Диодный мост: устройство, принцип работы и сферы применения

Диодный мост электрического генератора это электрическая схема состоящая из нескольких мощных диодов и варистора, и служащая для выпрямления электрического тока поступающего с ротора возбудителя генератора на его силовой ротор.

Устройство и принцип работы диодного моста

Принцип работы диодного выпрямителя заключается в способности диодов пропускать электроток в одном направлении и предотвращать его обратное прохождение.

 

 

 

 

Основные этапы выпрямления синусоиды переменного тока:

1. На вход выпрямительного блока поступает переменный ток 50-60 Гц.
2. Сборка пропускает электроток в прямом направлении. При этом часть токовой синусоиды, которую полупроводниковая схема считает обратной, срезается и ее знак меняется на противоположный.
3. В итоге функционирования полупроводникового моста на выход подается однополярный пульсирующий ток. Частота пульсаций выходного тока равна удвоенной частоте входного тока – 50х2 = 100 Гц.

Полученный на выходе выпрямительной схемы пульсирующий ток постоянным не является.

Основной вид устройства выпрямительного блока генератора с диодным мостом – это две теплоотводящие пластины, изготовленные из алюминиевого сплава. Пластины могут объединяться в общую конструкцию через 3 изолирующие втулки, а могут быть смонтированы отдельно друг от друга. В каждую из них впаивается по 3 диода – 3 положительных и 3 отрицательных. Плюсовые и минусовые полупроводники соединяются в пары.

Полупроводниковые выпрямители из единичных диодов или сборок

Диоды могут по отдельности впаиваться на плату, но в случае с диодным мостом генератора используется более прогрессивное решение – диодные сборки, подразумевающие объединение полупроводников в общем корпусе или на пластине. Это предпочтительный вариант – такой выпрямитель обходится дешевле и занимает меньший объем.

Полупроводниковые элементы в этом случае подбираются в заводских условиях с контролем всех параметров. У отдельных диодов характеристики могут отличаться, что негативно сказывается на функционировании схемы.

Так же, что очень важно, для защиты от влаги и вибрации, вся диодная сборка заливается специальной смолой, или так называемым компаундом.

Другие преимущества сборки: работа всех ее элементов в едином тепловом режиме, что снижает вероятность выхода из строя отдельного полупроводника, простота монтажа прибора. Минусы сборки – сложность контроля за работоспособностью отдельно взятого полупроводника, невозможность замены одного отдельного элемента в случае его выхода из строя. Но при правильной подборке диодов сборки исправно служат в течение длительного времени.

Выпрямители в одно- и трехфазных сетях переменного тока

Диодный мост, используемый в электросетях напряжением 220 В, состоит из 4 диодов, трехфазных – из 6 полупроводниковых элементов. Принцип работы этих полупроводниковых выпрямителей одинаковый.

Существует множество схем трехфазных выпрямительных блоков, самая мощная и совершенная из них состоит из 6 мостов, включенных параллельно.

Виды диодных мостов по мощности

Разные модели полупроводниковых выпрямителей рассчитаны на разный номинальный ток. По этому параметру полупроводниковые выпрямительные приборы делят на следующие серии:

• малой мощности – величина номинального тока до 0,3 А;
• средней мощности – 0,3 А – 10 А;
• большой мощности – более 10 А.

Одна из важных характеристик полупроводникового выпрямителя – наибольшее обратное напряжение, которое может выдержать блок. Если этот показатель будет превышен, то прибор выйдет из строя.

Области применения диодных мостов

Применяются в конструкции любого синхронного генератора переменного тока для обеспечения функционирования вращающегося магнитного поля силового ротора.

Диодные мосты применяют в основном для ремонта вышедшего из строя генератора.

Купить диодные выпрямительные мосты можно для применения в электросистемах городского электрического транспорта (трамваев, троллейбусов, метро), электровозов, в промышленных системах очистки газовых смесей, буровом оборудовании.

Устройство и работа выпрямительного диода

Устройство и работа выпрямительного диода. Диодный мост.

Здравствуйте уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Продолжаем знакомиться с полупроводниковыми диодами. В предыдущей части статьи мы с Вами разобрались с принципом работы диода, рассмотрели его вольт-амперную характеристику и выяснили, что такое пробой p-n перехода.
В этой части мы рассмотрим устройство и работу выпрямительных диодов .

Выпрямительный диод – это полупроводниковый диод, предназначенный для преобразования переменного тока в постоянный. Однако, это далеко не полная область применения выпрямительных диодов: они широко используются в цепях управления и коммутации, в схемах умножения напряжения, во всех сильноточных цепях, где не предъявляется жестких требований к временным и частотным параметрам электрического сигнала.

Общие характеристики выпрямительных диодов.

В зависимости от значения максимально допустимого прямого тока выпрямительные диоды разделяются на диоды малой. средней и большой мощности:

малой мощности рассчитаны для выпрямления прямого тока до 300mA;
средней мощности – от 300mA до 10А;
большой мощности — более 10А.

По типу применяемого материала они делятся на германиевые и кремниевые. но, на сегодняшний день наибольшее применение получили кремниевые выпрямительные диоды ввиду своих физических свойств.

Кремниевые диоды, по сравнению с германиевыми, имеют во много раз меньшие обратные токи при одинаковом напряжении, что позволяет получать диоды с очень высокой величиной допустимого обратного напряжения, которое может достигать 1000 – 1500В, тогда как у германиевых диодов оно находится в пределах 100 – 400В.

Работоспособность кремниевых диодов сохраняется при температурах от -60 до +(125 — 150)º С, а германиевых – лишь от -60 до +(70 – 85)º С. Это связано с тем, что при температурах выше 85º С образование электронно-дырочных пар становится столь значительным, что происходит резкое увеличение обратного тока и эффективность работы выпрямителя падает.

Технология изготовления и конструкция выпрямительных диодов.

Конструкция выпрямительных диодов представляет собой одну пластину кристалла полупроводника, в объеме которой созданы две области разной проводимости, поэтому такие диоды называют плоскостными .

Технология изготовления таких диодов заключается в следующем:
на поверхность кристалла полупроводника с электропроводностью n -типа расплавляют алюминий. индий или бор. а на поверхность кристалла с электропроводностью p -типа расплавляют фосфор .

Под действием высокой температуры эти вещества крепко сплавляются с кристаллом полупроводника. При этом атомы этих веществ проникают (диффундируют) в толщу кристалла, образуя в нем область с преобладанием электронной или дырочной электропроводностью. Таким образом получается полупроводниковый прибор с двумя областями различного типа электропроводности — а между ними p-n переход.

Большинство распространенных плоскостных кремниевых и германиевых диодов изготавливают именно таким способом.

Для защиты от внешних воздействий и обеспечения надежного теплоотвода кристалл с p-n переходом монтируют в корпусе.
Диоды малой мощности изготавливают в пластмассовом корпусе с гибкими внешними выводами, диоды средней мощности – в металлостеклянном корпусе с жесткими внешними выводами, а диоды большой мощности – в металлостеклянном или металлокерамическом корпусе, т.е. со стеклянным или керамическим изолятором. Пример выпрямительных диодов германиевого (малой мощности) и кремниевого (средней мощности) показан на рисунке ниже.

Кристаллы кремния или германия (3 ) с p-n переходом (4 ) припаиваются к кристаллодержателю (2 ), являющемуся одновременно основанием корпуса. К кристаллодержателю приваривается корпус (7 ) со стеклянным изолятором (6 ), через который проходит вывод одного из электродов (5 ).

Маломощные диоды, обладающие относительно малыми габаритами и весом, имеют гибкие выводы (1 ) с помощью которых они монтируются в схемах.

У диодов средней мощности и мощных, рассчитанных на значительные токи, выводы (1 ) значительно мощнее. Нижняя часть таких диодов представляет собой массивное теплоотводящее основание с винтом и плоской внешней поверхностью, предназначенное для обеспечения надежного теплового контакта с внешним теплоотводом (радиатором).

Электрические параметры выпрямительных диодов.

У каждого типа диодов есть свои рабочие и предельно допустимые параметры, согласно которым их выбирают для работы в той или иной схеме:

Iобр – постоянный обратный ток, мкА;
Uпр – постоянное прямое напряжение, В;
Iпр max – максимально допустимый прямой ток, А;
Uобр max – максимально допустимое обратное напряжение, В;

Р max – максимально допустимая мощность, рассеиваемая на диоде;
Рабочая частота. кГц;
Рабочая температура. С.

Здесь приведены далеко не все параметры диодов, но, как правило, если надо найти замену, то этих параметров хватает.

Схема простого выпрямителя переменного тока на одном диоде.

Разберем схему работы простейшего выпрямителя, которая изображена на рисунке:

На вход выпрямителя подадим сетевое переменное напряжение, в котором положительные полупериоды выделены красным цветом, а отрицательные – синим. К выходу выпрямителя подключим нагрузку (Rн ), а функцию выпрямляющего элемента будет выполнять диод (VD ).

При положительных полупериодах напряжения, поступающих на анод диода диод открывается. В эти моменты времени через диод, а значит, и через нагрузку (Rн ), питающуюся от выпрямителя, течет прямой ток диода Iпр (на правом графике волна полупериода показана красным цветом).

При отрицательных полупериодах напряжения, поступающих на анод диода диод закрывается. и во всей цепи будет протекать незначительный обратный ток диода (Iобр ). Здесь, диод как бы отсекает отрицательную полуволну переменного тока (на правом графике такая полуволна показана синей пунктирной линией).

В итоге получается, что через нагрузку (Rн ), подключенную к сети через диод (VD ), течет уже не переменный, поскольку этот ток протекает только в положительные полупериоды, а пульсирующий ток – ток одного направления. Это и есть выпрямление переменного тока.

Но таким напряжением можно питать лишь маломощную нагрузку, питающуюся от сети переменного тока и не предъявляющую к питанию особых требований, например, лампу накаливания.
Напряжение через лампу будет проходить только во время положительных полуволн (импульсов), поэтому лампа будет слабо мерцать с частотой 50 Гц. Однако, за счет тепловой инертности нить не будет успевать остывать в промежутках между импульсами, и поэтому мерцание будет слабо заметным.

Если же запитать таким напряжением приемник или усилитель мощности, то в громкоговорителе или колонках мы будем слышать гул низкого тона с частотой 50 Гц, называемый фоном переменного тока. Это будет происходить потому, что пульсирующий ток, проходя через нагрузку, создает в ней пульсирующее напряжение, которое и является источником фона.

Этот недостаток можно частично устранить, если параллельно нагрузке подключить фильтрующий электролитический конденсатор (Cф) большой емкости.

Заряжаясь импульсами тока во время положительных полупериодов, конденсатор (Cф ) во время отрицательных полупериодов разряжается через нагрузку (Rн ). Если конденсатор будет достаточно большой емкости, то за время между импульсами тока он не будет успевать полностью разряжаться, а значит, на нагрузке (Rн ) будет непрерывно поддерживаться ток как во время положительных, так и во время отрицательных полупериодов. Ток, поддерживаемый за счет зарядки конденсатора, показан на правом графике сплошной волнистой красной линией.

Но и таким, несколько сглаженным током тоже нельзя питать приемник или усилитель потому, что они будут «фонить», так как уровень пульсаций (Uпульс ) пока еще очень ощутим.
В выпрямителе, с работой которого мы познакомились, полезно используется энергия только половины волн переменного тока, поэтому на нем теряется больше половины входного напряжения и потому такое выпрямление переменного тока называют однополупериодным. а выпрямители – однополупериодными выпрямителями. Эти недостатки устранены в выпрямителях с использованием диодного моста .

Диодный мост.

Диодный мост – это небольшая схема, составленная из 4-х диодов и предназначенная для преобразования переменного тока в постоянный. В отличие от однополупериодного выпрямителя, состоящего из одного диода и пропускающего ток только во время положительного полупериода, мостовая схема позволяет пропускать ток в течение каждого полупериода. Диодные мосты изготавливают в виде небольших сборок заключенных в пластмассовый корпус.

Из корпуса сборки выходят четыре вывода напротив которых расположены знаки «+ », «— » или «

», указывающие, где у моста вход. а где выход. Но не обязательно диодные мосты можно встретить в виде такой сборки, их также собирают включением четырех диодов прямо на печатной плате, что очень удобно.

Например. Вышел из строя один из диодов моста, если будет стоять сборка, то ее смело выкидываем, а если мост будет собран из четырех диодов прямо на плате — меняем неисправный диод и все готово.

На принципиальных схемах диодный мост обозначают включением четырех диодов в мостовую схему, как показано в левой части нижнего рисунка: здесь, диоды являются как бы плечами выпрямительного моста.
Такое графическое обозначение моста можно встретить еще в старых журналах по радиотехнике. Однако, на сегодняшний день, в основном, диодный мост обозначают в виде ромба, внутри которого расположен значок диода, указывающий только на полярность выходного напряжения.

Теперь рассмотрим работу диодного моста на примере низковольтного выпрямителя. В таком выпрямителе, с использованием четырех диодов, во время каждой полуволны работают поочередно два диода противоположных плеч моста, включенных между собой последовательно, но встречно по отношению ко второй паре диодов.

Со вторичной обмотки трансформатора переменное напряжение поступает на вход диодного моста. Когда на верхнем (по схеме) выводе вторичной обмотки возникает положительный полупериод напряжения, ток идет через диод VD3. нагрузку Rн. диод VD2 и к нижнему выводу вторичной обмотки (см. график а ). Диоды VD1 и VD4 в этот момент закрыты и через них ток не идет.

В течение другого полупериода переменного напряжения, когда плюс на нижнем (по схеме) выводе вторичной обмотки, ток идет через диод VD4. нагрузку Rн. диод VD1 и к верхнему выводу вторичной обмотки (см. график б ). В этот момент диоды VD2 и VD3 закрыты и ток через себя не пропускают.

В результате мы видим, что меняются знаки напряжения на вторичной обмотке трансформатора, а через нагрузку выпрямителя идет ток одного направления (см. график в ). В таком выпрямителе полезно используются оба полупериода переменного тока, поэтому подобные выпрямители называют двухполупериодными .

И в заключении отметим, что работа двухполупериодного выпрямителя по сравнению с однопериодным получается намного эффективней:

1. Удвоилась частота пульсаций выпрямленного тока;
2. Уменьшились провалы между импульсами, что облегчило задачу сглаживания пульсаций на выходе выпрямителя;
3. Среднее значение напряжения постоянного тока примерно равно переменному напряжению, действующему во вторичной обмотке трансформатора.

А если такой выпрямитель дополнить фильтрующим электролитическим конденсатором. то им уже смело можно запитывать радиолюбительскую конструкцию.

Ну вот, мы с Вами практически и закончили изучать диоды. Конечно, в этих статьях дано далеко не все, а только основные понятия, но этих знаний Вам уже будет достаточно, чтобы собрать свою радиолюбительскую конструкцию для дома, в которой используются полупроводниковые диоды.

А в качестве дополнительной информации посмотрите видеоролик, в котором рассказывается, как проверить диодный мост мультиметром .

1. Борисов В.Г — Юный радиолюбитель. 1985г.
2. Горюнов Н.Н. Носов Ю.Р — Полупроводниковые диоды. Параметры, методы измерений. 1968г.
3. Пасынков В.В. Чиркин Л.К — Полупроводниковые приборы: Учеб. для вузов по спец. «Полупроводники и диэлектрики» и «Полупроводниковые и микроэлектронные приборы» — 4-е изд. перераб. и доп. 1987г.

Понравилась статья — поделитесь с друзьями:

Иван
28. Jan. 2014 в 11:53

Прочитал Вашу статью перед зачётом по электронике в Университете и открыл для себя этот материал другими глазами, более просто больше нигде не читал. Спасибо Вам.
Но у меня появился вопрос: в диодном мосту при протекании тока через VD3 к VD2 после Rн, ток не уходит ещё и на VD1 ведь он включен как и VD2 анодом к Rн?
Спасибо.

Сергей
28. Jan. 2014 в 14:49

Добрый день Иван!
Спасибо.
Вы правы. После нагрузки ток попадает и на VD1 и на VD2. Но в данный полупериод (сплошная стрелка) VD1 закрыт, так как и на катоде и на аноде присутствует положительный потенциал, и поэтому прохождения тока через него нет, и это получается уже не диод а резистор с ооогромным сопротивлением.
А так как ток идет по найменьшему сопротивлению, то он идет на VD2 и на нижний вывод вторичной обмотки.
Диод VD4 также представляет резистор с ооогромным сопротивлением — но это только в первый полупериод.
Во втором полупериоде, когда положительный потенциал пойдет снизу-вверх, диоды поменяются местами.
Удачи!

Александр
16. Apr. 2014 в 14:50

Здравствуйте, подскажите еще один момент по диодному мосту.
А как проходит ток по VD2, если -(минус) подключен к аноду диода, а анод положителен.

Сергей
16. Apr. 2014 в 19:27

Добрый вечер Александр!
На анодах диодов VD1 и VD2 отрицательное напряжение образуется, а затем снимается нагрузкой Rн.

Эдик
20. Apr. 2014 в 19:37

добрый вечер!Спасибо Вам за подробное описание основ,незнание которых непозволительное упущение, т.к.рано или поздно это может пригодиться.Я пытаюсь выпрямить 12 вольт для запуска двигателя от шуруповерта.Регулировать обороты буду при помощи ШИМ. Но вот мост,который я собрал из диодов 5408 сильно греется под нагрузкой, до 80 гр.С. Попробовал диод Д213А на 10А,нагрелся до 100.Вопрос:нагрев до такой температуры-это нормально?Или необходимо применить более мощные диоды, напр. MBR1650 и т.д.Неужели и он будет так же нагреваться? Под нагрузкой ток примерно 8-9А. ????

Сергей
20. Apr. 2014 в 20:13

Добрый вечер Эдик!
Нагрев допускается до 120 градусов, но это еще Советские стандарты.
Вы установите диоды на радиатор и проблема с нагревом отпадет.

Найдите дюралевую или алюминиевую полоску толщиной 5-7мм, благо сейчас это не проблема, и нарежьте четыре кусочка размером 80х80мм. На эти кусочки закрепите диоды. Для лучшего контакта диода с пластиной, место, где будет крепиться диод, слегка пройдите наждачной бумагой, и когда будете крепить диод, смажьте обе плоскости вазелином или машинным маслом. Смазка нужна для лучшего контакта между поверхностями.
Удачи!

Эдик
21. Apr. 2014 в 22:25

Сергей,большое спасибо.Честно говоря, я прошерстил все свои книги. Нашел и объяснение причины нагрева.Меня смутило то, что без нагрузки, т.е. на холостом ходу двигателя нагрев был терпимым,около 80.Я не могу на неделе вырваться в Радиолавку,купить сборку диода Шотки,поэтому попробую собрать мост на базе 4-х 213А,что даст в пределах 20А. Их тоже можно прикрепить для охлаждения к алюминиевой пластине с помощью хомутика,я думаю.Простите,для Вас является очевидным то, что для меня представляет китайскую грамоту.Как говорил тов.Козьма Прутков: Многие вещи нам непонятны потому, что они не входят в круг наших понятий.Постараюсь быть прилежным Вашим учеником.

Сергей
21. Apr. 2014 в 23:11

Эдик!
Вы не гонитесь за мощными диодами.
Поймите одно: если через диод или диодную сборку идет ток, больший, чем на который рассчитан холостой ход p-n перехода диода, то диод будет однозначно греться. Вы можете установить диодную сборку с меньшими параметрами, и она справиться, но ей нужно охлаждение. Как правило, выпрямительные диоды всегда устанавливаются на радиаторах.

Дмитрий
10. May. 2014 в 19:29

Сергей, посоветуйте пожалуйста, какие лучше купить диоды для диодного моста. Требуется выпрямить ток блока питания 12В. 3А.
Спасибо за статью! ????

Сергей
10. May. 2014 в 21:15

Добрый вечер Дмитрий!
Спасибо!
Из отечественных:
Д232; Д242-Д248; КД202; КД203; КД206; КД210; КД213 — с любым буквенным индексом.
Диоды в обязательном порядке устанавливайте на радиатор.
Удачи ???? !

АстролонЫч
14. May. 2014 в 10:28

Спасибо за познавательную статью. Буду рад прочесть в таком же простом и понятном изложении про другие дискретные элементы

Сергей
27. May. 2014 в 09:58

Алексей!
Если смотреть по схеме, то одно входное плечо моста подключайте к клемме «М», а второе входное на «О2» клемм бкс. С клеммы «О1» идет на аккумулятор уже выпрямленное напряжение по однополупериодной схеме, а с клеммы «О2» идет чистая переменка с генератора.
Схемы и рекомендации нарисованы правильно, а вот, что касается отсутствие обмотки возбуждения — мне это не о чем не говорит, да и спросить не у кого.
Удачи!

Алексей
27. May. 2014 в 11:11

Это понятно, но как правильно в эту цепь включить реле,у которого три контакта. И на одной из схем, после моста включена реле,но -моста на массе,диод не выгорит из-за этого? И стоит ли запитать -моста -реле -акб между собой ,или можно на массу. Извините за 101 вопрос,электрика не совсем моя стихия

Сергей
27. May. 2014 в 11:45

Алексей!
Если я правильно понял вопрос:

Алексей
27. May. 2014 в 12:09

Как бы да,вот по схеме после бкс можно так сделать?
Единственное,что у всех лампочек минус запитан на корпус. И стандартно абсолютно все приборы на массу(корпус).На одной из схем бкс отключают от корпуса и ведут отдельно провод с генератора(кольцуют якобы переменку),стоит это делать?

Сергей
27. May. 2014 в 17:14

Алексей!
Вы без корпуса (общего или минуса) ничего не сделаете. На одном плюсе работать ничего не будет, сами понимаете. Если хоть один провод откините от бкс, то работать вообще ничего не будет.
Если хотите отдельный корпус (общий или минус), то ставьте еще один генератор и от него ведите еще одну линию.

Алексей
27. May. 2014 в 17:29

Вы меня неправильно поняли.Вот что я имел ввиду http://moto-planeta.ru/forum/topic_4694/1

Сергей
27. May. 2014 в 18:02

Алексей!
Может я что-то не так понял, так как техники у меня такой нет, но схема, которую я нарисовал и которые Вы мне выслали, все соответствуют Вашему желанию. И даже на форуме это подтверждено.
Что Вас не устраивает.
Какие еще вопросы.
P.S. Запомните раз и навсегда: от одного источника питания можно получить несколько разных плюсов, но минус, общий, масса, корпус всегда будет один. Потому что он общий, он опора, от минуса к плюсу бегут электроны.
Удачи!

Алексей
27. May. 2014 в 18:12

Александр
05. Jun. 2014 в 15:14

Добрый День.
Прошу посоветовать на предмет наличия оборудования для решения сл. проблемы:
— Мне надо переменный ток на 12-25 Вольт преобразовать в постоянный на 12-25 Вольт, мощностью от 30Ватт
Спасибо.

Сергей
05. Jun. 2014 в 16:03

Добрый день Александр!
Подойдут диоды из серии 1N4001 — 1N4007. Это самые распространенные кремниевые диоды.

Иван
12. Jun. 2014 в 11:42

Замечательно написано! Хотелось бы точно также понятно о работе конденсаторов на примере работы небольших схем. Спасибо!

Сергей
12. Jun. 2014 в 16:03

Добрый день Иван!
В скором времени планирую.
Спасибо за оставленный комментарий!

Александр
25. Jun. 2014 в 16:37

Задача: переменное 220 вольт — получить постоянное 220 вольт. Вопрос можно ли в мостовой схеме использовать диоды КД-213 а,б,в с обратным напряжением 200 вольт. Ведь в мостовой схеме в одно плечо нагрузки вроде как включается последовательно два диода.

Сергей
25. Jun. 2014 в 18:03

Александр!
Эти диоды не подойдут.
Используйте диоды на обратное напряжение не менее 300 В.
В мостовой схеме ток идет через один диод.

Александр
25. Jun. 2014 в 21:05

Александр
25. Jun. 2014 в 21:29

Сергей, только что при очередном проведённом измерении, падение напряжения на диодах д-231А составило 105 вольт на каждом. Так и диодах КД-213 то же такое. Получается использование диодов на напряжение 200 вольт достаточно! Доказано ПРАПОЩИКОМ ГОЛУБЕНКО ИВАНОМ ВАСИЛЬЕВИЧЕМ В 1973 году. С уважением Александр, бывший комвзвода связи у Иван Васильевича.

Александр
25. Jun. 2014 в 21:35

Да и еще, для экономии электроэнергии и электролампочек на общий выключатель освещения лестничных клеток, я установил в своём ЖСК в 1996 году диоды КД213 (других не было под рукой) и ничего работают до сих пор.
Спасибо.

Сергей
25. Jun. 2014 в 22:18

Бывшему комвзвода Александру от бывшего библиотекаря-кинорадиомеханика Сергея!
Довелось служить в самом начале 90-х — присягал еще Советскому Союзу.
Так вот: над дверью перед входом в клуб висела лампа и с периодичностью раз в месяц перегорала. От старшины Васильева поступил приказ: ликвидировать это безобразие. В разрыв лампы, помню как сейчас, установил диод Д7Б (почти как ДМБ) — других небыло. За время моей службы лампа больше не перегорала.
На гражданке такое не прошло. Рванул так, что помял корпус выключателя.
Скорее всего, Ваши диоды «выкручиваются» за счет лошадиного тока в 10 А.
Точно ответить не могу, а в сказки уже не верю.
Удачи!

Александр
25. Jun. 2014 в 23:10

Спасибо. Смотрите второй закон Кирхгофа, а также закон Ома. Здесь начинает работать уже постоянный ток. Поэтому падение напряжения на нагрузке и диоде делится, поэтому диоды и держат. Но. если будет нагрузка больше допустимой катастрофа неизбежна!

Сергей
26. Jun. 2014 в 00:18

Александр!
В полупроводнике действуют другие законы.
Если p-n переход диода не рассчитан на обратное напряжение свыше 200 В и ток нагрузки более 300 mA, то чтобы ты не делал, а при подаче сверх лимита диод сгорит при любом раскладе. Здесь дело только во времени.
P.S. Я все думаю про армейский диод: мне кажется, что была опечатка в букве.

Александр
26. Jun. 2014 в 04:28

Спасибо за ответ. Опечатки в букве наверное нет. ПП приборы для армии с пометкой ВП или ромбиком делали более качественно. Ну да ладно время покажет.

Алишер
07. Aug. 2014 в 20:21

Пытаюсь запустить шуруповерт без батарей.
Читал что требует большие токи в работе. Наверное до 10А.
Шуруповерт 9.6V DC
Есть диоды Д247 и Д242.
Какое напряжение нужно с транса и какой кондер?
Спасибо!

Сергей
09. Aug. 2014 в 01:19

Здравствуйте Алишер!
Диоды подойдут, а на выходе с транса нужно иметь напряжение 10 Вольт. Поставьте два кондера по 500 мкф х 16 Вольт.

Алишер
10. Aug. 2014 в 09:04

Спасибо Сергей!
Как правильно оценить максимальный ток который может выдать выпрямитель?
Имею ввиду если нагрузка скажем до 25А. Напряжение 10V.
Понимаю что нужен большой транс. Но насколько большой?

Сергей
13. Aug. 2014 в 14:18

Добрый день Алишер!
Подойдет от старого цветного телевизора Советского производства, например «Электрон».
В таких телевизорах использовались трансы мощностью от 180 до 320 Вт (ТС-180, ТС-240).
Вам придется смотать или домотать вторичную обмотку.
Удачи!

Paul
25. Aug. 2014 в 18:04

Доброго времени суток, Сергей! Интересует такой вопрос. Собран мост на Д246. Питание напрямую из сети. Каково будет выходное напряжение? (Около 300В?) нужен ли фильтр и какой? Охлаждение? Нагрузка рассчитывается в пределах 200Вт. Запитываться будет блок питания компьютера на вход (он используется в качестве конвертора)

Сергей
25. Aug. 2014 в 19:03

Добрый вечер Paul!
На нагрузке Вы получите 220В.
На счет фильтра не скажу, а вот конденсатор 20 — 50мкф 400В после моста поставьте.
Диоды устанавливайте на радиаторы и обязательно делайте охлаждение.

Станислав Васильевич.
17. Sep. 2014 в 11:47

Уважаемый Сергей.
Не думал, что в таком возрасте (68 лет) придётся заниматься электротехническим конструированием. Реальная жизнь украинского пенсионера поставила передо мной такую задачу, которую и придётся мне решить. Вопрос вот в чем. Для зарядки двух 12В гелевых аккумуляторов ( 4 и 7 A/h) нужно сконструировать и собрать зарядное устройство. Оригинальным не буду — устройство должно быть, по возможности, не дорогим и соответствовать необходимым параметрам режима зарядки этого типа АКБ. В общих чертах я понимаю, какие технические средства нужны для решения поставленной задачи, но расчитать режимы этого устройства не хватает знаний. Очень надеюсь найти помощь для себя на Вашем сайте, тем более, что этот материал будет полезным и для многих других домашних умельцев в решении подобных задач.
«Надёргал» по друзьям «стартовые» компоненты:
1.Понижающий тр-р достаточной конструктивной мощности: ленточный магнитопровод, обмотки — медь, I-220В Ø-1мм, II-20В Ø-2,5мм.
2.Электролитический конденсатор для фильтра выпрямителя 10000 мкФ х 50В.
3.Две измерительные головки для контроля величины тока и напряжения режимов зарядки: ± 50mA и 50mA.
У друзей надеюсь найти или докупить фольгированный текстолит для печатной платы и остальные недостающие компоненты конструкции.
Сергей, какие нужны выпрямительные диоды для моста, которые обеспечат ток заряда от 0 и до 1,5 — 2,0А (на всякий другой случай)? Подскажите, какая схема обеспечит плавную или ступенчатую независимую регулировку зарядного напряжения и силы тока?
Очень надеюсь на «ликбез» по этой теме.
С уважением Станислав Васильевич.

Сергей
18. Sep. 2014 в 12:37

Добрый день Станислав Васильевич!
Вы еще раз доказали, что радиолюбительством можно и нужно заниматься в любые годы.
Для выпрямления тока до 2А подойдут отечественные мощные диоды, например, КД202В,Г,Д,Е,Ж,К,Л,Н.
Специально для Вас нашел очень простую схему зарядного устройства для гелевых аккумуляторов.
Вместо токозадающих резисторов можно установить проволочный переменный мощностью не менее 25Вт с номиналом до 10 — 50 Ом.
Если возникнут вопросы — задавайте. С удовольствием отвечу.
Вот ссылка:

Станислав Васильевич.
19. Sep. 2014 в 00:28

Сергей, спасибо за помощь. Вы знаете, я уже «перецепался» в И-нете через эту схему, но из-за отсутствия соответствующих знаний, оценить по достоинству её не смог. Теперь, как говорится, положил её на рабочий стол. Теперь по схеме непосредственно. Сегодня принёс от товарища 6 шт. диодов КД213Г — он сказал, что их можно тоже использовать в этой схеме. Я поинтересовался в справочнике и у меня на их счет возникли сомнения. Смутило меня сравнительно большое на них падение напряжения. Ну, в мосте, при подводимом напряжении ≈20В, я думаю, это может быть и не существенный недостаток, а вот в позиции VD5? Сергей, как Вы считаете, этим параметром можно пренебречь или всё же нужно искать КД202В… и нужно ли ставить их на теплоотводы? Вопрос следующий. Какая должна быть площадь теплоотвода для микросхемы L200C, в расчете на максимально возможный ток? Вопросы, на мой взгляд, первостепенные, т.к. нужно компоновать элементы в корпус будущей конструкции и нужно определиться с габаритами её компонентов.
С ув. Ст.Вас.

Сергей
19. Sep. 2014 в 11:53

Станислав Васильевич!
1. Диоды и микросхему обязательно ставим на радиаторы.
2. Про площадь радиаторов сказать не могу, так как всегда делаю на глаз или использую стандартные. Если смотреть фотографии к статье, то радиатор, на котором закреплена микросхема, для тока нагрузки 2 — 3 Ампер подойдет. Но если ток использовать 3,5 — 7 Ампер, то радиатор надо брать больше раза в полтора.
2. Для тока нагрузки 2 — 3 Ампер можно установить по два диода на один такой радиатор (как в статье). Но если ток будет выше, то каждый диод устанавливаем на такой радиатор. Для VD5 придется использовать отдельный радиатор. Все диоды и микросхему устанавливаем через специальные прокладки (изолируем от корпуса).
3. Диоды можно использовать любые выпрямительные (импортные или отечественные) с прямым напряжением Uпр — 50 Вольт и более, и с прямым током Iпр не менее 5 Ампер. КД213 подойдут.

Станислав Васильевич.
19. Sep. 2014 в 21:47

Сергей, спасибо за своевременные и ценные рекомендации. Купил я сегодня комплект КД202В. С L200C, вероятно, будет заминка — пока никто из моего окружения о такой не слышал. Видимо, придётся искать в И-нете и выписывать. Интересно, 100% отечественный аналог этого стабилизатора существует или нет?
Ещё раз спасибо.
С ув. Ст.Вас.

Сергей
20. Sep. 2014 в 09:34

Станислав Васильевич!
Аналогов этой микросхемы я не нашел.
Есть схема простого зарядного устройства, которая работает как часы. По этой схеме я собрал, еще в 90-х, десятка четыре зарядных устройств, и еще не один хозяин не пожаловался.
А если ее дополнить автоматом, который будет отключать заряжаемый аккумулятор? И не надо никаких мудренных микросхем. Для своего экземпляра я так и сделал, вот только его у меня уже нет, и доработку я не сохранил. Если найду источник, то обязательно напишу.
Схему возьмите по этой ссылке в комментарии №27.
Удачи Вам!

Сергей
20. Sep. 2014 в 09:46

Станислав Васильевич!
Схема зарядного устройства: Радио 1992г, №12, стр.11.
Так как у меня уже было зарядное устройство, поэтому из этой схемы я взял только участок, который отвечает за автоматическую работу зарядного устройства.
Вы ее собирайте полностью и не пожалеете. Выйдет дешевле и надежнее.
Удачи!

Станислав Васильевич.
19. Sep. 2014 в 22:09

Для тех, кого заинтересовала тема этого зарядного, ссылка с форума, по практической реализации этой конструкции: http://forum.cxem.net/index.php?showtopic=122153

Станислав Васильевич
23. Sep. 2014 в 10:18

Сергей, спасибо за рекомендации — это важная для меня информация. Решил я прислушаться к своему первому, интуитивному решению и всё-таки собрать зарядное на L200C. Пока с ней сложности, в плане приобретения. Нашел я её в продаже, но, к сожалению, там есть ограничения по минимальной сумме заказа, который превышает в шесть раз стоимость самой микросхемы. Надежды не теряю — найду всё равно.
Сергей, у меня возник вопрос по теме: зачем устанавливать в каждое плечо моста по два диода «в параллель» для тока до 3А, если диоды КД202В пятиамперные?
С ув. Ст.Вас.

Сергей
23. Sep. 2014 в 14:47

Станислав Васильевич!
Чем больший ток проходит через p-n переход выпрямительного диода, тем переход сильнее греется. И если от него не отводить тепло, то переход перегреется и произойдет его пробой.
Для мощного выпрямительного диода ток 200 — 300mA не страшен — диод будет теплый. Но ток свыше 300mA обязательно приведет диод к перегреву и выходу из строя. Вопрос только во времени нагревания. Поэтому при питании мощного потребителя, выпрямительные диоды в источниках питания обязательно устанавливают на радиаторы.

Станислав Васильевич
23. Sep. 2014 в 15:23

Сергей, спасибо за науку. В мосте, диоды я установил на заводские радиаторы, около 60 см2 каждый, а VD5 — около 100 см2. Для микросхемы установил радиатор — около 470 см2. Как считаете, достаточно? Рабочее пространство корпуса будущей конструкции, при моей компоновке (… :grin:), практически всё занято. Осталось небольшое пространство на передней панели для установки головок приборов и органов управления.

Сергей
23. Sep. 2014 в 16:46

Станислав Васильевич!
Все нормально.
В свое время меня учили: лабораторный блок питания должен состоять из мощного трансформатора и радиаторов, а для лучшего охлаждения корпус должен состоять из одних дырочек ????

Анатолий Павлович
20. Jan. 2015 в 16:07

День добрый,Сергей.Спасибо за Вашу огромную работу.Лично у меня есть вопрос такой темы:вышел из строя стабилизированный источник питания 12 в.,советского пр-ва,промышленный.Схемы нет.Есть-ли смысл им заниматься?Спасибо за ответ.

Сергей
20. Jan. 2015 в 16:12

Добрый день Анатолий Павлович!
Советское — значит надежное и отличное. Это не китайское г..но.
Проверьте на исправность полупроводники и замените все электролиты.
Обязательно посмотрите предохранитель и питающий шнур.
Удачи!

антон
30. Jan. 2015 в 21:58

Сергей,добрый день! Прочитал статью, все в принципе доступно и понятно. Еще понятней. что вы то в этом деле вообще ас)) Можно вопросик из рабочей практики? На работе возникла проблема с диодным мостиком на тормоз электродвигателя 15 кВт. Первоначально он стоит там заводского изготовления. по параметрам. входное напряжение как 380, так и 220 можно, выходное 170 постоянки, от 1 до 5 А. Диодный мостик быстро выходит из строя, китайский судя по надписям на нем. схема вся залита каким то материалом. так что разборке не подлежит. Хотим собрать свой мостик. только вот специалистов по подборке диодов нет, вы могли бы поспособствовать в этом вопросе. какие диоды нужно поставить для соблюдения необходимых нам параметров. что еще необходимо включить в схему. Если будет время. или будет интересно помочь. заранее спасибо. буду ждать ответа. любого. не важно. может и сами разберемся, но для ускорения процесса хотелось бы помощи) заранее спасибо!

Сергей
31. Jan. 2015 в 11:24

Добрый день Антон!
Спасибо!
1. В первую надо разобраться почему вылетает диодный мост. Может катушка тормоза имеет короткозамкнутые витки и из-за этого потребляет больше тока, чем может дать диодный мост. А там кроме диодов ничего не стоит?
2. Если этот диодный мост состоит только из одних диодов, то можно использовать следующие (немного перестраховался):
Д233; Д247; КД206Б-В; КД203А-Д; КД210Б, Г. Одним словом, смотрите диоды с обратным напряжением Uобр не менеее 500В и прямым током Iпр не менее 10 Ампер.
Дидоы обязательно устанавливайте на радиаторы для отвода тепла.
Удачи!

Андрей
09. Feb. 2015 в 09:52

Здравствуйте уважаемый Сергей! На самодельном зарядном устройстве для автомобильных аккумуляторов в выпрямительном мосту сгорел Д242А (стоял без радиатора). Т.к. этот диод достать оказалось сложным, то посоветовали поставить BR1010. У него допустимый ток 10А. Нужен ли ему радиатор? Корпус пластиковый без металлической вставки, поэтому возник этот вопрос. Спасибо!

Андрей
09. Feb. 2015 в 09:57

…для 80. а откуда Вы взяли что Вам нужно в этот прибор диодный мост?Или у Вас имеется схема этого прибора?

Григорий
23. Mar. 2015 в 18:18

Здравствуйте Сергей! Как я понимаю с диодами вы общаетесь на ты, подскажите пожалуйста в такой ситуации, есть транс 220/12 более подробно ОСО — 0.25 — 0.1 УХЛ З, хочу его приспособить для своей автомобильной акустики в домашних условиях, никак не могу подобрать диоды, пробовал автомобильные диодные мосты типа бпв56-65-02 диоды греются очень сильно, а что касается проводов так на них просто изоляция плавится, так вот хотелось узнать какие диоды мне нужны что бы выпрямить ток с этого транса? Что касаемо нагрузки имеется 2 усилителя которые будут подключаться к этим 12В первый Calcell bst 1000. 1 в 2Ом режиме на 800Вт и 2 усилитель Calcell bst 100.4 2 канала 2Ом режиме и нагрузкой 100Вт и оставшиесы 2 канала 6Ом и нагрузкой

40Вт.
P.S. Догадываюсь без рассчетов, что на максимум мощности не хватит конечно транса, но увы что есть из того и лепим

Сергей
23. Mar. 2015 в 19:34

Добрый вечер Григорий!
1. Помимо подбора диодов их нужно хорошо охлаждать. Нужны мощные радиаторы, и возможно, придется дополнительно поставить кулер.
2. Для первого усилителя (800 Вт) используйте диоды на напряжение (Uобр) не менее 50 Вольт и ток (Iпр) не менее 30 Ампер. Например, из серии КД2997 А-В.
3. Для усилителя на 100 Вт подойдут диоды на напряжение не менее 50В и ток не менее 15А.
4. Для остальных усилителей подойдут на напряжение не менее 50В и ток не менее 10А. Например, из серии Д245, Д242.
5. Но я бы Вам посоветовал делать блоки питания именно для УНЧ, так как при их конструировании встречается много ньюансов.
6. Почитайте здесь:

1. http://radiostorage. net/?area=news/522
2. http://fcenter.ru/online/hardarticles/tower/28690

Григорий
23. Mar. 2015 в 22:22

Благодарю за информацию, есть еще одно но, имеется акб 95 A\h я собираюсь использовать эту акб как фильтр, и с нее уже черпать полностью все питание на усилители, и усилителя всего 2-а, на втором усилителе просто 4 канала

Григорий
23. Mar. 2015 в 22:42

Вот нашел такой диод КД2991А он будет в самый раз получается ?

Cергей!благодарю за статью!
Подскажите пожалуйста.Читая коменты к вашей статье промелькнуло словосочетание «холостой ход диода».Подскажите пожалуйста что это и чем характеризуется?)
Cпасибо!

Сергей
11. May. 2016 в 20:34

Добрый вечер, Владислав!
По этому вопросу ничего ответить не могу, потому как такого режима и понятия «холостой ход диода» не слышал и не знаю.
Есть, например, холостой ход трансформатора.

Владислав
11. May. 2016 в 21:03

и еще Сергей…
просмотрел ваше в конце статьи
в конце вы рассказываете как подключить диодный мост что б подключать нагрузку не учитывая полярности!Так вот. я не очень понял как получилось сее явление!Попробылал сам покумекать но тестер показывал полярность…(

Владислав
11. May. 2016 в 21:04

Сергей простите я видать не правильно понял

Сергей
11. May. 2016 в 21:20

Владислав!
Выход диодного моста («+» и «-«) к нагрузке и оставляете, а входную часть моста можете подключать без соблюдения полярности.

Владислав
11. May. 2016 в 21:33

Сергей спасибо!
последний вопрос созрел.Если случайно на диодны мост подать переменное напряжение не на те выводы(на «+» и «-«).Что произойдет?
PS:Извените за не грамотность и назойливость.Спасибо за труд!

Сергей
11. May. 2016 в 21:38

Владислав!
Ничего не будет. Диодный мост не будет работать.

Карим
12. May. 2016 в 15:30

Доброго времени. Собрал по схеме блок диодного моста. Подаю переменный ток, а на выходе совершенно не те значения какие хотелось бы видеть. В чём причина. Подскажите. Схема на радиаторах для пуско зарядного устройства.

Сергей
12. May. 2016 в 16:44

Добрый вечер, Карим!
Причин две: или неправильно собрали, или в мосту есть неисправные диоды.

Алексей
23. May. 2016 в 06:03

Доброго дня! Очень надеюсь на Вашу помощь. Нужна марка или хотя бы характеристики диода для моста к двигателю 12 В, 19 А. Заранее благодарен. С уважением Алексей С.

Сергей
23. May. 2016 в 08:52

Здравствуйте, Алексей!
http://www.chipdip.ru/product/mb2505/
http://rekshop.ru/product/3447/2-30/292/index.php

Ник
30. May. 2016 в 14:00

Добрый день, собрал преобразователь на 380 вольт 3 кв. с 6 преобразователей по 63 вольта, соединённых последовательно, для платы китайского синуса, тестирую сам преобразователь, пока без подключения платы синуса.
Не могу решить проблему выхода из строя диодов выходного моста 380 вольт, через разное время, может работать 5 минут или несколько часов.
Хаотично, может с нагрузкой, может на холостом ходу, пробивается один диод и преобразователь уходит в защиту.
Диоды ставил разные и 600 и 1200 вольт, результат один.
В чём может быть проблема, как защитить мост?

Сергей
30. May. 2016 в 19:51

Добрый вечер. Ник!
В этом я Вам не советчик, но думаю, что дело не в мосту, а в преобразователе, с которого напряжение поступает на мост.

Ник
30. May. 2016 в 20:50

Ведь есть-же способы защиты диодов, к примеру шотки, ставят паралельно диоду конденсатор…

http://sesaga.ru

Диодный мост из 6 диодов схема

В подавляющем большинстве блоков питания для выпрямления переменного электрического тока используются диодные мосты. Рассмотрим диодный мост, схема включает в себя только 4 диода. На принципиальной схеме, диодный мост обозначают как квадрат повернутый на 45 градусов в центре квадрата на одной из диагоналей чертят диод, катод ближе к положительному выходу моста, анод ближе к отрицательному выходу моста. Оставшиеся две вершины квадрата являются входами переменного напряжения.

Рисуя схему моста достаточно помнить, что от каждого входа приходят к «+» выходу два диода, прием анод подключается на вход, а катод на выход. Тоже и с отрицательным выходом, только к выходу подключаются аноды диодов.

Принцип работы диодного моста

Представим, что на вход диодного моста подается переменное напряжение и в текущий момент на верхнем по рисунку входе присутствует положительный потенциал, то диоды VD2 и VD3 откроются так как к к ним приложено положительное напряжение (на рисунке путь тока показан линией красного цвета), а VD1 и VD4 будут заперты обратным напряжением. При обратной полярности входного напряжения ток потечет от нижнего входа через VD4, нагрузку и VD1 (на рисунке путь тока показан синим цветом), а VD2 и VD3 будут заперты обратным напряжением.

Получается положительный выход будет соединен с тем входом диодного моста, на котором в данный момент присутствует положительный потенциал, а отрицательный выход с тем входом на котором отрицательный потенциал.

Трехфазный диодный мост схема

Рассмотренный нами диодный мост используется для однофазного выпрямления, его и называют однофазным мостом. Для выпрямления переменного электрического тока в трехфазных сетях используют трехфазный диодный мост.

Он состоит из 6 диодов, по паре диодов на каждую фазу. В данной схеме, ток протекает от фазы с наибольшим потенциалом, через нагрузку к фазе с наименьшем потенциалом. Оставшаяся фаза ни к чему не подключена. Если в однофазном мосте проводили ток два диода из четырех, то тут тоже проводят ток 2 диода, а 4 при этом заперты.

Диодный мосты выпускаются как законченные компоненты, но если нет в наличии такой детальки, то можно использовать 4 отдельных диода включенных по схеме диодного моста.

Для плат с поверхностным монтажом удобно использовать сдвоенные диоды. Например из двух диодных сборок BAT54S или BAV99 получается полноценный диодный мост.

Зачастую использование двух сборок из двух диодов оказывается дешевле, чем использование диодного моста из четырех диодов в одном корпусе или четырех диодов по отдельности.

8 thoughts on “ Диодный мост схема, принцип работы ”

Как будет выглядеть синусоида, при полключении двух фаз?

Вопрос на засыпку.
Подключение 3-х диодных мостов к трем фазам с общей нейтралью. То есть на каждом диодном мосту есть N и L1, N и L2, N и L3 по 220 вольт. На выходе с мостов делитель на 100 и конденсатор на общей минусовой земле.
Я считал что нет фазы и нет выходного напряжения с диодного моста, но это не так.
Так как работает однофазный мост установленный 3 раза на каждую фазу и объединенный общим минусом?

Надеюсь правильно представил себе эту схему… Если объединить минусы хотя бы 2-х диодных мостов, то получим межфазное короткое замыкание через диоды.

Если было там КЗ меж фаз, то диоды 1n4007 (1А, 1000 В) испарились бы в пыль. Значит КЗ там скорее всего нет.

Если бы было замыкание был бы бабах, а его не и все работает только криво.

сколько постоянки будет на выходе с моста при условии ровнячка 220 в на фазе?

Если не применять фильтры то после однофазного диодного моста не будет постоянного напряжения, будет однополярное. Если поставить конденсатор сглаживающий пульсации, то можно добиться напряжения : входное напряжение умножить на корень из 2, минус двойное падение на диодах (это около 2 В).
Если смотреть трехфазные схемы, то там и без фильтров пульсации меньше. Среднее выходное напряжение будет сильно зависеть от схемы включения.
Например для схемы треугольник-Ларионова среднее выходное составить 1,35 от действующего входного. А для звезды-Ларионова коэффициент равен 2,34.

Давайте немного уточним терминологию — тогда после реального конденсатора тоже не будет постоянного напряжения. Во всех случаях (даже после однофазного диодного моста) будет постоянная составляющая и переменная. При этом постоянная составляющая будет в первом случае, вроде, равна половине действующего напряжения минус падение на диоде (в количественной оценке могу ошибаться, лень считать)». А переменная во втором случае будет значительно меньше: тем меньше, чем больше приближение реального конденсатора к идеальному бесконечной емкости (при реальном источнике напряжения).

Схема диодного моста

Одной из важнейших частей электронных приборов питающихся от сети переменного тока 220 вольт является так называемый диодный мост. Диодный мост – это одно из схемотехнических решений, на основе которого выполняется функция выпрямления переменного тока.

Как известно, для работы большинства приборов требуется не переменный ток, а постоянный. Поэтому возникает необходимость в выпрямлении переменного тока.

Например, в составе блока питания, о котором уже заходила речь на страницах сайта, присутствует однофазный полномостовый выпрямитель – диодный мост. На принципиальной схеме диодный мост изображается следующим образом.

Схема диодного моста

Это так называемый однофазный выпрямительный мост, один из нескольких типов выпрямителей, которые активно применяются в электронике. С его помощью производят двухполупериодное выпрямление переменного тока.

В железе это выглядит следующим образом.

Диодный мост из отдельных диодов S1J37

Схему эту придумал немецкий физик Лео Гретц, поэтому данное схемотехническое решение иногда называют «схема Гретца» или «мост Гретца». В электронике данная схема применяется в настоящее время повсеместно. С появлением дешёвых полупроводниковых диодов эту схему стали применять всё чаще и чаще. Сейчас ею уже никого не удивишь, но в эпоху радиоламп «мост Гретца» игнорировали, поскольку она требовала применения аж 4 ламповых диодов, которые стоили по тем временам довольно дорого.

Как работает диодный мост?

Пару слов о том, как работает диодный мост. Если на его вход (обозначен значком «

») подать переменный ток, полярность которого меняется с определённой частотой (например, с частотой 50 герц, как в электросети), то на выходе (выводы «+» и «-») мы получим ток строго одной полярности. Правда, этот ток будет иметь пульсации. Частота их будет вдвое больше, чем частота переменного тока, который подаётся на вход.

Таким образом, если на вход диодного моста подать переменный ток электросети (частота 50 герц), то на выходе получим постоянный ток с пульсациями частотой 100 герц. Эти пульсации нежелательны и могут в значительной степени помешать работе электронной схемы.

Чтобы «убрать» пульсации необходимо применить фильтр. Простейший фильтр – это электролитический конденсатор достаточно большой ёмкости. Если взглянуть на принципиальные схемы блоков питания, как трансформаторных, так и импульсных, то после выпрямителя всегда стоит электролитический конденсатор, который сглаживает пульсации тока.

Обозначение диодного моста на схеме.

На принципиальных схемах диодный мост может изображаться по-разному. Взгляните на рисунки ниже – всё это одна и та же схема, но изображена она по-разному. Думаю, теперь взглянув на незнакомую схему, вы с лёгкостью обнаружите его.

Диодная сборка.

Диодный мост во многих случаях обозначают на принципиальных схемах упрощённо. Например, вот так.

Обычно, такое изображение либо служить для того, чтобы упростить вид принципиальной схемы, либо для того, чтобы показать, что в данном случае применена диодная выпрямительная сборка.

Сборка диодного моста (или просто диодная сборка) – это 4 одинаковых по параметрам диода, которые соединены по схеме мостового выпрямителя и запакованы в один общий корпус. У такой сборки 4 вывода. Два служат для подключения переменного напряжения и обозначаются значком «

». Иногда могут иметь обозначение AC (Alternating Current — переменный ток).

Оставшиеся два вывода имеют обозначения « + » и « — ». Это выход выпрямленного, пульсирующего напряжения (тока).

Диодная сборка выпрямительного моста является более технологичной деталью. Она занимает меньше места на печатной плате. Для робота-сборщика на заводе проще и быстрее установить одну монолитную деталь вместо четырёх. Ещё одним из плюсов такой сборки можно считать то, что при работе все диоды внутри неё находятся в одном тепловом режиме.

Также стоит отметить и то, что сборки, порой, стоят дешевле, чем четыре отдельных диода. Но и в бочке мёда должна быть ложка дёгтя. Минус диодных сборок в том, что если выходит из строя хотя бы один диод, то менять её придётся полностью. Поэтому не лишним будет научиться проверять диодный мост мультиметром.

Думаю понятно, что в случае отдельных диодов нужно просто заменить один неисправный диод, что, соответственно, обойдётся дешевле.

В реальности сборка диодного моста может выглядеть вот так.

Диодная сборка KBL02 на печатной плате

Диодная сборка RS607 на плате компьютерного блока питания

А вот так выглядит диодная сборка DB107S для поверхностного (SMD) монтажа. Несмотря на свои малые размеры, сборка DB107S выдерживает прямой ток 1 A и обратное напряжение в 1000 V.

Более мощные выпрямительные диодные мосты требуют охлаждения, так как при работе они сильно нагреваются. Поэтому их корпус конструктивно выполнен с возможностью крепления на радиатор. На фото – диодный мост KBPC2504, рассчитанный на прямой ток 25 ампер.

Естественно, любую мостовую сборку можно заменить 4-мя отдельными диодами, которые соответствуют нужным параметрам. Это бывает необходимо, когда нужной сборки нет под рукой.

Иногда это вводит новичков в замешательство. Как же правильно соединить диоды, если предполагается изготовление диодного моста из отдельных диодов? Ответ изображён на следующем рисунке.

Условное изображение диодного моста и диодной сборки

Как видим всё довольно просто. Чтобы понять, как нужно соединить диоды, нужно вписать в стороны ромба изображение диода.

На принципиальных схемах и печатных платах диодный мост могут обозначать по-разному. Если используются отдельные диоды, то рядом с ними просто указывается сокращённое обозначение – VD, а рядом ставиться его порядковый номер в схеме. Например, вот так: VD1 – VD4. Иногда применяется обозначение VDS. Данное обозначение указывается обычно рядом с условным обозначением выпрямительного моста. Буква S в данном случае подразумевает, что это сборка. Также можно встретить обозначение BD.

Где применяется схема диодного моста?

Мостовая схема активно применяется практически в любой электронике, которая питается от однофазной электросети переменного тока (220 V): музыкальных центрах, DVD-проигрывателях, кинескопных и ЖК-телевизорах. . Да где его только нет! Кроме этого, он нашёл применение не только в трансформаторных блоках питания, но и в импульсных. Примером импульсного блока питания, в котором применяется данная схема, может служить рядовой компьютерный блок питания. На его плате легко обнаружить либо выпрямительный мост из отдельных мощных диодов, либо одну диодную сборку.

Вы легко найдёте диодный мост на печатных платах электро-пускорегулирующих аппаратов (ЭПРА) или по-простому «балластах», а также в компактных люминесцентных лампах (КЛЛ).

В сварочных аппаратах можно обнаружить очень мощные диодные мосты, которые крепятся к теплоотводу. Это лишь несколько примеров того, где может применяться данное схемотехническое решение.

На автомобилях применяется трехфазный синхронный генератор переменного тока.

Для работы электрооборудования нужен постоянный ток, поэтому выпрямитель -обязательный элемент генератора.

Трехфазный выпрямитель – это диодный мост по схеме Ларионова. Три плеча по два диода

Диодный мост на шесть диодов и диодный мост на 8 диодов.

Трехфазный диодный мост по схеме Ларионова, имеет 6 диодов, три плеча по два диода.

В диодном мосте может быть 8 диодов. Это в том случае, когда используется принцип повышения мощности генератора за счет использования тока третьей гармоники, который можно отбирать от средней точки трехфазной звезды.

Генератор переменного тока в идеале должен выдавать синусоидальное переменное напряжение, но этого не получается, выходное напряжение по конструктивным причинам получается искаженным. То есть, сильно несинусоидальным – это недостаток генератора переменного тока, но его можно частично скомпенсировать тем, что третью гармонику несинусоидального переменного напряжения можно выделить и ее энергию использовать .

Многие конструкции диодных мостов делаются универсальными, для использования как шести диодов, так и 8 диодов. В этом случае у шести диодного моста позиции под 7 и 8 диоды просто остаются пустыми.

Примеры конструкций диодных мостов.

БПВО 76-105/15 8 диодов

БПВО 76-105/21 6 диодов

БВО 76.2-105/02 6 диодов без доп. диодов

БВО 3-105-02 8 диодов генераторов 3282.3771 и 7702.3701

На ВАЗ 2110, 12, 13, 14 штатно ставится генератор 9402.3701 или 5102.3771 на 80 Ампер. с диодными мостами 6 диодов

Или генераторы увеличенной мощности 3202.3771 на 90 Ампер, или 5102.3771 на 100 Ампер, с диодными мостами 8 диодов.

Конструкция генератора позволяет установить и шести диодный и восьми диодный мост. Если генератор рассчитан на применение шести диодного моста, то при установке восьми диодного моста просто ничего не изменится, можно ставить. Если генератор рассчитан на установку восьми диодного моста, то использование шести диодного моста, приведет к небольшому снижению максимального тока генератора, что в обычной эксплуатации со штатным электрооборудованием будет допустимо.

Примеры схем генератора для ВАЗ 2110

На многих современных генераторах применяются диодные мосты 8 диодов, но уже без дополнительных диодов. DENSO, BOSCH, MITSUBISHI

«>

Диодный мост — это… Что такое Диодный мост?

Дио́дный мо́ст — электрическая схема, предназначенная для преобразования («выпрямления») переменного тока в пульсирующий. Такое выпрямление называется двухполупериодным^[1].

Схема включения

Выполняется по мостовой схеме Гретца. Изначально она была разработана с применением радиоламп, но считалась сложным и дорогим решением, вместо неё применялась схема Миткевича со сдвоенной вторичной обмоткой в питающем выпрямитель трансформаторе. Сейчас, когда полупроводники очень дёшевы, в большинстве случаев применяется мостовая схема.

Вместо диодов в схеме могут применяться вентили любых типов — например селеновые столбы, принцип работы схемы от этого не изменится.

Порядок работы

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

При выпрямлении 3-фазного тока 3-фазным выпрямителем результат получается ещё более «гладким»

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

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

Выпрямитель

Подключение конденсатора

Практически, для получения постоянного (а не пульсирующего) напряжения, схему надо дополнить фильтром на конденсаторе, а также, возможно, дросселем и стабилизатором напряжения.

Преимущества

Двухполупериодное выпрямление с помощью моста (по сравнению с однополупериодным) позволяет:

• получить на выходе напряжение с повышенной частотой пульсаций, которое проще сгладить фильтром на конденсаторе
• избежать постоянного тока подмагничивания в питающем мост трансформаторе
• увеличить его КПД, что позволяет сделать его магнитопровод меньшего сечения.

Недостатки

• Происходит двойное падение напряжения по сравнению с однополупериодным выпрямлением (прямое напряжение диода × 2 ≈ 1 В), это иногда нежелательно.
• При перегорании одного из диодов схема превращается в однополупериодную, что может быть не замечено вовремя, и в устройстве появится скрытый дефект.

Конструкция

Внешний вид однокорпусных мостов

Мосты могут быть изготовлены из отдельных диодов, и могут быть выполнены в виде монолитной конструкции (диодная сборка).

Монолитная конструкция, как правило, предпочтительнее — она дешевле и меньше по объёму (хотя не всегда той формы, которая требуется). Диоды в ней подобраны на заводе и наверняка имеют одинаковые параметры и при работе находятся в одинаковом тепловом режиме. Сборку проще монтировать.

В монолитной конструкции при выходе из строя одного диода приходится менять весь монолит. В конструкции из отдельных диодов может меняться только один диод. Какую конструкцию применить решает конструктор, в зависимости от назначения устройства.

Маркировка

В СССР/России:

• материал диодов:

• Ц — мост
• число (2…4 цифры) Обозначают порядковый номер разработки данного типа моста.
• буква

См. также

Ссылки

Примечания

1. ↑ Однополупериодным выпрямителем называется выпрямление с помощью 1 диода.

Что такое диодный мост?

Диодный мост представляет собой сборку из четырех диодов, соединенных между собой таким образом, что источник переменного тока (AC), подаваемый на две из четырех точек моста, будет создавать выход постоянного тока (DC) на оставшихся двух. Таким образом, диодный мост или диодный мостовой выпрямитель, как они также известны, является электрическим компонентом для сглаживания или выпрямления источника переменного тока для получения выхода постоянного тока. Очень хорошим примером работы диодного моста является зарядное устройство для мобильного телефона переменного тока, которое при подключении к розетке переменного тока подает постоянный ток для зарядки телефона.

Чтобы понять работу диодного моста, необходимо знать основные различия между мощностью переменного и постоянного тока и то, как работают диоды. Большинство людей хорошо знакомы с использованием батарей в бытовой технике, игрушках, фотоаппаратах и ​​телефонах. Аккумулятор является хорошим примером источника питания постоянного тока, который имеет установленную полярность, то есть установленную положительную и отрицательную клемму, которая никогда не меняется. Источник питания переменного тока, встречающийся в бытовой розетке, имеет переменную полярность, которая меняется примерно от 50 до 60 раз в секунду.

При использовании источника питания переменного тока для управления устройством постоянного тока эта переменная или реверсивная полярность переменного тока должна быть сглажена или выпрямлена для получения стабильной, неизменной полярности, которая характеризует источник питания постоянного тока. Без этого исправления мощность переменного тока могла бы повредить или разрушить прибор. В большинстве случаев это сглаживание достигается с помощью мостового выпрямителя или диодного моста.

Диоды — это электронные компоненты, которые позволяют току течь только в одном направлении. Когда четыре диода соединены в выпрямительной конфигурации, они эффективно отключат половину переменного цикла переменного тока и оставят половину, чтобы пройти через мост. Мощность, которой разрешено проходить через диодный мост, не является особенно плавным постоянным током, но, по крайней мере, демонстрирует стабильную полярность или положительно-отрицательные отношения. Это называется полуволновым выпрямлением, поскольку половина волны цикла переменного тока удаляется или блокируется. Чтобы сгладить оставшуюся пульсацию переменного тока из источника, конденсаторы могут быть вставлены через положительный и отрицательный выходы.

Диодные мосты используются для выработки энергии постоянного тока во множестве различных применений — от крошечных блоков питания на электронных платах до огромных промышленных примеров, способных питать большие электромагниты постоянного тока и двигатели. Физический размер диодного моста — это все, что изменяется в этих приложениях; основная конструкция моста остается прежней. Хотя существуют и другие способы получения энергии постоянного тока от источников переменного тока, диодный мост остается самым дешевым и удобным способом.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

Проект по физике «Диодный мост»

                                   МБОУ Некрасовская СОШ

 

 

                                               

 

                                                  Диодный мост

                                Исследовательская работа по физике

 

                                          

 

 

 

 

 

 

 

                                Работу выполнил: обучающийся 10 «А» класса

                                                     Красков Иван Алексеевич

                                                                      

                                                   Руководитель: учитель физики МБОУ Некрасовской СОШ

                                                     Глазкова Светлана Борисовна

 

                        

                               п. Некрасовское, 2020

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.      Введение

  Для работы большинства приборов требуется не переменный ток, а постоянный. Такие устройства как телевизоры, компьютеры, электронные часы и др. работают на постоянном токе.   Поэтому возникает необходимость в выпрямлении переменного тока. Таким устройством является диодный мост.   Приборы низкого потребления электрического тока: магнитофон, видео камера, фотоаппарат, ингалятор и др. работают при напряжении от 4 до 14 Вольт. Но все они питаются от бытовой электрической сети. А ведь в обычной розетке переменное напряжение 220 Вольт с частотой 50 Герц! Таким образом возник вопрос о создании устройства, с помощью которого преобразуется переменное напряжение в постоянный электрический ток и из 220 В получается 4-5 В.  

Цель: изобретение устройства, преобразующего переменный ток в постоянный.              Задачи: 1. Изучить работу диодного моста                                                                                       

2.      Собрать диодный мост

3.      Провести исследование осциллограмм входного и выходного напряжения для выпрямительного моста.

Гипотеза исследования – возможность создания устройства для питания маломощных устройств от сети переменного тока в домашних условиях

Предмет исследования: устройство преобразования переменного тока в постоянный.

Объект исследования: переменный и постоянный электрический ток.

Методы исследования: теоретические, экспериментальные, практические, анализ.

Приборы и материалы:

 

 

2. Теоретическая часть

2.1 Постоянный электрический ток

 Электрическим током называется направленное движение заряженных частиц. Постоянный ток (Direct Current – DC) – электрический ток, не изменяющийся по времени и по направлению. Постоянный ток можно получить из гальванических элементов, например, батареек и аккумуляторов.

 

2.2 Переменный ток (Alternative Current – AC) – электрический ток, который с течением времени изменяется по величине и направлению или, в частном случае, изменяется по величине, сохраняя своё направление в электрической цепи неизменным. Переменный ток получают с помощью генераторов переменного тока.

 

  Красной линией изображено постоянное напряжение, оно остаётся неизменным с течением времени, разве что изменяется при коммутации мощной нагрузки или КЗ. Зелеными волнами показан синусоидальный ток, он протекает то в одну, то в другую сторону, в отличие от постоянного тока, где электроны всегда протекают от минуса к плюсу, а направлением движения электрического тока выбран путь от плюса к минусу

 

 

 

 

 

 

2.3 Что такое диод

Диод – электронный прибор, имеющий 2 электрода, основным функциональным свойством которого является низкое сопротивление при передаче тока в одну сторону и высокое при передаче в обратную. При передаче тока в одну сторону он проходит без проблем, а при передаче в другую, сопротивление многократно увеличивается, не давая току пройти без сильных потерь в мощности. При этом диод довольно сильно нагревается.

2.4 Виды диодов

·       Электровакуумные (кенотроны), 

·      Газоразрядные (газотроны, игнитроны, стабилитроны коронного и тлеющего разряда),

·         Полупроводниковые.

В настоящее время в подавляющем большинстве случаев применяются полупроводниковые диоды.

2.5 Строение полупроводникового диода   

  Полупроводниковый диод состоит из небольшой пластинки полупроводниковых материалов (кремния или германия), одна сторона (часть пластинки) которой обладает электропроводимостью p-типа, то есть принимающей электроны (содержащей искусственно созданный недостаток электронов («дырочная»)), другая обладает электропроводимостью n-типа, отдающей электроны (содержащей избыток электронов («электронной»)).

Слой между ними называется p-n переходом. Здесь буквы p и n — первые в латинских словах negative — «отрицательный», и positive — «положительный». Сторона p-типа, у полупроводникового прибора является анодом (положительным электродом), а область n-типа — катодом (отрицательным электродом) диода.

Полупроводниковый диод состоит из полупроводников с разным типом примесной проводимости, либо из полупроводника и металла (диод Шоттки). Контакт между полупроводниками проводит ток в одном направлении (обладает односторонней проводимостью). Некоторые типы полупроводниковых диодов не имеют p-n-перехода, например, диоды Ганна.

2.6 Типы полупроводниковых диодов

1) Стабилитрон (диод Зенера) — диод, работающий в режиме обратимого пробоя p-n-перехода при приложении обратного напряжения. Используются для стабилизации напряжения.

2) Туннельный диод (диод Лео Эсаки) — диод, в котором используются квантовомеханические эффекты. На вольт-амперной характеристике имеет область так называемого отрицательного дифференциального сопротивления. Применяются в усилителях, генераторах и пр.

3) Обращённый диод — разновидность туннельного диода, имеющий гораздо более низкое падение напряжения в открытом состоянии, чем обычный диод. Принцип работы такого диода основан на туннельном эффекте.

4) Варикап (диод Джона Джеумма) — диод, обладающий большой ёмкостью при запертом p-n-переходе, зависящей от величины приложенного обратного напряжения. Применяются в качестве конденсаторов переменной ёмкости, управляемых напряжением.

5) Светодиод (диоды Генри Раунда) — диод, отличающийся от обычного диода тем, что при протекции прямого тока излучает фотоны при рекомбинации электронов и дырок в p-n-переходе. Выпускаются светодиоды с излучением в инфракрасном, видимом, а с недавних пор — и в ультрафиолетовом диапазоне.

6) Полупроводниковый лазер — диод, близкий по устройству к светодиоду, но имеющий оптический резонатор. Излучает узкий луч когерентного света.

7) Фотодиод — диод, в котором под действием света появляется значительный обратный ток. Также, под действием света, подобно солнечному элементу, способен генерировать небольшую ЭДС.

8) Солнечный элемент — диод, похожий на фотодиод, но работающий без смещения. Падающий на p-n-переход свет вызывает движение электронов и генерацию тока.

9) Диод Ганна — диод, используемый для генерации и преобразования частоты в СВЧ диапазоне.

10) Диод Шоттки — диод с малым падением напряжения при прямом включении.

11) Лавинный диод — диод, принцип работы которого основан на лавинном пробое (см. обратный участок вольт-амперной характеристики). Применяется для защиты цепей от перенапряжений.

12) Лавинно-пролётный диод — диод, принцип работы которого основан на лавинном умножении носителей заряда. Применяется для генерации колебаний в СВЧ технике.

13) Магнитодиод — диод, вольт-амперная характеристика которого существенно зависит от значения индукции магнитного поля и расположения его вектора относительно плоскости p-n-перехода.

14) Стабистор — диод, имеющий в начале прямой ветви вольт-амперной характеристики участок, позволяющий использовать его для стабилизации небольших напряжений (обычно от 0.5 до 3.0 В). В отличие от стабилитрона, у стабистора это напряжение мало зависит от температуры.

15) Смесительный диод — диод, предназначенный для перемножения двух высокочастотных сигналов.

16) pin-диод — диод, обладающий меньшей ёмкостью за счёт наличия между сильнолегированными полупроводниками p- и n-типов материала, характеризующегося собственной проводимостью. Используется в СВЧ технике, силовой электронике, как фотодетектор.

17) Точечный диод — диод, отличающийся низкой ёмкостью p-n-перехода и наличием на обратной ветви вольт-амперной характеристики участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Ранее использовались в СВЧ технике (благодаря низкой ёмкости p-n-перехода) и применялись в генераторах и усилителях (благодаря наличию на обратной ветви вольт-амперной характеристики участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением).

2.7  Строение электровакуумных (ламповые) диодов

Электровакуумные диоды представляют собой вакуумированный баллон с двумя электродами, один из них— катод — подогревается током, получаемым из специальной электрической цепи накала. При накале катода возникает термоэлектронная эмиссия и часть электронов покидает поверхность катода. Если к другому электроду — аноду — приложить положительное относительно катода напряжение, то под действием электрического поля электроны начнут двигаться к аноду создавая ток. Если к аноду приложить отрицательное напряжение, то электроны будут отталкиваться от анода и тока не будет. (1)

2.7 Назначение диодов

1) Диодные выпрямители. Диоды широко используются для преобразования переменного тока в постоянный (точнее, в однонаправленный пульсирующий). Диодный выпрямитель или диодный мост (4 диода для однофазной схемы, 6 — для трёхфазной полумостовой схемы или 12 — для трёхфазной полномостовой схемы)— основной компонент блоков питания практически всех электронных устройств. Диодный трёхфазный выпрямитель по схеме А. Н. Ларионова на трёх параллельных полумостах применяется в автомобильных генераторах, преобразует переменный трёхфазный ток генератора в постоянный ток бортовой сети автомобиля. Применение генератора переменного тока в сочетании с диодным выпрямителем вместо генератора постоянного тока с щёточно-коллекторным узлом позволило значительно уменьшить размеры автомобильного генератора и повысить его надёжность.

  В некоторых выпрямительных устройствах до сих пор применяются селеновые выпрямители. Это вызвано той их особенностью, что при превышении предельно допустимого тока, происходит выгорание селена (участками), не приводящее (до определённой степени) ни к потере выпрямительных свойств, ни к короткому замыканию — пробою.

  В высоковольтных выпрямителях применяются селеновые высоковольтные столбы из множества последовательно соединённых селеновых выпрямителей и кремниевые высоковольтные столбы из множества последовательно соединённых кремниевых диодов. Если соединено последовательно и согласно (в одну сторону) несколько диодов, пороговое напряжение, необходимое для отпирания всех диодов, увеличивается.

2) Диодные детекторы. Диоды в сочетании с конденсаторами применяются для выделения низкочастотной модуляции из амплитудно-модулированного радиосигнала или других модулированных сигналов. Диодные детекторы применяются в радиоприёмных устройствах (радиоприёмниках, телевизорах и им подобных). При работе диода используется квадратичный участок вольт-амперной характеристики.

3) Диодная защита. Диоды применяются для защиты устройств от неправильной полярности включения, защиты входов схем от перегрузки, защиты ключей от пробоя ЭДС самоиндукции, возникающей при выключении индуктивной нагрузки.

Для защиты входов аналоговых и цифровых схем от перегрузки используется цепочка из двух диодов, подключённых к шинам питания в обратном направлении как показано на рисунке. Часто такие диодные цепочки интегрируют в состав ИС на этапе проектирования кристалла, либо предусматриваться при разработке схем узлов, блоков, устройств. При защите от мощных помех, возникающих на длинных проводных линиях, например, при грозовых разрядах, может потребоваться использование более сложных схем, вместе с диодами включающих в себя резисторы, варисторы, разрядники.

2.7 Диодный мост

Диодный мост – это прибор для преобразования переменного тока в постоянный. Главным элементом является диод. На схеме диодный мост изображается следующим образом:

 

Диодный мост во многих случаях обозначают на принципиальных схемах упрощённо.  

2.8 Работа диодного моста.

1)  Однофазный полномостовый выпрямитель – диодный мост. С его помощью производят двухполупериодное выпрямление переменного тока. Схему эту придумал немецкий физик Лео Гретц, поэтому данное схемотехническое решение иногда называют «схема Гретца» или «мост Гретца».  Если на его вход (обозначен значком «~») подать переменный ток, полярность которого меняется с определённой частотой (50 герц, как в электросети), то на выходе (выводы «+» и «-») ток строго одной полярности. Ток будет иметь пульсации. Частота их будет вдвое больше, чем частота переменного тока, который подаётся на вход. Эти пульсации нежелательны и могут в значительной степени помешать работе электронной схемы. Чтобы «убрать» пульсации необходимо применить фильтр. Простейший фильтр – это электролитический конденсатор достаточно большой ёмкости. На принципиальных схемах блоков питания, как трансформаторных, так и импульсных после выпрямителя всегда стоит электролитический конденсатор, который сглаживает пульсации тока. Более мощные выпрямительные диодные мосты требуют охлаждения, так как при работе они сильно нагреваются. Поэтому их корпус конструктивно выполнен с возможностью крепления на радиатор. Любую мостовую сборку можно заменить 4-мя отдельными диодами, которые соответствуют нужным параметрам. Это бывает необходимо, когда нужной сборки нет под рукой.

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

Выпрямление положительной полуволны

{\displaystyle \leftarrow } {\displaystyle \rightarrow }

Выпрямление отрицательной полуволны

Анимация принципа работы

При выпрямлении 3-фазного тока 3-фазным выпрямителем результат получается ещё более «гладким»

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

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

Эта же схема может быть использована при питании ответственных нагрузок постоянным током в целях их защиты от переполюсовки.

Практически, для получения постоянного (а не пульсирующего) напряжения, схему надо дополнить фильтром на конденсаторе, а также, возможно, дросселем и стабилизатором напряжения.

2) Однополупериодным выпрямителем называется выпрямление с помощью 1 диода.

 

2.9 Преимущества двухполупериодного выпрямления с помощью моста (по сравнению с однополупериодным) позволяет:

·         получить на выходе напряжение с повышенной частотой пульсаций, которое проще сгладить фильтром на конденсаторе

·         избежать постоянного тока подмагничивания в питающем трансформаторе

·         увеличить коэффициент использования габаритной мощности трансформатора (для однополупериодного выпрямителя он составляет около 0,45, так как через нагрузку протекает только один полупериод переменного тока), что позволяет сделать его магнитопровод меньшего сечения.

Недостатки:

·         Происходит двойное падение напряжения по сравнению с однополупериодным выпрямлением (прямое напряжение диода × 2 ≈ 1 В), это иногда нежелательно в низковольтных схемах. Одновременно удваиваются потери энергии (рассеяние тепла) на выпрямительных диодах, что ощутимо снижает КПД мощных низковольтных (на напряжение в несколько вольт) выпрямителей. Частично этот недостаток может быть преодолён за счет использования диодов Шоттки с малым падением напряжения. Также меньшими потерями энергии при мощном низковольтном выпрямлении обладает двухполупериодный выпрямитель со средней точкой, в котором ток в каждом полупериоде протекает не через два, а через один диод.

·         При перегорании одного из диодов схема превращается в однополупериодную, что может быть не замечено вовремя, и в устройстве появится скрытый дефект.

2.10 Применение диодного моста

  Мостовая схема активно применяется практически в любой электронике, которая питается от однофазной электросети переменного тока (220 V): музыкальных центрах, DVD-проигрывателях, кинескопных и ЖК-телевизорах. Кроме этого, он нашёл применение не только в трансформаторных блоках питания, но и в импульсных. Примером импульсного блока питания, в котором применяется данная схема, может служить рядовой компьютерный блок питания. На его плате легко обнаружить либо выпрямительный мост из отдельных мощных диодов, либо одну диодную сборку. В сварочных аппаратах можно обнаружить очень мощные диодные мосты, которые крепятся к теплоотводу.

  На принципиальных схемах и печатных платах диодный мост могут обозначать по-разному. Если используются отдельные диоды, то рядом с ними просто указывается сокращённое обозначение – VD, а рядом ставиться его порядковый номер в схеме. Например: VD1 – VD4. Иногда применяется обозначение VDS. Данное обозначение указывается обычно рядом с условным обозначением выпрямительного моста. Буква S в данном случае подразумевает, что это сборка. Также можно встретить обозначение BD

.

Диод Шоттки

 

Диоды Шоттки имеют очень малое падение напряжения и обладают повышенным быстродействием по сравнению с обычными диодами.

Ставить вместо диода Шоттки обычный диод не рекомендуется, обычный диод может быстро выйти из строя. Обозначается на схемах такой диод так:

Стабилитрон

Стабилитрон препятствует превышению напряжения выше определённого порога на конкретном участке схемы. Может выполнять как защитные так и ограничительные функции, работают они только в цепях постоянного тока. При подключении следует соблюдать полярность. Однотипные стабилитроны можно соединять последовательно для повышения стабилизируемого напряжения или образования делителя напряжений.

Стабилитроны на схемах обозначаются следующим образом:

Основным параметром стабилитронов является напряжение стабилизации, стабилитроны имеют различные напряжения стабилизации, например 3в, 5в, 8.2в, 12в, 18в и т.п.

Варикап

Варикап (по другому емкостной диод) меняет своё сопротивление в зависимости от поданного на него напряжения. Применяется как управляемый конденсатор переменной емкости, например, для настройки высокочастотных колебательных контуров.

Тиристор

Тиристор имеет два устойчивых состояния: 1) закрытое, то есть состояние низкой проводимости, 2) открытое, то есть состояние высокой проводимости. Другими словами он способен под действием сигнала переходить из закрытого состояния в открытое.

Тиристор имеет три вывода, кроме Анода и Катода еще и управляющий электрод — используется для перевода тиристора во включенное состояние. Современные импортные тиристоры выпускаются и в корпусах ТО-220 и ТО-92.

Тиристоры часто используются в схемах для регулировки мощностей, для плавного пуска двигателей или включения лампочек. Тиристоры позволяют управлять большими токами. У некоторых типов тиристоров максимальный прямой ток достигает 5000 А и более, а значение напряжений в закрытом состоянии до 5 кВ. Мощные силовые тиристоры вида Т143(500-16) применяются в шкафах управления эл.двигателями, частотниках.

Симистор

Симистор используется в системах, питающихся переменным напряжением, его можно представить как два тиристора, которые  включены встречно-параллельно. Симистор пропускает ток в обоих направлениях.

Светодиод

Светодиод излучает свет при пропускании через него электрического тока. Светодиоды применяются в устройствах индикации приборов, в электронных компонентах (оптронах), сотовых телефонах для подсветки дисплея и клавиатуры, мощные светодиоды используют как источник света в фонарях и т.д. Светодиоды бывают разного цвета свечения, RGB и т.д.

Обозначение на схемах:

Подробнее про светодиоды можно почитать здесь.

Инфракрасный  диод

Инфракрасные светодиоды (сокращенно ИК диоды) излучают свет в инфракрасном диапазоне . Области применения инфракрасных светодиодов это оптические контрольно-измерительные приборы, устройства дистанционного управления, оптронные коммутационные устройства, беспроводные линии связи. Ик диоды обозначаются так же как и светодиоды.

Инфракрасные диоды излучают свет вне видимого диапазона,  свечение ИК диода можно увидеть и посмотреть например через камеру сотового телефона, данные диоды так же применяют в камерах видеонаблюдения, особенно на уличных камерах чтобы в темное время суток была видна картинка.

Фотодиод

Фотодиод преобразует свет попавший на его фоточувствительную область, в электрический ток, находит применение в преобразовании света в электрический сигнал.

Фото диоды (а так же фоторезисторы, фототранзисторы) можно сравнить с солнечными батареями. Обозначаются на схемах так:

3.      Практическая часть

 

4.      Заключение

 

 

5.      Выводы:

1.      Диодный мост служит для преобразования переменного тока в постоянный.

2.      Собранный диодный мост является двухполупериодным выпрямителем.

3.      С помощью осцилографа наблюдал линии входного и выходного напряжения для выпрямительного моста.

 

6.      Список литературы:

 

7.      Приложение

 

 

Диодный мост проверить

Как правильно проверить диодный мост мультиметром

Диодный мост есть практически в любой аппаратуре, и выход его из строя – очень распространенная причина поломки электронного прибора. Проверка же и замена диодного моста в мастерской стоят неоправданно дорого. Тем не менее самостоятельно выявить неисправность выпрямительного блока и при необходимости починить или заменить мост можно самостоятельно с минимальными затратами. Для этого нужно знать, как проверить диодный мост. Именно эту задачу мы и постараемся сегодня решить.

Что такое диодный мост и что у него внутри

Прежде чем мы займемся проверкой диодного моста, необходимо узнать, что вообще такое диодный мост и из чего он состоит. Мост представляет собой схему, собранную из четырех диодов, соединенных определенным образом, и служит для преобразования переменного напряжения в постоянное. Используется такая схема практически во всей аппаратуре, питающейся от сети – ведь почти всей электронике для своего питания нужно постоянное напряжение, а в сети оно переменное. Но для начала выясним, что такое диод и какими свойствами он обладает.

Диод и принцип его работы

Диод – двухэлектродный полупроводниковый прибор, способный проводить ток только в одном направлении. Его часто так и называют — полупроводник. Если включить полупроводник в цепь постоянного тока анодом к плюсовому выводу источника питания, то через него потечет ток. Если к минусовому – тока в цепи не будет. Во втором случае говорят, что диод закрыт. А теперь включим наш полупроводник в цепь переменного напряжения.

Выпрямление переменного напряжения при помощи полупроводников

Из рисунка хорошо видно, что полупроводник пропустил положительную полуволну и срезал отрицательную. Если включить его в другой полярности, то срезанной окажется положительная полуволна.

Чем диодный мост лучше диода

Теоретически используя лишь один полупроводник, ты смог бы преобразовать переменное напряжение в постоянное. Практически же ты получишь на выходе сильно пульсирующее напряжение, которое мало годится для питания электронных схем. Но если включить несколько диодов определенным образом, то лишнюю полуволну можно не срезать, а в буквальном смысле перевернуть ее. А теперь взгляни на схему ниже:

 

Диодный мост по схеме Гретца

При положительной полуволне работают диоды под номером 1 и 3: первый пропускает плюс, второй — минус. Полупроводники 2 и 4 в это время заперты и в процессе не участвуют – к ним приложено обратное напряжение, и сопротивление их pn-переходов велико. При отрицательной полуволне в работу включаются диоды 2 и 4. Первый перенаправляет отрицательную полуволну на положительный выход, второй служит минусом. На этом этапе запираются приборы 1 и 3. В результате отрицательная полуволна не пропадает, а просто переворачивается:

Результат работы мостового выпрямителя

Вот так при помощи трех дополнительных полупроводников мы повысили эффективность выпрямления вдвое. Конечно, напряжение на выходе все равно пульсирующее, но с такой пульсацией легко справится сглаживающий конденсатор относительно небольшой емкости.

к содержанию ↑

Как найти диодный мост на плате

Прежде чем прозвонить диодный мост, его необходимо сначала найти на плате. Для этого, конечно, нужно знать, как он может выглядеть. Внешний вид у него зависит от разновидности корпуса. Выпрямители могут состоять как из четырех отдельных полупроводников, впаянных рядышком, так и из диодов, собранных в одном корпусе. Такой сборный прибор так и называют – выпрямительная сборка. Вот лишь несколько видов таких сборок:

Внешний вид выпрямительной диодной сборки

Несмотря на обилие форм, распознать интегральный диодный мост несложно. Он, как ты заметил, четырехвыводной, и два его вывода отмечены знаками «+» и «-». Это выход выпрямителя. На входные выводы подается переменное напряжение, поэтому они обозначаются символом «~», буквами «АС» (аббревиатура от английского «переменный ток») либо могут не обозначаться совсем.

Располагается диодный мост рядом с проводами подачи переменного напряжения: с трансформатора либо для импульсных блоков питания непосредственно из розетки (сетевой шнур).

Как правило, рядом с выпрямителем ставится сглаживающий электролитический конденсатор – такой бочонок относительно больших размеров.

На рисунках, приведенных ниже, выпрямительные диодные мосты обозначены зеленой стрелкой:

Примеры расположения выпрямительных диодных сборок и мостов на дискретных элементах к содержанию ↑

Как проверить диодный мост

Проверить диодный мост можно двумя способами:

1. При помощи тестера (мультиметра).
2. При помощи лампочки.

Первый способ, конечно, предпочтительнее: он весьма точен и безопасен для диодного моста. Но если с мультиметром проблемы, то можно воспользоваться лампой от карманного фонаря и батарейкой на напряжение 5-12 В.

Теперь если диодный мост найден, прежде всего нужно провести внешний осмотр всей платы устройства. Элементы должны иметь естественный цвет, не быть обуглены или разрушены. Осмотри место пайки и целостность дорожек: важно, чтобы ничего не отпаялось и не лопнуло. Заодно внимательно осмотри электролитические конденсаторы (те самые бочонки). Они тоже должны быть в порядке: не поврежденные и не вздувшиеся. Если какой-то конденсатор вздулся или взорвался, его надо выпаять  — все равно он потребует замены, чтобы не мешал проведению измерений.

Если конденсатор взорвался, после его демонтажа всю плату нужно тщательно промыть спиртом. Разлетевшиеся части конденсатора – это электролит, который не только проводит ток, но и имеет свойства кислоты.

Прозвонка диодного моста при помощи тестера

Теперь переходим к проверке, или, как говорят, к прозвонке диодного моста, которую нередко приходится проводить  в два этапа:

1. Предварительная прозвонка на месте.
2. Точная проверка.

Первый этап удобен тем, что диодный мост можно не выпаивать, а проверять его прямо в схеме. Второй метод более трудоемок, но в случае неудачи с первым вариантом поможет провести точную проверку.

Для работы нам понадобится тестер: стрелочный или цифровой. В первом случае прибор должен уметь измерять сопротивление, во втором – иметь режим проверки полупроводников. Этот режим обозначается значком диода:

Проверить диодный мост можно лишь в этом положении переключателяНикогда не проверяй полупроводниковые приборы цифровым тестером в режиме измерения сопротивления. В этом режиме практически все подобные приборы проводят измерение переменным током, и прозвонка полупроводников ничего не покажет.

Прозвонка диодного моста на месте

Итак, стрелочный прибор переводим в режим сопротивления на предел измерения около 1 кОм, цифровой включаем на проверку диодов. Теперь вспоминаем схему диодного моста:

Электрическая схема диодного моста

Твоя задача — прозвонить каждый из диодов, подключив к нему щупы тестера сначала в одной, а потом в другой полярности. Как видно из схемы, добраться до каждого диодика в отдельности не составляет труда, достаточно лишь выбрать соответствующие ножки сборки. Если выпрямитель собран на отдельных полупроводниках, проблемы вообще нет: просто прозванивай каждый, касаясь щупами прибора его выводов.

Что говорят измерения после прозвонки? Для каждого из отдельных полупроводников результат измерений должен быть следующим: в одном направлении тестер показывает маленькое сопротивление (значение около 200-700 Ом), в другом невозможно прозвонить вообще – прибор показывает «бесконечность».

На самом деле цифровой тестер в режиме проверки диодов показывает не сопротивление цепи, а величину падения напряжения на открытом диоде. Это имеет большое значение для измерения параметров полупроводников, но совершенно не существенно для прозвонки. Таким образом, алгоритм работы с любым типом тестера одинаков, а напряжение падения можешь принимать хоть за милливольты, хоть за Омы.

Если самостоятельно вычислить каждый из диодов по выводам тебе сложно, то ориентируйся на картинку ниже, в которой в качестве примера показана прозвонка диодной сборки GBU25M.

Прозвонка диодного моста при помощи мультиметра

Обрати внимание, что цифры на экране тестера, изображенного на рисунке, условны. Падение напряжения на диоде и его сопротивление могут колебаться и зависят от типа полупроводника и его рабочего напряжения.

Точная проверка

Если результаты твоих измерений совпали с теми, которые описал я, то диодный мост можно считать исправным. Но если что-то пошло не так и ты не получил желаемых результатов, то диодный мост придется выпаять и провести проверку еще раз. Дело в том, что большинство схемотехнических решений предусматривают «обвязку» выпрямителя дополнительными элементами: конденсаторами, фильтрами, катушками и пр. Все это может внести искажения в измерения, и ты просто не увидишь, почему и что не так.

Включаем паяльник и выпаиваем диодный мост. Если он состоит из отдельных диодов, то их достаточно отпаять лишь с одной стороны, приподняв по одной ножке каждого диода над платой. Теперь проводи повторное измерение. Методика та же, что и в первом случае: каждый из диодов прозванивай в обе стороны, меняя полярность подключения щупов прибора.

Если и сейчас показания прибора не соответствуют норме, можно с полной уверенностью сказать, что сборка или отдельный диод неисправны. Если в обоих направлениях измерения высокие значения сопротивления, переход диода выгорел, он в обрыве. Звонится в обе стороны – диод пробит, замкнут накоротко. Если пробита диодная сборка, то придется заменить ее целиком. Если диоды стоят отдельно, достаточно заменить неисправный прибор однотипным.

В Интернете полно поисковых запросов типа «как проверить диодный мост индикаторной отверткой». Индикаторная отвертка, точнее, указатель напряжения предназначен для абсолютно других целей, и проверять диоды с его помощью не только бессмысленно, но и опасно!

Прозвонка моста индикаторной лампой

Если в твоем распоряжении не оказалось мультиметра, то для проверки диодного моста можно обойтись и подручными средствами: лампочкой и батарейкой. Тебе понадобится батарейка или кассета с несколькими пальчиковыми батарейками с общим напряжением 5-12 В и маломощная лампочка накаливания приблизительно с таким же, как у батареи, напряжением питания.

Лампу нужно брать минимальной мощности, чтобы не сжечь диод чрезмерно большим током. Подойдет, к примеру, лампочка от маломощного карманного фонаря. Если в качестве батареи ты используешь аккумулятор на 12 В, то подойдет и лампочка от подсветки приборной панели или габаритных фар («подфарников»).

Ты, конечно, помнишь, что диод проводит ток в одну сторону, поэтому взгляни на две предложенные мной схемы:

Схема проверки диода при помощи лампы накаливания

На схеме слева диод включен в прямом направлении и пропускает ток – лампа должна загореться. На правом рисунке диод включен в обратном направлении и тока не пропускает – лампа погашена. Понял идею? Собирай тестер и щупами А1 и А2 прозванивай диодный мост, ориентируясь не на экран мультиметра, а на лампу. Горит – маленькое сопротивление, погашена – большое. Вот и вся хитрость.

к содержанию ↑

Проверка диодного моста генератора автомобиля

Если у тебя есть автомобиль, то тебя наверняка заинтересует этот раздел статьи. Выход из строя генератора авто – серьезная проблема, решение которой стоит немалых денег. Но и тут причиной поломки может оказаться неисправность диода выпрямительного моста, который установлен в генераторе. А это значит, что вопрос можно попытаться решить своими силами. Взглянем на упрощенную схему генератора:

Схема диодного моста генератора автомобиля

Перед тобой такой же диодный мост, только трехфазный, с шестью, а не с четырьмя диодами. Это означает, что прозвонить его не составит никакого труда!

Итак, разбирай генератор и снимай диодный мост, который выглядит примерно вот так:

Диодный мост автомобильного генератора

Зелеными стрелками я отметил силовые диоды, но еще есть три вспомогательных, они помечены красными стрелками. Звонить будем и те и другие – все на виду и легкодоступны.

Промывай подковку в бензине, чтобы смыть всю грязь и масло, которые могут быть причиной неисправности. Когда мост высохнет, начинай прозванивать каждый диод, используя методику, описанную выше. Для работы можно использовать как мультиметр, так и лампу от габаритов в комплекте с автомобильным аккумулятором.

Обрати внимание! Диоды, стоящие на разных подковках, только с виду одинаковые. На самом деле у одних на центральном выводе анод, у других – катод. Это сделано для того, чтобы диоды можно было расположить на одной подковке, одновременно исполняющей роль радиатора, без изолирующих прокладок. к содержанию ↑

Техника безопасности

Подавляющее большинство современной аппаратуры имеет импульсные высоковольтные блоки питания. Это означает, что диодные мосты в них работают под напряжением до 300 В. Поэтому, прежде чем начать измерение, отключи прибор от сети и, главное, разряди сглаживающие электролитические конденсаторы, которые могут «держать» опасный для жизни заряд часами. Для наглядности я пометил их красными стрелками:

Плата блока питания ПК с диодным мостом и сглаживающими конденсаторами 

Чтобы разрядить их, замкни на секунду выводы конденсатора отверткой, держа ее за изолирующую ручку. В противном случае ты не только сожжешь мультиметр, но и можешь попасть под смертельное напряжение.

И последний совет: после ремонта прибора не спеши втыкать сетевую вилку в розетку. Для начала включи его в сеть через лампу накаливания мощностью 150-200 Вт. Если все сделано правильно, лампа будет едва светиться. О неудавшемся ремонте лампа просигнализирует тебе ярким светом в полный накал, указывающим на короткое замыкание.

Делая всевозможные сетевые переключения, береги глаза. Очень многие элементы импульсных блоков питания при неудачном ремонте способны взрываться не хуже осколочной гранаты. А разрыв электролитического конденсатора, как я уже писал выше, грозит огромным разлетом не только осколков алюминия и клочьев бумаги, но и разбрызгиванием кислоты.

Вот ты и научился проверять исправность диодных мостов. Надеюсь, в будущем эти знания будут полезны и сохранят не только твои деньги и время, но и нервы. Провести самостоятельную дефектовку электронного прибора, а затем и его ремонт – это круто. Не так ли? Пиши ответ в комментариях

Как проверить диодный мост мультиметром ⋆ diodov.net

Чтобы более осознанно понималь, как проверить диодный мост мультиметром, рекомендую прежде ознакомиться со статьей, как проверить диод.

Диодный мост предназначен для выпрямления переменного напряжения в постоянное, а точнее говоря, в пульсирующее.

Он может иметь разную форму корпуса и расположение выводов. Хотя в преобладающем большинстве их всего четыре: два – вход и два – выход. В любом случае диодный мост состоит из четырех диодов, расположенных в одном корпусе определенным образом. Такая схема соединения называется мостовой. Отсюда и название данного полупроводникового прибора.

Методика проверки исправности диодного моста заключается в проверке исправности его отдельных четырех диодов.

Согласно мостовой схемы, одна пара полупроводниковых приборов соединена между собой анодами, а вторая – катодами. В точке соединения катодов образуется положительный потенциал «+». А в точке соединения анодов – отрицательный потенциал «-». К двум оставшимся точкам подводят переменный ток «~». Соответствующие обозначения наносятся на корпус мостового выпрямителя или диодного моста.

Теперь, глядя на выше приведенную схему, становится достаточно просто понять, как проверить диодный мост мультиметром. Переводим прибор в режим «прозвонки» и проверяем каждый из четырех диодов выше рассмотренным способом. Схема помогает понять, каким образом устанавливать измерительные щупы.

Как проверить диодный мост мультиметром в схеме

Рассмотрим, как проверить диодный мост мультиметром, не выпаивая его из платы. Прежде всего, нужно подать питание на схему. И по отношению входного и выходного напряжений можно определить характер неисправности данного электронного прибора. Если он исправен, то выпрямленное напряжение будет несколько выше входного переменного.

Принципиально различают два вида неисправности диодного моста: обрыв и пробой одного или нескольких диодов выпрямительного моста.

В случае обрыва, например VD1, ток в один полупериод, соответствующей работе пары VD1 и VD3, протекать не будут, поскольку образуется разрыв электрической цепи. Это приведет к резкому снижению величины выпрямленного напряжения Ud. Однако, если схема работает без нагрузки, то данный вид неисправности можно и не заметить, так как после выпрямителя чаще всего установлен конденсатор и он в отсутствии нагрузки заряжается до амплитудного значения выпрямленного напряжения. Поэтому следует быть внимательным в данном случае.

В случае пробоя и короткого замыкания, например того же VD1, в один полупериод вторичная обмотка трансформатора окажется замкнутой накоротко. В результате этого будет происходить интенсивный нагрев VD3, что приведет к повышенному нагреву всего диодного моста. А также будет нагреваться обмотка вторичная обмотка и сам трансформатор. По разнице напряжений здесь судить трудно о характере неисправности. Так как при закороченной обмотке напряжение на ней в соответствующий полупериод также равно почти нулю. Поэтом и на выходе диодного моста в тот же полупериод оно будет равно почти нулю, а соответственно снизится и его среднее выпрямленное значение.

Также при данной неисправности может сработать предохранитель, установленный в первичной обмотке трансформатора, поскольку возрастет ток в цепи трансформатора. Надеюсь, теперь стало понятно, как проверить диодный мост мультиметром.

Как проверить диодный мост?

Диодный мост — важный элемент в цепи питания любого устройства, без него редко обходится работа любого блока питания или выпрямителя.  Процесс проверки диодного моста будет интересный не только радиолюбителям, но и автомобилистам. Состоит это устройство из четырех диодов, собранных  по мостовой схеме, и может быть выполнено как в едином корпусе, так с помощью отдельных диодов. В автомобиле мост состоит из шести диодов, если генератор трехфазный. О том, как проверить диодный мост читаем далее.

Более подробно о принципе работы диодного моста можно ознакомиться в предыдущей нашей статье.

В случае, если мост состоит из отдельных диодов, необходимо поочередно их выпаивать и проверять. Принцип проверки детально читаем в статье о том, как проверить диод.

Пример того, как проверить диодный мост мы покажем на диодной сборке. Подопытная сборка — GBU408, 4A 800V. В данном корпусе заключены четыре диода связанным между собой должным образом. Если хоть один из диодов окажется неработоспособным, придется заменить весь мост целиком. Для удобства проверки диодов изображена схема, по которой соединены диоды в данном корпусе.  Она поможет протестировать каждый диод и не запутаться с выводами.

Тест диода D1 – выводы 1;3. Тест диода D2 – выводы 3;4. Тест диода D3 – выводы 1;2. Тест диода D4 – выводы 2;4.

В данном случае все диоды работают исправно, такой диодный мост рабочий.

Есть еще несколько способов, как проверить диодный мост если нет под рукой мультиметра. Например, стоит подать постоянное напряжение на вход диодного моста и измерить его потом на выходе. Поменяв после этого полярность напряжения, на входе смотреть на показатели вольтметра. Если показатели напряжения не изменяются в зависимости от полярности, в принципе можно сказать, что мост выполняет свою функцию.

Как проверить исправность диодного моста — пошаговая инструкция

Во многих устройствах, работающих от сети 220 В, установлен диодный мост. Это устройство, состоящее из четырех (для однофазной сети) или шести (для трехфазной) полупроводниковых кремниевых диодов. Оно нужно для преобразования переменного тока в постоянный. На его вход подается переменный ток, на выходе получается пульсирующее напряжение постоянное по знаку. Данные элементы схемы часто выходят из строя, утягивая за собой предохранитель. Давайте разберемся, как выполняется проверка диодного моста на исправность разными способами.

Что нужно знать о диодных мостах

Для начала мы рассмотрим, какими бывают и что внутри диодного моста. Встречаются данные элементы схемы в двух исполнениях:

1. Из дискретных (отдельных) диодов. Обычно распаяны на плате и соединены дорожками в правильную схему.
2. Диодные сборки. Сборки могут представлять собой как однофазные мосты для выпрямления обоих полупериодов переменного напряжения, так и сборки из двух диодов, соединенные в цепь общим катодом или анодом и другие варианты включения.

В любом случае выпрямительный однофазный диодный мост состоит из четырех полупроводниковых диодов, соединенных между собой последовательно-параллельным образом. Переменное напряжение подается на две точки, в которых соединены анод с катодом (разноименные полюса диодов). Постоянное напряжение снимается с точек соединения одноименных полюсов: плюс с катодов, минус с анодов.

На схеме место подключения переменного напряжения обозначено символами AC или «~», а выходы с постоянным напряжением «+» и «-«. Зарисуйте себе эту схему, она нам пригодится при проверке.

Если представить реальный диодный мост и совместить его с этой схемой получится что-то вроде:

Расположение диодного моста на плате и меры предосторожности

Диодные мосты устанавливаются в блоках питания как импульсных так и трансформаторных. Стоит отметить, что в импульсных блоках, которые сейчас используются во всей бытовой технике, мост установлен на входе 220В. На его выходе напряжение достигает 310В — это амплитудное напряжение сети. В трансформаторных блоках питания устанавливаются они в цепи вторичной обмотки обычно с пониженным напряжением.

Если устройство не работает и вы обнаружили сгоревший предохранитель, не спешите включать прибор после его замены. Во-первых, при наличии проблем на плате предохранитель сгорит повторно. Такой блок питания нужно включать через лампочку.

Для этого возьмите патрон и вкрутите в него лампу накаливания на 40-100 Вт и подключите её в разрыв фазного провода для подключения к сети. Если вы собираетесь часто ремонтировать блоки питания, можно сделать удлинитель с патроном, установленным в разрыв питающего провода для подключения лампы, это поможет сохранить ваше время.

Если на плате есть короткое замыкание — при включении в сеть через неё потечет высокий ток, перегорит предохранитель или дорожка на плате, или провод, или выбьет автомат. Но если мы вставили в разрыв лампочку, сопротивление спирали которой ограничит ток, она загорится во весь накал, сохранив целостность всего вышеперечисленного.

Если короткого замыкания нет или блок исправен допустимо либо легкое свечение лампы, либо полное его отсутствие.

Простейшая и грубая проверка

Нам понадобится индикаторная отвертка. Она стоит копейки и должна быть в наборе инструментов в каждом доме. Нужно просто прикоснуться сначала ко входу 220В выпрямителя, если на фазном проводе загорится индикатор, значит напряжение присутствует, если нет, проблема явно не в диодном мосте и нужно проверить кабель. При наличии напряжения на входе проверяем напряжение на плюсовом выходе выпрямителя, оно в этой точке может доходить до 310 В, индикатор вам его покажет. Если индикатор не светится — диодный мост в обрыве.

К сожалению, больше ничего мы узнать с помощью индикаторной отверткой не сможем. О том, как пользоваться индикаторной отверткой, можете узнать из нашей статьи.

Прозвонка диодного моста мультиметром

Любую деталь на плате можно выпаять для проверки или прозвонить не выпаивая. Однако точность проверки в таком случае снижается, т.к. возможно, отсутствие контакта с дорожками платы, при видимой «нормальной» пайке, влияние других элементов схемы. К диодному мосту это тоже относится, можно его не выпаивать, но лучше и удобнее для проверки его выпаять. Мост, собранный из отдельных диодов, довольно удобно проверять и на плате.

Почти в каждом современном мультиметре есть режим проверки диодов, обычно он совмещен со звуковой прозвонкой цепи.

В этом режиме выводится падение напряжение в милливольтах между щупами. Если красный щуп подсоединен к аноду диода, а черный к катоду, такое подключение называется в прямом или проводящем направлении. В этом случае падение напряжения на PN-переходе кремниевого диода лежит в диапазоне 500-750 мВ, что вы можете наблюдать на картинке. Кстати на ней изображена проверка в режиме измерения сопротивлений, так тоже можно, но есть и специальный режим проверки диодов, результаты будут, в принципе, аналогичны.

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.

Важно! Диоды Шоттки имеют меньшее падение напряжения, порядка 300 мВ.

Есть еще экспресс проверка диодного моста мультиметром. Порядок действий следующий:

1. Ставим щупы на вход диодного моста (~ или AC), если сработала прозвонка – он пробит.
2. Ставим красный щуп на «–», а красный на «+» — на экране высветилось значение около 1000, меняем щупы местами – на экране 1 или 0L, или другое высокое значение — диодный мост исправен. Логика такой проверки в том, что диоды соединены последовательно в две ветви, обратите внимание на схему, и они проводят ток. Если плюс питания подан на – (точка соединения анодов), а минус питания на «+» (точка соединения катодов), это и происходит при прозвонке. Если один из диодов в обрыве, ток может потечь по другой ветке и вы можете сделать ошибочные измерения. А вот если один из диодов пробит – на экране высветится падение напряжения на одном диоде.

На видео ниже наглядно показано, как проверить диодный мост мультиметром:

Полная проверка диодного моста

Также проверить диодный мост мультиметром можно по следующей инструкции:

1. Устанавливаем красный щуп на «–», а черным по очереди касаемся выводов, к которым подключается переменное напряжение «~», в обоих случаях должно быть порядка 500 на экране прибора.
2. Ставим черный щуп на «–», красным касаемся выводов «~ или AC», на экране мультиметра единица, значит, диоды не проводят в обратном направлении. Первая половина диодного моста исправна.
3. Черный щуп на «+», а красным касаемся входов переменного напряжения, результаты должны быть как в 1 пункте.
4. Меняем щупы местами, повторяем измерения, результаты должны быть как в пункте 2.

То же самое можно сделать «цэшкой» (универсальный измерительный прибор советского производства). Как проверить диодный мост стрелочным мультиметром, рассказывается на видео:

Кстати, проверку можно выполнить вообще без тестера – батарейкой и контрольной лампочкой (или светодиодом). При правильном включении диода ток потечет через лампочку и она засветится.

В заключение хотелось бы отметить, что диодные мосты устанавливаются повсюду: в зарядном устройстве, сварочном аппарате, на инверторе, в блоках питания и т.д. Благодаря описанной методике вы сможете проверить диоды на работоспособность в домашних условиях.

Будет полезно прочитать:

Как проверить диодный мост мультиметром



Диодный мост – электрическое устройство, используемое в современной электронике, люминесцентных лампах, сварочных аппаратах, автомобильных генераторах для выпрямления переменного тока, поступающего от источника, и получения постоянного. Содержание статьи В однофазной электрической сети в состав мостовой схемы входят 4 кремниевых выпрямительных или 4 диода Шоттки. В трехфазной сети в мост соединяют 6 полупроводников. Эти элементы часто выходят из строя, провоцируя сгорание предохранителя. После замены предохранителя необходимо проверить работоспособность полупроводников. Существует несколько вариантов того, как проверить диодный мост, выбор зависит от вида схемы. Диоды могут располагаться дискретно или представлять собой заводскую сборку, в которой все элементы находятся в одном корпусе. Как прозвонить диодный мост из дискретно расположенных диодов Все детали мостовой схемы можно прозвонить без выпайки. Для этого необходим мультиметр, в котором есть режим проверки диодов, обычно совмещаемый со звуковой прозвонкой. Суть проверки заключается в измерении разности напряжений между щупами. Как правильно проверить исправность диодного моста тестером: Для начала осуществляют прямое подключение прибора. Для этого щуп красного цвета подсоединяют к аноду, а черного – к катоду. При таком подключении ток протекает свободно. Для кремниевого диода падение напряжения на p-n-переходе составляет примерно 500-700 мВ. Для диодов Шоттки падение напряжения на переходе между зонами ниже и равно примерно 300 мВ. Прямое подключение диодного моста Далее осуществляют обратное подключение. Красный щуп подсоединяют к катоду, а черный – к аноду. Для исправного полупроводника значение падения напряжения будет равно 1 или более 1000 (обычно 1500). Обратное подключение диодного моста Если в результате проверки в обоих направлениях наблюдаются высокие значения или срабатывает звуковой сигнал, то диодный мост оборван. Как проверить диодный мост в трансформаторном блоке питания с помощью лампочки Для этого способа понадобится лампа накаливания мощностью до 100 Вт, вкрученная в патрон. Лампу подключают в разрыв силового фазного провода. Если на плате произошло короткое замыкание, то при включении устройства в сеть перегорит предохранитель, сам провод или выбьют автоматические выключатели. Если провести проверку с использованием лампочки накаливания, то подобных неприятностей можно избежать. При наличии короткого замыкания лампочка, включенная в сеть, загорится ярким светом. Она не сгорит, поскольку сопротивление спирали ограничит ток. Если же электронные компоненты платы исправны, то лампочка не загорится совсем или будет наблюдаться слабое свечение. Пробой диодного моста Простая проверка целостности диодного моста трансформаторного блока питания Если мы выяснили с помощью лампочки, что на плате существуют проблемы, с помощью индикаторной отвертки можно выяснить, есть ли обрыв на диодном мосту. Если на входе в выпрямитель на фазном проводе загорается индикатор, проводим дальнейшую проверку. Если же индикатор не загорелся, то проблема не в диодной схеме, а в силовом кабеле. Индикатором проверяют наличие напряжения на плюсовом выходе выпрямителя. Если оно присутствует, то диодный мост не оборван. Большего количества информации при такой проверке мы не получим. Пробоя диодного моста нет Как точно проверить диодную сборку: подробный анализ Для проверки понадобится мультиметр, имеющий режим проверки диодов. Этапы проверки: Тестирование начинают с диодов 1 и 2. Для этого красный щуп тестера подключают к выводу со знаком «-». Над двумя центральными выводами имеется маркировка AC или ̴. Черный щуп по очереди подключают сначала к одному такому выводу, а затем ко второму. Это прямое включение, при котором ток протекает свободно. На дисплее цифрового мультиметра отобразится значение падение напряжения на переходе p-n при прямом включении. В зарубежных даташитах эта величина обозначается как Vf. Для кремниевых диодов она находится в пределах 0,4-0,7 В. Для полупроводников Шоттки она ниже, и равна примерно 0,3 В. Если на измерительном приборе отобразились эти значения, то диодная сборка исправна. Для уточнения результатов проверки диодов 1 и 2 проводят обратное подключение. Для этого к выводу «-» подключают черный щуп (минусовый). Красный щуп поочередно подводят к выводам, промаркированным AC или ̴. На дисплее должна быть единица, свидетельствующая о высоком сопротивлении и отсутствии обратного тока. Если это так, то исправность диодов 1 и 2 подтверждена. Далее проверяют проверку диодов 3 и 4 при условии прямого подсоединения. Для этого к плюсу подключают черный щуп, а красный по очереди подводят к выводам AC. На дисплее должно отображаться падение напряжения на p-n переходе, о котором подробно было рассказано в первом пункте. Для подтверждения результата к плюсу подключают красный щуп, а черный – к выводам AC. На дисплее должна быть единица. Если диодная сборка благополучно пройдет эту проверку, можно с уверенностью сказать, что все элементы исправны. Как проверить диодный мост генератора Диодный мост генератора Диодный мост генератора автомобиля или мотоцикла предназначен для выпрямления переменного тока, вырабатываемого генератором, и получения постоянного тока для зарядки АКБ и других потребителей электропитания. Неисправность диодного моста приводит к полному исчезновению или значительному уменьшению количества тока, вырабатываемого генератором. Наиболее точные результаты можно получить на СТО – на стенде с использованием осциллографа. Один из вариантов простой проверки полупроводников – прозвонка с помощью мультиметра. Однако это ненадежный способ, поскольку нагрузка у прибора совсем небольшая, поэтому неисправность может быть не выявлена. Для проверки диодного моста генератора под нагрузкой используют контрольную лампочку, это может быть обычная автомобильная лампа 12 В. Выпрямительный блок состоит из двух алюминиевых пластин, объединенных в единую конструкцию. В каждую из них впаяны по 3 диода. Положительные и отрицательные диоды спаяны попарно. Проверка мостовой схемы на короткое замыкание (КЗ) между пластинами производится следующим способом: Положительный провод от лампы подсоединяют к верхней пластине, а отрицательный – к нижней. Если лампочка не загорелась, то КЗ отсутствует. Полярность меняют. При отсутствии КЗ лампочка загорается. Положительные полупроводники на пробой и обрыв проверяют прижатием плюсового провода от лампочки к верхней пластине. Минус поочередно подсоединяют к точкам соединения полупроводников. Если схема исправна, лампочка не горит. При смене полярности лампочка должна гореть. Проверку отрицательных диодов проводят прижатием отрицательного провода к нижней пластине, а положительного – к точкам соединения полупроводников. При исправной схеме лампочка не горит, при смене полярности она должна загореться. Видео: как проверить диодный мост мультиметром Другие материалы по теме Анатолий Мельник Специалист в области радиоэлектроники и электронных компонентов. Консультант по подбору деталей в компании РадиоЭлемент.

Мостовой выпрямитель

, мостовой выпрямитель, диодный мостовой выпрямитель

При создании электронных схем обычно требуется постоянное напряжение, чтобы все работало должным образом. Мостовые выпрямители — это дискретные полупроводники, которые преобразуют переменный ток (AC) в постоянный (DC) и размещаются внутри цепей для обеспечения подачи напряжения правильной формы. Размещая выпрямительный диод в виде мостового выпрямителя в любых требуемых схемах, вы можете быть уверены, что все будет работать должным образом.

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

Что такое выпрямитель?

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

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

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

Что такое мостовой выпрямитель?

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

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

Если внимательно посмотреть, как устроены мостовые выпрямители, они работают с двухпроводным входом переменного тока и имеют в своей конструкции два диодных отвода. Обе эти области необходимо учитывать при проектировании схемы, особенно с учетом падения напряжения, поскольку вам может потребоваться рассмотреть возможность включения радиатора в вашу конструкцию.

Каковы преимущества мостовых выпрямителей?

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

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

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

Какие недостатки у мостовых выпрямителей?

Использование компонентов мостового выпрямителя может быть более дорогостоящим по сравнению с другими выпрямителями, поскольку в их конструкции используются четыре диода.

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

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

Для чего используются мостовые выпрямители?

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

Любители электроники также считают, что мостовой выпрямитель является популярным элементом схемы при создании собственных устройств или схем.

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

Поставка всех необходимых вам компонентов схемы

Будь то разные типы диодов или провода, которые вы будете использовать для соединения всего, мы ‘ У меня есть все необходимое для создания схем, которые вы проектируете.Allied Electronics является дистрибьютором высококачественных электрических компонентов и электромеханической продукции в Северной Америке более 90 лет, обеспечивая наших клиентов тем, что им нужно, в любое время.

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

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

Модулятор типа диодного моста | Трансформаторная муфта

Модулятор типа диодного моста: Модулятор типа диодного моста

— На рис. 14.33 показан кольцевой модулятор на кремниевых диодах с соответствующим усилителем постоянного тока со связью по переменному току. Сам усилитель имеет коэффициент усиления 65 дБ и ровную характеристику в пределах ± 1 дБ в диапазоне от 8 Гц до 80 кГц. Принимаются меры предосторожности для защиты усилителя от внезапных скачков напряжения, активная величина которых превышает напряжение питания 9 В постоянного тока, за счет использования стабилитрона 10 В в качестве защитного элемента.

Функцию диодного модулятора невесты лучше всего можно понять из Рис. 14.33 (a). Устройство можно рассматривать как переключатель, чувствительный к полярности, в котором циклы переменного тока возбуждения включают или выключают входной постоянный ток.

Сигнал формируется через резистор R ₁ и поступает на усилитель через конденсатор C ₁ . Каждая пара диодов проводит чередующиеся полупериоды возбуждения переменного тока. В течение одного полупериода эффект заключается в открытии пути между входом сигнала постоянного тока и последующим усилителем переменного тока.Во время интервала другого цикла путь проводимости закрыт. Трансформатор может быть установлен для гальванической развязки и / или повышения напряжения, как показано на рис. 14.33 (b).

В схеме модулятора, показанной на рис. 14.33 (b), используется обычный диодный мост, который модулирует сигнал постоянного тока низкого уровня (через R ₂ ), усиливает модулированный сигнал, а затем демодулирует его для получения сигнала постоянного тока высокого уровня. Центральные отводы трансформатора имеют решающее значение для успешной работы, а кремниевые диоды, используемые здесь, требуют согласованных прямых характеристик и обратного тока менее 10 ^-8 А.Форма выходного сигнала — это в основном прямоугольная волна, отфильтрованная выходным трансформатором. Амплитуда выходного сигнала, доступного на R ₃ , пропорциональна величине входного сигнала постоянного тока. Фаза выходного сигнала по отношению к сигналу несущей пропорциональна знаку сигнала постоянного тока.

лучший однофазный диодный мостовой выпрямитель 1 в 1 марки и бесплатная доставка

STAFF PICK

Код

0_ Анализ выпрямителя с емкостной нагрузкой — классический случай.Для этого вводятся две функции переключения, каждая из которых определяется схемой (рис. 5.1). Рисунок 5.1: Диод переменного тока в постоянный.

1_ DF04S Series, 400 В, 50 А, Миниатюрный пассивированный однофазный мостовой выпрямитель со стеклом. Максимальное прямое напряжение VF: 1,1 В; Тип корпуса мостового выпрямителя: DFS; Количество контактов: 4; Тип установки диода: SMD; Операционная.

2_ DF08S Series 800 В, 50 A Миниатюрный пассивированный однофазный мостовой выпрямитель со стеклом. Максимальное прямое напряжение VF: 1,1 В; Тип корпуса мостового выпрямителя: DFS; Количество контактов: 4; Тип установки диода: SMD; Операционная.

3_ При подключении опорного зажима от обоих пробников (канал 1 и 2) я фактически шунтирую один из диодов, эффективно превращая мост обратно в полуволновой выпрямитель. Это .

4_ Идея здесь довольно проста. Диод действует как однополупериодный выпрямитель, предотвращая прохождение отрицательного провала переменного тока в его цепь. Положительные пики.

5_ Работа диода контролируется вольт-амперными характеристиками диода.Диод в цепи с положительным (самым высоким) потенциалом, подключенным к материалу P, а отрицательный.

6_ Этот класс предусматривает активные твердотельные электронные устройства, то есть электронные устройства или компоненты, состоящие в основном из твердых материалов, обычно полупроводников, которые работают на основе.

7_ Он состоит из шести IGBT с обратными диодами и трех полумостовых HVIC для управления затвором, обеспечивая характеристики низких электромагнитных помех (EMI) с оптимизированной скоростью переключения.Файл.

8_ Он состоит из шести усовершенствованных БТИЗ с защитой от короткого замыкания, защищенных траншеей, полевых транзисторов с диодами свободного хода и трех полумостовых HVIC для управления затвором, обеспечивающих низкие электромагнитные помехи (EMI).

9_ CONTOL ОДНО- И 3-ФАЗНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ, ТРЕНИНЕР ВКМ, МУЛЬТИВИБРАТОРЫ, КОМПЬЮТЕР, ПРИНТЕР 5 БАЗОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА (ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ) ДИПЛОМ ДИОДИФИКАЦИИ SCR / UJT / ZENER / PN.

однофазный диодный мостовой выпрямитель 1 в 1 a

Frontiers | Внедрение отказоустойчивого преобразователя переменного тока в постоянный для систем привода синхронного двигателя с постоянным магнитом

Введение

Несколько исследователей исследовали отказоустойчивые приводные системы PMSM.Например, Jlassi et al. предложил надежный контроль неисправности датчика Холла и неисправности IGBT (Jlassi et al., 2017). Eickhoff et al. (2018) исследовали алгоритм переключения ШИМ для уменьшения пульсаций крутящего момента при открытии одного силового устройства. An et al. (2015) изучили текущий остаточный вектор, чтобы диагностировать обрыв цепи силовых переключателей, а затем выполнили отказоустойчивое управление, чтобы двигатель вращался с той же скоростью. Zeng et al. использовал трехпозиционный инвертор с четырьмя переключателями для привода трехфазного синхронного двигателя с постоянными магнитами.Снижена стоимость всей приводной системы; однако пульсация крутящего момента была увеличена (Zeng et al., 2017).

Двигатели переменного тока заменяют двигатели постоянного тока более 4 десятилетий назад, поскольку в двигателе постоянного тока используются щетка и коллектор, что требует технического обслуживания и может вызвать дугу, когда щетка касается коллектора. Двигатель переменного тока включает асинхронные двигатели и PMSM. PMSM имеют более высокий КПД, высокую удельную мощность и более легкие характеристики управления, чем асинхронные двигатели. В результате большинство электромобилей и лифтов используют PMSM в качестве приводных систем.Подробности обсуждаются ниже. На рис. 1 показан отказоустойчивый синхронный двигатель с постоянными магнитами, питаемый от однофазного полномостового выпрямителя. Для повышения надежности приводной системы необходимо исследовать несколько отказоустойчивых частей, в том числе один выключатель питания инвертора разомкнут или замкнут накоротко (Liu et al., 1993; Liu et al., 2021). Одна фаза двигателя разомкнута или частично замкнута накоротко (Akin et al., 2008). Некоторые исследователи предложили использовать различные бессенсорные методы для замены сигнала кодировщика, когда он неисправен (Vas, 1993).Кроме того, конденсатор промежуточного контура может выйти из строя после того, как система привода PMSM проработает 4–5 лет. Кроме того, выпрямительный диод также может быть открыт или замкнут накоротко. Чтобы сузить тему исследования, в данной статье исследуются отказоустойчивые случаи выхода из строя конденсатора промежуточного контура и выпрямительного диода. На рисунке 1 показана предлагаемая отказоустойчивая приводная система PMSM для поверхностного монтажа с однофазным полномостовым выпрямителем. Однофазный полномостовой выпрямитель включает четыре диода: D ₁ , D ₁ , D ₂ и D ₂ .Поскольку диоды довольно дешевы, в этой статье, когда любой диод открыт или закорочен, DSP использует резервный мостовой выпрямитель для замены неисправного мостового выпрямителя через однополюсный двухпозиционный механический переключатель. . Быстродействующие предохранители F _a и F _b используются для переключения диода из короткозамкнутого в разомкнутый. Сопротивления R ₁ и R ₂ используются для ограничения импульсного тока, когда конденсаторы C ₁ и C ₁ немедленно подключаются к звену постоянного тока.Выключатели постоянного тока S ₄ и S ₅ используются для короткого замыкания резистора, а затем для снижения потребляемой мощности. В этой статье сопротивления R ₁ и R ₂ оба равны 50 Ом, и тогда импульсный ток конденсатора может быть ограничен до 7 А.

РИСУНОК 1 . Отказоустойчивая приводная система SPMSM с однофазным мостовым выпрямителем.

На рисунке 1 показаны источник переменного тока, преобразователи переменного тока в постоянный, конденсаторы промежуточного контура, инвертор и модуль PMSM для поверхностного монтажа (SPMSM).В реальном мире каждая часть системы привода SPMSM может быть неисправной. Для повышения надежности всей системы требуется отказоустойчивая конфигурация приводной системы SPMSM. Несколько исследователей исследовали этот вопрос. Например, Chai et al. изучили отказоустойчивый метод управления при неисправности SPMSM (Chai et al., 2019). Лю и др. использовали алгоритмы периодического управления для улучшения динамических характеристик, когда у инвертора один IGBT разомкнут или замкнут накоротко (Liu et al., 2019). Кроме того, Liu et al. также предложили прогнозирующий контроллер и устройство оценки скользящего режима для повышения надежности системы привода SPMSM, когда один датчик Холла или кодировщик неисправен (Liu and Chang, 2019). Несколько исследователей сосредоточились на новом отказоустойчивом инверторе (Li et al., 2017), методе отказоустойчивости при повороте статора (Hadef et al., 2010) и отказоустойчивом методе датчика Холла (Mehta et al., 2015). Для отказоустойчивого метода преобразователя переменного / постоянного тока Lee et al. предложил оценку конденсатора промежуточного контура при остановленном двигателе (Lee et al., 2008).

В этой статье авторы сосредотачиваются на отказоустойчивом управлении преобразователем переменного тока в постоянный. К неисправным случаям относятся: разомкнутый диод, короткое замыкание одного диода и выход из строя конденсатора промежуточного контура. Отказоустойчивое управление преобразователем переменного тока в постоянный для системы привода SPMSM не исследовалось в предыдущих статьях (Jlassi et al., 2017; Eickhoff et al., 2018; An et al., 2015; Zeng et al., 2017). ; Liu, Chang, 2019; Liu et al., 2021; Akin et al., 2008; Vas, 1993; Chai et al., 2019; Лю и др., 1993; Лю и Чанг, 2019; Ли и др., 2017; Hadef et al., 2010; Mehta et al., 2015). В статье впервые предлагается измерить входные токи на стороне переменного тока для диагностики обрыва цепи или короткого замыкания для полномостового выпрямителя, а затем выполнить его отказоустойчивое управление. Кроме того, в статье впервые предложена оценка конденсатора промежуточного контура при работе двигателя на разных скоростях. В ранее опубликованной статье конденсатор промежуточного контура оценивался при остановке двигателя (Lee et al., 2008). Хотя предложенные методы просты, они являются оригинальными и не исследовались в предыдущих статьях. Кроме того, предложенные методы практичны и полезны. Подробности следующие. 1 включается, быстро перегорает предохранитель Fa.После этого мостовой выпрямитель становится полумостовым выпрямителем. Для однофазного полномостового выпрямителя источник входного переменного напряжения выражается как:

, где vs — источник входного переменного тока, Vm — амплитуда входного напряжения, а ω — частота входного переменного напряжения.

Для нормальной работы полного моста частота пульсаций выходного напряжения постоянного тока составляет 120 Гц, что соответствует временному интервалу 8,33 мс, а среднее значение выходного напряжения составляет

В постоянного тока = ∫0πVm⁡sin⁡ωtπ = 0,636Vm (2)

Когда один диод открыт, однофазный полномостовой выпрямитель становится полумостовым выпрямителем, который выдает среднее выходное напряжение как

Vdc = 0πVm⁡sin⁡ωt2π = 0.318Vm (3)

Кроме того, частота пульсаций на выходе снижается до 60 Гц, что соответствует временному интервалу 16,66 мс.

В реальном мире на выходное напряжение серьезно влияет емкость промежуточного контура, которая используется в качестве фильтра нижних частот. Кроме того, выходное напряжение также связано с нагрузкой. В результате невозможно использовать выходное напряжение для определения того, имеет ли однофазный мостовой выпрямитель разомкнутый диод. Чтобы решить эту проблему, в этой статье ток выходного конденсатора используется для определения того, открыт ли диод однофазного полномостового выпрямителя.Из рисунков 2A, B видно, что токи диодов появляются каждые 8,33 мс на стороне входа переменного тока. Однако токи диодов появляются каждые 16,6 мс при неисправности одного диода полного мостового выпрямителя. В результате мы можем наблюдать, что частота зарядного тока конденсатора снижается до 50% при открытии одного диода, при котором частота пульсаций выходного напряжения становится вдвое меньше. DSP использует эту характеристику, чтобы определить, когда однофазный мостовой выпрямитель неисправен. После этого DSP управляет реле, чтобы отключить выход промежуточного контура от неисправного выпрямителя, а затем реле подключает выход промежуточного контура к резервному однофазному мостовому выпрямителю.

РИСУНОК 2 . Ток конденсатора однофазного полномостового выпрямителя. (A) Нормальная работа, (B) один диод открыт.

На рисунке 3 показаны изменения выходных напряжений промежуточного контура. Из рисунка 3 видно, что напряжение промежуточного контура изменяется от 150 до 154 В, когда используется однофазный мостовой выпрямитель. Напряжение промежуточного контура изменяется от 142 до 154 В после размыкания одного диода. Путем измерения падений напряжения на конденсаторе промежуточного контура, но не изменения частоты конденсатора промежуточного контура, диагностируется неисправность конденсатора промежуточного контура (Isermann, 2006).Однако на напряжение промежуточного контура также серьезно влияет внешняя нагрузка PMSM, устанавливаемого на поверхность. В результате при добавлении большой внешней нагрузки может быть сгенерирован неправильный диагноз. Чтобы избежать этой ситуации, емкостной ток используется для замены емкостного напряжения, чтобы определить, открыт ли один диод однофазного полномостового выпрямителя.

РИСУНОК 3 . Напряжение конденсатора промежуточного контура при нормальной работе и неисправном состоянии.

Электролитические конденсаторы могут выйти из строя из-за того, что они работают при перенапряжении, обратном напряжении, высокой температуре или при недостатке электролита.В этих ситуациях эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) увеличивается, а емкость уменьшается (Isermann, 2006). Для достижения хороших характеристик системам электропривода требуются подходящие конденсаторы звена постоянного тока для фильтрации колебаний напряжения (Wang and Blaabjerg, 2014) — (Grotzbach and Draxler, 1989). Для диагностики неисправности конденсатора, фильтр Калмана для оценки состояния был предложен Ginart et al. (Фархади и др., 2018). Однако вычисления этого метода очень сложны. Чтобы упростить этот вопрос, в этой статье предлагается новый метод измерения напряжения и тока конденсатора в реальном времени.Подробности следующие.

Связь между током конденсатора ic и напряжением vc для конденсатора C описывается следующим образом:

Фактически, в этой статье используется процессор цифровых сигналов (DSP). Соотношение дискретной формы, таким образом, может быть развито следующим образом:

vc1φ (k + 1) = vc1ϕ (k) + 1C1ϕic1ϕ (k) Δt (5)

, где k — время выборки, Δt — интервал выборки. , и v _{c 1 φ} , i _{c 1 φ} и C _{1 ϕ} — это напряжение конденсатора, ток конденсатора и конденсатор по отдельности. с использованием однофазного полномостового выпрямителя.1ϕ ниже 80% от номинального значения C1ϕ, обнаруживается неисправное состояние. После этого новый резервный конденсатор подключается параллельно, чтобы увеличить общую емкость конденсатора на стороне промежуточного контура. Предлагаемый способ позволяет без помех получать емкостной ток и напряжение конденсатора; следовательно, фильтр нижних частот не требуется. Согласно экспериментальным результатам, используя метод оценки в реальном времени, показанный в формуле. 6, может быть получено расчетное значение емкости, которое создает только 5% расчетную ошибку.

(b) Трехфазный мостовой выпрямительный преобразователь постоянного / переменного тока

Многие промышленные приложения, такие как лифты и поезда метро, ​​нуждаются в большой мощности для создания высокого крутящего момента для своих нагрузок. Этих приложений невозможно реализовать, используя только однофазный мостовой выпрямитель (Cardoso, 2019; Ginart, 2018; Lu and Sharma, 2008; Errabelli and Mutschler, 2012). Поэтому трехфазные полномостовые выпрямители широко используются в приложениях большой мощности. Кроме того, процент пульсаций выходного напряжения промежуточного контура уменьшается, поскольку частота пульсаций выходного напряжения составляет 360 Гц, но не 120 Гц.На рисунке 4 показана конфигурация отказоустойчивого трехфазного преобразователя переменного тока в постоянный, который включает в себя трехфазный источник напряжения, обычный трехфазный мостовой выпрямитель переменного / постоянного тока, резервный трехфазный переменный / постоянный ток. мостовой выпрямитель, однополюсный двухпозиционный переключатель, два резистора для ограничения переходного тока, два конденсатора промежуточного контура и два параллельных переключателя. Во время нормальной работы используется обычный трехфазный мостовой выпрямитель переменного / постоянного тока, реле подключено к шине постоянного тока с обычным мостовым выпрямителем и переключателем S ₂ , S Используются переключатель ₄ , резистор R ₁ и конденсатор C ₁ .Остальные части относятся к резервным компонентам, включая резервный мостовой выпрямитель, переключатель S ₃ , переключатель S ₅ , сопротивление R ₂ и C ₂ конденсатор. Кроме того, реле подключает к шине постоянного тока резервный мостовой выпрямитель. Подробности обсуждаются ниже.

РИСУНОК 4 . Конфигурация отказоустойчивого трехфазного преобразователя переменного тока в постоянный.

Вообще говоря, при использовании трехфазного полномостового выпрямителя пульсации напряжения на конденсаторе промежуточного контура составляют 360 Гц.В результате каждый период пульсаций напряжения составляет 2,77 мс. В каждый период ток конденсатора увеличивается, а затем уменьшается. Кроме того, текущая форма волны прерывистая. Подробная форма сигнала тока показана на рисунке 5A, который имеет аналогичные амплитуды и тот же интервал времени.

РИСУНОК 5 . Осциллограммы тока конденсатора промежуточного контура. (A) нормальная работа, (B) один диод разомкнут.

Когда один диод открыт, входной ток явно искажается, как показано на рисунке 5B.Открытый диод дает нулевой ток. Затем при следующем включении диоды генерируют сильный ток, который более чем в два раза превышает нормальный ток. Для DSP нетрудно обнаружить неисправность обрыва одного диода, а затем управлять реле. Реле подключает конденсатор промежуточного контура к трехфазному мостовому выпрямителю с резервным питанием и отключает конденсатор промежуточного контура от обычного трехфазного мостового выпрямителя. На рисунке 6 показаны напряжения конденсатора при нормальной работе и неисправности.Как можно заметить, пульсации напряжения увеличиваются при открытии одного диода. В этой статье DSP использует ток конденсатора для обнаружения неисправного состояния вместо использования напряжения конденсатора. Основная причина заключается в том, что на напряжение промежуточного контура может явно влиять внешняя нагрузка двигателя, что может привести к неправильной диагностике.

РИСУНОК 6 . Напряжение промежуточного контура в нормальном состоянии и при открытом состоянии одного диода.

Электролитические конденсаторы имеют низкую надежность из-за испарения жидкости.На исправность электролитических конденсаторов влияют условия эксплуатации, в том числе рабочие температуры, напряжения, токи и частоты. Износ конденсаторов вызывает увеличение эквивалентных сопротивлений конденсаторов и уменьшение эквивалентных емкостей конденсаторов. Кроме того, продолжающаяся деградация конденсатора приводит к падению выходного напряжения промежуточного контура ниже заданного выходного значения. Можно построить математическую модель конденсатора, а затем использовать прогнозирование состояния, чтобы определить, неисправен конденсатор или нет.Однако это слишком сложно. Чтобы упростить этот вопрос, в этой статье оценка емкости конденсатора в реальном времени используется путем измерения напряжения и тока конденсатора. Расчет предлагаемого метода очень прост. В результате его легко реализовать с помощью DSP.

Напряжение конденсатора, которое измеряется DSP, выражается следующим образом:

vc3ϕ (k + 1) = vc3ϕ (k) + 1C3ϕic3φ (k) Δt (7)

, где k — время выборки, Δt — интервал выборки, а vc3φ, ic3φ и C3ϕ — напряжение конденсатора, ток конденсатора и конденсатор трехфазного полномостового выпрямителя.3ϕ ниже 80% от номинального значения C3ϕ, обнаруживается неисправное состояние. После этого новый резервный конденсатор подключается параллельно, чтобы увеличить общую емкость конденсатора на стороне промежуточного контура.

Реализация

Блок-схема реализованного отказоустойчивого привода PMSM для поверхностного монтажа показана на рисунке 7A. Блок-схема обсуждалась в ссылках (Liu et al., 1993; Liu et al., 2021; Liu et al., 2019; Liu and Chang, 2019) одного из авторов данной статьи. Этот автор исследовал неисправность одного выключателя питания, который включает один выключатель питания разомкнут или замкнут накоротко, инвертора в справочных материалах (Liu et al., 1993; Лю и др., 2021 г .; Лю и др., 2019; Лю и Чанг, 2019). Затем были предложены новые схемы переключения инвертора для поддержания постоянной скорости и крутящего момента двигателя. В этой статье авторы предполагают, что инвертор работает нормально, а однофазный выпрямитель переменного / постоянного тока или трехфазный выпрямитель переменного / постоянного тока неисправен, в том числе один диод открыт, или закорочен, или конденсатор промежуточного контура неисправен. неисправен. Сначала команда скорости ωm ∗ сравнивается со скоростью обратной связи ω _m .Тогда получается погрешность скорости Δωm. При использовании ПИ-регулятора контура скорости получается команда тока iq ∗ по оси q, а команда id ∗ тока по оси d устанавливается равной нулю. После этого команды тока оси d-q сравниваются с токами оси d-q. Затем вычисляются текущие ошибки Δid и Δiq оси d-q. Затем регулятор тока определяет команды напряжения оси d-q, vd ∗ и vq ∗. Команды напряжения оси d-q передаются командам напряжения оси a-b-c, va ∗, vb ∗ и vc ∗. Кроме того, выполняется пространственно-векторная широтно-импульсная модуляция.Наконец, запускающие сигналы определяют состояния переключения инвертора, а затем вращается установленный на поверхности PMSM. Таким образом достигается замкнутая система привода двигателя. На рисунке 7B показана фотография реализованного преобразователя переменного тока в постоянный, который включает в себя мостовой выпрямитель, реле, источник однофазного переменного напряжения или источник трехфазного переменного напряжения, конденсатор промежуточного контура и аварийный толерантная схема управления. На рисунке 7C показана фотография реализованной системы привода PMSM для поверхностного монтажа, которая включает в себя DSP, инвертор и некоторые датчики.Система привода PMSM подает 3-фазное переменное напряжение 10 кГц, переменное напряжение, переменную частоту, на установленный PMSM, устанавливаемый на поверхность, для регулировки его скорости.

РИСУНОК 7 . Отказоустойчивая приводная система PMSM накладного монтажа. (A) Блок-схема , (B) преобразователь AC / D и преобразователь (C) и DSP.

Экспериментальные результаты

Здесь показаны несколько экспериментальных результатов для подтверждения теоретического анализа. На рисунке 8 показана фотография приводной системы SPMSM и ее динамометра.В таблице 1 показаны спецификации SPMSM, использованные в этой статье.

РИСУНОК 8 . Фотография приводной системы ПМСМ накладного монтажа.

ТАБЛИЦА 1 . Спецификация ПМСМ накладного монтажа.

На рисунках 9A, B показаны формы сигналов при использовании отказоустойчивых алгоритмов разомкнутого диода для однофазного полномостового выпрямителя. На рисунке 9A показано напряжение промежуточного контура. Когда диод размыкается, пульсации напряжения увеличиваются до ± 5 В. После этого DSP выполняет отказоустойчивое управление, а затем изолирует неисправный однофазный мостовой выпрямитель и подключает систему моторного привода к резервной однофазной сети. фазный мостовой выпрямитель.Вырабатывается огромное напряжение. Наконец, работа над отказоустойчивыми алгоритмами завершена, и пульсации напряжения конденсатора резко уменьшаются и возвращаются к исходному значению. На рисунке 9B показан измеренный ток конденсатора, который является прерывистым. На рисунках 10A, B показаны измеренные формы сигналов при использовании отказоустойчивых алгоритмов разомкнутого диода для трехфазного полномостового выпрямителя. На рисунке 10А показано измеренное напряжение промежуточного контура. Когда диод открывается, падение напряжения составляет около 8 В.После этого DSP выполняет отказоустойчивое управление, изолирует неисправный трехфазный полномостовой выпрямитель, а затем подключает привод SPMSM к резервному трехфазному полному мостовому выпрямителю. Возникает огромный скачок напряжения, близкий к падению на 50 В. Наконец, работа над отказоустойчивыми алгоритмами завершена, и пульсации напряжения, очевидно, уменьшены до исходных значений. На рисунке 10B показан измеренный ток конденсатора, который также является прерывистым, но имеет более высокую частоту, чем ток конденсатора однофазного полномостового выпрямителя.

РИСУНОК 9 . Один диод открыт для однофазного полномостового выпрямителя. (A) Напряжение промежуточного контура, (B) ток конденсатора.

РИСУНОК 10 . Один диод открыт для трехфазного полномостового выпрямителя. (A) Напряжение промежуточного контура, (B) ток конденсатора.

На рисунках 11A, B показаны измеренные формы сигналов неисправности конденсатора промежуточного контура однофазного полномостового выпрямителя. На рисунке 11A показано измеренное напряжение в промежуточном контуре, а на рисунке 11B показано расчетное значение конденсатора.Когда DSP обнаруживает, что емкость конденсатора становится 720 мкФ, выполняются отказоустойчивые алгоритмы для подключения другого резервного конденсатора емкостью 720 мкФ. Общее значение конденсатора возвращается к исходному значению. На рисунках 12A, B показаны измеренные формы сигналов неисправности конденсатора промежуточного контура для трехфазного полномостового выпрямителя. На рисунке 12A показано напряжение постоянного тока, которое обеспечивает среднее напряжение постоянного тока около 308,5 В. На рисунке 12B показано расчетное значение конденсатора, которое в норме составляет 1440 мкФ. Когда конденсатор промежуточного контура неисправен, значение емкости уменьшается до 720 мкФ; однако он возвращается к своей исходной емкости 1440 мкФ после выполнения отказоустойчивых алгоритмов.

РИСУНОК 11 . Неисправность конденсатора промежуточного контура однофазного полномостового выпрямителя. (A) Напряжение промежуточного контура, (B) расчетный конденсатор.

РИСУНОК 12 . Неисправность конденсатора промежуточного контура трехфазного мостового выпрямителя. (A) Напряжение промежуточного контура, (B) расчетный конденсатор.

На рисунках 13A, B показаны формы сигналов, измеренные при 300 об / мин и 2 Н · м с использованием однофазного полномостового выпрямителя. На рисунке 13A показан измеренный ток в a-фазе, который имеет форму синусоидального сигнала.На рисунке 13B показано линейное напряжение в том же случае. На рисунке 13C показан ток в промежуточном контуре в том же случае. На рис. 13D показан входной переменный ток при использовании однофазного полномостового выпрямителя, который, очевидно, представляет собой прерывистый ток. На рисунке 13E показан входной переменный ток при использовании трехфазного полномостового выпрямителя, как вы можете видеть, частота пульсаций тока становится утроенной по сравнению с однофазным полномостовым выпрямителем.

РИСУНОК 13 . Измеренные формы сигналов PMSM открытого монтажа при 300 об / мин и 2 Н · м. (A) Ток, (B) линейное напряжение, (C) Ток промежуточного контура, (D) 1-фазный входной ток и (E) 3-фазный входной прерыватель.

По сравнению с ранее предложенным методом (Isermann, 2006), который требовал только одного датчика напряжения, предлагаемый в нашей статье метод требует одного датчика напряжения и одного датчика тока для измерения напряжения и тока конденсатора промежуточного контура. Однако предлагаемый в нашей статье метод обеспечивает более точные результаты диагностики, чем ранее опубликованная статья (Isermann, 2006).Кроме того, сравнивая со ссылкой (Lee et al., 2008), в которой оценивается конденсатор промежуточного контура, когда двигатель был остановлен, наша статья может вычислить конденсатор промежуточного контура, когда ротор работает на разных скоростях.

Заключение

В этой статье один диод разомкнут для однофазного полномостового выпрямителя и трехфазного полномостового выпрямителя, а также повреждение конденсатора промежуточного контура для однофазного полномостового выпрямителя и трехфазный мостовой выпрямитель.Результаты экспериментов подтверждают предложенный метод, который использует обнаружение и диагностику неисправностей в реальном времени, а затем выполнение алгоритмов отказоустойчивого управления. Приводная система PMSM открытого монтажа может нормально работать после выполнения отказоустойчивого управления. Предлагаемый способ может быть использован в промышленности для повышения надежности системы моторного привода за счет простоты.

Заявление о доступности данных

Необработанные данные, подтверждающие выводы этой статьи, будут предоставлены авторами без излишних оговорок.

Вклад авторов

Тема исследования T-HL, написание статей на английском языке, методы. Y-WW Результаты экспериментов, Результаты моделирования, Рисунки.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Работа поддержана Министерством науки и технологий по гранту MOST 108-2221-E-011-085.

Ссылки

Акин Б., Оргунер У., Тольят Х. А. и Райнер М. (2008). Фазочувствительное обнаружение сигнатур неисправности двигателя при наличии шума. IEEE Trans. Ind. Electron. 55 (6), 2539–2550. doi: 10.1109 / tie.2008.921681

CrossRef Полный текст | Google Scholar

An, Q.-T., Sun, L., and Sun, L.-Z. (2015). Текущая остаточная векторная диагностика неисправности разомкнутого переключателя инверторов в приводных системах PMSM. IEEE Trans. Power Electron. 30 (5), 2814–2827.doi: 10.1109 / tpel.2014.2360834

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Cardoso, A. J. M. (2019). Диагностика и отказоустойчивость электрических машин, силовой электроники и приводов . Англия и Уэльс: Институт инженерии и технологий.

Чай Ф., Гао Л., Ю Ю. и Лю Ю. (2019). Отказоустойчивое управление модульным синхронным двигателем с постоянными магнитами при неисправностях обрыва цепи. IEEE Access 7, 154008–154017. DOI: 10.1109 / доступ.2019.2948363

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Eickhoff, H. T., Seebacher, R., Muetze, A., and Strangas, E. G. (2018). Стратегия послеаварийной работы для одиночных отказов обрыва цепи в электроприводах. IEEE Trans. Ind. Appl. 54 (3), 2381–2391. doi: 10.1109 / tia.2018.2807404

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эррабелли Р. Р. и Мучлер П. (2012). Инвертор с отказоустойчивым источником напряжения для приводов с постоянными магнитами. IEEE Trans.Power Electron. 27 (2), 500–508. doi: 10.1109 / tpel.2011.2135866

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фархади, М., Фард, М. Т., Абапур, М., и Хаг, М. Т. (2018). Привод с асинхронным двигателем с преобразователем постоянного тока в переменный с отказоустойчивостью при отказе переключателя с обрывом и коротким замыканием. IEEE Trans. Power Electron. 33 (2), 1609–1621. doi: 10.1109 / tpel.2017.2683534

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ginart, A. (2018). Диагностика неисправностей надежных преобразователей частоты .Англия и Уэльс: Институт инженерии и технологий.

Гротцбах, М., и Дракслер, Б. (1989). Поведение неуправляемых выпрямительных мостов на стороне линии с конденсаторным сглаживанием постоянного тока . Ахен, немецкий: IEEE EPE, 761–764.

Хадеф М., Мекидече М. Р. и Джердир А. (2010). Привод синхронного двигателя с постоянными магнитами с векторным управлением и неисправностью поворота статора . Рим: IEEE ICEM. doi: 10.1109 / icelmach.2010.5608104

CrossRef Полный текст

Изерманн, Р.(2006). Системы диагностики неисправностей — Введение от обнаружения до обеспечения отказоустойчивости . Берлин: Springer.

Джласси, И., Эстима, Дж. О., Эль-Хиль, С. К., Беллаадж, Н. М., и Кардосо, А. Дж. М. (2017). Надежный метод на основе наблюдателя для диагностики неисправностей IGBT и датчиков тока в инверторах источника напряжения приводов PMSM. IEEE Trans. Ind. Appl. 53 (3), 2894–2905. doi: 10.1109 / tia.2016.2616398

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, К., Ким, М., Юн, Дж., Ли, С., и Ю, Дж. (2008). Мониторинг состояния электролитических конденсаторов промежуточного контура в преобразователях частоты. IEEE Trans. Ind. Appl. 44 (5), 1606–1613. doi: 10.1109 / tia.2008.2002277

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Li, H., Li, W., and Ren, H. (2017). Отказоустойчивый инвертор для высокоскоростных низкоиндуктивных приводов BLDC в аэрокосмической сфере. IEEE Trans. Power Electron. 32 (3), 2452–2463. doi: 10.1109 / tpel.2016.2569611

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лю Т.Х., Чанг С. Ф. (2019). Отказоустойчивая система привода IPMSM, управляемая матричным преобразователем, с использованием прогнозирующего контроллера и скользящего оценщика. J. Eng. 2019 (11), 8225–8235. doi: 10.1049 / joe.2019.0084

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лю Т. Х., Фу Дж. Р. и Липо Т. А. (1993). Стратегия повышения надежности приводов с управляемыми асинхронными двигателями. IEEE Trans. Ind. Appl. 29 (5), 910–918. doi: 10.1109 / IAS.1991.178194

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лю Т.Х., Мубарок, М.С., Хендрионо, Д., и Суварно, Дж. (2021). Контур скорости Контроллеры с адаптацией к частоте и оптимальные гармонические периодические регуляторы токовой петли для отказоустойчивых приводных систем SPMSM. IET Electric Power Appl. 15, 629–642. doi: 10.1049 / elp2.12053

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лю Т. Х., Мубарок М. С., Ридван М. и Суварно Дж. (2019). Разработка и внедрение отказоустойчивой приводной системы SPMSM на основе периодического контроллера скорости. Энергии 12 (9), 1–31.doi: 10.3390 / en12193593

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лу Б. и Шарма С. К. (2008). Обзор методов диагностики неисправностей IGBT для трехфазного инвертора . Пекин, Китай: IEEE ICCMD, 756–763.

Мехта, Х., Такар, У., Джоши, В., Ратод, К., и Курулкар, П. (2015). Обнаружение неисправностей датчика Холла и отказоустойчивое управление приводной системой PMSM . Пуна, Индия: IEEE ICIC. doi: 10.1109 / iic.2015.7150817

CrossRef Полный текст

Vas, P.(1993). Оценка параметров, мониторинг состояния и диагностика электрических машин . Оксфорд, Великобритания: Calarendon Press.

Ван Х. и Блаабьерг Ф. (2014). Надежность конденсаторов для промежуточного звена в силовых электронных преобразователях — обзор. IEEE Trans. Ind. Appl. 50 (5), 3569–3578. doi: 10.1109 / tia.2014.2308357

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zeng, Z., Zhu, C., Jin, X., Shi, W., and Zhao, R. (2017). Стратегия гибридной пространственной векторной модуляции для минимизации пульсаций крутящего момента в трехфазных четырехконтактных приводах PMSM с инверторным питанием. IEEE Trans. Ind. Electron. 64 (3), 2122–2134. doi: 10.1109 / tie.2016.2625768

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мостовой выпрямитель

Мостовой выпрямитель

Когда четыре диода подключены, как показано на рисунке 4-8, схема называется МОСТ. ВЫПРЯМИТЕЛЬ. Вход в схему подается на диагонально противоположные углы сеть, а вывод берется из двух оставшихся углов.

Рисунок 4-8. — Мостовой выпрямитель.

Мы обсудим один полный цикл работы, чтобы помочь вам понять, как это схема работает. Мы обсуждали трансформаторы в предыдущих модулях серии NEETS и не буду сейчас вдаваться в их характеристики. Предположим, трансформатор работает должным образом, и в точке A есть положительный потенциал, а в точке — отрицательный. точка Б.Положительный потенциал в точке A приведет к прямому смещению D3 и обратному смещению D4. В отрицательный потенциал в точке B приведет к прямому смещению D1 и обратному смещению D2. В это время D3 и D1 имеют прямое смещение и позволяют току проходить через них; D4 и D2 являются обратное смещение и блокирует ток. Путь для прохождения тока от точки B через D1, через R _L , через D3, через вторичную обмотку трансформатора назад к точке B. Этот путь обозначен сплошными стрелками.Формы сигналов (1) и (2) могут быть наблюдается через D1 и D3.

Спустя половину цикла полярность вторичной обмотки трансформатора меняется на противоположную, прямое смещение D2 и D4 и обратное смещение D1 и D3. Текущий поток теперь будет из от точки A до D4, через R _L , через D2, через вторичную обмотку T1 и назад к точке А. Этот путь обозначен пунктирными стрелками. Формы сигналов (3) и (4) могут быть наблюдается в D2 и D4.Вы должны были заметить, что ток через R _L всегда в одном направлении. При протекании через R _L этот ток вызывает напряжение, соответствующее изображенному на диаграмме (5). Поскольку ток течет через нагрузку (R _L ) в течение обоих полупериодов приложенного напряжения этот мостовой выпрямитель двухполупериодный выпрямитель.

Одним из преимуществ мостового выпрямителя перед обычным двухполупериодным выпрямителем является то, что с данным трансформатором мостовой выпрямитель выдает выходное напряжение, которое почти вдвое больше, чем у обычной двухполупериодной схемы.Это можно показать, присвоив значения некоторые компоненты показаны на видах A и B рисунка 4-9. Предположим, что то же трансформатор используется в обеих схемах. Пиковое напряжение, развиваемое между точками X и Y, равно 1000 вольт в обеих цепях. В обычной двухполупериодной схеме, показанной на виде A, пиковое напряжение от центрального отвода до X или Y составляет 500 вольт. Так как только один диод может проводить в любой момент, максимальное напряжение, которое может быть выпрямлено в любой момент, составляет 500 вольт.Следовательно, максимальное напряжение, которое появляется на нагрузочном резисторе, почти — но никогда не превышает — 500 вольт из-за небольшого падения напряжения на диоде. В мостовой выпрямитель, показанный на виде B, максимальное напряжение, которое может быть выпрямлено, равно полное вторичное напряжение, которое составляет 1000 вольт. Следовательно, пиковое выходное напряжение на нагрузочный резистор почти 1000 вольт. Если в обеих схемах используется один и тот же трансформатор, Схема мостового выпрямителя обеспечивает более высокое выходное напряжение, чем обычная двухполупериодная схема. выпрямительная схема.

Рисунок 4-9A. — Сравнение обычного и мостового двухполупериодных выпрямителей. ОБЫЧНЫЙ ПОЛНОВОЛНОВЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ

Рисунок 4-9B. — Сравнение обычного и мостового двухполупериодных выпрямителей. ПОЛНАЯ ВОЛНА МОСТ ВЫПРЯМИТЕЛЬ

Q.11 Каков главный недостаток обычного двухполупериодного выпрямителя?
В.12 Какое главное преимущество мостовой выпрямитель по сравнению с обычным двухполупериодным? выпрямитель?

Что такое мостовой выпрямитель? — Работа, преимущества и недостатки

Определение: мостовой выпрямитель формируется путем соединения четырех диодов в форме моста Уитстона .Он также обеспечивает полное выпрямление волны. В течение первой половины цикла переменного тока два диода смещены в прямом направлении, а во второй половине цикла переменного тока два других диода становятся смещенными в прямом направлении.

Таким образом, выпрямитель обеспечивает выход постоянного тока во время положительного цикла переменного тока, а также во время отрицательного цикла переменного тока.

Компоненты схемы мостового выпрямителя

Состоит из понижающего трансформатора, четырех диодов, соединенных в виде моста. Два из четырех диодов подключены по диагонали и подключены к вторичным обмоткам трансформатора, а два других диода подключены к нагрузочному резистору.

Работа мостового выпрямителя

Когда сигнал переменного тока подается на мостовой выпрямитель, понижающий трансформатор преобразует сигнал переменного тока высокого напряжения в сигнал переменного тока низкого напряжения. Сигнал переменного тока подается на первичную обмотку трансформатора, а через взаимную индукцию — на вторичные обмотки трансформатора.

Работа диодов во время положительной половины переменного тока

Когда на мостовой выпрямитель подается положительная половина сигнала переменного тока, верхняя часть вторичной обмотки трансформатора является положительной, а нижняя часть вторичной обмотки — отрицательной.Таким образом, в этом состоянии вывод анода диода D1 положительный, а вывод катода диода D3 отрицательный.

Следовательно, диод D1 и диод D3 будут смещены в прямом направлении в течение положительной половины или первой половины цикла переменного тока. И диод D2 и диод D4 будут иметь обратное смещение, потому что катодный вывод диода D4 подключен к выводу, имеющему положительное напряжение, а анодный вывод диода D2 подключен к положительному напряжению.

Работа диодов при отрицательной половине переменного тока

Когда отрицательный цикл или вторая половина сигнала переменного тока приближается к мостовому выпрямителю, верхняя часть вторичной обмотки трансформатора является отрицательной, а нижняя половина вторичной обмотки трансформатора — положительной.Таким образом, в этой ситуации анодный вывод диода D1 является отрицательным, а катодный вывод D3 — положительным. Это заставляет диод D1 и D3 работать в режиме обратного смещения.

Во время отрицательного полупериода сигнала переменного тока вывод катода диода D4 отрицательный, а вывод анода диода D2 положительный. Таким образом, диод D4 и диод D2 смещены в прямом направлении во время отрицательной половины переменного тока. Хотя во время этого отрицательного полупериода анодный вывод диода D1 является отрицательным, а катодный вывод диода D3 — положительным, это вызывает обратное смещение диодов D1 и D3.

Таким образом, мостовой выпрямитель проводит как половину входного сигнала переменного тока, то есть как положительную, так и отрицательную половину. Направление тока, протекающего через нагрузочный резистор, остается неизменным как для положительной половины цикла переменного тока, так и для отрицательной половины цикла переменного тока.

Анализ мостового выпрямителя

Приложенное напряжение Vsmax появляется на нагрузочном резисторе RL, таким образом, на нагрузочном резисторе появляется пиковое обратное напряжение (PIV).

1. Пиковый ток: Значение пикового тока мостового выпрямителя может быть получено с помощью мгновенного напряжения, приложенного к цепи выпрямителя.

Давайте рассмотрим прямое сопротивление некоторого значения и обратное сопротивление, обеспечивающее бесконечное сопротивление, тогда мы можем получить значение тока через нагрузочный резистор.

Полный ток, протекающий через сопротивление нагрузки R _L , являющийся суммой токов i ₁ и i ₂ , определяется как: —

Пиковое значение силы тока через сопротивление RL может быть получено с помощью уравнения, приведенного ниже.

Здесь RF — прямое сопротивление, а RL — сопротивление нагрузки.

2. Эффективность выпрямления: Эффективность выпрямления может быть получена соотношением мощности постоянного тока, подаваемой на нагрузку, и присутствующей в ней составляющей мощности переменного тока.

Преимущества мостовых выпрямителей над выпрямителями с центральным отводом

1. В случае мостового выпрямителя центральное ответвление во вторичной обмотке трансформатора не требуется.Таким образом, это снижает сложность схемы. Схема может быть упрощена, если мы удалим трансформатор из схемы выпрямителя на тот случай, если нам не нужно понижать напряжение.
2. Стабилизация напряжения мостовых выпрямителей лучше, чем у двухполупериодных выпрямителей с центральным ответвлением.
3. Коэффициент использования трансформатора в случае мостового выпрямителя выше, чем у двухполупериодного выпрямителя с центральным ответвлением.
4. Силовой трансформатор меньшего размера может использоваться для заданной выходной мощности.

Недостатки мостовых выпрямителей над выпрямителями с центральным отводом

1. Для работы требуется четыре диода, поэтому требования к компонентам схемы в случае мостового выпрямителя больше, чем у выпрямителей с центральным отводом.
2. Падение напряжения на диодах увеличивается в четыре раза, чем у двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом. Это создает проблему в приложениях, где требуется низкое напряжение.
3. Нагрузочный резистор и подаваемое напряжение не имеют общей точки, которую можно было бы заземлить.

На этом недостатки мостового выпрямителя завершены. Это также один из двухполупериодных выпрямителей, но благодаря своей мостовой архитектуре он обладает некоторыми преимуществами перед двухполупериодным выпрямителем.

Что такое трехфазный выпрямитель? — 3-фазный полуволновой, полноволновой и мостовой выпрямитель

Определение: A 3-фазный выпрямитель — это устройство, которое выпрямляет входное переменное напряжение с помощью трехфазного трансформатора и трех диодов , подключенных к каждая из трех фаз вторичной обмотки трансформатора.

Значение 3-фазного выпрямителя

Однофазный выпрямитель также выпрямляет, т.е. преобразует источник переменного тока в источник постоянного тока, но для преобразования использует только однофазную вторичную обмотку трансформатора. А диоды подключены ко вторичной обмотке однофазного трансформатора.

Недостатком такой схемы является высокий коэффициент пульсации. В случае полуволнового выпрямителя коэффициент пульсаций составляет 1,21 , а в случае двухполупериодного выпрямителя коэффициент пульсаций составляет 0.482 . В обоих случаях нельзя пренебрегать значением коэффициента пульсации. В то время как в случае полуволнового выпрямителя значение довольно велико, но и в случае двухполупериодного выпрямителя значение выпрямителя значительно больше.

Таким образом, в таких схемах нам нужна схема сглаживания, чтобы убрать эту рябь. Эти колебания представляют собой составляющие переменного тока в постоянном напряжении. Это называется пульсирующим постоянным напряжением . Если это пульсирующее напряжение постоянного тока используется в нескольких приложениях, это приводит к снижению производительности устройства.Таким образом, используется схема сглаживания, фильтр работает как схема сглаживания для выпрямительной системы.

Но после этого процесса сглаживания напряжение выпрямителя в какой-то момент падает до нуля. Следовательно, если вместо однофазного трансформатора мы используем трехфазный трансформатор, коэффициент пульсаций можно значительно снизить. Одним из значительных преимуществ трехфазного трансформатора является то, что выпрямленное напряжение не падает до нуля, даже если не используется сглаживающее устройство.

Трехфазный полуволновой выпрямитель

В трехфазном полуволновом выпрямителе , по три диода подключены к каждой из трех фаз вторичной обмотки трансформатора.Три фазы вторичной обмотки соединены звездой, поэтому ее также называют Star Connected Secondary.

Анодный вывод диода подключен ко вторичной обмотке трансформатора. И три фазы трансформатора соединены вместе в общей точке, называемой нейтралью . Эта нейтральная точка обеспечивает отрицательный вывод нагрузки и заземлена.

Каждый диод проводит одну треть цикла переменного тока, а оставшиеся два диода остаются разомкнутыми.Выходное напряжение постоянного тока будет между пиковым значением напряжения питания и половиной напряжения питания.

Коэффициент пульсаций для трехфазного полуволнового выпрямителя вычисляется с помощью приведенных ниже уравнений.

Из приведенных выше расчетов очевидно, что коэффициент пульсации для трехфазного полуволнового выпрямителя составляет 0,17 , т.е. 17% . В однофазной половине с выпрямителем значение коэффициента пульсаций составляет 1,21 , а в случае однофазного двухполупериодного выпрямителя — 0.482. Таким образом, очевидно, что значение коэффициента пульсаций у трехфазного выпрямителя намного меньше по сравнению с однофазным выпрямителем.

Причем частота пульсаций в трехфазном выпрямителе очень высока. Таким образом, эту рябь можно легко отфильтровать. Частота пульсаций в случае трехфазных выпрямителей в три раза превышает частоту питающей сети. Благодаря этому процесс сглаживания в случае трехфазного выпрямителя намного проще, чем у однофазного выпрямителя.

Трехфазный полноволновой выпрямитель

В трехфазном двухполупериодном выпрямителе используются шесть диодов.Его также называют 6-диодным полуволновым выпрямителем . В этом случае каждый диод проводит 1/6 ^-ю часть цикла переменного тока. Колебания выходного постоянного напряжения меньше в трехфазных двухполупериодных выпрямителях. Выходное напряжение колеблется между максимальным значением пикового напряжения, то есть Vsmax, и 86,6% максимального напряжения.

Преимущество трехфазных двухполупериодных выпрямителей в том, что выходное напряжение регулируется и не падает до нуля. Выходное напряжение поддерживается в пределах 86.6% максимального напряжения и пикового значения напряжения. Таким образом, это кажется регулируемым.

Основной причиной столь низких колебаний выходного напряжения является использование большого количества диодов. Целесообразно использовать 6 диодов. Это связано с тем, что при использовании более 6 диодов стоимость схемы увеличивается. Более того, сложность схемы увеличивается, и никакого значительного увеличения регулирования выходного напряжения не будет.

3-фазный мостовой выпрямитель

Тип устройства в виде моста широко используется, поскольку в мостовом выпрямителе нет необходимости в центральном трансформаторе отвода.Преимущество использования мостового выпрямителя заключается в том, что ток нагрузки I _dc в 0,95 раза больше пикового тока, протекающего через диод.

V _dc примерно в 2,34 раза больше действующего значения переменного напряжения, проходящего через вторичную обмотку трансформатора в трехфазном полуприводном выпрямителе. Каждый диод в трехфазном мостовом выпрямителе пропускает только 1/3 тока, протекающего через нагрузку.

Таким образом, этот тип перемычки более предпочтителен в различных приложениях.

Применяются для преодоления недостатков однофазного выпрямителя.Мы уже обсуждали, что однофазные выпрямители обладают высоким коэффициентом пульсаций и большими колебаниями выходного постоянного тока. Чтобы преодолеть этот недостаток, появились трехфазные трансформаторы.

.