สะพานไดโอดคืออะไรหลักการทำงานและไดอะแกรมการเชื่อมต่อ

แรงดันไฟฟ้าสลับถูกส่งจากองค์กรจ่ายไฟไปยังผู้บริโภค นี่เป็นเพราะลักษณะเฉพาะของการขนส่งไฟฟ้า แต่เครื่องรับไฟฟ้าในครัวเรือนส่วนใหญ่ (และในบางส่วนเป็นอุตสาหกรรม) ต้องการแรงดันไฟฟ้าคงที่ ในการรับมัน จำเป็นต้องมีตัวแปลง ในหลายกรณี พวกมันถูกสร้างขึ้นตามรูปแบบ "สเต็ปดาวน์หม้อแปลง - วงจรเรียงกระแส - ตัวกรองการปรับให้เรียบ" (ยกเว้น สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย). ไดโอดที่เชื่อมต่อในวงจรบริดจ์ใช้เป็นวงจรเรียงกระแส

 สะพานไดโอดคืออะไรและทำงานอย่างไร

 ไดโอดบริดจ์ใช้เป็นวงจรการแก้ไขที่แปลงแรงดันไฟ AC เป็น DC หลักการทำงานของมันขึ้นอยู่กับการนำทางเดียว - คุณสมบัติของเซมิคอนดักเตอร์ไดโอดเพื่อส่งกระแสในทิศทางเดียวเท่านั้นไดโอดตัวเดียวสามารถใช้เป็นวงจรเรียงกระแสที่ง่ายที่สุด

ด้วยการรวมดังกล่าว ส่วนล่าง (เชิงลบ) ส่วนหนึ่งของไซนัสนั้น "ถูกตัดออก" วิธีนี้มีข้อเสีย:

• รูปร่างของแรงดันเอาต์พุตอยู่ไกลจากค่าคงที่ ตัวเก็บประจุขนาดใหญ่และเทอะทะเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับตัวกรองการปรับให้เรียบ
• ไฟฟ้ากระแสสลับใช้ไม่เกินครึ่งหนึ่ง

กระแสที่ผ่านโหลดจะเป็นไปตามรูปร่างของแรงดันไฟขาออก ดังนั้นจึงเป็นการดีกว่าถ้าใช้วงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นในรูปแบบของไดโอดบริดจ์ หากคุณเปิดไดโอดสี่ตัวตามรูปแบบที่ระบุและเชื่อมต่อโหลด จากนั้นเมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าสลับกับอินพุตเครื่องจะทำงานดังนี้:

ด้วยแรงดันบวก (ส่วนบนของไซนัส, ลูกศรสีแดง) กระแสจะไหลผ่านไดโอด VD2, โหลด, VD3 ด้วยค่าลบ (ส่วนล่างของไซนัส, ลูกศรสีเขียว) ผ่านไดโอด VD4, โหลด, VD1 เป็นผลให้ในช่วงเวลาหนึ่งกระแสไหลผ่านโหลดสองครั้งในทิศทางเดียวกัน

รูปคลื่นของแรงดันไฟขาออกอยู่ใกล้กับเส้นตรงมาก แม้ว่าระดับการกระเพื่อมจะค่อนข้างสูง แหล่งพลังงานถูกใช้อย่างเต็มที่

หากมีแหล่งที่มาของแรงดันไฟฟ้าสามเฟสของแอมพลิจูดที่ต้องการ คุณสามารถสร้างบริดจ์ตามรูปแบบต่อไปนี้:

ในนั้นจะมีการเพิ่มกระแสสามกระแสโดยทำซ้ำรูปร่างของแรงดันเอาต์พุตโดยมีการเลื่อนเฟส 120 องศา:

แรงดันไฟขาออกจะเคลื่อนไปรอบยอดของไซนัส จะเห็นได้ว่าแรงดันพัลส์น้อยกว่าวงจรเฟสเดียวมาก รูปร่างของมันอยู่ใกล้กับเส้นตรงมากกว่า ในกรณีนี้ ความจุของตัวกรองการปรับให้เรียบจะน้อยที่สุด

และบริดจ์อีกรุ่นหนึ่ง - ควบคุมในนั้นไดโอดสองตัวจะถูกแทนที่ด้วยไทริสเตอร์ - อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เปิดขึ้นเมื่อสัญญาณถูกนำไปใช้กับอิเล็กโทรดควบคุม ในรูปแบบเปิด ไทริสเตอร์มีลักษณะเหมือนไดโอดทั่วไป สคีมามีลักษณะดังนี้:

สัญญาณการเปิดเครื่องจะได้รับจากวงจรควบคุมตามเวลาที่ตกลงกัน การปิดระบบจะเกิดขึ้นในขณะที่แรงดันไฟฟ้าผ่านศูนย์ จากนั้นแรงดันไฟฟ้าจะถูกเฉลี่ยทั่วทั้งตัวเก็บประจุและสามารถควบคุมระดับเฉลี่ยนี้ได้

 

การกำหนดไดโอดบริดจ์และไดอะแกรมการเชื่อมต่อ

 เนื่องจากสะพานของไดโอดสามารถสร้างขึ้นได้ตามรูปแบบต่างๆ และมีองค์ประกอบเพียงเล็กน้อย ในกรณีส่วนใหญ่ การกำหนดชุดวงจรเรียงกระแสจะทำได้โดยการวาดแผนภาพวงจร หากสิ่งนี้ไม่สามารถยอมรับได้ - ตัวอย่างเช่น ในกรณีของการสร้างไดอะแกรมบล็อก - สะพานจะถูกระบุเป็นสัญลักษณ์ ซึ่งบ่งชี้ถึงตัวแปลง AC-to-DC:

ตัวอักษร "~" หมายถึงโซ่ กระแสสลับ, สัญลักษณ์ "=" - วงจร DC และ "+" และ "-" - ขั้วเอาท์พุท

หากวงจรเรียงกระแสถูกสร้างขึ้นตามวงจรบริดจ์คลาสสิกของไดโอด 4 ตัว อนุญาตให้ใช้ภาพที่เข้าใจง่ายขึ้นเล็กน้อย:

อินพุตของหน่วยเรียงกระแสเชื่อมต่อกับขั้วเอาท์พุตของแหล่งจ่ายกระแสสลับ (ในกรณีส่วนใหญ่เป็นหม้อแปลงแบบสเต็ปดาวน์) โดยไม่สังเกตขั้ว - ขั้วต่อเอาต์พุตใดๆ เชื่อมต่อกับอินพุตใดๆ เอาต์พุตของบริดจ์เชื่อมต่อกับโหลด อาจหรือไม่จำเป็นต้องใช้ขั้ว

 

สะพานไดโอดสามารถเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายแรงดันคงที่ในกรณีนี้จะได้รับวงจรป้องกันการกลับขั้วโดยไม่ได้ตั้งใจ - ด้วยการเชื่อมต่อของอินพุตบริดจ์กับเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟ ขั้วของแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตจะไม่เปลี่ยนแปลง

ลักษณะทางเทคนิคหลัก

ในการเลือกไดโอดหรือบริดจ์สำเร็จรูป ก่อนอื่นต้องดู กระแสไฟเดินหน้าสูงสุด. มันควรจะเกินกระแสโหลดที่มีระยะขอบ หากไม่ทราบค่านี้ แต่ทราบกำลัง จะต้องแปลงเป็นกระแสตามสูตร Iload \u003d Pload / Uout เพื่อเพิ่มกระแสที่อนุญาต อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์สามารถเชื่อมต่อแบบขนาน - กระแสโหลดที่ใหญ่ที่สุดหารด้วยจำนวนไดโอด ในกรณีนี้ จะเป็นการดีกว่าที่จะเลือกไดโอดในสาขาหนึ่งของบริดจ์ตามค่าปิดของแรงดันตกคร่อมในสถานะเปิด

พารามิเตอร์ที่สำคัญที่สองคือ แรงดันไปข้างหน้าที่สะพานหรือองค์ประกอบของสะพานได้รับการออกแบบ ต้องไม่ต่ำกว่าแรงดันไฟขาออกของแหล่งจ่ายกระแสสลับ (ค่าสูงสุด!) เพื่อการทำงานที่เชื่อถือได้ของอุปกรณ์ คุณต้องใช้อัตรากำไรขั้นต้น 20-30% เพื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้าที่อนุญาต ไดโอดสามารถเชื่อมต่อแบบอนุกรม - ในแต่ละแขนของบริดจ์

พารามิเตอร์ทั้งสองนี้เพียงพอสำหรับการตัดสินใจเบื้องต้นเกี่ยวกับการใช้ไดโอดในอุปกรณ์เรียงกระแส แต่ควรคำนึงถึงลักษณะอื่นๆ บางประการด้วย:

• ความถี่ในการทำงานสูงสุด - โดยปกติไม่กี่กิโลเฮิรตซ์และไม่สำคัญสำหรับการทำงานที่ความถี่อุตสาหกรรม 50 หรือ 100 Hz และหากไดโอดทำงานในวงจรพัลส์ พารามิเตอร์นี้สามารถแตกหักได้
• แรงดันตกคร่อมสถานะ สำหรับซิลิกอนไดโอดจะอยู่ที่ประมาณ 0.6 V ซึ่งไม่สำคัญสำหรับแรงดันเอาต์พุตเช่น 36 V แต่อาจมีความสำคัญเมื่อทำงานต่ำกว่า 5 V - ในกรณีนี้ ควรเลือกไดโอด Schottky ซึ่งมีลักษณะต่ำ ค่าของพารามิเตอร์นี้

ความหลากหลายของไดโอดบริดจ์และการทำเครื่องหมาย

ไดโอดบริดจ์สามารถประกอบบนไดโอดแบบแยกได้ ในการสังเกตขั้ว คุณต้องใส่ใจกับเครื่องหมาย ในบางกรณี เครื่องหมายในรูปแบบของลวดลายจะถูกนำไปใช้กับร่างกายของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์โดยตรง นี่เป็นเรื่องปกติสำหรับผลิตภัณฑ์ในประเทศ

อุปกรณ์ต่างประเทศ (และรัสเซียสมัยใหม่จำนวนมาก) มีจุดหรือวงแหวน ในกรณีส่วนใหญ่ นี่คือการกำหนดของขั้วบวก แต่ไม่มีการรับประกัน มันจะดีกว่าที่จะดูคู่มือหรือใช้เครื่องทดสอบ

คุณสามารถสร้างสะพานจากแอสเซมบลีได้ - ไดโอดสี่ตัวรวมอยู่ในแพ็คเกจเดียวและการเชื่อมต่อของตัวนำสามารถทำได้ด้วยตัวนำภายนอก (เช่นบนแผงวงจรพิมพ์) รูปแบบการประกอบสามารถเปลี่ยนแปลงได้ ดังนั้นสำหรับการเชื่อมต่อที่ถูกต้อง คุณต้องดูเอกสารข้อมูล

ตัวอย่างเช่น ชุดไดโอด BAV99S ที่มี 4 ไดโอดแต่มีเพียง 6 พิน มีฮาล์ฟบริดจ์ 2 อันอยู่ภายใน เชื่อมต่อดังนี้ (มีจุดบนเคสใกล้กับพิน 1):

ในการรับบริดจ์ที่สมบูรณ์ คุณต้องเชื่อมต่อเอาท์พุตที่สอดคล้องกับตัวนำภายนอก (รอยสีแดงแสดงรอยทางในกรณีของการใช้สายไฟแบบพิมพ์):

ในกรณีนี้ จะใช้แรงดันไฟฟ้าสลับกับพิน 3 และ 6 ขั้วบวกของค่าคงที่จะถูกลบออกจากพิน 5 หรือ 2 และขั้วลบจะนำมาจากพิน 4 หรือ 1

และตัวเลือกที่ง่ายที่สุดคือการประกอบกับสะพานสำเร็จรูปภายในของผลิตภัณฑ์ในประเทศเหล่านี้สามารถเป็น KTs402, KTs405 มีสะพานประกอบของการผลิตในต่างประเทศ ในหลายกรณี การทำเครื่องหมายข้อสรุปจะถูกนำไปใช้กับกรณีและปัญหาโดยตรง และงานจะลดลงเหลือเพียงตัวเลือกที่ถูกต้องตามลักษณะและการเชื่อมต่อที่ปราศจากข้อผิดพลาดเท่านั้น หากไม่มีการกำหนดข้อสรุปภายนอก คุณจะต้องอ้างอิงถึงไดเร็กทอรี

ข้อดีและข้อเสีย

ข้อดีของสะพานไดโอดเป็นที่รู้จักกันดี:

• แผนงานได้ผลมานานหลายทศวรรษ
• ง่ายต่อการประกอบและเชื่อมต่อ
• การวินิจฉัยความผิดพลาดอย่างง่ายและการซ่อมแซมที่ง่าย

ข้อเสียคือต้องพูดถึงการเพิ่มขนาดและน้ำหนักของวงจรด้วยกำลังที่เพิ่มขึ้น เช่นเดียวกับความจำเป็นในการใช้แผงระบายความร้อนสำหรับไดโอดกำลังสูง แต่ไม่สามารถทำอะไรกับมันได้ - ฟิสิกส์ไม่สามารถถูกหลอกได้ เมื่อเงื่อนไขเหล่านี้ไม่เป็นที่ยอมรับ จำเป็นต้องตัดสินใจเกี่ยวกับการเปลี่ยนไปใช้วงจรจ่ายไฟแบบพัลซิ่ง อย่างไรก็ตามสามารถใช้บริดจ์ไดโอดได้

ควรสังเกตด้วยว่ารูปร่างของแรงดันไฟขาออกอยู่ไกลจากค่าคงที่ ในการทำงานกับผู้บริโภคที่ต้องการความเสถียรของแรงดันไฟฟ้า จำเป็นต้องใช้บริดจ์ร่วมกับฟิลเตอร์ปรับให้เรียบ และถ้าจำเป็น ให้ใช้ตัวปรับความเสถียรของเอาต์พุต

บทความที่คล้ายกัน: