Диодный мост - Diode bridge

диодный мост

Диодный мост в различных корпусах
Тип	Полупроводник
Изобрел	Кароль Поллак в 1895 г.
Электронный символ
2 переменный ток (AC) входы преобразованы в 2 постоянный ток (DC) выходы

Сделанный своими руками диодный мост. Серебряная полоса на диодах указывает на катодную сторону диода.

А диодный мост состоит из четырех (или более) диоды в мостовая схема конфигурация, обеспечивающая такую ​​же полярность выхода для любой полярности входа.

При использовании в наиболее распространенном приложении для преобразования переменный ток (AC) вход в постоянный ток (DC) выход, он известен как мост 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 трансформатор с центральный вторичная обмотка.^[1]

Существенной особенностью диодного моста является то, что полярность выхода одинакова независимо от полярности на входе. Схема диодного моста была изобретена Польский электротехник Кароль Поллак и запатентован в декабре 1895 г. в Великобритании.^[2] и в январе 1896 г. в Германии.^[3][4] В 1897 году немецкий физик Лео Грец самостоятельно придумал и опубликовал аналогичную схему.^[5][6] Сегодня эту схему иногда называют Схема Гретца или Мост Гретца.^[7]

До появления интегральные схемы мостовой выпрямитель был построен из «дискретных компонентов» - 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 Напряжение и текущие рейтинги.

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

Текущий поток

Согласно обычная модель из текущий поток (первоначально установлен Бенджамин Франклин и по-прежнему используется большинством инженеров сегодня^[8]), ток течет через электрические проводники от положительный к отрицательный полюс (определяется как «положительный поток»). На самом деле, свободные электроны в проводнике почти всегда течет из отрицательный к положительный столб. Однако в подавляющем большинстве приложений актуальный направление тока не имеет значения. Поэтому в нижеследующем обсуждении сохраняется традиционная модель.

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

На диаграммах ниже, когда вход, подключенный к левому углу ромба, положительный, а вход, подключенный к правому углу, отрицательный, ток течет из верхний вывод питания справа по красный (положительный) путь к выходу и возвращается к нижней клемме питания через синий (отрицательный) путь.

Когда вход, подключенный к левому углу, отрицательный, а вход, подключенный к правому углу, положительный, ток течет из ниже вывод питания справа по красный (положительный) путь к выходу и возвращается к верхней клемме питания через синий (отрицательный) путь.^[9]

В каждом случае верхний правый выход остается положительным,^[10] и нижний правый выход отрицательный. 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 нормальную работу оборудования с питанием от постоянного тока, когда батареи были установлены в обратном направлении или когда провода (провода) от источника питания постоянного тока были перевернуты, и защищает оборудование от возможного повреждения, вызванного обратной полярностью.

Альтернативой двухполупериодным выпрямителям с диодным мостом являются трансформатор с центральным отводом и двухдиодный выпрямитель, и удвоитель напряжения выпрямитель на двух диодах и двух конденсаторах по мостовой топологии.

AC, полуволна и двухполупериодные выпрямленные сигналы^[11]

Сглаживающие схемы

Смотрите также: Выпрямитель § Сглаживание выхода выпрямителя

При входе переменного тока выход диодного моста (называемого двухполупериодный выпрямитель для этого; Есть также полуволновое выпрямление, в котором не используется диодный мост) поляризованный пульсирующий несинусоидальный напряжение такой же амплитуды, но вдвое больше частоты входного. Его можно рассматривать как постоянное напряжение, на которое накладывается очень большой пульсация напряжения. Этот вид электроэнергии не очень пригоден, потому что пульсации рассеиваются в виде отходящее тепло в компонентах цепи постоянного тока и может вызвать шум или искажение во время работы цепи. Таким образом, почти все выпрямители сопровождаются серией Bandpass или заградительные фильтры и / или регулятор 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 удушение, но большинство фильтров источника питания имеют несколько чередующихся последовательных и шунтирующих компонентов. Когда пульсация напряжения возрастает, Реактивная сила сохраняется в компонентах фильтра, снижая напряжение; когда пульсации напряжения падают, реактивная мощность разряжается из компонентов фильтра, повышая напряжение. Заключительный этап исправления может состоять из стабилитрон стабилизатор напряжения, практически полностью исключающий остаточную пульсацию.

Демпферные схемы

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. Затем это высокочастотное колебание может 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

Смотрите также: Выпрямитель § Трехфазные выпрямители

Диодный мост можно обобщить для выпрямления многофазный Входы 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), поскольку он возвращает ток через центральный (нейтральный) провод. Двухполупериодное соединение больше похоже на соединение треугольником, хотя оно может быть подключено к трехфазному источнику по схеме звезды или треугольника, и при этом не используется 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 ветряная турбина

Смотрите также

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

Рекомендации

1. Горовиц, Пол; Хилл, Уинфилд (1989). Искусство электроники (Второе изд.). Издательство Кембриджского университета. стр.44–47. ISBN  0-521-37095-7.
2. Британский патент 24398.
3. (Graetz, 1897), стр. 327 сноска.
4. (Редакция) (24 июня 1897 г.). "Ein neues Gleichrichter-Verfahren" [Новый метод исправления]. Elektrotechnische Zeitschrift (на немецком). 18 (25): 359 и сноска.
5. Увидеть:
   • Грец, Л. (1 мая 1897 г.). "Electrochemisches Verfahren, um Wechselströme в 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). 27: 223–228.
   • Грец, Л. (1897). "Electrochemisches Verfahren, um Wechselströme в Gleichströme zu verwandeln" [Электрохимический метод преобразования переменного тока в постоянный]. Annalen der Physik und Chemie. 3-я серия (на немецком языке). 62: 323–327.
   • Грец, Лев (22 июля 1897 г.). "Electrochemisches Verfahren, um Wechselströme в Gleichströme zu verwandeln" [Электрохимический метод преобразования переменного тока в постоянный]. Elektrotechnische Zeitschrift (на немецком). 18 (29): 423–424.
6. Стшелецкий, Р. Силовая электроника в интеллектуальных электрических сетях. Springer, 2008, стр. 57.
7. «Схема управления потоком Гретца». Архивировано из оригинал на 2013-11-04.
8. Штутц, Майкл ([email protected]), «Обычный против электронного потока», Все о схемах, Vol. 1, глава 1, 2000 г.
9. Sears, 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. Получено 3 сентября 2019.
11. «Выпрямитель», Краткая энциклопедия науки и технологий, Третье издание, Сибил П. Паркер, изд. McGraw-Hill, Inc., 1994, стр. 1589.

внешняя ссылка

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