Страница защищена ожидающими изменениями
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен с мостового выпрямителя )
Перейти к навигации Перейти к поиску

диодный мост
Brueckengleichrichter IMGP5380.jpg
Диодный мост в различных корпусах
ТипПолупроводник
ИзобрелКароль Поллак в 1895 году
Электронный символ
Диодный мост.svg
2 переменного тока (AC) входы преобразуются в 2 постоянного тока (DC) выходов
Самодельный диодный мост. Серебряная полоса на диодах указывает на катодную сторону диода.

Диодный мост представляет собой механизм из четырех (или более) диодов в мостовой схеме конфигурации , которая обеспечивает ту же полярность выхода для любой полярности входного сигнала.

При использовании в наиболее распространенном применении для преобразования входа переменного тока (AC) в выход постоянного тока (DC) он известен как мостовой выпрямитель . Мостовой выпрямитель обеспечивает двухполупериодное выпрямление от двухпроводного входа переменного тока, что приводит к снижению стоимости и веса по сравнению с выпрямителем с трехпроводным входом от трансформатора с вторичной обмоткой с центральным отводом . [1]

Существенной особенностью диодного моста является то, что полярность выхода одинакова независимо от полярности на входе. Схема диодного моста была изобретена польским электротехником Каролем Поллаком и запатентована в декабре 1895 г. в Великобритании [2] и в январе 1896 г. в Германии. [3] [4] В 1897 году немецкий физик Лео Грец независимо изобрел и опубликовал аналогичную схему. [5] [6] Сегодня эту схему иногда называют схемой Гретца или мостом Гретца . [7]

До появления интегральных схем мостовой выпрямитель строился из «дискретных компонентов», то есть отдельных диодов. Примерно с 1950 года один четырехконтактный компонент, содержащий четыре диода, соединенных в мостовую конфигурацию, стал стандартным коммерческим компонентом и теперь доступен с различными номинальными значениями напряжения и тока.

Диоды также используются в мостовых топологиях вместе с конденсаторами в качестве умножителей напряжения .

Текущий поток [ править ]

Согласно традиционной модели из текущего потока (первоначально установленный Бенджамин Франклина и до сих пор следует большинство инженеров сегодня [8] ), ток протекает через электрические проводники от позитива к отрицательному полюсу (определяемый как «положительный поток»). На самом деле свободные электроны в проводнике почти всегда текут от отрицательного полюса к положительному . Однако в подавляющем большинстве приложений фактическое направление тока не имеет значения. Поэтому в нижеследующем обсуждении традиционная модель сохраняется.

Основная характеристика диода заключается в том, что ток может проходить через него только в одном направлении, которое определяется как прямое направление. Диодный мост использует диоды в качестве последовательных компонентов, чтобы позволить току проходить в прямом направлении во время положительной части цикла переменного тока, и в качестве шунтирующих компонентов для перенаправления тока, протекающего в обратном направлении во время отрицательной части цикла переменного тока, на противоположные рельсы.

Выпрямитель [ править ]

На диаграммах ниже, когда вход, подключенный к левому углу ромба, является положительным , а вход, подключенным к правому углу, является отрицательным , ток течет от верхней клеммы питания вправо по красному (положительному) пути к выходу. и возвращается к нижней клемме питания по синему (отрицательному) пути.

Когда вход, подключенный к левому углу, является отрицательным , а вход, подключенным к правому углу, является положительным , ток течет от нижней клеммы питания вправо по красному (положительному) пути к выходу и возвращается к верхней клемме питания через синий (отрицательный) путь. [9]

В каждом случае верхний правый вывод остается положительным [10], а нижний правый вывод - отрицательным. Поскольку это верно независимо от того, является ли вход переменным или постоянным током, эта схема не только выдает выход постоянного тока из входа переменного тока, но также может обеспечивать то, что иногда называют «защитой от обратной полярности». То есть, он обеспечивает нормальное функционирование оборудования с питанием от постоянного тока, когда батареи установлены в обратном направлении или когда провода (провода) от источника постоянного тока перевернуты, и защищает оборудование от возможных повреждений, вызванных обратной полярностью.

Альтернативой двухполупериодным выпрямителям с диодным мостом являются трансформатор с центральным отводом и двухдиодный выпрямитель , а также выпрямитель с удвоением напряжения, использующий два диода и два конденсатора в мостовой топологии.

Переменный ток, полуволновые и двухполупериодные выпрямленные сигналы [11]

Сглаживающие схемы [ править ]

См. Также: Выпрямитель § Сглаживание выхода выпрямителя

При входе переменного тока на выходе диодного моста (называемого для этой цели двухполупериодным выпрямителем ; есть также полуволновое выпрямление , которое не использует диодный мост) является поляризованное пульсирующее несинусоидальное напряжение той же амплитуды, но в два раза. частота входа. Его можно рассматривать как постоянное напряжение, на которое накладываются очень большие пульсации напряжения . Этот вид электроэнергии не очень полезен, потому что пульсации рассеиваются в виде отработанного тепла в компонентах цепи постоянного тока и могут вызывать шум или искажения во время работы схемы. Таким образом, почти все выпрямители сопровождаются серией полосовых или заградительных фильтров и / или стабилизатора напряжения.чтобы преобразовать большую часть или все пульсации напряжения в более плавный и, возможно, более высокий выход постоянного тока. Фильтр может быть таким же простым, как один достаточно большой конденсатор или дроссель , но большинство фильтров источника питания имеют несколько чередующихся последовательных и шунтирующих компонентов. Когда пульсация напряжения возрастает, в компонентах фильтра накапливается реактивная мощность , снижая напряжение; когда пульсации напряжения падают, реактивная мощность разряжается из компонентов фильтра, повышая напряжение. Заключительный каскад выпрямления может состоять из стабилизатора напряжения на основе стабилитрона , который почти полностью устраняет любые остаточные пульсации.

Демпферные схемы [ править ]

Трансформаторы питания имеют индуктивность рассеяния и паразитную емкость. Когда диоды в мостовом выпрямителе выключаются, эти «неидеальные» элементы образуют резонансный контур, который может колебаться с высокой частотой. Это высокочастотное колебание может затем передаваться в остальную схему. Цепи демпфера используются в попытке смягчить эту проблему. Демпферная цепь состоит либо из очень маленького конденсатора, либо из последовательного конденсатора и резистора через диод.

Полифазные диодные мосты [ править ]

Смотрите также: Выпрямитель § Трехфазные выпрямители

Диодный мост можно использовать для выпрямления многофазных входов переменного тока. Например, для трехфазного входа переменного тока однополупериодный выпрямитель состоит из трех диодов, а двухполупериодный мостовой выпрямитель состоит из шести диодов.

Полупериодный выпрямитель можно рассматривать как соединение звездой (соединение звездой), потому что он возвращает ток через центральный (нейтральный) провод. Двухполупериодный больше похож на соединение треугольником, хотя его можно подключать к трехфазному источнику по схеме звезды или треугольника, и он не использует центральный (нейтральный) провод.

Трехфазный двухполупериодный мостовой выпрямитель
Трехфазный входной сигнал переменного тока (вверху), полуволновой выпрямленный сигнал (в центре) и двухполупериодный выпрямленный сигнал (внизу)
Трехфазный мостовой выпрямитель для ветряной турбины

См. Также [ править ]

  • Диоды общего назначения 1N400x, также называемые выпрямительными диодами
  • Активное исправление
  • Преобразователь HVDC

Ссылки [ править ]

  1. ^ Горовиц, Пол; Хилл, Уинфилд (1989). Искусство электроники (второе изд.). Издательство Кембриджского университета. С.  44–47 . ISBN 0-521-37095-7.
  2. ^ Британский патент 24398 .
  3. ^ (Грец, 1897), стр. 327 сноска.
  4. ^ (Редакция) (24 июня 1897 г.). "Ein neues Gleichrichter-Verfahren" [Новый метод исправления]. Elektrotechnische Zeitschrift (на немецком языке). 18 (25): 359 и сноска.
  5. ^ См .:
    • Грец, Л. (1 мая 1897 г.). "Electrochemisches Verfahren, um Wechselströme in Gleichströme zu verwandeln" [Электрохимический метод преобразования переменного тока в постоянный]. Sitzungsberichte der Mathematisch-Physikalischen Classe der Königlich Bayerischen Akademie der Wissenschaften zu München (Труды математико-физических классов Королевской Баварской академии наук в Мюнхене) (на немецком языке). 27 (10): 223–228. Bibcode : 1897AnP ... 298..323G . DOI : 10.1002 / andp.18972981008 .
    • Грец, Л. (1897). "Electrochemisches Verfahren, um Wechselströme in Gleichströme zu verwandeln" [Электрохимический метод преобразования переменного тока в постоянный]. Annalen der Physik und Chemie . 3-я серия (на немецком языке). 62 (10): 323–327. Bibcode : 1897AnP ... 298..323G . DOI : 10.1002 / andp.18972981008 .
    • Грец, Лев (22 июля 1897 г.). "Electrochemisches Verfahren, um Wechselströme in Gleichströme zu verwandeln" [Электрохимический метод преобразования переменного тока в постоянный]. Elektrotechnische Zeitschrift (на немецком языке). 18 (29): 423–424. Bibcode : 1897AnP ... 298..323G . DOI : 10.1002 / andp.18972981008 .
  6. ^ Strzelecki, R. Силовая электроника в интеллектуальных электрических сетях . Springer, 2008, стр. 57.
  7. ^ "Схема управления потоком Гретца" . Архивировано из оригинала на 2013-11-04.
  8. ^ Штутц, Майкл ([email protected]), «Обычный против потока электронов» , All About Circuits , Vol. 1, глава 1, 2000 г.
  9. ^ Сирс, Фрэнсис В., Марк В. Земанский и Хью Д. Янг, Университетская физика , шестое издание, Addison-Wesely Publishing Co., Inc., 1982, стр. 685.
  10. ^ «Схема мостового выпрямителя - Основы электроники» . Компьютерный паб . Дата обращения 3 сентября 2019 .
  11. ^ "Выпрямитель", Краткая энциклопедия науки и техники , третье издание, Сибил П. Паркер, изд. McGraw-Hill, Inc., 1994, стр. 1589.

Внешние ссылки [ править ]

  • "Электроника: мостовые выпрямители (1969) Учебный фильм ВВС США" . Возрождение старых фильмов (Youtube). 16 июля 2017 г.