Az egyenirányító dióda híd eszköze, működési elve és diagramja

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

A váltakozó elektromos áramot speciális elektronikus áramkörök – diódahidak – segítségével állandó pulzáló árammá alakítják. Az egyenirányító dióda hídáramkör 2 változatra oszlik: egyfázisú és háromfázisú.

Az egyenirányító működésében a fő elem a dióda. Szerkezetileg egy félvezető kristály lemeze, két különböző vezetőképességű zónával. Jellemzője az elektromos áram egyirányú átvitele, az áramlás irányától függően.

Az egyenirányító dióda kialakítása és működése a félvezető zónák közötti p-n átmenet jellemzőire épül. Ellenállása a külső feszültség polaritásától függ. Az egyik esetben nagy, a másikban jelentéktelen.

Egyfázisú diódahíd

Ha a bemenet egy váltakozó szinuszos feszültség, minden félciklusban az áram áthalad az egyik diódapáron, a másik pedig zárva van. Ennek eredményeként az egyenirányító dióda hídáramkör kimeneténpulzáló feszültség, melynek frekvenciája kétszerese a bemenetének.

Háromfázisú hídáramkör

Ez az áramkör dióda félhíd egyenirányítókat használ. A kimeneti feszültség itt kisebb hullámzás mellett érhető el.

Hogyan lehet kisimítani a hullámzást a tápegység egyenirányításakor?

Az egyenirányított feszültség minősége csökken a hullámosság növekedésével. Csökkentésére olyan elemeket használnak, amelyek felhalmozzák az energiát, amikor az egyenirányítóból származik, és leadják azt, amikor leállítja az ellátást.

A kondenzátoros egyenirányító diódahíd áramkörében ez utóbbi párhuzamosan van kötve a terheléssel. A kapacitása a terhelési áram függvényében kerül kiválasztásra. Impulzus alkalmazásakor a kondenzátor feltöltődik. Az impulzusok között (amikor nincs) a feszültséget a terhelés kapja.

A simítás hatására a szűrő kimeneti feszültsége megnő, és megközelíti az egyenirányított érték amplitúdóját.

Az ideális feszültség a szűrő kimenetén nem érhető el a kondenzátor impulzusok közötti kisülése miatt. Általában az ilyen hullámzás elfogadható. Csökkenthetők a kondenzátor kapacitásának növelésével.

Ha simításhoz induktivitást használnak, az sorba van kötve a terheléssel. A kombinált szűrőáramkörök fojtókat és kondenzátorokat tartalmaznak.

Diódahidak tervezése

A legegyszerűbb hídszerkezet az egyes diódák forrasztásával valósul meg. Az iparban monolit szerkezeteket gyártanak, amelyek kevésbéméretek és olcsóbbak. Ezenkívül hasonló jellemzőkkel rendelkező diódákat választanak ki bennük, ami lehetővé teszi, hogy azonos fűtéssel működjenek. Ez javítja az egyenirányító dióda hídáramkör megbízhatóságát.

Az egyes elemekből származó diódahidak előnye a javítás lehetősége, ha valamelyik meghibásodik. A szerelvényt teljesen ki kell cserélni. Hibák ritkán fordulnak elő, mivel az elemek megfelelően vannak kiválasztva.

Tápegység-egyenirányítók

A nagy áramot fogyasztó eszközöket általában 220 V táplálja. Az eszközöket nem közvetlenül csatlakoztatják, mert az elektronikus áramkörök feszültsége kicsi, és az áram állandó. Ezután használja a hálózati adaptert.

A feszültséget egy transzformátor csökkenti, amely szintén galvanikus leválasztást hoz létre a primer és szekunder tápáramkör között. Ez csökkenti az áramütés kockázatát, és védi a berendezést, ha rövidzárlat lép fel az áramkörben.

A modern adapterek a legtöbb esetben egyszerűsített transzformátor nélküli áramkör szerint működnek galvanikus leválasztás nélkül, ahol a többletfeszültséget a kondenzátor nyeli el.

12 voltos dióda híd áramkör: utasítások és összeszerelés

A tápegység két modulból áll, ahol az első egy lecsökkentő transzformátor, a második pedig egy diódahíd, amely az egyik típusú feszültséget egy másikra alakítja át.

A megfelelő transzformátor van kiválasztva. Az elsődleges tekercs elhelyezése egy teszter segítségével történik. Az ellenállása legyen a legnagyobb. Ellenállás mérési módban multiméterrel csengetve a szükségesvéget ér. Ezután más párokat találnak és jelöléseket készítenek.

220 V feszültséget kap a primer tekercs, majd a teszter AC feszültségmérési módba kapcsol, és megméri a többi tekercs feszültségét. 10V-on érdemes választani vagy tekercselni. Fontos,hogy a feszültség ne legyen 12V,mert a kapacitív szűrő után 18%-kal nő.

A transzformátort a kívánt teljesítményre választjuk ki, majd 25%-os tartalékot veszünk.

4 diódát egy diódahídba csavarnak, a végeit pedig forrasztják. Ezután csatlakoztatjuk az áramkört, egy 25 V-os és 2200 mikrofarad kondenzátort (elektrolitot) csatlakoztatunk a kimenetre és ellenőrizzük a működését.

Transformátor nélküli 24 V-os egyenirányító dióda hídáramkör

A rádióamatőr gyakorlatban a kis teljesítményű, transzformátor nélküli tápegységeket széles körben használják.

A 220 V-os tápellátást a C1 előtétkondenzátor biztosítja. Az egyenirányító VD1, VD2 diódákból és VD3, VD4 zener diódákból áll. A hídon áthaladó áramlökések kiküszöbölése érdekében egy 50-100 ohmos áramkorlátozó ellenállást szerelnek fel sorosan a kondenzátorral, amikor a tápfeszültséget csatlakoztatják. A kondenzátor kisütéséhez, amikor az áramkör nem működik, egy 150-300 kΩ-os ellenállást kell rá párhuzamosan csatlakoztatni.

Az áramkör kimenetére 2000 mikrofarad kapacitású simító kondenzátor van beépítve.

A galvanikus csatolás hiánya áramütés veszélyét okozza.

Alkalmazás

Diódahíd alkalmazásokrendkívül széles és változatos:

• világítótestek (LED és fénycsövek);
• villanyórák;
• elektronikus berendezések tápegységei;
• ipari tápegységek, vezérlők és töltők.

Hogyan válasszunk diódát diódahíd készítéséhez?

A fő kiválasztási kritérium az a feszültség és áram, amelynél a dióda nem melegszik túl. Közvetlenül bekapcsoláskor körülbelül 0,6 V feszültség esik le rajta, mivel belső ellenállása van. A fordított feszültség, amelyet a dióda képes ellenállni anélkül, hogy belépne a termikus és elektromos leállási módba, van egy bizonyos határ. Ha 220 V-ra tervezték, akkor legalább 25% tartalékot kell venni. De jobb, ha elég nagyot vesz, hogy megvédje a véletlen túlfeszültségtől.

Az áramot is margóval veszi. Szükség esetén hűtőradiátort biztosítunk.

A megfelelő választáshoz használja a diódák és diódahidak referenciatáblázatát.

Diódahíd-gyártók

A világítóberendezések elemei közül kiemelkednek a Diotec által gyártott 1N4007 és MS250 sorozatú egyenirányítók. 1000 V-ig terjedő feszültségre tervezték. Az első esetben a diódahíd áramkör 4 nyomtatott áramköri lapon elhelyezett diódából áll, a másodikban pedig kompakt szerelvényként kerül bemutatásra. Míg az 1N4007 sorozat működése megbízható, az MS250 szerelvény súlyt és lábnyomot takarít meg. Ennek ellenére az 1N4007 sorozat iránti kereslet továbbra is erős, mivel az ára csökkentamelyet főként a rézvezetékek költsége határoz meg.

Folytatódik az MS sorozatú diódahidak gyártási technológiája. Most a híd mind a 4 kristálya együtt van felszerelve, ami a paraméterek egységessége miatt növeli a hőállóságát.

Az egyenirányítók megbízhatósága a környezeti hőmérséklet emelkedésével csökken. Ezt a problémát megoldja a B250S2A sorozat, amelynek névleges feszültsége 2,3 A, és 125 °C-on átmegy a 0,7 A-en.

A legtöbb gyártó diódákat vásárol, majd kész egyenirányítókat szerel össze. A Diotec a teljes gyártási ciklust lebonyolítja, a kristálygyártástól az összeszerelésig és a csomagolásig.

Egy másik vezető globális vállalat - az IRF - egyedülálló technológiával rendelkezik az alkatrészek méretének csökkentésére, a hőátadás javítására és a félvezető technológia hatékonyságának növelésére. Ez az egyetlen, amely a teljes energiaátalakítási ciklushoz alkatrészeket gyárt.

Következtetés

Az egyenirányító dióda híd áramkört minden elektronikus berendezésben használják. Teljes hullámú egyenirányítókat kell használni, amelyek jellemzői sokkal jobbak, mint az egyhullámúak. Bármelyik diódát saját maga is ellenőrizheti.