Зачем нужен диодный мост

Одним из базовых элементов в современной электронике является диод. Он используется в схемах, где необходимо выпрямление переменного тока, и применяется практически во всех бытовых приборах. Найти его можно в телевизоре, компьютере, холодильнике, магнитофоне и т.д. Так же он широко используется в промышленной электронике, входит в состав схем, управляющих технологическими процессами. Мощные силовые диоды используются в полууправляемых тиристорных преобразователях. На базе диода собрана так называемая схема Гертца, которая получила название диодный мост. Соединение диодов по мостовой схеме позволило выпрямлять переменное напряжение и преобразовывать его в пульсирующее, которое потом можно стабилизировать и выпрямить с помощью схем стабилизации напряжения и конденсаторов. В результате на выходе такого прибора можно получить постоянное напряжение.

Во времена Лео Гертца использовать диодный мост было проблематично, так как диоды в то время были ламповые. Ставить на выпрямление переменного тока сразу четыре лампы было, по крайней мере, непрактично, в то время они были очень дорогими. Ситуация сильно изменилась с появлением полупроводниковых приборов, они гораздо компактнее и дешевле.

Собрать диодный мост можно и самому, например, для собственной домашней лаборатории. Для этого подбираем четыре диода с допустимым обратным напряжением 400-500 Вольт. Катоды одной пары диодов соединяем вместе — это будет плюсовой вывод моста. Аноды второй пары также соединяем вместе – это, соответственно, минусовой вывод. Теперь объединяем две пары в мостовую схему, на оставшиеся два вывода можно подавать переменное напряжение. На выходе диодного моста запаиваем полярный конденсатор и параллельно ему — разрядное сопротивление. Получился диодный мост, который можно вмонтировать в рабочий стол и подсоединить через переменное высокоомное сопротивление к питающей сети. Выходное напряжение такого устройства будет регулироваться от нуля и до величины амплитудного значения питающей сети, что очень удобно для питания маломощных схем в процессе наладки или для создания опорного напряжения.

Также мостовая схема применяется в автомобиле, здесь используется так называемый диодный мост генератора. Он служит для преобразования переменного напряжения, которое вырабатывает генератор, в постоянное напряжение, которое используется во всех устройствах автомобиля. Постоянное напряжение также необходимо для подзарядки автомобильного аккумулятора. Выход из строя даже одного элемента диодного моста приводит к нестабильной работе всей схемы.

Для сварки постоянным током также необходимо использование диодного моста. В этом случае применяют диоды большей мощности, чем в автомобиле, и с большим допустимым значением обратного напряжения. Диодный мост для сварочного аппарата можно собрать самостоятельно, используя мощные диоды. Класс диодов выбирается в зависимости от питающего напряжения, получаемого со сварочного трансформатора.

диодный мост генератора

Диодный мост генератора устанавливается на любом современном автомобиле или мотоцикле с генератором переменного тока и предназначен для выпрямления переменного тока (вырабатываемого генератором) в постоянный, который необходим для зарядки аккумуляторной батареи и для питания всех потребителей любого современного транспортного средства. В этой статье, больше рассчитанной на новичков, будет подробно описано, что из себя представляет диодный мост современных машин, его устройство, проверка работоспособности, возможный ремонт и другие нюансы.

Примерно в середине прошлого века начали появляться более мощные и в то же время более лёгкие генераторы переменного тока, взамен старых коллекторных генераторов постоянного тока. Но у новых более мощных генераторов не стало коллектора, работающего в качестве выпрямителя и потребовалось оснащать новые генераторы устройством, которое бы выравнивало пульсирующий переменный ток в постоянный, так необходимый для зарядки аккумулятора и питания потребителей автомобиля или мотоцикла.

Так и появился диодный мост генератора — состоящий из нескольких выпрямителей переменного тока — полупроводниковых диодов.

Основными элементами любого выпрямителя в современном генераторе автомобиля или мотоцикла являются полупроводниковые диоды, которые способны проводить ток только в одном направлении и тем самым выпрямлять его. Сам по себе полупроводниковый диод это и есть выпрямитель, который используется для преобразования переменного тока в постоянный.

Но полупроводниковый выпрямительный диод применяют не только в генераторах переменного тока транспортных средств, а так же в различных цепях управления, в том числе и в сильноточных цепях, умножителях напряжения и других электронных устройствах.

Мощность диодов, применяемых в автомобильных генераторах (и не только) зависит от номинала максимального тока, который способен вырабатывать генератор. Выпрямительные диоды можно условно разделить на полупроводниковые приборы малой мощности (примерно до 300 mA), средней мощности (от 300 mА до 10 Ампер) и большой мощности (более 10 Ампер).

Подбор полупроводниковых выпрямительных диодов нужной мощности конечно же зависит от мощности автомобильного генератора и чем она больше, тем мощнее используемые диоды в генераторе. Ну а по типу используемого материала в полупроводниковых диодах, они бывают кремниевые и германиевые.

Кремниевые диоды имеют во много раз меньшие обратные токи и ощутимо более высокую величину допустимого обратного напряжения, которое может доходить даже и 1000, а иногда и 1500 Вольт, а у германиевых допустимый вольтаж составляет максимум 400 Вольт.

Разница ощутимая и в последнее время всё чаще начали применять кремниевые выпрямительные диоды. К тому же работоспособность кремниевых полупроводниковых диодов сохраняется при диапазоне температур от -60 до +150 градусов С, а у германиевых диодов диаппазон поменьше, от -60 до +85 градусов С.

В генераторах современных автомобилей и мотоциклов используют несколько диодов, закрепляемых на алюминиевых пластинах, служащих радиаторами охлаждения диодов (так называемый диодный мост или подкова, так как пластины имеют форму подковы). Сами диоды на большинстве авто-мото генераторов запрессовывают на заводе в алюминиевые радиаторные пластины, которые имеют чуть меньшие по диаметру отверстия, чем корпуса диодов.

И в случае ремонта ( о ремонте ниже) вышедшие из строя диоды нужно будет отпаять и затем выпрессовать.

Диодный мост генератора — устройство и проверка неисправности.

Диодный мост современного генератора (как проверить работоспособность генератора читаем тут) состоит из двух алюминиевых пластин, которые служат радиаторами охлаждения и которые изолированы друг от друга диелектриком. К каждой из двух пластин (на большинстве генераторов) подключены по три диода одним из своих выводов (на некоторых по 4 пары диодов).

Вторые выводы каждого из трёх диодов соединяются между собой общей точкой соединения (см. электросхему слева) и далее в каждой точке выводы ещё соединяются с тремя выводами трёхфазной обмотки статора генератора.

К этим же точкам ещё подключаются три дополнительных диода (более мелких — см. электросхему слева и видеоролик чуть ниже).

Ну и вторые выводы трёх дополнительных диодов (служащих для питания реле или обмотки возбуждения) соединяются в одну точку и подключаются к шине, а та в свою очередь подключается к проводу, идищему к реле-регулятору напряжения (как проверить исправность реле-регулятора я подробно описал вот здесь).

Вся схема подключена по мостовой схеме и поэтому и называется диодный мост генератора и именно диодный мост в целом и служит выпрямителем переменного тока генератора в постоянный ток, необходимый для зарядки батареи и питания потребителей.

У генератора могут быть несколько неисправностей, о которых можно почитать вот здесь (а о ремонте генератора читаем вот в этой статье) и одной из неисправностей генератора автомобиля, или мотоцикла, является выход из строя выпрямительных диодов.

При их проверке основываются на том, что выпрямительный диод — это электронный прибор, который в исправном состоянии в одном направлении пропускает ток, а в другом нет. И именно на этом и основана проверка исправности диодного моста генератора, которая буде описана ниже и которую так же можно посмотреть в видеоролике выше.

Для проверки полупроводниковых диодов потребуется снять диодный мост (подкову) с генератора и так же потребуется обыкновенный тестер мультиметр (как его выбрать новички могут почитать вот тут). Перед работой прибор следует включить в режим проверки диодов — тоесть установить переключатель в положении напротив значка, означающего диод. А провода щупов подключаем в гнёзда для замера сопротивления (как в показано видеоролике выше).

При проверке исправности диодного моста лучше всего проверять каждый диод по отдельности и для этого щупы тестера нужно подключать непосредственно к каждому диоду (один щуп, например красный, подключаем к корпусу (донышку) проверяемого диода, а второй чёрный щуп подключаем к выводу диода.

При этом мы видим на экране тестера какое то условное сопротивление ( на разных генераторах по разному и зависит от мощности — примерно в пределах 400 — 800 Ом) и это значит что проверяемый диод в этом направлении пропускает ток. Теперь следует поменять местам щупы тестера (красный щуп к выводу, а чёрный к корпусу проверяемого диода). При таком подключении щупов мы видим на экране тестера единицу, означающую, что в этом направлении диод заперт и не пропускает ток и это значит что такой диод исправен.

Аналогично проверяем остальные два диода, расположенные на этой же алюминиевой пластине. Все они должны работать так же, то есть при проверке пропускать ток только в одном направлении.

На второй пластине три других диода работают наоборот (подключены в обратной полярности и полупроводник развёрнут и подключен наоборот), но проверка их тестером отличается лишь тем, что при подсоединении красного щупа тестера к корпусу, а чёрного к выводу проверяемого диода, ток не должен проходить (тестер показывает единицу, означающую, что проверяемый диод закрыт), а если поменять местами щупы, то тестер должен показать сопротивление (ток проходит).  Проверяем также и два остальных диода, впресованных в эту же алюминиевую пластину.

Если же при подключениях щупов в любом виде к какому то диоду, цифровой тестер показывает единицу (в обоих направлениях) то такой диод пробит и его следует заменить. Если же при подключении щупов тестера в любом виде (в обоих направлениях) мы видим какое то значение на тестере, то такой диод имеет короткое замыкание и его тоже следует менять.  Также проверяются и три дополнительных диода (маленьких).

Следует учесть, что при показаниях тестера (в положении когда ток проходит) должны быть сопротивления как можно ближе одинаковые по значениям. А чем больше отличия в показаниях тестера при проверке диодов одной пластины, тем больше вероятность неисправности диодов (тех, которые ощутимо отличаются по показаниям сопротивления от других диодов).

А допустимые отклонения при проверке каждого диода желательно не должны быть более 5 единиц в показаниях тестера и если какой то диод отличается по показаниям от остальных, то его желательно заменить, так как при больших токах, когда генератор будет работать, такой диод будет работать плохо и будут проблемы с зарядкой.

Чтобы заменить дефектный диод, его нужно отпаять и выпрессовать, затем запрессовать новый диод и припаять его — подробнее об этом я напишу ниже в разделе ремонт диодного моста.

Ну и ещё можно проверить диодный мост полностью, подключив оба щупа тестера к двум разным алюминиевым пластинам. При этом например красный щуп подключаем к одной из пластин, а чёрный к другой и видим , что тестер показывает какое то сопротивление. Далее меняем щупы местами и подключаем к тем же пластинам и при этом тестер должен показать единицу, то есть все диоды заперты, исправны и проводят ток только в одном направлении.

Если же при обоих подключениях щупов (при замене их местами) тестер показывает какое то значение сопротивления (близкое по значению при обоих подключениях щупов) то такой диодный мост генератора неисправен.

Следует сказать, что проверки с помощью тестера, которые я описал выше являются лишь примерными и более точную проверку следует производить под нагрузкой. Для этого следует подключить через диоды лампу (которая потребляет примерно пять ампер), согдасно приведённой мной электросхеме на рисунке слева и затем подать напряжение от аккумулятора.

И если лампа, при подключении к ней диодного моста будет гореть в одном направлении (при одной полярности) и гаснуть при другом направлении (при обратной полярности) то такой диодный мост можно считать исправным.

Диодный мост генератора : ремонт — замена неисправных диодов.

Проверив диодный мост вашего генератора, как было описано выше и выявив неисправные диоды, конечно же гораздо проще купить новый диодный мост и заменить его полностью. Для отечественных автомобилей он стоит не дорого, а вот для некоторых иномарок цена на новый диодный мост может неприятно удивить. И кто не хочет платить свои кровные, то есть смысл заменить только лишь вышедшие из строя диоды, которые стоят ощутимо дешевле всего диодного моста.

Для работы потребуется паяльник, мощностью не менее 50 ватт, стальная или легкосплавная трубка диаметром 12 — 15 мм. (зависит от диаметра диодов), выколотка (в качестве выколотки подойдёт медная, или латунная трубка, или пруток потоньше, диаметром 8-10 мм) а так же желательно использовать краску (лучше термостойкую кремнийорганическую краску) которой нужно будет потом покрыть места спаек, чтобы исключить коррозию олова.

Ну и конечно же потребуются сами новые диоды, которые имеют маркировку и номинал мощности такой же, как и вышедшие из строя диоды с вашего диодного моста. Следует отметить, что мощные диоды (на 50 ампер) в авто-магазинах найти не так то просто.

Максимум что вам могут предложить в большинстве магазинов — это диоды на 30 — 35 ампер, которые предназначены для не слишком мощных генераторов (80 — 100 А). Но мощные диоды можно найти и заказать в некоторых интернет магазинах (например в интернет-каталоге «CARGO»). Требуемый номинал диода можно вычислить по мануалу своего автомобиля.

Для мощных генераторов на 140 ампер, установленных на некоторых иномарках потребуется 12 диодов (6+6), а для более слабых по мощности генераторов на 80 ампер нужно будет найти всего 6 диодов (3+3). Но все диоды можно и не менять, а всего лишь заменить вышедшие из строя (как их проверить было написано выше)..

Основная трудность при замене диодов заключается в том, что они запрессованы в алюминиевые пластины с натягом и чтобы их заменить, потребуется выбить старые и затем запрессовать новые. Для того, чтобы выбить неисправный диод, следует сначала отпаять от него вывод (контактную пластину) и после этого аккуратно отогнуть контактную пластину.

Отпаяв и отогнув в сторону контактную пластину от вывода диода, затем для удобства отрезаем от диода вывод. Далее укладываем пластину (подкову) на трубку диаметром 12-15 мм, зажатую в тиски да так, чтобы диод, который нужно выбить, расположился внутри отверстия трубки, а пластина (подкова) полностью легла на торец трубки. Теперь следует упереть выколтку (трубка или пруток — диаметр 8 мм) в донышко диода и выбить его несильными ударами молотка.

После этого заново укладываем пластину на торец трубки (завальцовка на пластине, с отверстием от старого диода, тоже должна вставиться внутрь трубки) берём новый диод, устанавливаем его в отверстие от старого диода и опять же используем 8-ми миллиметровую медную трубку или пруток, уперев его в донышко нового диода и аккуратно запрессовываем его в отверстие пластины (подковы), нанося несильные удары по трубке.

Далее остаётся немного укоротить вывод нового диода и затем разогнуть контактную пластину, чтобы она коснулась (лучше наделась) на вывод нового диода и спаять их вместе. Место спайки желательно закрасить термостойкой краской. Заменив диоды, остаётся вернуть диодный мост на своё место под крышкой генератора и подсоединить все выводы (о правильной замене диодного моста показано в видео ниже).

Многих водителей интересует вопрос, почему выходит из строя один или несколько диодов в диодном мосту генератора. Причин может быть несколько, но наиболее частая причина — это попадание воды в полость генератора. Крышка, под которой расположен диодный мост генератора имеет вентиляционные отверстия, а генератор расположен на некоторых машинах в месте, которое омывается потоками воды. Чтобы хоть как то исключить попадание влаги на генератор дождливой осенью, желательно установить на свой автомобиль защиту картера.

Надеюсь данная статья будет полезна начинающим водителям, или ремонтникам, и поможет заменить, или отремонтировать диодный мост генератора, успехов всем.

назначение и изготовление своими руками.

Диодный мост — простейшая схема, которая преобразует переменный ток в постоянный. Она используется практически во всей современной электронике, поэтому грамотный мастер должен понимать и уметь его ремонтировать. В российских розетках частота тока 50 Герц, и чтобы выровнять его для работы оборудования и применяют это нехитрое устройство.

Давайте разберем, как работает данное устройство. Оно собирается из диодов — элементов, пропускающих ток в одну сторону. Современные диоды являются полупроводниковыми устройствами небольшого размера — в этой статье мы не будем разбирать их особенности и маркировку, а поговорим только о том, как работает диодный мост.

Состав и принцип работы диода

У диода имеется два контакта — анод и катод. Ток течет от анода к катоду практически с нулевым сопротивлением. Но если ситуация меняется и ток подается на катод, то противоположное сопротивление не дает ему пробиться через элемент (ток практически равен нулю и в большинстве случаев им можно пренебречь). Схему работы вы можете увидеть на приведенном выше рисунке.

Упрощенная схема

Вы уже знаете, что такое диодный мост, поэтому рассмотрим простейший принцип его работы. Когда переменный ток попадает на анод Uвх, оно проходит через положительные полупериоды, тогда как отрицательные полностью удаляются. При этом выходное напряжение, обозначенное с правой стороны под аббревиатурой Uвых, не является выпрямленным, хоть и проходит в одном направлении. Его частота равна тем же 50 Герц, или 50 пикам в секунду.

Чтобы сгладить эти пики к схеме подключается конденсатор высокой емкости. Получается выпрямительный диодный мост —на пике конденсатор заряжается, а на падении отдает заряд в сеть. Это позволяет частично сгладить график частоты и выровнять его, выведя на постоянное значение.

Подобная схема соединения диода и конденсатора носит название однополупериодной и не является достаточной для выравнивания тока в современных устройствах. У нее есть серьезные недостатки:

1. Нормально выровнять пульсации до настоящей прямой невозможно.
2. У схемы довольно малый коэффициент полезного действия.
3. Нерациональное использование трансформатора, чересчур большой вес устройства.

Эти системы сегодня практически не используют или применяют их для маломощных устройств. Более логичные и надежные схемы называются двухполупериодными. Их основное достоинство — возможность инвертировать нижние волны в верхние. Именно подобные системы и называют диодным мостом.

Классический диодный мост

Стандартная содержит в себе вместо одного диода и конденсатора четыре диода, объединенных изображенным на рисунке способом. Его можно условно разбить на два полупериода. В каждом полупериоде находится два диода, работающих в одном направлении, и два — запрещающих проход тока. Положительное напряжение приходит на анод VD1, отрицательное на катод VD3. Данные диоды открываются, а VD2 и VD4 — закрываются.

Когда положительный полупериод заменяется на отрицательный, происходит смена работоспособности. Положительное напряжение приходит на анод VD2, отрицательное — на катодный выход VD4. Происходит смена направлений, но ток идет в нужном направлении. Получается, что в подобной схеме частота возрастает в два раза, за счет чего удается добиться лучшего сглаживания, используя идентичный с первой схемой конденсатор. Благодаря этому возрастает коэффициент полезного действия устройства и падают возможные потери.

Изучая, не забывайте о том, что не обязательно спаивать его из четырех микроэлементов и подбирать соответствующий конденсатор. В большинстве случаев можно приобрести готовое решение в магазине, с подобранными параметрами и известными характеристиками. Достоинства подобной сборки в маленьких размерах, единых тепловых режимах и небольшом весе. Основной недостаток в том, что если выходит из строя один элемент, то приходится менять весь узел .

Трехфазный мост

Теперь, когда вы знаете, для чего нужен диодный мост и что он собой представляет, рассмотрим более сложную трехфазную схему, выдающую пульсирующий ток. Он максимально близок к постоянному и подходит для использования в приборах, требующих стабильную подачу. Вход этой системы присоединяется к источнику, подающему трехфазное питание (разумеется речь идет о переменном токе). Это может быть трансформатор или генератор. На выходе системы оказывается практически идеальный постоянный ток, который можно легко сгладить.

Чтобы сделать качественный двухполупериодный выпрямитель из схемы подключения диодного моста с конденсатором, изучите наш рисунок. В данном случае выпрямляется ток, который снимается с понижающей трансформаторной обмотки. Выравнивание происходит за счет электролитического конденсатора на 5-10 тысяч микрофарад, заряжающегося и отдающего заряд в сеть. В схему также введен дополнительный резистор, который выпрямляет ток при холостой работе. Чем выше нагрузка, тем меньше напряжение на выходе, поэтому к нему подсоединяют стабилизатор на классических транзистора х.

Диодный мост — электрическая схема, предназначенная для преобразования переменного тока в постоянный импульсный. Изобретение схемы в 1897 году приписывается немецкому физику Лео Гретцу, хотя англоязычные источники утверждают, что ещё в 1895 году диодный мост создал «польский Эдисон» — электротехник Карол Поллак. Наибольшее распространение схема получила после широкого внедрения полупроводниковых диодов.

Принцип действия этого типа выпрямительного устройства основан на свойстве полупроводникового диода пропускать электроток в одном направлении и не пропускать в другом. Так, если мы правильно подключим плюс и минус, через устройство пойдёт ток. Поменяем плюс и минус местами — движения не будет.

Переменный ток отличается тем, что в течение одного полупериода он движется в одном направлении, а в течение второго — в противоположном. И если просто включить в цепь один диод, то он будет работать «с пользой» только в течение одного полупериода. А если соединить диоды так, чтобы использовать оба полупериода? Благодаря этой идее и появились мостовые выпрямители.

Схема диодного моста—выпрямителя довольно проста и может быть собрана своими руками. Он состоит из четырёх диодов, соединённых в виде квадрата. На два противолежащих угла подаётся переменный ток от генератора. С двух других противолежащих углов снимается постоянный. В первый полупериод открываются два диода, выпрямляя полуволну переменного тока. Во второй полупериод открываются два других диода, преобразуя вторую полуволну. В итоге на выходе получается постоянный ток с частотой импульсов в два раза выше, чем частота переменного тока.

Преимущества и недостатки схемы

1. Для использования выпрямленного тока импульсная составляющая должна быть сглажена с помощью фильтра—конденсатора. Чем выше частота, тем лучше проходит процесс сглаживания. Поэтому удвоение частоты в мостовой схеме является преимуществом.
2. Двухполупериодное выпрямление позволяет лучше использовать мощность питающего трансформатора и за счёт этого уменьшить его размеры.

Недостатки .

1. Удвоенное падение напряжения по сравнению с однополупериодным выпрямителем.
2. Удваиваются потери мощности на рассеяние тепла. Для снижения потерь в мощных низковольтных схемах используются диоды Шоттки с малым падением напряжения.
3. При выходе из строя одного из диодов моста выпрямительное устройство будет работать, однако его параметры будут отличаться от нормальных. Это, в свою очередь, может негативно сказаться на работе систем, запитанных от выпрямителя.

Использование и применение

Сегодня мосты широко применяются во всех случаях, когда используется постоянный ток — от мобильных телефонов, до автомобилей. Промышленность выпускает большое количество выпрямительных устройств, выполненных по мостовой схеме. Поэтому подобрать нужный мостик не составляет труда при условии ясного понимания, зачем он приобретается и какие функции будет выполнять.

Конструктивно выпрямители могут быть выполнены на отдельных диодах либо в виде единого блока. В первом случае при повреждении одного из диодов можно произвести замену. Для этого надо знать, как прозвонить диодный мост. Проверка проводится в виде последовательного перебора всех диодов на пропускание тока в прямом и обратном направлении. В качестве индикатора можно использовать как обычную лампочку, так и прибор, измеряющий силу тока или сопротивление.

Несмотря на доступность фабричных выпрямителей, многих интересует, как сделать диодный мост на 12 вольт самостоятельно. Дело в том, что 12 вольт — наиболее распространённое напряжение для питания многих устройств, например, персональных компьютеров. А стремление собрать выпрямитель самостоятельно зачастую вполне оправданно. Ведь большинство недорогих блоков питания, которые можно приобрести, не соответствуют заявленным параметрам по току и мощности.

Конечно, самодельный блок вряд ли будет выглядеть как фабричный, зато позволит произвести подключение устройств в полном соответствии с нужными параметрами.

Несмотря на то что выпрямительный мостик не является сложной схемой, его сборка требует не только умения спаять детали, но и правильно рассчитать их параметры. Прежде всего потребуется силовой трансформатор, понижающий напряжение до 10 вольт. Дело в том, что выходное напряжение моста выше входного примерно на 18 процентов. Поэтому если подать на выпрямитель 12 вольт переменного тока, то получим 14−15 вольт постоянного тока, а это может быть опасным для устройств, рассчитанных на 12 вольт.

Далее, нужно подобрать диоды, рассчитанные на двукратный запас по току. Так, если предполагается, что выпрямитель должен обеспечить ток силой в 5 ампер, то диоды должны выдерживать не менее 10 ампер. Двукратный запас должен иметь и конденсатор, но по напряжению. А для того чтобы лучше сглаживать выпрямленный ток, он должен иметь большую ёмкость. Поэтому оптимальным является электролитический конденсатор, рассчитанный на напряжение 25 вольт, ёмкостью от 2000 микрофарад. Все эти детали остаётся правильно соединить и проверить выходные параметры с помощью приборов.

Мост бывает через реку, через овраг, а также через дорогу. Но приходилось ли Вам слышать словосочетание «диодный мост»? Что за такой мост? А вот на этот вопрос мы с вами попробуем найти ответ.

Словосочетание «диодный мост» образуется от слова «диод». Получается, диодный мост должен состоять из диодов. Но если в диодном мосту есть диоды, значит, в одном направлении диод будет пропускать , а в другом нет. Это свойство диодов мы использовали, чтобы определить их работоспособность. Кто не помнит, как мы это делали, тогда вам сюда. Поэтому мост из диодов используется, чтобы из переменного напряжение получать постоянное напряжение .

А вот и схема диодного моста:

Иногда в схемах его обозначают и так:

Как мы с вами видим, схема состоит из четырех диодов. Но чтобы схемка диодного моста заработала, мы должны правильно соединить диоды, и правильно подать на них переменное напряжение. Слева мы видим два значка «~». На эти два вывода мы подаем переменное напряжение, а снимаем постоянное напряжение с других двух выводов: с плюса и минуса.

Для того, чтобы превратить переменное напряжение в постоянное можно использовать один диод для выпрямления, но не желательно. Давайте рассмотрим рисунок:

Переменное напряжение изменяется со временем. Диод пропускает через себя напряжение только тогда, когда напряжение выше нуля, когда же оно становится ниже нуля, диод запирается. Думаю все элементарно и просто. Диод срезает отрицательную полуволну, оставляя только положительную полуволну, что мы и видим на рисунке выше. А вся прелесть этой немудреной схемки состоит в том, что мы получаем постоянное напряжение из переменного. Вся проблема в том, что мы теряем половину мощности переменного напряжения . Ее тупо срезает диод.

Чтобы исправить эту ситуацию, была разработана схемка диодного моста. Диодный мост «переворачивает» отрицательную полуволну, превращая ее в положительную полуволну. Тем самым мощность у нас сохраняется. Прекрасно не правда ли?

На выходе диодного моста у нас появляется постоянное пульсирующее напряжение с частой в два раза больше, чем частота сети: 100 Гц.

Думаю, не надо писать, как работает схема, Вам все равно это не пригодится, главное запомнить, куда цепляется переменное напряжение, а откуда выходит постоянное пульсирующее напряжение.

Давайте же на практике рассмотрим, как работает диод и диодный мост.

Для начала возьмем диод.

Я его выпаял из блока питания компа. Катод можно легко узнать по полоске. Почти все производители показывают катод полоской или точкой.

Чтобы наши опыты были безопасными, я взял понижающий трансформатор, который из 220 Вольт трансформирует 12 Вольт. Кто не знает как он это делает, можете прочитать статью устройство трансформатора.

На первичную обмотку цепляем 220 Вольт, со вторичной снимаем 12 Вольт. Мультик показывает чуть больше, так как ко вторичной обмотке не подцеплена никакая нагрузка. Трансформатор работает на так называемом «холостом ходу».

Давайте же расмотрим осциллограмму, которая идет со вторичной обмотки транса. Максимальную амплитуду напряжение нетрудно посчитать. Если не помните как расчитать, можно глянуть статейку Осциллограф. Основы эксплуатации. 3,3х5= 16.5В — это максимальное значение напряжения. А если разделить максимальное значение амплитуда на корень из двух, то получим где то 11.8 Вольт. Это и есть действующее значение напряжения. Осцилл не врет, все ОК.

Еще раз повторюсь, можно было использовать и 220 Вольт, но 220 Вольт — это не шутки, поэтому я и понизил переменное напряжение.

Припаяем к одному концу вторичной обмотки транса наш диод.

Цепляемся снова щупами осцилла

Смотрим на осцилл

А где же нижняя часть изображения? Ее срезал диод. Диод оставил только верхнюю часть, то есть та, которая положительная. А раз он срезал нижнюю часть, то он следовательно срезал и мощность.

Находим еще три таких диода и спаиваем диодный мост.

Цепляемся ко вторичной обмотке транса по схеме диодного моста.

С двух других концов снимаем постоянное пульсирующее напряжение щупами осцилла и смотрим на осцилл.

Вот, теперь порядок, и мощность у нас никуда не пропала:-).

Чтобы не замарачиваться с диодами, разработчики все четыре диода вместили в один корпус. В результате получился очень компактный и удобный диодный мост. Думаю, вы догадаетесь, где импортный, а где советский))).

А вот и советский:

А как Вы догадались? 🙂 Например, на советском диодном мосте, показаны контакты, на которые надо подавать переменное напряжение (значком » ~ «), и показаны контакты, с которых надо снимать постоянное пульсирующее напряжение («+» и «-«).

Давайте проверим импортный диодный мост. Для этого цепляем два его контакта к переменке, а с двух других контактов снимаем показания на осцилл.

А вот и осциллограмма:

Значит импортный диодный мостик работает чики-пуки.

В заключении хотелось бы добавить, что диодный мост используется почти во всей радиоаппаратуре, которая кушает напряжение из сети, будь то простой телевизор или даже зарядка для сотового телефона. Проверяются диодный мост исправностью всех его диодов.

Итак, дорогие мои, мы собрали нашу схемку и пришло время ее проверить, испытать и нарадоваться сему счастью. На очереди у нас — подключение схемы к источнику питания. Приступим. На батарейках, аккумуляторах и прочих прибамбасах питания мы останавливаться не будем, перейдем сразу к сетевым источникам питания. Здесь рассмотрим существующие схемы выпрямления, как они работают и что умеют. Для опытов нам потребуется однофазное (дома из розетки) напряжение и соответствующие детальки. Трехфазные выпрямители используются в промышленности, мы их рассматривать также не будем. Вот электриками вырастете — тогда пожалуйста.

Источник питания состоит из нескольких самых важных деталей: Сетевой трансформатор — на схеме обозначается похожим как на рисунке,

Выпрямитель — его обозначение может быть различным. Выпрямитель состоит из одного, двух или четырех диодов, смотря какой выпрямитель. Сейчас будем разбираться.

а) — простой диод.
б) — диодный мост. Состоит из четырех диодов, включенных как на рисунке.
в) — тот же диодный мост, только для краткости нарисован попроще. Назначения контактов такие же, как у моста под буквой б).

Конденсатор фильтра. Эта штука неизменна и во времени, и в пространстве, обозначается так:

Обозначений у конденсатора много, столько же, сколько в мире систем обозначений. Но в общем они все похожи. Не запутаемся. И для понятности нарисуем нагрузку, обозначим ее как Rl — сопротивление нагрузки. Это и есть наша схема. Также будем обрисовывать контакты источника питания, к которым эту нагрузку мы будем подключать.

Далее — пара-тройка постулатов.
— Выходное напряжение определяется как Uпост = U*1.41. То есть если на обмотке мы имеем 10вольт переменного напряжения, то на конденсаторе и на нагрузке мы получим 14,1В. Примерно так.
— Под нагрузкой напряжение немного проседает, а насколько — зависит от конструкции трансформатора, его мощности и емкости конденсатора.
— Выпрямительные диоды должны быть на ток в 1,5-2 раза больше необходимого. Для запаса. Если диод предназначен для установки на радиатор (с гайкой или отверстие под болт), то на токе более 2-3А его нужно ставить на радиатор.

Так же напомню, что же такое двуполярное напряжение. Если кто-то подзабыл. Берем две батарейки и соединяем их последовательно. Среднюю точку, то есть точку соединения батареек, назовем общей точкой. В народе она известна так же как масса, земля, корпус, общий провод. Буржуи ее называют GND (ground — земля), часто ее обозначают как 0V (ноль вольт). К этому проводу подключаются вольтметры и осциллографы, относительно нее на схемы подаются входные сигналы и снимаются выходные. Потому и название ее — общий провод. Так вот, если подключим тестер черным проводом в эту точку и будем мерить напряжение на батарейках, то на одной батарейке тестер покажет плюс1,5вольта, а на другой — минус1,5вольта. Вот это напряжение +/-1,5В и называется двуполярным. Обе полярности, то есть и плюс, и минус, обязательно должны быть равными. То есть +/-12, +/-36В, +/-50 и т.д. Признак двуполярного напряжения — если от схемы к блоку питания идут три провода (плюс, общий, минус). Но не всегда так — если мы видим, что схема питается напряжением +12 и -5, то такое питание называется двухуровневым, но проводов к блоку питания будет все равно три. Ну и если на схему идут целых четыре напряжения, например +/-15 и +/-36, то это питание назовем просто — двуполярным двухуровневым.

Ну а теперь к делу.

1. Мостовая схема выпрямления.
Самая распространенная схема. Позволяет получить однополярное напряжение с одной обмотки трансформатора. Схема обладает минимальными пульсациями напряжения и несложная в конструкции.

2. Однополупериодная схема.
Так же, как и мостовая, готовит нам однополярное напряжение с одной обмотки трансформатора. Разница лишь в том, что у этой схемы удвоенные пульсации по сравнению с мостовой, но один диод вместо четырех сильно упрощает схему. Используется при небольших токах нагрузки, и только с трансформатором, намного большим мощности нагрузки, т.к. такой выпрямитель вызывает одностороннее перемагничивание трансформатора.

3. Двухполупериодная со средней точкой.
Два диода и две обмотки (или одна обмотка со средней точкой) будут питать нас малопульсирующим напряжением, плюс ко всему мы получим меньшие потери в сравнении с мостовой схемой, потому что у нас 2 диода вместо четырех.

4. Мостовая схема двуполярного выпрямителя.
Для многих — наболевшая тема. У нас есть две обмотки (или одна со средней точкой), мы с них снимаем два одинаковых напряжения. Они будут равны, пульсации будут малыми, так как схема мостовая, напряжения на каждом конденсаторе считается как напряжение на каждой обмотке помножить на корень из двух — всё, как обычно. Провод от средней точки обмоток выравнивает напряжения на конденсаторах, если нагрузки по плюсу и по минусу будут разными.

5. Схема с удвоением напряжения.
Это две однополупериодные схемы, но с диодами, включенными по разному. Применяется, если нам надо получить удвоенное напряжение. Напряжение на каждом конденсаторе будет определяться по нашей формуле, а суммарное напряжение на них будет удвоенным. Как и у однополупериодной схемы, у этой так же большие пульсации. В ней можно усмотреть двуполярный выход — если среднюю точку конденсаторов назвать землей, то получается как в случае с батарейками, присмотритесь. Но много мощности с такой схемы не снять.

6. Получение разнополярного напряжения из двух выпрямителей.
Совсем не обязательно, чтобы это были одинаковые блоки питания — они могут быть как разными по напряжению, так и разными по мощности. Например, если наша схема по +12вольтам потребляет 1А, а по -5вольтам — 0,5А, то нам и нужны два блока питания — +12В 1А и -5В 0,5А. Так же можно соединить два одинаковых выпрямителя, чтобы получить двуполярное напряжение, например, для питания усилителя.

7. Параллельное соединение одинаковых выпрямителей.
Оно нам дает то же самое напряжение, только с удвоенным током. Если мы соединим два выпрямителя, то у нас будет двойное увеличение тока, три — тройное и т.д.

Ну а если вам, дорогие мои, всё понятно, то задам, пожалуй, домашнее задание. Формула для расчета емкости конденсатора фильтра для двухполупериодного выпрямителя:

Для однополупериодного выпрямителя формула несколько отличается:

Двойка в знаменателе — число «тактов» выпрямления. Для трехфазного выпрямителя в знаменателе будет стоять тройка.

Во всех формулах переменные обзываются так:
Cф — емкость конденсатора фильтра, мкФ
Ро — выходная мощность, Вт
U — выходное выпрямленное напряжение, В
f — частота переменного напряжения, Гц
dU — размах пульсаций, В

Для справки — допустимые пульсации:
Микрофонные усилители — 0,001…0,01%
Цифровая техника — пульсации 0,1…1%
Усилители мощности — пульсации нагруженного блока питания 1…10% в зависимости от качества усилителя.

Эти две формулы справедливы для выпрямителей напряжения частотой до 30кГц. На бОльших частотах электролитические конденсаторы теряют свою эффективность, и выпрямитель рассчитывается немного не так. Но это уже другая тема.

Во многих электронных приборах, работающих при переменном токе в 220 вольт устанавливаются диодные мосты. Схема диодного моста на 12 вольт позволяет эффективно выполнять функцию по выпрямлению переменного тока . Это связано с тем, что для работы большинства приборов используется постоянный ток.

Как работает диодный мост

Переменный ток, имеющий определенную меняющуюся частоту, подается на входные контакты моста. На выходах с положительным и отрицательным значением образуется однополярный ток, обладающий повышенной пульсацией, значительно превышающей частоту тока, подаваемого на вход.

Появляющиеся пульсации нужно обязательно убрать, иначе электронная схема не сможет нормально работать. Поэтому, в схеме присутствуют специальные фильтры, представляющие собой электролитические с большой емкостью.

Сама сборка моста состоит из четырех диодов с одинаковыми параметрами. Они соединены в общую схему и размещаются в общем корпусе.

Диодный мост имеет четыре вывода. К двум из них подключается переменное напряжение, а два остальных являются положительным и отрицательным выводом пульсирующего выпрямленного напряжения.

Выпрямительный мост в виде диодной сборки обладает существенными технологическими преимуществами. Таким образом, на печатную плату устанавливается сразу одна монолитная деталь. Во время эксплуатации, для всех диодов обеспечивается одинаковый тепловой режим. Стоимость общей сборки ниже четырех диодов в отдельности. Однако, данная деталь имеет серьезный недостаток. При выходе из строя хотя-бы одного диода, вся сборка подлежит замене. При желании, любая общая схема может быть заменена четырьмя отдельными деталями.

Применение диодных мостов

В любых приборах и электронике, для питания которых используется переменный электрический ток, присутствует схема диодного моста на 12 вольт. Ее используют не только в трансформаторных, но и в импульсных выпрямителях. Наиболее характерным импульсным блоком является блок питания компьютера.

Кроме того диодные мосты применяются в люминесцентных компактных лампах или в энергосберегающих лампах . Они дают очень хороший эффект при использовании их в пускорегулирующих электронных аппаратах . Широко применяются и во всех моделях современных аппаратов.

Как сделать диодный мост

Преобразовать переменный ток в постоянный поможет диодный мост — схема и принцип действия этого устройства приводятся ниже. В обычной осветительной цепи течет переменный ток, который 50 раз в течение одной секунды меняет свою величину и направление. Его превращение в постоянный — достаточно часто встречающаяся необходимость.

Принцип действия полупроводникового диода

Название описываемого устройства ясно указывает, что эта конструкция состоит из диодов — полупроводниковых приборов, хорошо проводящих электричество в одном направлении и практически не проводящих его в противоположную сторону. Изображение этого прибора (VD1) на принципиальных схемах приведено на рис. 2в. Когда ток по нему течет в прямом направлении — от анода (слева) к катоду (справа), сопротивление его мало. При изменении направления тока на противоположное сопротивление диода многократно возрастает. В этом случае через него течет мало отличающийся от нуля обратный ток.

Поэтому при подаче на цепочку, содержащую диод, переменного напряжения U вх (левый график), электричество через нагрузку течет только в течение положительных полупериодов, когда к аноду приложено положительное напряжение. Отрицательные полупериоды «срезаются», и ток в сопротивлении нагрузки в это время практически отсутствует.

Строго говоря, выходное напряжение U вых (правый график) является не постоянным, хотя и течет в одном направлении, а пульсирующим. Нетрудно понять, что количество его импульсов (пульсаций) за одну секунду равно 50. Это не всегда допустимо, но пульсации можно сгладить, если подсоединить параллельно нагрузке конденсатор, имеющий достаточно большую емкость. Заряжаясь во время импульсов напряжения, в промежутках между ними конденсатор разряжается на сопротивление нагрузки. Пульсации сглаживаются, а напряжение становится близким к постоянному.

Изготовленный в соответствии в этой схемой выпрямитель называется однополупериодным, поскольку в нем используется лишь один полупериод выпрямленного напряжения. Наиболее существенные недостатки такого выпрямителя следующие:

• повышенная степень пульсаций выпрямленного напряжения;
• низкий КПД;
• большой вес трансформатора и его нерациональное использование.

Поэтому применяются такие схемы только для питания устройств малой мощности. Для исправления этой нежелательной ситуации разработаны двухполупериодные выпрямители, которые превращают отрицательные полуволны в положительные. Сделать это можно по-разному, но самый простой способ — использование диодного моста.

Рис. 2

Диодный мост — схема двухполупериодного выпрямления, содержащая 4 диода вместо одного (рис. 2в). В каждом полупериоде два из них открыты и пропускают электричество в прямом направлении, а два других закрыты, и ток через них не течет. Во время положительного полупериода положительное напряжение приложено к аноду VD1, а отрицательное — к катоду VD3. В результате оба этих диода открыты, а VD2 и VD4 — закрыты.

Во время отрицательного полупериода положительное напряжение приложено к аноду VD2, а отрицательное — к катоду VD4. Эти два диода открываются, а открытые во время предыдущего полупериода закрываются. Ток через сопротивление нагрузки течет в том же направлении. В сравнении с однополупериодным выпрямителем количество пульсаций возрастает вдвое. Результат — более высокая степень сглаживания при той же емкости конденсатора фильтра, увеличение КПД используемого в выпрямителе трансформатора.

Диодный мост может быть не только собран из отдельных элементов, но и изготовлен как монолитная конструкция (диодная сборка). Ее легче монтировать, а диоды обычно подобраны по параметрам. Немаловажно и то, что они работают в одинаковых тепловых режимах. Недостаток диодного моста — необходимость замены всей сборки при выходе из строя даже одного диода.

Еще ближе к постоянному будет пульсирующий выпрямленный ток, который позволяет получить трехфазный диодный мост. Его вход подключается к источнику трехфазного переменного тока (генератору или трансформатору), а напряжение на выходе почти не отличается от постоянного, и сгладить его еще проще, чем после двухполупериодного выпрямления.

Выпрямитель на основе диодного моста

Схема двухполупериодного выпрямителя на основе диодного моста, пригодная для сборки своими руками, изображена на рис. 3а. Выпрямлению подвергается напряжение, снимаемое со вторичной понижающей обмотки трансформатора Т. Для этого нужно подключить диодный мост к трансформатору.

Пульсирующее выпрямленное напряжение сглаживается электролитическим конденсатором С, имеющим достаточно большую емкость — обычно порядка нескольких тысяч мкФ. Резистор R играет роль нагрузки выпрямителя на холостом ходу. В таком режиме конденсатор С заряжается до амплитудного значения, которое в 1,4 (корень из двух) раза выше действующего значения напряжения, снимаемого со вторичной обмотки трансформатора.

С ростом нагрузки выходное напряжение уменьшается. Избавиться от этого недостатка можно, подключив к выходу выпрямителя простейший транзисторный стабилизатор. На принципиальных схемах изображение диодного моста часто упрощают. На рис. 3б показано, как еще может быть изображен соответствующий фрагмент на рис. 3а.

Следует заметить, что, хотя прямое сопротивление диодов невелико, тем не менее, оно отлично от нуля. По этой причине они нагреваются в соответствии с законом Джоуля-Ленца тем сильнее, чем больше величина тока, протекающего по цепи. Для предотвращения перегрева мощные диоды часто устанавливаются на теплоотводах (радиаторах).

Диодный мост — это практически обязательный элемент любого электронного устройства , питающегося от сети, будь то компьютер или выпрямитель для зарядки мобильного телефона.

Большинство электростанций вырабатывает переменный ток. Это связано с особенностью конструкции генераторов. Исключение составляют лишь солнечные панели, с которых снимается постоянный ток.

Вообще, выбор между постоянным и переменным током с точки зрения производства, транспортировки и потребления – это борьба противоречий.

Производить (вырабатывать на электростанциях) удобнее и проще переменный ток.

Транспортировать экономически выгодно постоянный ток. Смена полупериодов переменного напряжения приводит к потерям.

С точки зрения трансформации (уменьшение величины напряжения) удобнее работать с переменным током. Принцип работы трансформаторы построен на пульсирующем или переменном напряжении.

Большинство потребителей электроэнергии (речь идет об устройствах) работают на постоянном токе. Электросхемы не могут работать с переменным напряжением.

В результате мы имеем следующую картину:
До розетки доходит переменный ток с напряжением 220 вольт. А все домашние электроприборы (за исключением тех, которые содержат мощные электродвигатели и нагревательные элементы) питаются постоянным током.

Внутри большинства домашнего оборудования есть блоки питания. После понижения (трансформации) величины напряжения, необходимо преобразовать ток из переменного в постоянный. Основой такой схемы является диодный мост.

Для чего нужен диодный мост?

Исходя из определения, переменный ток с определенной частотой (в бытовой электросети 50Гц) меняет свое направление, при неизменной величине.

Важно! Поскольку мы знаем, что для питания большинства электросхем нужно полярное напряжение – в блоках питания приборов происходит замена переменного тока на постоянный.

Происходит это в два или три этапа:
С помощью диодной сборки переменный ток превращается в пульсирующий. Это уже выпрямленный график, однако, для нормального функционирования схемы такого качества питания недостаточно.

Для сглаживания пульсаций, после моста устанавливается фильтр. В простейшем случае – это обычный полярный конденсатор. При необходимости увеличить качество – добавляется дроссель.

После преобразования и сглаживания, необходимо обеспечить постоянную величину рабочего напряжения.

Для этого, на третьем этапе устанавливаются стабилизаторы напряжения.

И все же, первым элементом любого блока питания является диодный мост.

Он может быть выполнен как из отдельных деталей, так и в моно корпусе.

Первый вариант занимает много места и сложнее в монтаже.

Есть и преимущества:
такая конструкция стоит недорого, легче диагностируется, и в случае выхода из строя одного элемента – меняется только он.

Вторая конструкция компактна, исключены ошибки в монтаже. Однако стоимость несколько выше, чем у отдельных диодов и невозможно отремонтировать один элемент, приходится менять весь модуль.

Принцип работы диодного моста

Вспомним характеристики и назначение диода. Если не вдаваться в технические детали – он пропускает электрический ток в одном направлении, и закрывает ему путь в противоположном.

Этого свойства уже достаточно для того, чтобы собрать простейший выпрямитель на одном диоде.

Элемент просто включается в цепь последовательно, и каждый второй импульс тока, идущий в противоположном направлении – отрезается.

Такой способ называется однополупериодным, и у него есть множество недостатков:

Очень сильная пульсация, между полупериодами возникает пауза в подаче тока, равная длине половины синусоиды.

В результате отрезания нижних волн синусоиды, напряжение уменьшается вдвое. При точном измерении уменьшение оказывается больше, поскольку потери есть и в диодах.

Способность снижать напряжение вдвое при его выпрямлении, нашла применение в ЖКХ.

Жильцы многоквартирных подъездов, устав менять постоянно перегорающие лампочки – оснащают их диодами.

При включении последовательно, снижается яркость свечения и лампа «живет» гораздо дольше.

Правда сильное мерцание утомляет глаза, и такой светильник годится лишь для дежурного освещения.

Для уменьшения потерь, применяется соединение четырех элементов.

Двухполупериодный диодный мост, схема работы:

В каком бы направлении не протекал переменный ток на вводных контактах, выход диодного моста обеспечивает неизменную полярность на его выходных контактах.

Частота пульсаций такого соединения ровно в два раза выше частоты переменного тока на входе.

Поскольку плечи моста не могут одновременно пропускать ток в обоих направлениях – обеспечивается стабильная защита схемы.

Даже если у вас в устройстве перегорел диодный мост – короткого замыкания или скачка напряжения не будет.

Надежность мостовой схемы проверена десятилетиями. Защита от перенапряжения на входе гарантируется трансформатором.

От перегрузки спасает стабилизатор на выходе. Пробивает диодный мост лишь в случае использования бракованных деталей, или в автомобиле, где схема подвергается постоянным нагрузкам.

Как работает диодный мост при минимальном напряжении?

Падение напряжения в диодном мосту составляет до 0,7 вольт. При использовании обычной элементной базы в низковольтных схемах, иногда падение напряжения составляет до 50% от номинала блока питания. Такая погрешность недопустима .

Для обеспечения работы блоков питания с напряжением от 1,5 вольт до 12 вольт – используются диоды Шоттки.

При прямом протекании тока, падение напряжения на одном кристалле составляет не более 0,3 вольта. Умножаем на четыре элемента в мосту – получается вполне приемлемое значение потерь.

Кроме того, если диодный мост Шоттки на уровень помех – вы получите значение, недостижимое для кремниевых p-n диодов.

Еще одно достоинство, обусловленное отсутствием p-n перехода – способность работать на высокой частоте.

Поэтому выпрямители сверх высокочастотного напряжения делают исключительно на диодах этого типа.

Однако у диодов Шоттки есть и недостатки . При воздействии обратного напряжения, пусть даже кратковременном – элемент выходит из строя.

Проверка диодного моста мультиметром показывает, что именно эта причина имеет необратимые последствия.

Обычный германиевый или кремниевый элемент с p-n переходом самостоятельно восстанавливаются после переполюсовки.

Поэтому мосты на диодах Шоттки применяются только в низковольтных блоках питания и при наличии защиты от обратного напряжения.

Что делать, если есть подозрения на поломку моста?

Выпрямитель собран на обычной элементной базе, поэтому мы расскажем, как в домашних условиях проверить диодный мост мультиметром.

На иллюстрации видно, как протекает ток по мосту. Принцип тестирования такой же, как при проверке одиночных диодов.

Смотрим по справочнику, какие выводы модуля соответствуют переменному входу или полярному выходу – и выполняем прозвонку.

Как прозвонить диодный мост без выпаивания из схемы?

Поскольку ток в обратном направлении через диод не течет, неправильные результаты проверки говорят о пробое моста.

Извлекать мост нет необходимости, остальные элементы блока питания не оказывают влияния на измерение.

Итог: Любой из вас сможет как самостоятельно собрать диодный мост, так и отремонтировать его в случае поломки. Достаточно иметь элементарные навыки в электротехнике.

Смотрите видео: как мультиметром проверить диодный мост генератора вашего автомобиля.

Подробный рассказ о том как проверить диодный мост мультиметром в этом видео сюжете

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.

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

Или вот так.

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.

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

— обзор

5.3.1 Однофазный выпрямительный диодный мост на одной фазе DG-1

Нагрузка выпрямительного диодного моста подключается к одной из фаз системы DG-1. Это создаст ситуацию нелинейности, а также дисбаланса в MG. Токи в соединительных линиях равны

(5.7) ia (t) = μI1cos (ωt − ϕ1) + I3cos (3ωt − ϕ3) + I5cos (5ωt − ϕ5) + ⋯, ib (t) = I1sin (ωt − 2π / 3 − ϕ1), Ic (t) = I1sin (ωt + 2π / 3 − ϕ1).

Где I ₁ — пиковое значение тока основной гармоники, когда подключена только линейная сбалансированная нагрузка, а I ₃ и I ₅ — пиковые значения гармонических токов.Из-за нагрузки однофазного выпрямителя на фазе а основная составляющая будет изменена, и о ней позаботятся с коэффициентом « µ ». Эти линейные токи преобразуются в стационарную систему отсчета с помощью (5.4). В сложной форме записи трехфазные токи можно представить в виде комплексного вектора:

(5,8) I = iα − jiβ.

Обратите внимание, что компонент i _γ не рассматривается, поскольку при анализе мгновенного потока мощности нет соответствующей составляющей v _γ для напряжений на клеммах [23].Токи в неподвижной системе отсчета также могут быть представлены в терминах векторов всех составляющих прямой и обратной последовательности основных и гармонических токов как

(5.9) I = (Iqd1pejωt + Iqd1ne − jωt + Iqd3pej3ωt + Iqd3ne − j3ωt + Iqd5ωt + Ipeqd5 −j5ωt).

Коэффициенты для всех компонентов последовательности, таких как Iqd1p, Iqd1n и т. Д., Являются векторами. В общем, они представлены как

fqdk = fqk + jfdk,

, где k обозначает k -ю гармоническую составляющую.Верхний индекс p и n обозначают компоненты положительной и отрицательной последовательности соответственно. Используя (5.6) и (5.9), кажущийся поток мощности в линии рассчитывается как:

(5.10) S = (Vqdpejω1t) (Iqd1pejω1t + Iqd1ne − jω1t + Iqd3pej3ω1t + Iqd3ne − j3ω1t + Iqd5 * j5qq1 + Iqd5 * j5q5 .

Действительная часть (5.10) дает активную мощность, а мнимая часть дает реактивную мощность. Активную мощность можно компактно выразить как

(5.11) P12 (t) = P0 + ∑k = 1,3,5 (Pcnkcos ((k + 1) ω1t) + Psnksin ((k + 1) ω1t)) + ∑k = 3,5 (Pcpkcos ((k − 1) ω1t) + Pspksin ((k − 1) ω1t)).

Коэффициенты мощности Pcn1, Psn1, Qcn1, Qsn1 и т. Д. Определены в Приложении 5.1, Коэффициенты мощности. В (5.11) P ₀ обусловлено основными составляющими прямой последовательности напряжений и токов. Его можно заменить выражением (5.12), которое обычно представляет собой поток мощности в условиях сбалансированной нагрузки.

(5.12) P0 (t) = B12sinδ12, при B12 = 3V1V2ω0L12,

, где В ₁ и В ₂ — напряжения на клеммах инвертора, ω ₀ — номинальная частота, а L ₁₂ — индуктивность линии между DG-1 и DG-2.Подставляя (5.12) в (5.11), P ₁₂ можно записать как:

(5.13) P12 (t) = B12sinδ12 + ∑k = 1,3,5 (Pcnkcos ((k + 1) ω1t) + Psnksin ((k + 1) ω1t)) + ∑k = 3,5 (Pcpkcos ((k − 1) ω1t) + Pspksin ((k − 1) ω1t)).

Поток мощности в соединительной линии P ₁₂ , таким образом, представляет собой комбинацию мощности из-за напряжений прямой последовательности основной частоты и основной частоты, а также гармонических и несимметричных токов.

Аналогичное выражение получено для потока реактивной мощности в соединительных линиях, который задается как

(5.14) Q12 (t) = Q0 + ∑k = 1,3,5 (Qcnkcos ((k + 1) ω1t) + Qsnksin ((k + 1) ω1t)) + ∑k = 3,5 (Qcpkcos ((k− 1) ω1t) + Qspksin ((k − 1) ω1t)).

Что такое мостиковые диоды? | Полупроводник

Мостовой диод — это диодный модуль, который образует мостовое соединение от 4 до 6 диодов в одном корпусе, и он используется для выпрямления переменного тока в постоянный или пульсирующий ток.

Для однофазного переменного тока

Для трехфазного переменного тока

Как использовать мостовые диоды… Двухполупериодное выпрямление

• Входное напряжение: AC

• Выходное напряжение: пульсирующее / постоянное

Мостовой диод инвертирует сторону отрицательного напряжения для входа переменного тока и выводит пульсирующий ток.
Выходная сторона сглажена конденсатором, который позволяет выводить постоянное напряжение.
Существует много мостовых диодов, предназначенных для выпрямления промышленных частот 50/60 Гц, и обычные выпрямительные диоды могут использоваться в качестве типа диода.
Когда эти диоды используются для выпрямления высоких частот, например, вторичного выпрямления на импульсных источниках питания, тогда в качестве мостовых диодов используются диоды с быстрым восстановлением или диоды с барьером Шоттки.

Значение сертификации мостовых диодов UL

Может быть прикреплен непосредственно к шасси (заземлению) без прохождения изоляционного листа

Пример обозначения каталога

• следующий «Что такое диоды TVS?»

• Перечень продукции «Мостовые диоды»

Из чего состоит схема мостового выпрямителя?

Введение

Для нормальной работы электрической системы необходим стабильный источник питания.За исключением использования солнечных элементов или химических батарей в определенных особых случаях, постоянный ток большинства цепей преобразуется из переменного тока сети. Мостовой выпрямитель обычно используется для преобразования переменного тока в постоянный, который является наиболее часто используемой схемой, в которой для выпрямления используется однонаправленная проводимость диодов. Существует множество типов мостовых выпрямителей: плоские, круглые, квадратные, скамейки (вставные и SMD, ) и др., Имеющих конструкции GPP и O / J.Максимальный выпрямленный ток составляет от 0,5 до 100 А, а максимальное обратное пиковое напряжение — от 50 до 1600 В.

Что такое мостовой выпрямитель?

Каталог

Ⅰ Схема мостового выпрямительного диода

Мостовой выпрямитель использует четыре полупроводниковых диода , соединенных попарно. Когда положительная половина синусоидальной волны на входе включается, две лампы включаются, и получается положительный выход; наоборот, когда вводится отрицательная половина синусоидальной волны, две другие лампы включаются.Поскольку две лампы соединены в обратном порядке, на выходе все еще остается положительная часть синусоидальной волны. Кроме того, эффективность использования входной синусоидальной волны мостовым выпрямителем в два раза выше, чем у полуволнового выпрямителя.
Блок выпрямительного моста обычно используется в двухполупериодной схеме выпрямителя и делится на полный мост и полумост. Полный мост состоит из 4 выпрямительных диодов, соединенных в виде двухполупериодной мостовой схемы выпрямителя и собранных как единое целое.Полумост предназначен для соединения половин двух диодных мостовых выпрямителей. Два полумоста могут образовывать схему мостового выпрямителя, а полумост может также образовывать двухполупериодную схему выпрямителя с центральным отводом трансформатора. При выборе выпрямительного моста необходимо тщательно учитывать схему выпрямителя и рабочее напряжение.
Прямой ток полного моста имеет различные характеристики, такие как 0,5 А, 1 А, 1,5 А, 2 А, 2,5 А, 3 А, 5 А, 10 А, 20 А, 35 А, 50 А и т. Д. Выдерживаемое напряжение (максимальное обратное напряжение) составляет 25 В, 50 В, 100 В, 200 В, 300 В, 400 В, 500 В, 600 В, 800 В, 1000 В и т. д.
В этой главе выпрямительный диод рассматривается как идеальный компонент , то есть его сопротивление прямой проводимости считается равным нулю, а его обратное сопротивление бесконечно, из-за удобства анализа схемы выпрямителя . Однако в практических приложениях следует учитывать, что диод имеет внутреннее сопротивление, и выходная амплитуда сигнала, полученного после выпрямления, будет уменьшена на 0,6 ~ 1 В. Когда входное напряжение выпрямительной схемы велико, этой частью падения напряжения можно пренебречь.Напротив, если входное напряжение небольшое, например, если входное напряжение 3 В, то выходное напряжение составляет всего 2 В, и необходимо учитывать влияние прямого падения напряжения на диоде.

Направление тока в цепи мостового выпрямителя

Рисунок 1.

В положительном полупериоде u2, D1 и D3 включены, D2 и D4 выключены, и ток возвращается с верхнего конца вторичного TR на нижний конец через D1 → RL → D3 и на нагрузке RL получается полуволновое выпрямленное напряжение.
В отрицательном полупериоде u2, D1 и D3 выключены, D2 и D4 включены, и ток возвращается от нижнего конца вторичной цепи Tr к верхнему концу вторичной цепи Tr через D2 → RL → D4 , и другая полуволна выпрямленного напряжения получается на нагрузке RL.

Ⅱ Характеристики схемы мостового выпрямителя

(1) Используемое устройство выпрямления в два раза больше, чем у двухполупериодного выпрямителя.
(2) Направление изменения импульса выпрямленного напряжения такое же, как и при двухполупериодном выпрямлении.
(3) Обратное напряжение, которое несет каждое устройство, является пиковым значением напряжения источника питания.
(4) Коэффициент использования трансформатора выше, чем у двухполупериодной схемы выпрямителя.

Ⅲ Однофазное выпрямление и трехфазное выпрямление

3.1 Схема однофазного мостового выпрямителя

Рисунок 2.

Однофазный мостовой выпрямитель состоит из четырех диодов, соединенных в виде моста.Его недостаток в том, что он использует только половину цикла источника питания, и при этом напряжение выпрямления имеет большие пульсации.
На рисунке 2 (а) выше показано направление тока в схеме однофазного мостового выпрямителя. Сплошная стрелка указывает на ситуацию, когда источник питания переменного тока находится в положительном полупериоде, а пунктирная стрелка указывает на ситуацию, когда источник питания переменного тока находится в отрицательном полупериоде.
Видно, что четыре диода разделены на две части: положительный полупериод и отрицательный полупериод.Однако текущее направление нагрузки не меняется. Это двухполупериодное выпрямление. Кроме того, схема однофазного мостового выпрямителя на практике может быть реализована с помощью интегрального устройства « мостовой стек ».
На рисунке 3. показана диаграмма формы сигнала однофазной мостовой выпрямительной схемы. Согласно диаграмме, среднее напряжение составляет: Uo ≈ 0,9U2 (где U2 — эффективное значение выходного напряжения вторичной обмотки трансформатора).

Рисунок 3.Форма волны (однофазная)

3.2 Схема трехфазного мостового выпрямителя

Рисунок 4.

Трехфазная схема мостового выпрямителя разработана на основе схемы неуправляемого однополупериодного выпрямителя, которая, по сути, представляет собой последовательное соединение набора общего катода и набора общего анода с тремя полупроводниковыми диодами.
Кроме того, трехфазная мостовая схема должна иметь два тиристора, включенных одновременно, один в общей катодной области, а другой в общей анодной области, чтобы сформировать петлю.

Закон анализа цепи
Включается диод с максимальным анодным потенциалом в общей катодной группе.
Включается диод с наименьшим катодным потенциалом в общей анодной группе.

Примеры анализа цепи
Рисунок 5. t1 ~ t2

В группе с обычным катодом потенциал в точке U самый высокий, а V1 включен.
В группе с общим анодом потенциал в точке V самый низкий, а V4 включен.
Напряжение на нагрузке равно линейному напряжению Uuv.

Рисунок 6. t2 ~ t3

В группе с обычным катодом потенциал в точке U самый высокий, а V1 включен.
В группе с общим анодом потенциал в точке W самый низкий, и V6 включен.
Напряжение на нагрузке равно линейному напряжению Uuw.

Рисунок 7. t3 ~ t4

В группе с общим катодом потенциал в точке V самый высокий, а V3 включен.
В общей анодной группе потенциал в точке W самый низкий, а V6 включен.
Напряжение на нагрузке равно линейному напряжению Uvw .
…
…

Summery
В полнополупериодном цикле его можно разделить на 6 интервалов, каждый из которых питается от пары фазных проводов к нагрузке.
В полнополупериодном цикле каждый диод включен на одну треть времени (угол проводимости составляет 120 °).
В течение 6 периодов цикла напряжение нагрузки можно рассматривать как периодическое изменение.

Ⅳ Роль мостового выпрямителя

1. Преобразуйте переменный ток, генерируемый генератором переменного тока, в постоянный ток для питания электрического оборудования и зарядки аккумулятора.
2. Ограничьте ток батареи, чтобы течь обратно к генератору, чтобы защитить генератор от сгорания обратным током.

Рисунок 8. Блок-схема мостового выпрямителя переменного тока в постоянный

Ⅴ Схема подключения мостового выпрямителя

Схема мостового выпрямителя устраняет недостатки, связанные с тем, что для двухполупериодной схемы выпрямителя требуется, чтобы вторичная обмотка трансформатора имела центральный отвод, а диод выдерживал большую реверсивную нагрузку. напряжение, но используются два диода.В связи с быстрым развитием полупроводниковых устройств и низкой стоимостью сегодня этот недостаток не очевиден, поэтому на практике широко используются мостовые выпрямительные схемы.
Следует отметить, что диод в качестве компонента выпрямителя следует выбирать в соответствии с различными методами выпрямления и значениями нагрузки. При неправильном выборе вы не сможете безопасно работать или даже сжечь трубу, что приведет к отходам.

Рисунок 9. Принципиальная схема мостового выпрямителя

Схема мостового выпрямителя также может рассматриваться как разновидность схемы двухполупериодного выпрямителя.Трансформатор подключается к четырем диодам в соответствии со способом, показанным на рисунке 9. D1 ～ D4 — это четыре идентичных выпрямительных диода, соединенных в виде моста, поэтому они называются мостовыми выпрямительными схемами. Используя направляющую функцию диода, вторичный выход может быть направлен на нагрузку даже в отрицательном полупериоде. Из рисунка видно, что D1 и D2 проводят ток через RL сверху вниз в течение положительного полупериода, а D3 и D4 проводят ток через RL сверху вниз в течение отрицательного полупериода.В этой структуре, если на выходе получается такое же постоянное напряжение, вторичной обмотке трансформатора требуется только половина обмотки по сравнению с двухполупериодным выпрямлением. Однако, если необходимо выводить такое же количество тока, диаметр обмотки следует соответственно увеличить.
Потому что выходное напряжение схемы выпрямителя содержит более крупные пульсирующие компоненты. С другой стороны, чтобы уменьшить составляющую пульсации в максимально возможной степени, необходимо сохранить как можно большую составляющую постоянного тока, чтобы выходное напряжение было близким к идеальному постоянному току.Это фильтрующая мера. Фильтрация обычно достигается за счет использования эффекта накопления энергии конденсаторов или катушек индуктивности.

Рисунок 10. Схема мостового выпрямителя с конденсатором

В этой экспериментальной схеме используется конденсаторная фильтрация, то есть конденсатор фильтра C подключен параллельно сопротивлению нагрузки RL. Схема показана на рисунке 11, а форма отфильтрованного сигнала показана на рисунке ниже.

Рис. 11. Форма волны двухполупериодного фильтра выпрямления

Постоянная составляющая двухполупериодного выпрямленного выходного напряжения (по сравнению с полуволновым) увеличивается, а пульсации уменьшаются, но трансформатору требуется центральный отвод, который сложно изготовить, а выпрямительный диод должен выдерживать высокое обратное напряжение, поэтому обычно подходит для низкого выходного напряжения.

Рис. 12. Форма волны полуволнового выпрямительного фильтра

Полупериодное выпрямление — это наиболее часто используемая схема, в которой для выпрямления используется однонаправленная проводимость диода.

Ⅵ Разница между мостовым выпрямителем и двухполупериодной схемой выпрямителя

1) Не нужен центральный отвод на вторичной стороне трансформатора мостовой выпрямительной цепи, используйте еще 2 выпрямительных диода.
2) В двухполупериодной схеме выпрямителя используется менее 2 выпрямительных диодов, но вторичная обмотка трансформатора должна иметь центральное ответвление.
3) Обратное выдерживаемое напряжение выпрямительного диода, используемого в двухполупериодной схеме выпрямителя, вдвое больше, чем у мостового выпрямителя.
4) Выпрямление и двухполупериодное выпрямление имеют разные требования к количеству вторичных трансформаторов. Для первого требуется только 1 набор катушек, а для второго — 2 набора.
5) Выпрямление и двухполупериодное выпрямление имеют разные требования к вторичному току трансформатора, первое в два раза больше, чем второе.

Часто задаваемые вопросы о схеме мостового выпрямителя

1.Что делает 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. … Диоды также используются в мостовых топологиях вместе с конденсаторами в качестве умножителей напряжения.

2. Как мостовой выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный? Мостовые выпрямители
преобразуют переменный ток в постоянный, используя систему диодов, изготовленных из полупроводникового материала, либо полуволновым методом, который выпрямляет одно направление переменного сигнала, либо полуволновым методом, который выпрямляет оба направления входного переменного тока.

3. Что происходит при выходе из строя мостового выпрямителя?
Без сглаживания конденсатора, когда 1 диод в мостовом выпрямителе выходит из строя, как напряжение, так и ток уменьшаются. При конденсаторном сглаживании, когда в мостовом выпрямителе выходит из строя 1 диод, напряжение остается довольно постоянным, но увеличивается ток.

4. Почему мы используем 4 диода в мостовом выпрямителе?
Мостовой выпрямитель, состоящий из четырех диодов, обеспечивает двухполупериодное выпрямление без использования трансформатора с центральным ответвлением.Мостовой выпрямитель — это электронный компонент, который широко используется для обеспечения двухполупериодного выпрямления и, возможно, является наиболее широко используемой схемой для этого приложения.

5. Почему мостовой выпрямитель предпочтительнее двухполупериодного выпрямителя?
Мостовой выпрямитель приводится в действие одной обмоткой, которая пропускает ток в обоих циклах нагрузки. … Полная волна лучше, чем мост, еще в одном аспекте, то есть выходное напряжение постоянного тока немного выше, чем у моста. Это потому, что он имеет только 1 диодный переход с переменного на постоянный ток.

Альтернативные модели

На что следует обратить внимание при выборе правильного диода…

Полупроводниковые диоды — это широко используемые компоненты во многих конструкциях электронных схем.Различные типы диодов оптимизированы для обеспечения различных характеристик, используемых в схемах. Важная функция диодов — выпрямление.

Цепи однополупериодного выпрямителя используются для выпрямления мощности, демодуляции сигнала и обнаружения пиков, в то время как двухдиодные схемы обеспечивают двухполупериодное выпрямление при использовании с трансформатором с центральным отводом. Сегодня схема двухдиодного выпрямителя встречается не так часто, как четырехдиодные мостовые выпрямители, которые могут быть построены с трансформатором или без него, что значительно снижает стоимость схемы.

  Также читают:
Коэффициент мощности - треугольник мощности, типы, коррекция коэффициента мощности, применения, преимущества
Асинхронный двигатель | Асинхронный двигатель - тип, особенности, принцип работы
Как работает конденсатор
Что такое стабилизатор напряжения - зачем он нам, как он работает, типы и применение