсатором представляет собой простейший вариант запитать какое нибудь маломощное устройство.

При всей своей простоте он имеет и два минуса:
1. Он гальванически связан с сетью! потому такие БП используются там, где нет вероятности прикосновения к контактам.
2. Такой Бп имеет не очень большой выходной ток. При увеличении выходного тока надо увеличивать емкость гасящего конденсатора и его габариты становятся существенными.

Внимание, будьте очень аккуратны, не прикасайтесь к контактам этого БП когда он включен.

Простейшая схема данного БП выглядит так:

Как можно увидеть из схемы, последовательно с сетью стоит конденсатор. Он то и является балластом,, на котором гасится часть напряжения.
Конденсатор не пропускает постоянный ток, но так как в сети переменный и конденсатор в итоге постоянно перезаряжется, то и получается, что в таком случае ток на выходе есть. Причем сила тока напрямую зависит от емкости конденсатора.

Собственно потому для расчета емкости конденсатора необходимо знать как минимум выходной ток нашего будущего БП, причем надо учесть и потребление стабилизатора, обычно это несколько мА.

И так. Есть две формулы, сложная и простая.
Сложная — подходит для расчета при произвольном выходном напряжении.
Простая — подходит в ситуациях, когда выходное напряжение не более 10% от входного.
I — выходной ток нашего БП
Uвх — напряжение сети, например 220 Вольт
Uвых — напряжение на выходе БП (или до стабилизаторе если такой есть), например 12 Вольт.
С — собственно искомая емкость.

Например я хочу сделать БП с выходным током до 150мА. Пример схемы приведен выше, вариант применения — радиопульт с питанием 5 Вольт + реле на 12 Вольт.
Подставляем наши 0.15 Ампера и получаем емкость 2.18мкФ, можно взять ближайший номинал из стандартных — 2,2мкФ, ну или «по импортному» — 225.

Все как бы вроде хорошо, схема простая, но есть несколько минусов, которые надо исключить:
1. Бросок тока при включении может сжечь диодный мост.
2. При выходе из строя конденсатора может быть КЗ
3. Если оставить как есть, то вполне можно получить разряд от входного конденсатора, так как на нем может долго присутствовать напряжение даже после отключения БП от сети.
4. При снятии нагрузки напряжение на конденсаторе до стабилизатора поднимется до довольно большого значения.

Решения:
1. Резистор R1 последовательно с конденсатором
2. Предохранитель 0.5 Ампера.
3. Резистор R2 параллельно конденсатору.
4. Супрессор на 12 Вольт параллельно конденсатору после диодного моста. Я не рекомендую здесь использовать стабилитроны, супрессоры рассчитаны на большую мощность рассеивания и схема будет работать надежнее.

На схеме красным цветом я выделил новые компоненты, синим — небольшое дополнение в виде светодиода.

Но гасящие конденсаторы используют часто и в дешевых светодиодных лампах. Это плохо, так как у таких ламп меньше надежность и часто высокие пульсации света.
Ниже упрощенный вариант схемы такой лампы.

Попробуем рассчитать емкость для такого применения, но так как напряжение на выходе будет явно больше чем 1/10 от входного, то применим первую формулу.
В качестве выходного напряжения я заложил 48 Вольт, 16 светодиодов по 3 Вольта на каждом. Конечно это все условно, но близко к реальности.
Ток — 20мА, типичный максимальный ток для большинства индикаторных светодиодов.

У меня вышло, что необходим конденсатор емкостью 0.298 мкФ. Ближайший из распространенных номиналов — 0.27 или 0.33мкФ. Первый встречается гораздо реже, а второй уже будет давать превышение тока, потому можно составить конденсатор из двух параллельных, например по 0.15мкФ. При параллельном включении емкость складывается.

С емкостью разобрались, осталось еще пара моментов:
1. Напряжение конденсатора
2. Тип конденсатора.

С напряжением все просто, можно применить конденсатор на 400 Вольт, но надежнее на 630, хоть они и имеют больше размер.

С типом чуть сложнее. Для такого применения лучше использовать конденсаторы, которые изначально предназначены для такого использования, например К73-17, CL21, X2
На фото конденсатор CL21

А это более надежный вариант, не смотрите что на нем указано 280 Вольт, у него это значение переменного действующего напряжения и он будет работать надежнее, чем К73-17 или CL21.

Такие конденсаторы могут выглядеть и так

А вот теперь можно еще раз внимательно посмотреть, что надо для того, чтобы собрать такой «простой» блок питания и решить, нужен ли он.
В некоторых ситуациях да, он поможет, но он имеет кучу минусов, потому на мой взгляд лучше применить просто небольшой импульсный блок питания, который уже имеет стабилизированное выходное напряжение, гальваническую изоляцию и больший выходной ток.
Как пример таких блоков питания я могу дать ссылку на подробный обзор четырех вариантов, с тестами, схемами и осмотров.

Но можно поступить еще лучше. Сейчас получили распространение монолитные блоки питания. По сути кубик, в котором находится миниатюрный БП
Например HLK-PM01 производства Hi-link, стоимостью около двух долларов за штуку.

Или их китайский аналог TSP-05 производства Tenstar robot. Они немного дешевле, 1.93 доллара за штуку.
Практика показала, что качество у них сопоставимое.

Как я писал выше, они представляют из себя импульсный Бп в модульном исполнении. БП в пластмассовом корпусе залитый эпоксидной смолой.
Выпускаются на разные напряжения и способны поддерживать его на довольно стабильном уровне.

Внутренности поближе, на фото вариант от Hi-link

На этом вроде все. Надеюсь, что статья была полезна, постараюсь и в будущем находить интересные темы. Также интересны пожелания, что хотелось бы видеть в рубрике — Начинающим.

220 вольт постоянного тока, как сделать сетевое напряжение 220 постоянным, простая схема.

Как известно в обычной электрической сети (бытовой) имеется переменное напряжение величиной 220 вольт (с небольшим отклонением, зависящее от различных факторов). Переменный тип тока достаточно легко поддается преобразованию, то есть при необходимости одну величину переменного напряжения и силы тока можно трансформировать в другую, при этом используется (обычно) всего одно устройство, называемое трансформатором. Но порой возникает необходимость в наличии именно постоянного типа электрического тока, величиной сетевого напряжения в 220 вольт. В этой статье мы рассмотрим способы, которыми можно сделать преобразование переменного напряжения в постоянное.

Для получения постоянного тока из переменного обычно используют полупроводниковые выпрямительные диоды. Они способны пропускать электрический ток только в одном направлении. При попытке подать на них ток в обратном направлении они закрываются и становятся диэлектриками. Переменный ток, как известно из курса физики, представляет собой упорядоченное движение электрических зарядов, которые периодически меняют свое направление. Данный тип тока (переменный) имеет синусоидальную форму. Если просто поставить один диод последовательно нагрузке, то мы уже получим постоянный ток после этого диода, но он будет иметь следующую форму.

В этом случае просто срезается одна часть волны переменного синусоидального тока. Остается лишь одна полуволна. Следовательно мощность на выходы (после этого диода) будет снижена в 2 раза. При подключении обычной лампочки накаливания мы увидим значительные мерцания света. Такой вариант получения постоянного тока с напряжением в 220 вольт используется крайне редко.

Более распространенным и правильным способом получения постоянного тока и напряжения 220 вольт является использование так называемого выпрямительного моста, состоящего из 4 диодов. В этом случае мы на выходе получим оба полупериода, которые имеют один и тот же полюс. Хотя и в этом случае постоянный ток не будет иметь ровную и прямую форму. Он будет скачкообразным. Решить данную проблему можно при использовании фильтрующего конденсатора электролита. В зависимости от того с какой мощность мы имеем дело, будет зависеть емкость и величина напряжения этого конденсатора.

Стоит заметить, что после добавления фильтрующего конденсатора электролита величина постоянного напряжения (его амплитуда) на выходе выпрямителя увеличиться где-то на 1,4 раза. Следовательно, в итоге на выходе простого преобразователя переменного тока в постоянный мы уже получим более чем 220 вольт (если на вход мы подаем переменку 220). Зато форма постоянного тока будет достаточно ровной. Лишнее напряжение всегда можно убрать (срезать) различными способами: ограничительным резистором, электронной схемой стабилизатора, простым параметрическим стабилизатором напряжения на стабилитроне и т.д.

Теперь по поводу вопроса конкретных диодов. Какие, собственно, диоды нужны для выпрямителя, чтобы получить постоянный ток из переменного для сетевого напряжения 220 вольт? Тут важны два основных параметра, это максимальное напряжение, на который рассчитан диод и максимальная сила тока, который он способен через себя пропускать. Поскольку мы имеем дело с величиной напряжения в 220 вольт, то и диоды нужно брать те, у которых максимальное напряжение раза в 1,5 больше сетевого напряжения. Ну, и с током, также. Берем полупроводник с запасом по максимальному току. Наиболее распространенными диодами являются серия 1n4007, у который максимальное напряжение 1000 вольт, ну а сила тока до 1 ампера.

Конденсатор должен быть рассчитан на напряжение более того, что подается на него. В нашем случае (при использовании 220 вольт) напряжение конденсатора должно быть не менее 500 вольт (с учетом увеличения амплитуды после моста). Емкость должна быть от 1 до 10 000 микрофарад (чем больше емкость, тем сильнее будут сглаживаться импульсы, но и тем больше будут размеры конденсатора, и дороже он будет стоить). Старайтесь найти наиболее оптимальный вариант, воспользовавшись формулами или онлайн калькуляторами по расчету емкости конденсатора для выпрямительного диодного моста под конкретное напряжение и мощность.

Чтобы сделать схему для получения 220 вольт постоянного тока из переменного, то лучше использовать трансформатор. В этом случае мы уже получаем гальваническую развязку с сетью. То есть, берется подходящий по мощности силовой трансформатор, у которого как первичная так и вторичная обмотка рассчитана на напряжение 220 вольт. И на выход вторичной обмотки ставится диодный выпрямитель с конденсатором. Использование такой схемы будет более безопаснее, с точки зрения электрики. Схема приведена внизу на картинке.

 

Учтите, что напряжение 220 вольт (хоть переменного, хоть постоянного типа) считается опасным, оно легко может травмировать и даже убить человека! Для гальванической развязки между городской сетью и вашим преобразователем переменного тока желательно поставить силовой трансформатор, у которого входное и выходное напряжение будет одинаковым (220 вольт). Силу тока можно ограничить путем правильного подбора диаметра провода вторичной обмотки на этом трансформаторе. В итоге это позволит снизить риск значительных повреждений и последствий в случае аварии или несчастного случая.

Если вам нужно, чтобы постоянное напряжение выпрямленного сетевого тока было регулируемым, то стоит сделать или приобрести готовое устройство (электронную плату, которая стоит относительно недорого) — регулируемый преобразователь сетевого напряжения с постоянным током на выходе. Такие схемы работают на тиристорах, симисторах вместо диодов. Они управляются дополнительными элементами, что срезают лишние части напряжения. В итоге мы получаем диммер, что способен выдавать нужное постоянное напряжение от 0 до 220 вольт.

P.S. В настоящее время широко распространены электронные блоки питания (используются в блоках питания компьютера, зарядных устройствах мобильных телефонов и т.д.). Именно в них применяется вариант, когда необходимо сетевое переменное напряжение преобразовать в постоянное, без снижения амплитуды. В самой начале схемы и ставятся выпрямительные диодные мосты с фильтрующим конденсатором электролитом, о которых и был разговор выше. Внимание! Учтите, что напряжение 220 вольт считается опасным для жизни. Соблюдайте правила электробезопасности!

Выпрямление 12 вольт переменного тока. Диодный мост

Итак, дорогие мои, мы собрали нашу схемку и пришло время ее проверить, испытать и нарадоваться сему счастью. На очереди у нас — подключение схемы к источнику питания. Приступим. На батарейках, аккумуляторах и прочих прибамбасах питания мы останавливаться не будем, перейдем сразу к сетевым источникам питания. Здесь рассмотрим существующие схемы выпрямления, как они работают и что умеют. Для опытов нам потребуется однофазное (дома из розетки) напряжение и соответствующие детальки. Трехфазные выпрямители используются в промышленности, мы их рассматривать также не будем. Вот электриками вырастете — тогда пожалуйста.

Источник питания состоит из нескольких самых важных деталей: Сетевой трансформатор — на схеме обозначается похожим как на рисунке,

Выпрямитель — его обозначение может быть различным. Выпрямитель состоит из одного, двух или четырех диодов, смотря какой выпрямитель. Сейчас будем разбираться.

а) — простой диод.
б) — диодный мост. Состоит из четырех диодов, включенных как на рисунке.
в) — тот же диодный мост, только для краткости нарисован попроще. Назначения контактов такие же, как у моста под буквой б).

Конденсатор фильтра. Эта штука неизменна и во времени, и в пространстве, обозначается так:

Обозначений у конденсатора много, столько же, сколько в мире систем обозначений. Но в общем они все похожи. Не запутаемся. И для понятности нарисуем нагрузку, обозначим ее как Rl — сопротивление нагрузки. Это и есть наша схема. Также будем обрисовывать контакты источника питания, к которым эту нагрузку мы будем подключать.

Далее — пара-тройка постулатов.
— Выходное напряжение определяется как Uпост = U*1.41. То есть если на обмотке мы имеем 10вольт переменного напряжения, то на конденсаторе и на нагрузке мы получим 14,1В. Примерно так.
— Под нагрузкой напряжение немного проседает, а насколько — зависит от конструкции трансформатора, его мощности и емкости конденсатора.
— Выпрямительные диоды должны быть на ток в 1,5-2 раза больше необходимого. Для запаса. Если диод предназначен для установки на радиатор (с гайкой или отверстие под болт), то на токе более 2-3А его нужно ставить на радиатор.

Так же напомню, что же такое двуполярное напряжение. Если кто-то подзабыл. Берем две батарейки и соединяем их последовательно. Среднюю точку, то есть точку соединения батареек, назовем общей точкой. В народе она известна так же как масса, земля, корпус, общий провод. Буржуи ее называют GND (ground — земля), часто ее обозначают как 0V (ноль вольт). К этому проводу подключаются вольтметры и осциллографы, относительно нее на схемы подаются входные сигналы и снимаются выходные. Потому и название ее — общий провод. Так вот, если подключим тестер черным проводом в эту точку и будем мерить напряжение на батарейках, то на одной батарейке тестер покажет плюс1,5вольта, а на другой — минус1,5вольта. Вот это напряжение +/-1,5В и называется двуполярным. Обе полярности, то есть и плюс, и минус, обязательно должны быть равными. То есть +/-12, +/-36В, +/-50 и т.д. Признак двуполярного напряжения — если от схемы к блоку питания идут три провода (плюс, общий, минус). Но не всегда так — если мы видим, что схема питается напряжением +12 и -5, то такое питание называется двухуровневым, но проводов к блоку питания будет все равно три. Ну и если на схему идут целых четыре напряжения, например +/-15 и +/-36, то это питание назовем просто — двуполярным двухуровневым.

Ну а теперь к делу.

1. Мостовая схема выпрямления.
Самая распространенная схема. Позволяет получить однополярное напряжение с одной обмотки трансформатора. Схема обладает минимальными пульсациями напряжения и несложная в конструкции.

2. Однополупериодная схема.
Так же, как и мостовая, готовит нам однополярное напряжение с одной обмотки трансформатора. Разница лишь в том, что у этой схемы удвоенные пульсации по сравнению с мостовой, но один диод вместо четырех сильно упрощает схему. Используется при небольших токах нагрузки, и только с трансформатором, намного большим мощности нагрузки, т.к. такой выпрямитель вызывает одностороннее перемагничивание трансформатора.

3. Двухполупериодная со средней точкой.
Два диода и две обмотки (или одна обмотка со средней точкой) будут питать нас малопульсирующим напряжением, плюс ко всему мы получим меньшие потери в сравнении с мостовой схемой, потому что у нас 2 диода вместо четырех.

4. Мостовая схема двуполярного выпрямителя.
Для многих — наболевшая тема. У нас есть две обмотки (или одна со средней точкой), мы с них снимаем два одинаковых напряжения. Они будут равны, пульсации будут малыми, так как схема мостовая, напряжения на каждом конденсаторе считается как напряжение на каждой обмотке помножить на корень из двух — всё, как обычно. Провод от средней точки обмоток выравнивает напряжения на конденсаторах, если нагрузки по плюсу и по минусу будут разными.

5. Схема с удвоением напряжения.
Это две однополупериодные схемы, но с диодами, включенными по разному. Применяется, если нам надо получить удвоенное напряжение. Напряжение на каждом конденсаторе будет определяться по нашей формуле, а суммарное напряжение на них будет удвоенным. Как и у однополупериодной схемы, у этой так же большие пульсации. В ней можно усмотреть двуполярный выход — если среднюю точку конденсаторов назвать землей, то получается как в случае с батарейками, присмотритесь. Но много мощности с такой схемы не снять.


6. Получение разнополярного напряжения из двух выпрямителей.
Совсем не обязательно, чтобы это были одинаковые блоки питания — они могут быть как разными по напряжению, так и разными по мощности. Например, если наша схема по +12вольтам потребляет 1А, а по -5вольтам — 0,5А, то нам и нужны два блока питания — +12В 1А и -5В 0,5А. Так же можно соединить два одинаковых выпрямителя, чтобы получить двуполярное напряжение, например, для питания усилителя.


7. Параллельное соединение одинаковых выпрямителей.
Оно нам дает то же самое напряжение, только с удвоенным током. Если мы соединим два выпрямителя, то у нас будет двойное увеличение тока, три — тройное и т.д.

Ну а если вам, дорогие мои, всё понятно, то задам, пожалуй, домашнее задание. Формула для расчета емкости конденсатора фильтра для двухполупериодного выпрямителя:

Для однополупериодного выпрямителя формула несколько отличается:

Двойка в знаменателе — число «тактов» выпрямления. Для трехфазного выпрямителя в знаменателе будет стоять тройка.

Во всех формулах переменные обзываются так:
Cф — емкость конденсатора фильтра, мкФ
Ро — выходная мощность, Вт
U — выходное выпрямленное напряжение, В
f — частота переменного напряжения, Гц
dU — размах пульсаций, В

Для справки — допустимые пульсации:
Микрофонные усилители — 0,001…0,01%
Цифровая техника — пульсации 0,1…1%
Усилители мощности — пульсации нагруженного блока питания 1…10% в зависимости от качества усилителя.

Эти две формулы справедливы для выпрямителей напряжения частотой до 30кГц. На бОльших частотах электролитические конденсаторы теряют свою эффективность, и выпрямитель рассчитывается немного не так. Но это уже другая тема.

Мост бывает через реку, через овраг, а также через дорогу. Но приходилось ли Вам слышать словосочетание «диодный мост»? Что за такой мост? А вот на этот вопрос мы с вами попробуем найти ответ.

Словосочетание «диодный мост» образуется от слова «диод». Получается, диодный мост должен состоять из диодов. Но если в диодном мосту есть диоды, значит, в одном направлении диод будет пропускать электрический ток, а в другом нет. Это свойство диодов мы использовали, чтобы определить их работоспособность. Кто не помнит, как мы это делали, тогда вам сюда . Поэтому мост из диодов используется, чтобы из переменного напряжение получать постоянное напряжение.

А вот и схема диодного моста:

Иногда в схемах его обозначают и так:

Как мы с вами видим, схема состоит из четырех диодов. Но чтобы схемка диодного моста заработала, мы должны правильно соединить диоды, и правильно подать на них переменное напряжение. Слева мы видим два значка «~». На эти два вывода мы подаем переменное напряжение, а снимаем постоянное напряжение с других двух выводов: с плюса и минуса.

Для того, чтобы превратить переменное напряжение в постоянное можно использовать один диод для выпрямления, но не желательно. Давайте рассмотрим рисунок:

Переменное напряжение изменяется со временем. Диод пропускает через себя напряжение только тогда, когда напряжение выше нуля, когда же оно становится ниже нуля, диод запирается. Думаю все элементарно и просто. Диод срезает отрицательную полуволну, оставляя только положительную полуволну, что мы и видим на рисунке выше. А вся прелесть этой немудреной схемки состоит в том, что мы получаем постоянное напряжение из переменного. Вся проблема в том, что мы теряем половину мощности переменного напряжения. Ее тупо срезает диод.

Чтобы исправить эту ситуацию, была разработана схемка диодного моста. Диодный мост «переворачивает» отрицательную полуволну, превращая ее в положительную полуволну. Тем самым мощность у нас сохраняется. Прекрасно не правда ли?

На выходе диодного моста у нас появляется постоянное пульсирующее напряжение с частой в два раза больше, чем частота сети: 100 Гц.

Думаю, не надо писать, как работает схема, Вам все равно это не пригодится, главное запомнить, куда цепляется переменное напряжение, а откуда выходит постоянное пульсирующее напряжение.

Давайте же на практике рассмотрим, как работает диод и диодный мост.

Для начала возьмем диод.

Я его выпаял из блока питания компа. Катод можно легко узнать по полоске. Почти все производители показывают катод полоской или точкой.

Чтобы наши опыты были безопасными, я взял понижающий трансформатор, который из 220 Вольт трансформирует 12 Вольт. Кто не знает как он это делает, можете прочитать статью устройство трансформатора .

На первичную обмотку цепляем 220 Вольт, со вторичной снимаем 12 Вольт. Мультик показывает чуть больше, так как ко вторичной обмотке не подцеплена никакая нагрузка. Трансформатор работает на так называемом «холостом ходу».

Давайте же расмотрим осциллограмму, которая идет со вторичной обмотки транса. Максимальную амплитуду напряжение нетрудно посчитать. Если не помните как расчитать, можно глянуть статейку Осциллограф. Основы эксплуатации . 3,3х5= 16.5В — это максимальное значение напряжения. А если разделить максимальное значение амплитуда на корень из двух, то получим где то 11.8 Вольт. Это и есть действующее значение напряжения . Осцилл не врет, все ОК.

Еще раз повторюсь, можно было использовать и 220 Вольт, но 220 Вольт — это не шутки, поэтому я и понизил переменное напряжение.

Припаяем к одному концу вторичной обмотки транса наш диод.

Цепляемся снова щупами осцилла

Смотрим на осцилл

А где же нижняя часть изображения? Ее срезал диод. Диод оставил только верхнюю часть, то есть та, которая положительная. А раз он срезал нижнюю часть, то он следовательно срезал и мощность.

Находим еще три таких диода и спаиваем диодный мост.

Цепляемся ко вторичной обмотке транса по схеме диодного моста.

С двух других концов снимаем постоянное пульсирующее напряжение щупами осцилла и смотрим на осцилл.

Вот, теперь порядок, и мощность у нас никуда не пропала:-).

Чтобы не замарачиваться с диодами, разработчики все четыре диода вместили в один корпус. В результате получился очень компактный и удобный диодный мост. Думаю, вы догадаетесь, где импортный, а где советский))).

А вот и советский:

А как Вы догадались? 🙂 Например, на советском диодном мосте, показаны контакты, на которые надо подавать переменное напряжение (значком » ~ «), и показаны контакты, с которых надо снимать постоянное пульсирующее напряжение («+» и «-«).

Давайте проверим импортный диодный мост. Для этого цепляем два его контакта к переменке, а с двух других контактов снимаем показания на осцилл.

А вот и осциллограмма:

Значит импортный диодный мостик работает чики-пуки.

В заключении хотелось бы добавить, что диодный мост используется почти во всей радиоаппаратуре, которая кушает напряжение из сети, будь то простой телевизор или даже зарядка для сотового телефона. Проверяются диодный мост исправностью всех его диодов.

Во многих электронных приборах, работающих при переменном токе в 220 вольт устанавливаются диодные мосты. Схема диодного моста на 12 вольт позволяет эффективно выполнять функцию по выпрямлению переменного тока. Это связано с тем, что для работы большинства приборов используется постоянный ток.

Как работает диодный мост

Переменный ток, имеющий определенную меняющуюся частоту, подается на входные контакты моста. На выходах с положительным и отрицательным значением образуется однополярный ток, обладающий повышенной пульсацией, значительно превышающей частоту тока, подаваемого на вход.

Появляющиеся пульсации нужно обязательно убрать, иначе электронная схема не сможет нормально работать. Поэтому, в схеме присутствуют специальные фильтры, представляющие собой электролитические с большой емкостью.

Сама сборка моста состоит из четырех диодов с одинаковыми параметрами. Они соединены в общую схему и размещаются в общем корпусе.

Диодный мост имеет четыре вывода. К двум из них подключается переменное напряжение, а два остальных являются положительным и отрицательным выводом пульсирующего выпрямленного напряжения.


Выпрямительный мост в виде диодной сборки обладает существенными технологическими преимуществами. Таким образом, на печатную плату устанавливается сразу одна монолитная деталь. Во время эксплуатации, для всех диодов обеспечивается одинаковый тепловой режим. Стоимость общей сборки ниже четырех диодов в отдельности. Однако, данная деталь имеет серьезный недостаток. При выходе из строя хотя-бы одного диода, вся сборка подлежит замене. При желании, любая общая схема может быть заменена четырьмя отдельными деталями.

Применение диодных мостов

В любых приборах и электронике, для питания которых используется переменный электрический ток, присутствует схема диодного моста на 12 вольт. Ее используют не только в трансформаторных, но и в импульсных выпрямителях. Наиболее характерным импульсным блоком является блок питания компьютера.

Кроме того диодные мосты применяются в люминесцентных компактных лампах или в энергосберегающих лампах. Они дают очень хороший эффект при использовании их в пускорегулирующих электронных аппаратах. Широко применяются и во всех моделях современных аппаратов.

Как сделать диодный мост

Преобразовать переменный ток в постоянный поможет диодный мост — схема и принцип действия этого устройства приводятся ниже. В обычной осветительной цепи течет переменный ток, который 50 раз в течение одной секунды меняет свою величину и направление. Его превращение в постоянный — достаточно часто встречающаяся необходимость.

Принцип действия полупроводникового диода

Рис. 1

Название описываемого устройства ясно указывает, что эта конструкция состоит из диодов — полупроводниковых приборов, хорошо проводящих электричество в одном направлении и практически не проводящих его в противоположную сторону. Изображение этого прибора (VD1) на принципиальных схемах приведено на рис. 2в. Когда ток по нему течет в прямом направлении — от анода (слева) к катоду (справа), сопротивление его мало. При изменении направления тока на противоположное сопротивление диода многократно возрастает. В этом случае через него течет мало отличающийся от нуля обратный ток.

Поэтому при подаче на цепочку, содержащую диод, переменного напряжения U вх (левый график), электричество через нагрузку течет только в течение положительных полупериодов, когда к аноду приложено положительное напряжение. Отрицательные полупериоды «срезаются», и ток в сопротивлении нагрузки в это время практически отсутствует.

Строго говоря, выходное напряжение U вых (правый график) является не постоянным, хотя и течет в одном направлении, а пульсирующим. Нетрудно понять, что количество его импульсов (пульсаций) за одну секунду равно 50. Это не всегда допустимо, но пульсации можно сгладить, если подсоединить параллельно нагрузке конденсатор, имеющий достаточно большую емкость. Заряжаясь во время импульсов напряжения, в промежутках между ними конденсатор разряжается на сопротивление нагрузки. Пульсации сглаживаются, а напряжение становится близким к постоянному.

Изготовленный в соответствии в этой схемой выпрямитель называется однополупериодным, поскольку в нем используется лишь один полупериод выпрямленного напряжения. Наиболее существенные недостатки такого выпрямителя следующие:

  • повышенная степень пульсаций выпрямленного напряжения;
  • низкий КПД;
  • большой вес трансформатора и его нерациональное использование.

Поэтому применяются такие схемы только для питания устройств малой мощности. Для исправления этой нежелательной ситуации разработаны двухполупериодные выпрямители, которые превращают отрицательные полуволны в положительные. Сделать это можно по-разному, но самый простой способ — использование диодного моста.

Рис. 2

Диодный мост — схема двухполупериодного выпрямления, содержащая 4 диода вместо одного (рис. 2в). В каждом полупериоде два из них открыты и пропускают электричество в прямом направлении, а два других закрыты, и ток через них не течет. Во время положительного полупериода положительное напряжение приложено к аноду VD1, а отрицательное — к катоду VD3. В результате оба этих диода открыты, а VD2 и VD4 — закрыты.

Во время отрицательного полупериода положительное напряжение приложено к аноду VD2, а отрицательное — к катоду VD4. Эти два диода открываются, а открытые во время предыдущего полупериода закрываются. Ток через сопротивление нагрузки течет в том же направлении. В сравнении с однополупериодным выпрямителем количество пульсаций возрастает вдвое. Результат — более высокая степень сглаживания при той же емкости конденсатора фильтра, увеличение КПД используемого в выпрямителе трансформатора.

Диодный мост может быть не только собран из отдельных элементов, но и изготовлен как монолитная конструкция (диодная сборка). Ее легче монтировать, а диоды обычно подобраны по параметрам. Немаловажно и то, что они работают в одинаковых тепловых режимах. Недостаток диодного моста — необходимость замены всей сборки при выходе из строя даже одного диода.

Еще ближе к постоянному будет пульсирующий выпрямленный ток, который позволяет получить трехфазный диодный мост. Его вход подключается к источнику трехфазного переменного тока (генератору или трансформатору), а напряжение на выходе почти не отличается от постоянного, и сгладить его еще проще, чем после двухполупериодного выпрямления.

Выпрямитель на основе диодного моста

Схема двухполупериодного выпрямителя на основе диодного моста, пригодная для сборки своими руками, изображена на рис. 3а. Выпрямлению подвергается напряжение, снимаемое со вторичной понижающей обмотки трансформатора Т. Для этого нужно подключить диодный мост к трансформатору.

Пульсирующее выпрямленное напряжение сглаживается электролитическим конденсатором С, имеющим достаточно большую емкость — обычно порядка нескольких тысяч мкФ. Резистор R играет роль нагрузки выпрямителя на холостом ходу. В таком режиме конденсатор С заряжается до амплитудного значения, которое в 1,4 (корень из двух) раза выше действующего значения напряжения, снимаемого со вторичной обмотки трансформатора.

С ростом нагрузки выходное напряжение уменьшается. Избавиться от этого недостатка можно, подключив к выходу выпрямителя простейший транзисторный стабилизатор. На принципиальных схемах изображение диодного моста часто упрощают. На рис. 3б показано, как еще может быть изображен соответствующий фрагмент на рис. 3а.

Следует заметить, что, хотя прямое сопротивление диодов невелико, тем не менее, оно отлично от нуля. По этой причине они нагреваются в соответствии с законом Джоуля-Ленца тем сильнее, чем больше величина тока, протекающего по цепи. Для предотвращения перегрева мощные диоды часто устанавливаются на теплоотводах (радиаторах).

Диодный мост — это практически обязательный элемент любого электронного устройства, питающегося от сети, будь то компьютер или выпрямитель для зарядки мобильного телефона.

Похожие записи:

Конденсатор

— Как рассчитать напряжение после выпрямителя?

Посмотрите на следующее изображение:

Это приблизительное представление о том, как выглядит напряжение на конденсаторе в двухполупериодной мостовой выпрямленной системе. (Как только он достигнет состояния равновесия.) Серая кривая должна показывать выпрямленный постоянный ток на выходе из моста, но на самом деле это будет примерно на два диода ниже, и будет крошечный зазор около 180 градусов и 360 градусов, и поэтому на. Но это близко.Главное здесь то, что толстая черная линия показывает вам, как примерно выглядит напряжение конденсатора, когда есть реальная нагрузка, и конденсатор спроектирован в пределах некоторого диапазона причин для нагрузки.

Когда выпрямленное напряжение проходит через мост и возрастает, сначала оно ничего не делает, так как напряжение конденсатора выше. Но конденсатор по-прежнему подает ток на нагрузку и падает, поэтому в конечном итоге падающее напряжение конденсатора и возрастающее выпрямленное напряжение переключаются в достаточной степени, чтобы смещать в прямом направлении диоды в мосту, и напряжение конденсатора следует за нарастающим напряжением (или тем, что остается от это, это первая половина первой половины цикла.За это очень короткое время до пиков напряжения моста, от нескольких градусов до 90 градусов, система трансформатор / мост подает ток на нагрузку и конденсатор .

Поскольку выпрямленное напряжение быстро падает и падает от своего пика при 90 градусах, оно также падает от напряжения конденсатора, и тогда конденсатор подает весь ток на нагрузку. Это должно продолжаться до следующего полупериода, обычно не намного, но где-то до 270 градусов, когда система трансформатор / мост снова подает весь ток.

Эта самая низкая точка спада напряжения должна быть достаточно высокой для следующей системы регулятора напряжения (если таковая имеется). Обратите внимание, что если нагрузка потребляет на больше тока на , чем раньше, то наклон этого спада будет более крутым, и упадет еще ниже, прежде чем возрастающее напряжение от мостового выпрямителя снова вернется к норме. Кроме того, если вы используете конденсатор меньшего размера, даже если ток нагрузки остается прежним, наклон также увеличивается. Поэтому вам нужно убедиться, что ваш конденсатор и ожидаемая нагрузка наихудшего случая соответствуют требованиям минимального входного напряжения для вашей следующей системы регулятора.

Как вы могли догадаться, к настоящему времени здесь нет простых, линейных задач, решающих все проблемы с помощью одного уравнения. Требуется некоторое размышление.

почему после добавления конденсатора повышается выпрямленное напряжение?

Выпрямленный сигнал переменного тока фиксирует пики. Входное напряжение 9 В переменного тока эквивалентно среднеквадратичному значению (среднеквадратичное значение ) — фактическая амплитуда синусоиды примерно на 40% выше среднего среднеквадратичного значения (квадратный корень из 2 равен 1,414). Итак, на вашем изображении эквивалент 9 В составляет около 70% расстояния между 0 В и пиками.

Числа не соответствуют идеальному коэффициенту амплитуды квадратного корня из двух, потому что есть некоторое падение напряжения на двух включенных диодах, а также потому, что есть некоторые изменения в линейном напряжении.

Причина, по которой среднеквадратичное значение используется для описания напряжения переменного тока, заключается в том, что количество мощности (тепла), подаваемой на резистивную нагрузку, такое же, как и для источника 9 В постоянного тока 1A.

Редактировать: объяснение наблюдаемой разницы в измерении напряжения нагрузки для различных состояний нагрузочного конденсатора, объяснение того, почему цифровой мультиметр дает неправильные измерения для двухполупериодной выпрямленной волны…

Напряжение в этой цепи на самом деле не повышается. Когда конденсатор снят, двухполупериодный выпрямленный сигнал не выдерживает пиковых напряжений. Как упоминает Игнасио Васкес-Абрамс, цифровой мультиметр может неправильно измерять форму волны, особенно в случае отсутствия конденсатора - при условии, что вы измеряли с настройкой постоянного напряжения цифрового мультиметра, без конденсатора двухполупериодная выпрямленная форма волны может сбивать с толку. измерение. Измерение 9 В постоянного тока, сообщаемое цифровым мультиметром, соответствует номинальному среднеквадратичному эквиваленту 9 В переменного тока, поэтому, возможно, цифровой мультиметр каким-то образом измерял среднеквадратичное значение.Затем, когда вы добавили конденсатор, пики формы волны поддерживались достаточно долго, чтобы цифровой мультиметр мог начать точные измерения. К сожалению, измерительное оборудование может «лгать» нам при некоторых условиях. Иногда случается с лучшими из нас.

Цифровой мультиметр - это просто электронный прибор, а не волшебный ящик, который всегда дает правильное измерение напряжения. В большинстве цифровых мультиметров используется метод измерения, называемый интегрированием с двойным наклоном , при котором конденсатор сначала быстро заряжается до измеряемого напряжения, а затем конденсатор выборки разряжается через источник постоянного тока.Цифровой мультиметр считает, сколько времени нужно, чтобы разрядить конденсатор до нуля. Цифровой мультиметр отображает значение этого счетчика. Калибровка зависит от источника тока, напряжения смещения компаратора и качества конденсатора выборки. Этот метод дешев в реализации и отлично работает, если входной сигнал не меняется очень быстро. Но при подключении к этому двухполупериодному выпрямленному сигналу конденсатор выборки не остается на пиковом напряжении. Неизвестно, где начинается и заканчивается интервал выборки, поэтому трудно точно знать, сколько отсчетов может выдать цифровой мультиметр.Таким образом, если C опущен, значит, это не цепь постоянного тока, поэтому измерение постоянного тока с помощью цифрового мультиметра недействительно.

Вы также спрашивали об использовании другого значения C. Мостовой выпрямитель не регулируется, его выходное напряжение может изменяться в зависимости от сопротивления нагрузки. Изменение емкости нагрузки C влияет на реактивное сопротивление конденсатора Xc, что также влияет на импеданс нагрузки .

$$ Xc = \ frac {1} {2 * pi * частота * C}

$

Более низкое сопротивление нагрузки, как и сопротивление нагрузки, потребляет больше тока при заданном напряжении.Но в отличие от сопротивления формы сигналов тока и напряжения могут быть не в фазе. Таким образом, возможно наличие напряжения на конденсаторе даже при нулевом токе, и возможно наличие тока через катушку индуктивности даже при нулевом напряжении (при некоторых условиях).

Подключить реактивное сопротивление параллельно сопротивлению немного сложнее, чем подключить резисторы параллельно, потому что формы сигналов напряжения и тока синфазны для резистора, но сдвинуты по фазе на 90 градусов для конденсатора.При анализе цепей переменного тока мы используем комплексных чисел и векторных обозначений ( да, это действительно вещь ) для моделирования этих элементов цепи переменного тока. Если вы думаете об импедансе как о векторе, длина вектора которого действует аналогично сопротивлению в законе Ома, а реактивное сопротивление действует под прямым углом к ​​сопротивлению, то параллельное соединение резистора и конденсатора дает полное сопротивление нагрузки Z. Хотя это возможно Чтобы углубиться в математику, стоит упомянуть еще один важный момент:

Эта схема не регулируется. Если вы хотите получить на выходе 12 В постоянного тока, вы не можете просто выбрать номинал конденсатора и ожидать, что это всегда будет давать выходное напряжение 12 В постоянного тока, независимо от того, сколько потребляемого тока нагрузки. Эта схема является хорошим строительным блоком для начала, но двухполупериодное выпрямленное выходное напряжение будет изменяться в зависимости от изменения сетевого напряжения, а также тока нагрузки. Если вы действительно хотите, чтобы он регулировался, добавьте схему регулятора, такую ​​как 78M05 (или 78M12, если вам действительно нужно 12 В). В этом случае вам понадобится двухполупериодный мост, чтобы обеспечить немного больше, чем 12 В, чтобы у регулятора был некоторый запас для работы (но не слишком большой, потому что линейный регулятор работает, тратя ненужную энергию.)

Теория цепей переменного тока

поначалу может показаться сложной, потому что есть все эти удивительные математические вещи, такие как мнимые числа и закон Эйлера, которые, как оказалось, действительно работают в реальной жизни. Комментарий о том, как конденсатор «выравнивает пики» ... отчасти верен ... но это серьезное упрощение. Как вы обнаружили, подобное качественное утверждение не поможет вам определить , сколько емкости вам нужно для достижения вашей проектной цели по созданию источника питания 12 В постоянного тока.

Я не собираюсь здесь полностью объяснять теорию цепей переменного тока, но вот по крайней мере несколько интересных панировочных сухарей:

См. Https://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_reactance

См. Https://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_impedance

См. Https://en.wikipedia.org/wiki/Phasor

Остаточное напряжение переменного тока после диодного моста в двойном блоке питания

Рис. 1. На эталонной схеме показаны резервные конденсаторы (1) и (2), которые отсутствуют в вашей цепи.

Рис. 2. Без сглаживающих конденсаторов осциллограмма отображается пурпурным пунктиром. С конденсатором вы получите черную линию.

Регуляторы напряжения выдают указанное напряжение только тогда, когда входное напряжение превышает указанное напряжение плюс запас на пару вольт. Когда входной сигнал падает ниже спецификации, выход следует за входом.


Параллельное соединение диодов проблематично, поскольку они имеют отрицательный температурный коэффициент, что означает, что тот, у которого прямое напряжение немного ниже (обычно около 0.7 В) будет потреблять немного больше тока, станет немного теплее, его прямое напряжение уменьшится, он будет потреблять больше тока, чем другой, и т. Д., И может выйти из строя, если он недостаточно рассчитан.

Ваши регуляторы напряжения могут пострадать аналогично.


Для регуляторов напряжения требуются разделительные конденсаторы. Если они расположены близко к крышке основного резервуара, обычно можно не использовать входной развязывающий конденсатор. Неразумно отказываться от выходного развязывающего конденсатора, поскольку могут возникнуть колебания.

Как обычно, при проектировании схем обратите внимание на рекомендуемые схемы в технических характеристиках компонентов.Спросите себя, почему производитель рекомендует именно тот макет. Прежде чем отклоняться от рекомендаций производителя, подумайте, почему вы думаете, что знаете лучше, чем люди, разработавшие компоненты.


Из комментариев:

Большие крышки еще не добавлены, это просто доказательство концепции (не предназначенной для какой-либо нагрузки), построенной на тестовой панели.

Хорошо, но теперь должно быть ясно, что вы не задумывались, зачем вообще нужны конденсаторы.

Если мне удастся получить стабильные +/- 24В, то еще добавлю заглушки в финальную сборку ...

Вам потребуются как входные, так и развязывающие конденсаторы на выходах.

... и используйте медные шины для высокого тока.

3 А не требует медных шин. 0,5 мм 2 проводки будет более чем достаточно.

Диодные приложения (блоки питания, регуляторы и ограничители напряжения) [Analog Devices Wiki]

6.1 Выпрямитель

Выпрямитель - это электрическое устройство, которое преобразует переменный ток (AC) в постоянный (DC), процесс, известный как выпрямление. Выпрямители находят множество применений, в том числе в качестве компонентов источников питания и в качестве детекторов амплитудной модуляции (детекторов огибающей) радиосигналов. В выпрямителях чаще всего используются твердотельные диоды, но при очень высоких напряжениях или токах могут использоваться и другие типы компонентов. Когда для выпрямления переменного тока используется только один диод (блокируя отрицательную или положительную часть формы волны), разница между термином «диод» и термином «выпрямитель» заключается просто в использовании.Термин выпрямитель описывает диод, который используется для преобразования переменного тока в постоянный. Большинство выпрямительных схем содержат несколько диодов в определенной конфигурации для более эффективного преобразования мощности переменного тока в мощность постоянного тока, чем это возможно при использовании только одного диода.

6.1.1 Полуволновое выпрямление

При полуволновом выпрямлении либо положительная, либо отрицательная половина волны переменного тока проходит, а другая половина блокируется. Поскольку только половина входного сигнала достигает выхода, его эффективность составляет только 50%, если используется для передачи энергии.Полупериодное выпрямление может быть достигнуто с помощью одного диода в однофазном питании, как показано на рисунке 6.1, или с помощью трех диодов в трехфазном питании.

Рисунок 6.1 Полупериодный выпрямитель с одним диодом

Выходное постоянное напряжение полуволнового выпрямителя при синусоидальном входе можно рассчитать по следующим идеальным уравнениям:

6.1.2 Двухполупериодное выпрямление

Двухполупериодный выпрямитель преобразует как положительную, так и отрицательную половины входного сигнала в одну полярность (положительную или отрицательную) на своем выходе.При использовании обеих половин формы волны переменного тока двухполупериодное выпрямление более эффективно, чем полуволновое.

При использовании простого трансформатора без вторичной обмотки с отводом по центру требуются четыре диода вместо одного, необходимого для полуволнового выпрямления. Четыре расположенных таким образом диода называются диодным мостом или мостовым выпрямителем, как показано на рисунке 6.2. Мостовой выпрямитель также может использоваться для преобразования входа постоянного тока неизвестной или произвольной полярности в выход известной полярности. Обычно это требуется в электронных телефонах или других телефонных устройствах, где полярность постоянного тока на двух телефонных проводах неизвестна.Существуют также приложения для защиты от случайного переключения батарей в цепях с батарейным питанием.

Рисунок 6.2 Мостовой выпрямитель: двухполупериодный выпрямитель с 4 диодами.

Для однофазного переменного тока, если трансформатор с центральным ответвлением, то два диода, соединенные спина к спине (, т. Е. анод-анод или катод-катод) могут образовать двухполупериодный выпрямитель. На вторичной обмотке трансформатора требуется вдвое больше обмоток, чтобы получить такое же выходное напряжение, как у мостового выпрямителя, описанного выше.Это не так эффективно с точки зрения трансформатора, потому что ток течет только в одной половине вторичной обмотки в течение каждого положительного и отрицательного полупериода входа переменного тока.

Рисунок 6.3 Двухполупериодный выпрямитель с центральным трансформатором с ответвлениями и 2 диодами.

Если включить вторую пару диодов, как показано на рисунке 6.4, то могут генерироваться напряжения как положительной, так и отрицательной полярности относительно центрального отвода трансформатора. Можно также рассматривать эту схему как такую ​​же, как добавление центрального ответвления ко вторичной обмотке в двухполупериодном мостовом выпрямителе, показанном на рисунке 6.2.

Рисунок 6.4 Двухполюсный двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением и 4 диодами.

ALM1000 Лабораторные диодные выпрямители

6.1.3 Сглаживание выхода выпрямителя

Полупериодное или двухполупериодное выпрямление не создает постоянного напряжения постоянного тока, как мы видели на предыдущих рисунках. Чтобы обеспечить стабильное постоянное напряжение от источника выпрямленного переменного тока, необходим фильтр или сглаживающая схема. В простейшей форме это может быть просто конденсатор, подключенный к выходу постоянного тока выпрямителя.По-прежнему останется некоторое количество пульсаций переменного тока, при котором напряжение не будет полностью сглажено. Амплитуда оставшейся пульсации зависит от того, насколько нагрузка разряжает конденсатор между пиками формы волны.

Рисунок 6.5 (a) RC-фильтр однополупериодного выпрямителя

Рисунок 6.5 (b) RC-фильтр двухполупериодного выпрямителя

Выбор конденсатора фильтра C 1 представляет собой компромисс. Для данной нагрузки, R L , конденсатор большего размера уменьшит пульсации, но будет стоить дороже и создаст более высокие пиковые токи во вторичной обмотке трансформатора и в источнике питания, питающем его.В крайних случаях, когда много выпрямителей загружено в цепь распределения мощности, для распределительной сети может оказаться затруднительным поддерживать правильно сформированную синусоидальную форму волны напряжения.

Для данной допустимой пульсации требуемый размер конденсатора пропорционален току нагрузки и обратно пропорционален частоте питания и количеству выходных пиков выпрямителя за цикл входа. Ток нагрузки и частота питания обычно находятся вне контроля разработчика выпрямительной системы, но на количество пиков на входной цикл может повлиять выбор конструкции выпрямителя.Максимальное пульсирующее напряжение, присутствующее в схеме полноволнового выпрямителя, определяется не только значением сглаживающего конденсатора, но и частотой и током нагрузки, и рассчитывается как:

Где:
В пульсации - максимальное напряжение пульсаций на выходе постоянного тока
I Нагрузка - постоянный ток нагрузки
F - частота пульсаций (обычно в 2 раза больше частоты переменного тока)
C - сглаживающий конденсатор

Однополупериодный выпрямитель, рисунок 6.5 (а) будет давать только один пик за цикл, и по этой и другим причинам используется только в очень небольших источниках питания и там, где важны стоимость и сложность. Двухполупериодный выпрямитель, рис. 6.5 (b), дает два пика за цикл, и это лучшее, что можно сделать с однофазным входом. Для трехфазных входов трехфазный мост будет давать шесть пиков за цикл, и даже большее количество пиков может быть достигнуто за счет использования трансформаторных цепей, размещенных перед выпрямителем, для преобразования в фазу более высокого порядка.

Чтобы еще больше уменьшить эту пульсацию, можно использовать π-фильтр LC (пи-фильтр), такой как показано на рисунке 6.6. Это дополняет накопительный конденсатор C 1 последовательной катушкой индуктивности L 1 и вторым фильтрующим конденсатором C 2 , так что на выводах конечного конденсатора фильтра может быть получен более стабильный выходной сигнал постоянного тока. Последовательный индуктор имеет высокий импеданс на частоте пульсаций тока.

Рисунок 6.6 LC π-фильтр (пи-фильтр)

Более обычная альтернатива фильтру, необходимая, если для нагрузки постоянного тока требуется очень плавное напряжение питания, - это установка конденсатора фильтра с регулятором напряжения, который мы обсудим в разделе 6.3. Конденсатор фильтра должен быть достаточно большим, чтобы избежать падения пульсаций ниже напряжения падения используемого регулятора. Регулятор служит как для устранения последней пульсации, так и для устранения отклонений в характеристиках питания и нагрузки. Можно было бы использовать конденсатор фильтра меньшего размера (который может быть большим для сильноточных источников питания), а затем применить некоторую фильтрацию, а также регулятор, но это не обычная стратегия проектирования. Крайний вариант этого подхода - полностью отказаться от конденсатора фильтра и направить выпрямленный сигнал прямо во входной фильтр катушки индуктивности.Преимущество этой схемы состоит в том, что форма волны тока более плавная, и, следовательно, выпрямителю больше не приходится иметь дело с током в виде большого импульса тока только на пиках входной синусоидальной волны, а вместо этого подача тока распространяется на большую часть цикл. Обратной стороной является то, что выходное напряжение намного ниже - приблизительно среднее значение полупериода переменного тока, а не пиковое.

6.2 Выпрямители с удвоением напряжения

Простой однополупериодный выпрямитель может быть построен в двух версиях с диодом, направленным в противоположных направлениях: одна версия подключает отрицательную клемму выхода непосредственно к источнику переменного тока, а другая подключает положительную клемму выхода непосредственно к источнику переменного тока.Комбинируя оба из них с отдельными выходными сглаживающими конденсаторами, можно получить выходное напряжение, почти вдвое превышающее пиковое входное напряжение переменного тока, рисунок 6.7. Это также обеспечивает отвод посередине, что позволяет использовать такую ​​схему в качестве источника питания с разделенной шиной (положительной и отрицательной).

Рисунок 6.7 Простой удвоитель напряжения.

Вариант этого состоит в том, чтобы использовать два последовательно соединенных конденсатора для сглаживания выходного сигнала на мостовом выпрямителе, а затем установить переключатель между средней точкой этих конденсаторов и одной из входных клемм переменного тока.При разомкнутом переключателе эта схема будет действовать как обычный мостовой выпрямитель, а при замкнутом - как выпрямитель с удвоением напряжения. Другими словами, это позволяет легко получить напряжение примерно 320 В (+/- около 15%) постоянного тока из любой сети в мире, которое затем можно подать в относительно простой импульсный источник питания.

Обзор раздела:

  • Выпрямление - это преобразование переменного тока (AC) в постоянный (DC).

  • Полупериодный выпрямитель - это схема, которая позволяет приложить к нагрузке только один полупериод формы волны переменного напряжения, в результате чего на ней будет одна неизменяющаяся полярность.Результирующий постоянный ток, подаваемый на нагрузку, значительно «пульсирует».

  • Двухполупериодный выпрямитель - это схема, которая преобразует оба полупериода формы волны переменного напряжения в непрерывную серию импульсов напряжения одинаковой полярности. Результирующий постоянный ток, подаваемый на нагрузку, не так сильно «пульсирует».

  • Конденсаторы используются для сглаживания или фильтрации пульсаций, присутствующих в выпрямленном постоянном токе, а иногда используются более сложные фильтры с катушками индуктивности и конденсаторами.

6.3 Стабилитрон как регулятор напряжения

Стабилитроны широко используются в качестве источников опорного напряжения и шунтирующих стабилизаторов для регулирования напряжения в небольших цепях. При параллельном подключении к источнику переменного напряжения, такому как диодный выпрямитель, который мы только что обсудили, так что он имеет обратное смещение, стабилитрон проводит ток, когда напряжение достигает обратного напряжения пробоя диода. С этого момента относительно низкий импеданс диода поддерживает напряжение на диоде на этом значении.

Рисунок 6.8 Опорное напряжение на стабилитроне

В схеме, показанной на рисунке 6.8, типичный шунтирующий регулятор, входное напряжение В, IN , стабилизируется до стабильного выходного напряжения В, , OUT . Напряжение пробоя обратного смещения диода D Z стабильно в широком диапазоне токов и поддерживает относительно постоянное значение V OUT , даже если входное напряжение может колебаться в довольно широком диапазоне.Из-за низкого импеданса диода при такой работе используется последовательный резистор R S для ограничения тока в цепи.

В случае этой простой ссылки ток, протекающий в диоде, определяется с помощью закона Ома и известного падения напряжения на резисторе R S .

Стоимость R S должна удовлетворять двум условиям:

  • R S должен быть достаточно малым, чтобы ток через D Z удерживал D Z в обратном пробое.Значение этого тока указано в паспорте производителя для D Z . Например, обычное устройство BZX79C5V6, 5,6 V 0,5? стабилитрон, имеет рекомендуемый обратный ток 5 мА . Если через D Z существует недостаточный ток, тогда V OUT будет нерегулируемым и будет меньше номинального напряжения пробоя. При расчете R S необходимо сделать поправку на любой ток через любую внешнюю нагрузку, которая может быть подключена к V OUT , не показанным на этой диаграмме.
  • R S должен быть достаточно большим, чтобы ток через D Z не превысил номинальный максимум и не разрушил устройство. Если ток через D Z равен I D , его напряжение пробоя В B и его максимальная рассеиваемая мощность P MAX , тогда:

Нагрузка может быть помещена поперек диода в этой опорной цепи, и пока стабилитрон остается в обратном пробое, диод будет обеспечивать стабильный источник напряжения для нагрузки.Стабилитроны в этой конфигурации часто используются в качестве стабильных эталонов для более сложных схем регулятора напряжения, включающих каскады буферного усилителя для подачи больших токов на нагрузку.

Шунтирующие регуляторы просты, но требования, чтобы балластный резистор R S был достаточно мал, чтобы избежать чрезмерного падения напряжения во время наихудшего случая (низкое входное напряжение одновременно с большим током нагрузки), как правило, оставляет много тока, протекающего в диод, что делает стабилизатор довольно неэффективным с высокой рассеиваемой мощностью в режиме покоя, подходящим только для небольших нагрузок.

Эти устройства также встречаются, обычно последовательно с переходом база-эмиттер, в транзисторных каскадах, где можно использовать выборочный выбор устройства, сосредоточенного вокруг точки лавины или стабилитрона, для введения компенсирующего температурного коэффициента балансировки PN перехода транзистора. Примером такого использования может быть усилитель ошибки постоянного тока, используемый в системе обратной связи цепи регулируемого источника питания.

В качестве примечания: стабилитроны также используются в устройствах защиты от перенапряжения для ограничения скачков напряжения при переходных процессах.Еще одно примечательное применение стабилитрона - использование шума, вызванного его лавинным пробоем, в генераторе случайных чисел, который никогда не повторяется.

Пример конструкции регулятора:

Требуется выходное напряжение 5 В и требуемый выходной ток 60 мА.

Сначала мы должны выбрать стабилитрон, В Z = 4,7 В, что является ближайшим доступным значением.

Нам нужно определить номинальное входное напряжение, и оно должно быть на несколько вольт больше, чем В Z .В этом примере мы будем использовать V IN = 8V.

Как правило, мы выбираем номинальный ток через стабилитрон равным 10% от требуемого выходного тока нагрузки или 6 мА. Затем определяется ток I max = 66 мА, который будет протекать через R S (выходной ток плюс 10%).

Последовательный резистор R S = (8 В - 4,7 В) / 66 мА = 50 Ом, мы бы выбрали R S = 47 Ом, что является ближайшим стандартным значением.

Номинальная мощность резистора P RS > (8В - 4.7 В) × 66 мА = 218 мВт, поэтому мы выбираем P RS = 0,5 Вт

Максимальную мощность, которая может рассеиваться в стабилитроне при нулевом токе в выходной нагрузке, можно рассчитать как P Z > 4,7 В × 66 мА = 310 мВт, поэтому мы бы выбрали P Z = 400 мВт.

Лабораторная работа ADALM2000: стабилизатор стабилитрона

Упражнение 6.3.1

Для показанной схемы, если напряжение источника питания В IN увеличивается, напряжение на нагрузочном резисторе R L будет:

  1. увеличение

  2. уменьшение

  3. осталось прежним

Для показанной схемы, если напряжение источника питания В IN уменьшается, напряжение на нагрузочном резисторе R L будет:

  1. увеличение

  2. уменьшение

  3. осталось прежним

Для показанной схемы, если напряжение источника питания В IN увеличивается, напряжение на последовательном резисторе R S будет:

  1. увеличение

  2. уменьшение

  3. осталось прежним

Для показанной схемы, если напряжение источника питания V IN увеличивается, ток через нагрузочный резистор R L будет:

  1. увеличение

  2. уменьшение

  3. осталось прежним

Для показанной схемы, если напряжение источника питания В IN уменьшается, ток через стабилитрон D Z будет:

  1. увеличение

  2. уменьшение

  3. осталось прежним

Для показанной схемы, если напряжение источника питания В IN увеличивается, ток через последовательный резистор R L будет:

  1. увеличение

  2. уменьшение

  3. осталось прежним

Вернуться к предыдущей главе

Перейти к следующей главе

Вернуться к содержанию

Выпрямитель с диодным мостом | Electrical4U

Большинство используемых нами аппаратов - это устройства переменного тока.Для работы им требуется питание переменного тока. У нас не так много устройств, которые работают от источников постоянного тока. Но с развитием электроники постоянный ток приобретает все большее значение, поскольку эти устройства предоставляют эффективный метод преобразования переменного тока в постоянный. Раньше мы использовали синхронный преобразователь, но процесс преобразования довольно неэффективен и требует потерь. Но теперь электронные устройства, такие как диоды, используются для преобразования переменного тока в постоянный. Нам требуется источник постоянного тока для устройств постоянного тока, таких как компьютер, зарядное устройство и т. Д. Все это возможно с развитием полупроводниковой технологии.

Теперь выпрямитель - это процесс преобразования постоянного тока в переменный. Это второй этап конверсионного процесса. Он преобразует форму волны переменного напряжения в выпрямленное напряжение.
Теперь у нас есть и другие методы исправления, которые также можно использовать. Итак, мы можем подумать, зачем нам этот метод, если доступны другие методы? Ответ на этот вопрос заключается в том, что он обеспечивает определенные преимущества, такие как отсутствие необходимости в трансформаторе с центральным ответвлением, высокий коэффициент использования трансформатора, поэтому он используется из-за преимуществ, которые он предоставляет по сравнению с другими методами.

Принцип диодного мостового выпрямителя

Здесь мы подключили четыре диода, как показано на рис. Трансформатор используется для понижения напряжения до желаемого уровня на выходе, к которому подключена нагрузка, потребляющая мощность. Рис. - Схема мостового выпрямителя и форма волны (выпрямленная). Когда верхний конец вторичной обмотки трансформатора положительный, диоды D 1 и D 3 смещены в прямом направлении, и через них течет ток. Ток поступает через D 1 и выходит из D 3 на другой терминал аналогично, в течение другого полупериода D 2 и D 4 смещены в прямом направлении, ток входит через D 2 и уходит через D 4 к источнику.

Здесь конденсатор используется в качестве фильтра, который отфильтровывает частоты пульсаций и обеспечивает постоянное напряжение с меньшей частотой пульсаций. Чтобы получить на выходе стабилизированное постоянное напряжение, мы должны использовать регулятор напряжения после операции фильтрации.

Математический анализ диодного моста выпрямителя

Пиковый ток через нагрузку, если диод имеет прямое сопротивление R F , затем

Здесь мы получаем удвоенное прямое сопротивление. Предполагая, что все диоды имеют одинаковое прямое сопротивление, два диода используются в течение одного полупериода, в два раза превышающего прямое сопротивление в выражении.

Выходной ток

Где
I dc - значение постоянного тока, протекающего через нагрузку, а Im - пиковое значение переменного тока.
Выходное напряжение постоянного тока

Где
В постоянного тока - выходное постоянное напряжение, I постоянного тока - постоянный ток, протекающий в цепи, а R - сопротивление нагрузки, подключенной к цепи. Выходной ток
RMS

Выходное напряжение RMS

Форм-фактор и коэффициент амплитуды
Форм-фактор,

Где, V avg - среднее или постоянное напряжение.
Выходная частота

Где f out - выходная частота, а f in - входная частота или частота питания.
Эффективность выпрямления

Коэффициент пульсации


TUF или коэффициент использования трансформатора

Преимущества диодного мостового выпрямителя

  1. Двойная эффективность выпрямления по сравнению с полуволновым выпрямителем.
  2. Низкое напряжение пульсаций и более высокая частота, поэтому требуются простые схемы фильтров.
  3. Выпрямитель с более высоким TUF, затем с центральным отводом.
  4. Трансформатор центрального отвода не требуется.
  5. PIV или обратное пиковое напряжение составляет половину от среднего отвода.

Недостатки выпрямителя с диодным мостом

Требуются четыре диода, следовательно, стоимость выпрямителя будет выше.

4 вещи, которые вам нужно знать о мостовом выпрямителе

1) Как работает мостовой выпрямитель?

Мостовой выпрямитель - это разновидность двухполупериодного выпрямителя, который может преобразовывать переменный ток (переменный ток) в постоянный ток.Он использует как минимум 4 диода для выпрямления переменного тока, и на рисунке ниже показано, как работает выпрямление.

Рис. 1 Ток через мостовой выпрямитель, (а) во время положительного полупериода входного сигнала переменного тока;
(b) во время отрицательного полупериода входного сигнала переменного тока (Источник: BYJU’S)

На рис. 1 показан мостовой выпрямитель с подачей на него сигнала переменного тока. На рис. 1 (а) показано время, когда сигнал переменного тока находится в положительном полупериоде, а на рис. 1 (b) показано время, когда сигнал переменного тока находится в отрицательном полупериоде.Из рис. 1 (а) видно, что диоды D1 и D3 смещены в прямом направлении, а диоды D2 и D4 смещены в обратном направлении; и из рис. 1 (b) диод D2 и D4 смещены в прямом направлении, а диоды D1 и D3 смещены в обратном направлении в течение отрицательного полупериода.

Посмотрите на выходной сигнал постоянного тока, мы можем обнаружить, что ток всегда течет от клеммы B к D, поэтому VBD всегда положительный. Так и происходит исправление. В результате мостовой выпрямитель снизит входное напряжение почти на 1.4В (2 диодных капли).

2) Какие характеристики у мостового выпрямителя?

Основными характеристиками мостового выпрямителя являются коэффициент пульсации , пиковое обратное напряжение (PIV) и КПД .

1. Коэффициент пульсации
Поскольку любой входной сигнал переменного тока является синусоидальным сигналом, выходной сигнал постоянного тока после выпрямления будет пульсирующим, а коэффициент, используемый для измерения плавности сигнала, называется коэффициентом пульсаций. Обычно коэффициент пульсации равен 0.48 в мостовом выпрямителе. Конденсатор можно использовать для сглаживания выходного сигнала постоянного тока и снижения коэффициента пульсаций.

Рис. 2 (а) мостовой выпрямитель со сглаживающим конденсатором;
(b) форма волны напряжения выходного сигнала постоянного тока с / без сглаживающего конденсатора
(Источник: BYJU’S, Electronics Tutorials)

2. Пиковое обратное напряжение (PIV)
Пиковое обратное напряжение (PIV) - это пиковое напряжение на диоде при обратном смещении. В идеале PIV мостового выпрямителя такое же, как выходное напряжение постоянного тока; Практически разница между PIV и выходным напряжением равна 0.7 В, то есть PIV = VBD (выход) + 0,7 В.

Рис. 3 Связь между PIV и VBD (выход) (Источник: InstrumentationTools.com)

3. КПД
КПД мостового выпрямителя показывает, насколько эффективен мостовой выпрямитель. Он определяется как выходная мощность постоянного тока, деленная на входную мощность переменного тока.
η = выход PDC / вход PAC.

3) Какие бывают типы мостовых выпрямителей?

1. Однофазные и трехфазные мостовые выпрямители
4 диода в мостовом выпрямителе, о которых говорилось выше, являются основным случаем, и этот тип мостового выпрямителя является однофазным.Другой тип мостового выпрямителя - трехфазный выпрямитель с 6 диодами. Трехфазные мостовые выпрямители используются для трехфазных источников питания. При наложении трех синусоидальных волн выходная мощность трехфазного мостового выпрямителя больше, PIV больше, а коэффициент пульсации меньше.

Рис.4 Однофазный (слева) и трехфазный (справа) мостовой выпрямитель (Источник: ELPROCUS)

2. Неуправляемые и контролируемые мостовые выпрямители
Мостовые выпрямители, использующие диоды для реализации выпрямления, называются неуправляемыми мостовыми выпрямителями.Неуправляемый мостовой выпрямитель может обеспечивать фиксированное выходное напряжение постоянного тока из заданного входного сигнала переменного тока. Мостовые выпрямители, использующие для выпрямления другие управляемые устройства, такие как MOSFET, SCR и IGBT, называются управляемыми мостовыми выпрямителями. Управляемый мостовой выпрямитель может обеспечивать регулируемое выходное напряжение постоянного тока.

4) Каковы области применения мостовых выпрямителей?

Любое приложение, которое должно преобразовывать входной переменный ток в выход постоянного тока, может использовать в схеме мостовые выпрямители.Обычно используются источники питания, умножители напряжения, генераторы импульсов, радиосигналы AM, электросварка и т. Д.

Мостовые выпрямители на TECHDesign

Вы можете напрямую приобрести высококачественные мостовые выпрямители у известного ведущего поставщика PANJIT на TECHDesign. PANJIT предлагает вам на выбор однофазные неуправляемые мостовые выпрямители, включая выпрямители общего назначения и мостовые выпрямители Шоттки. Здесь представлены продукты с различными спецификациями для различных областей применения.Приходите и покупайте сейчас!

➔ Узнать больше Выбор редактора

Продолжить чтение

Полуполупериодный и полнополупериодный выпрямители | Преобразование переменного тока в постоянный ток

Преобразование мощности очень распространено в современной электронике. Мы постоянно переключаемся с переменного тока на постоянный и наоборот. Обычным источником переменного тока является источник питания, тогда как батареи используются для питания постоянного тока по мере необходимости. Однако преобразование переменного тока в постоянный - это более простой способ вместо того, чтобы покупать новую батарею каждый раз, когда вам нужен постоянный ток.Выпрямитель - это электрическое устройство, которое преобразует переменный ток в постоянный, и часто используется во многих устройствах, используемых вокруг нас. Однако одноступенчатый выпрямитель не создает плавного постоянного тока, который можно было бы использовать. Многоступенчатое выпрямление и дополнительные схемы необходимы для более плавного или пригодного для использования постоянного тока. Посмотрим, как это происходит.

Основы полуволнового и полноволнового выпрямления

Самый простой выпрямитель - это диод, подключенный к источнику переменного тока. Это также известно как полуволновой выпрямитель. Простой однополупериодный выпрямитель представляет собой одиночный диод с p-n переходом, подключенный последовательно к нагрузочному резистору.Работу полуволнового выпрямителя легко понять: диод с p-n переходом проводит ток только тогда, когда он смещен в прямом направлении.

Этот принцип используется в полуволновом выпрямителе для преобразования переменного тока в постоянный. Здесь предусмотрен входной цикл переменного тока. Это входное напряжение понижается с помощью трансформатора. Диод с p-n переходом проводит ток только при прямом смещении. Тот же принцип используется в полуволновом выпрямителе для преобразования переменного тока в постоянный. Вход здесь - переменный ток.Это входное напряжение понижается с помощью трансформатора. Поскольку диод смещен в прямом направлении в течение полупериода переменного тока, выход доступен только в течение этого полупериода.

Для уменьшения пульсаций в цепи выпрямителя с конденсаторным фильтром:

  • РЛ следует увеличить.
  • Входная частота
  • должна быть уменьшена.
  • Входная частота
  • должна быть увеличена.
  • Следует использовать конденсаторы
  • с высокой емкостью.
Схема однополупериодного выпрямителя Выход полуволнового выпрямителя

Двухполупериодный выпрямитель

Подобно полуволновой схеме, двухполупериодная схема выпрямителя вырабатывает выходное напряжение или ток, которые являются чисто постоянным током или имеют некоторую заданную составляющую постоянного тока.Двухполупериодные выпрямители имеют ряд фундаментальных преимуществ перед своими полуволновыми выпрямителями. Среднее выходное напряжение постоянного тока выше, чем для полуволны, выход двухполупериодного выпрямителя имеет меньшую пульсацию, чем у полуволнового выпрямителя, что дает относительно более гладкую форму выходного сигнала.

Часто используются два основных типа двухполупериодных выпрямителей. В меньшей конструкции используются два диода вместо одного диода, используемого в полуволновом диоде, то есть по одному на каждую половину цикла.Многообмоточный трансформатор используется там, где вторичная обмотка разделена поровну на две половины с центральным ответвленным соединением. Подключение двухполупериодного выпрямителя с отводом по центру показано ниже.

Схема двухполупериодного выпрямителя с центральным ответвлением Схема двухполупериодного выпрямителя с диодным мостом Полная форма сигнала синусоидального выпрямителя

Для другой конфигурации требуется четыре диода, подключенные по схеме Н-моста. Четыре диода, обозначенные от D1 до D4, расположены «последовательными парами», и только два диода проводят ток в течение каждого полупериода.Во время положительного полупериода питания диоды D1 и D2 проходят последовательно, в то время как диоды D3 и D4 смещены в обратном направлении, и ток течет через нагрузку. Во время отрицательного полупериода питания диоды D3 и D4 проходят последовательно, но диоды D1 и D2 выключаются, поскольку теперь они смещены в обратном направлении. Ток, протекающий через нагрузку, имеет то же направление, что и раньше.

Фильтрация выпрямленного напряжения

Выходной сигнал через диоды в вышеуказанных шагах не является ни полным, ни полностью постоянным.Выходной сигнал не является постоянным постоянным током и его нецелесообразно использовать с цепями. Схема фильтра, также известная как сглаживающий конденсатор, добавляется к схеме выпрямителя для улучшения выходного сигнала. Сглаживающие конденсаторы подключаются параллельно нагрузке на выходе двухполупериодного мостового выпрямителя. Эта схема фильтра увеличивает средний выходной уровень постоянного тока, поскольку конденсатор действует как запоминающее устройство. Сглаживающий конденсатор преобразует пульсирующий выход выпрямителя в более плавный выход постоянного тока.

Конденсаторный выход

Тем не менее, на выходе все еще есть небольшая пульсация, которую можно сгладить путем изменения номиналов конденсатора.Напряжение пульсаций обратно пропорционально величине сглаживающего конденсатора. Эти два связаны следующей формулой:

В пульсация = I нагрузка / (fxC)

Альтернативой является использование ИС регулятора напряжения для постоянного источника питания постоянного тока.

Вы можете ознакомиться с конструкцией мостового выпрямителя здесь с видеоуроком:

Видео предоставлено:
ElectroBOOM
Эта статья была впервые опубликована 8 августа 2017 г., а недавно - 13 декабря 2019 г.
.

Author:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *