Для початку дайте відповідь на простої питання: «Яка напруга в мережі?» Напевно більшість скажуть; "220 вольт". Інші ще додадуть: «Змінна, 50 герц». Все це, звичайно, вірно. Напруга (ефективне) в більшості освітлювальних мереж становить 220 В, і воно змінне, синусоїдальної форми, а частота синусоїдальних коливань становить 50 Гц, що відповідає періоду повторення 20 мілісекунд.
Малюнок 1.
Але мало хто знає, що амплітудне значення напруги в мережі становить приблизно 310 В, а різниця (розмах) між максимальним і мінімальним значеннями - цілих 620 В (рисунок 1а). Підрахувати амплітудне значення нескладно - потрібно ефективне напруга помножити на √2. Що це дає? Таким чином можна підрахувати, яка постійна напруга вийде з змінного, якщо його випрямити.
Роблять це за допомогою напівпровідникових діодів (рисунок 2а). Діод (він позначений символом VD1) має два електроди - катод (к) і анод (а). Струм через діод може проходити тільки в напрямку від анода до катода (по «стрілці» його графічного зображення). Б зворотний бікструм через діод (особливо якщо він кремнієвий) майже не тече - кажуть, що тоді діод «закритий».
Малюнок 2.
Щоб випрямлення було найбільш досконалим - двухполуперіодним, чотири (VD1 - VD4) діода об'єднують в так звану бруківку схему (рисунок 2б). Але є і готові діодні мости - на малюнку 2в приведений один з них - VD1.
Працює бруківці двухпопуперіодний випрямляч так.
Уявімо собі звичайну лампу розжарювання HL1 на напругу 220 В, Тоді за схемою на малюнку 3а вона буде світити приблизно так само, як якби діодів VD1 - VD4 не було зовсім. Адже коли в мережі протягом 10 мс діє полярність напруги, показана на малюнку 3б, струм буде текти через діод VD1, лампу HL1 і діод VD4. Коли ж протягом інших 10 мс полярність напруги в мережі зміниться на протилежну (рисунок 3в), струм потече через VD3, пампу HL1 і діод VD2. Іншими словами, тепер ток через лампу HL1 весь час йде в одному і тому ж напрямку, а не в різних, як рис. 1 в мережі змінного тону. Але для лампи розжарювання це як би байдуже - її нитка нагрівається однаково, в яку б сторону ні йшов струм. Нагрівання буде тим же самим, докладемо ми до лампи напруга за графіком малюнка 1а (змінну напругу з частотою 50 Гц) або за графіком на малюнку 1б (пульсуюча напруга з частотою 100 Гц).
Малюнок 3.
Якщо ж тепер паралельно лампі підключити оксидний (електролітичний) конденсатор С1 (на малюнку 3г), лампа HL1 спалахне значно яскравіше. Адже запасу електроенергії в конденсаторі С1 майже вистачає для того, щоб компенсувати зниження напруги в «антрактах» між окремими пульсаціями. Отже, напруга на конденсаторі С1 буде близько до амплітудному значенням 310 В (рисунок 1в). В ході такого експерименту наша лампочка цілком може попросту перегоріти!
Будемо вважати, що наш експеримент чисто умоглядний - навряд чи вам буде потрібно таке висока напруга(310 В!), Яке тим часом, було популярно в лампової техніки. Тепер транзисторная і Мікросхемние техніка має справу з напругою менше в 10 ... 50 разів. Та це й добре - такий рівень вже цілком безпечний.
Зменшимо напруга звичайним способом - за допомогою понижувального трансформатора Т1 (рисунок 4). Він може бути накальную від старого лампового телевізора. Якщо на первинну обмотку I подати 220 В, то на вторинній обмотці II напруга буде приблизно до 7,5 В. Ми вже знаємо, що це ефективне значення напруги. Значить, амплітудне значення має вийти начебто в 1,41 рази більше, і буде становити приблизно 10,5 В. Але на конденсаторі С1 насправді буде трохи менше, а саме - близько 9 В. Справа в тому, що до сих пір ми умовно не враховували падіння напруги на двох «відкритих» діодах. А воно становить ні багато ні мало - приблизно 1,4 В (для кремнієвих діодів). Отже, реально ми отримаємо постійна напруга близько 9 В. І наш мережевий випрямляч зможе виконувати роль батарей «Крона», «Корунд», «Ореол-1» або акумуляторної батареї 7Д-0, 115-У1.1. Від такого випрямляча цілком можна живити невеликий приймач, маленький плеєр ...
Малюнок 4.
Для підключення до мережі в випрямлячі використовується звичайна вилкаХР1 (малюнок 4), Апаратуру до нього під'єднують за допомогою розетки XS1, яку беруть від старої батареї «Крона». Оксидний конденсатор С1 може бути будь-якого типу: чим його ємність більше - тим краще, менше будуть пульсації випрямленої напруги. Діодний міст VD1 беруть з будь-яким буквеним індексом з діодних зборок серій КЦ405, КЦ402. Якщо готової збірки немає, її заміняють мостом, зібраним з чотирьох діодів. Найбільш підходящі діоди для такої заміни - серій КД105 або КД208, КД209. Але можна застосувати і сучасну серію КД226 або використовувати популярні в минулому діоди серії Д226. Якщо ж ви візьмете НЕ кремнієві, а германієві діоди, то випрямлена напруга підвищиться майже до 10 В, що, втім, цілком допустимо для апаратури. Отримана «добавка» пояснюється тим, що у германієвих діодів пряме падіння напруги менше (близько 0,4 В для кожного діода), ніж у кремнієвих (близько 0,7 В). Такі діоди, цілком можливо, «завалялися» у завзятих радіоаматорів, і вони поділяться ними. Дуже добре працюватимуть старі діоди серії Д7 (наприклад, Д7Ж, Д7Е). Але годяться і давніші - ДГЦ-24, ДГЦ-25, ДГЦ-26, ДГЦ-27.
Не забудьте перед складанням перевірити діоди на справність, це особливо важливо, якщо вам вони дісталися випадково. Перевіряти їх можна по-різному, але найкраще це зробити омметром. В одному напрямку діод (особливо якщо він германієвого) матиме дуже маленький опір, а в іншому - навпаки, дуже велика (якщо він кремнієвий).
Однією з найважливіших частин електронних приладів живляться від мережі змінного струму 220 вольт є так званий діодний міст. Діодний міст - це одне з схемотехнік, на основі якого виконується функція випрямлення змінного струму.
Як відомо, для роботи більшості приладів потрібно не змінний струм, а постійний. Тому виникає необхідність в випрямленні змінного струму.
Думаю зрозуміло, що в разі окремих діодів потрібно просто замінити один несправний діод, що, відповідно, обійдеться дешевше.
В реальності збірка діодного моста може виглядати ось так.
діодний збірка KBL02на друкованій платі
Або ось так.
діодний збірка RS607на платі комп'ютерного блоку живлення
А ось так виглядає діодний збірка DB107S для поверхневого (SMD) монтажу. Незважаючи на свої малі розміри, збірка DB107S витримує прямий струм 1 A і зворотна напруга в 1000 V.
Більш потужні випрямні діодні мости потребують охолодження, так як при роботі вони сильно нагріваються. Тому їх корпус конструктивно виконаний з можливістю кріплення на радіатор. На фото - діодний міст KBPC2504, Розрахований на прямий струм 25 ампер.
Природно, будь-яку бруківку збірку можна замінити 4-ма окремими діодами, які відповідають за потрібне параметрами. Це буває необхідно, коли потрібної збірки немає під рукою.
Іноді це вводить новачків в замішання. Як же правильно з'єднати діоди, якщо передбачається виготовлення діодного моста з окремих діодів? Відповідь зображений на наступному малюнку.
Умовне зображення діодного моста і діодним збирання
Як бачимо все досить просто. Щоб зрозуміти, як потрібно з'єднати діоди, потрібно вписати в сторони ромба зображення діода.
На принципових схемах і друкованих платах діодний міст можуть позначати по-різному. Якщо використовуються окремі діоди, то поруч з ними просто вказується скорочене позначення - VD, А поруч ставиться його порядковий номер в схемі. Наприклад, ось так: VD1 – VD4. Іноді застосовується позначення VDS. Дане позначення вказується зазвичай поруч з умовним позначенням випрямного моста. Літера Sв даному випадку мається на увазі, що це збірка. Також можна зустріти позначення BD.
Де застосовується схема діодного моста?
Мостова схема активно застосовується практично в будь-який електроніці, яка живиться від однофазної електромережі змінного струму (220 V): музичних центрах, DVD-програвачах, кінескопів і ЖК-телевізорах .... Та де його тільки немає! Крім цього, він знайшов застосування не тільки в трансформаторних блоках харчування, але і в імпульсних. Прикладом імпульсного блоку живлення, в якому застосовується дана схема, може служити рядовий комп'ютерний блок живлення. На його платі легко виявити або випрямний міст з окремих потужних діодів, або одну діодні збірку.
У зварювальних апаратах можна виявити дуже потужні діодні мости, які кріпляться до теплоотводу. Це лише кілька прикладів того, де може застосовуватися дана схемотехнічне рішення.
Більшість електростанцій виробляє змінний струм. Це пов'язано з особливістю конструкції генераторів. Виняток становлять лише сонячні панелі, з яких знімається постійний струм.
Взагалі, вибір між постійним і змінним струмом з точки зору виробництва, транспортування і споживання - це боротьба протиріч.
Виробляти (виробляти на електростанціях) зручніше і простіше змінний струм.
Транспортувати економічно вигідно постійний струм. Зміна полупериодов змінної напруги призводить до втрат.
З точки зору трансформації (зменшення величини напруги) зручніше працювати зі змінним струмом. Принцип роботи трансформатори побудований на пульсуючому або змінній напрузі.
Більшість споживачів електроенергії (мова йде про пристрої) працюють на постійному струмі. Електросхеми не можуть працювати зі змінним напругою.
В результаті ми маємо наступну картину:
До розетки доходить змінний струм з напругою 220 вольт. А всі домашні електроприлади (за винятком тих, які містять потужні електродвигуни та нагрівальні елементи) харчуються постійним струмом.
Усередині більшості домашнього обладнання є блоки живлення. Після зниження (трансформації) величини напруги, необхідно перетворити струм з змінного в постійний. Основою такої схеми є діодний міст.
Для чого потрібен діодний міст?
Виходячи з визначення, змінний струм з певною частотою (в побутовій електромережі 50Гц) змінює свій напрямок, при незмінній величині.
Важливо! Оскільки ми знаємо, що для харчування більшості електросхем потрібно полярне напруга - в блоках живлення приладів відбувається заміна змінного струму на постійний.
Відбувається це в два або три етапи:
За допомогою діодного зборки змінний струм перетворюється в пульсуючий. Це вже випрямленний графік, однак, для нормального функціонування схеми такої якості харчування недостатньо.
Для згладжування пульсацій, після моста встановлюється фільтр. У найпростішому випадку - це звичайний полярний конденсатор. При необхідності збільшити якість - додається дросель.
Після перетворення і згладжування, необхідно забезпечити постійну величину робочої напруги.
Для цього, на третьому етапі встановлюються стабілізатори напруги.
І все ж, першим елементом будь-якого блоку живлення є діодний міст.
Він може бути виконаний як з окремих деталей, так і в моно корпусі.
Перший варіант займає багато місця і складніше в монтажі.
Є й переваги:
така конструкція коштує недорого, легше діагностується, і в разі виходу з ладу одного елемента - змінюється тільки він.
Друга конструкція компактна, виключені помилки в монтажі. Однак вартість трохи вище, ніж у окремих діодів і неможливо відремонтувати один елемент, доводиться міняти весь модуль.
Принцип роботи діодного моста
Згадаймо характеристики і призначення діода. Якщо не вдаватися в технічні деталі - він пропускає електричний струмв одному напрямку, і закриває йому шлях в протилежному.
Цього властивості вже досить для того, щоб зібрати найпростіший випрямляч на одному діоді.
Елемент просто включається в ланцюг послідовно, і кожен другий імпульс струму, що йде в протилежному напрямку - відрізається.
Такий спосіб називається однополуперіодним, і у нього є безліч недоліків:
Дуже сильна пульсація, між напівперіодами виникає пауза в подачі струму, рівна довжині половини синусоїди.
В результаті відрізання нижніх хвиль синусоїди, напруга зменшується вдвічі. При точному вимірі зменшення виявляється більше, оскільки втрати є і в діодах.
Здатність знижувати напругу вдвічі при його випрямленні, знайшла застосування в ЖКГ.
Мешканці багатоквартирних під'їздів, статут міняти постійно перегорають лампочки - оснащують їх діодами.
При включенні послідовно, знижується яскравість світіння і лампа «живе» набагато довше.
Правда сильне мерехтіння стомлює очі, і такий світильник годиться лише для чергового освітлення.
Для зменшення втрат, застосовується з'єднання чотирьох елементів.
Двухполуперіодний діодний міст, схема роботи:
В якому б напрямку не протікав змінний струм на вступних контактах, вихід діодного моста забезпечує незмінну полярність на його вихідних контактах.
Частота пульсацій такого з'єднання рівно в два рази вище частоти змінного струму на вході.
Оскільки плечі моста не можуть одночасно пропускати струм в обох напрямках - забезпечується стабільна захист схеми.
Навіть якщо у вас в пристрої перегорів діодний міст - короткого замикання або стрибка напруги не буде.
Надійність мостової схеми перевірена десятиліттями. Захист від перенапруги на вході гарантується трансформатором.
Від перевантаження рятує стабілізатор на виході. Пробиває діодний міст лише в разі використання бракованих деталей, або в автомобілі, де схема піддається постійним навантаженням.
Як працює діодний міст при мінімальному напрузі?
Падіння напруги в діодному мосту становить до 0,7 вольт. При використанні звичайної елементної бази в низьковольтних схемах, іноді падіння напруги становить до 50% від номіналу блоку живлення. Така похибка неприпустима.
Для забезпечення роботи блоків живлення з напругою від 1,5 вольт до 12 вольт - використовуються діоди Шоттки.
При прямому протіканні струму, падіння напруги на одному кристалі становить не більше 0,3 вольта. Множимо на чотири елементи в мосту - виходить цілком прийнятне значення втрат.
Крім того, якщо діодний міст Шотткі на рівень перешкод - ви отримаєте значення, недосяжне для кремнієвих p-n діодів.
Ще одна перевага, обумовлене відсутністю p-nпереходу - здатність працювати на високій частоті.
Тому випрямлячі понад високочастотного напруги роблять виключно на діодах цього типу.
Однак у діодів Шотткі є і недоліки. При впливі зворотної напруги, нехай навіть короткочасному - елемент виходить з ладу.
Перевірка діодного моста мультиметром показує, що саме ця причина має незворотні наслідки.
Звичайний германієвого або кремнієвий елемент з p-n переходомсамостійно відновлюються після переполюсовкі.
Тому мости на діодах Шотткі застосовуються тільки в низьковольтних блоках харчування і при наявності захисту від зворотного напруги.
Що робити, якщо є підозри на поломку моста?
Випрямляч зібраний на звичайній елементній базі, тому ми розповімо, як в домашніх умовах перевірити діодний міст мультиметром.
На ілюстрації видно, як протікає струм по мосту. Принцип тестування такий же, як при перевірці одиночних діодів.
Дивимося за довідником, які висновки модуля відповідають змінному входу або полярного виходу - і виконуємо прозвонку.
Як продзвонити діодний міст без випоювання зі схеми?
Оскільки струм в зворотному напрямку через діод не тече, неправильні результати перевірки говорять про пробої моста.
Витягувати міст немає необхідності, інші елементи блоку живлення не впливають на вимір.
Підсумок: Будь-який з вас зможе як самостійно зібрати діодний міст, так і відремонтувати його в разі поломки. Досить мати елементарні навички в електротехніці.
Дивіться відео: як мультиметром перевірити діодний міст генератора вашого автомобіля.
https://m.youtube.com/watch?v=SDMj2xcuCOo
Докладна розповідь про те як перевірити діодний міст мультиметром в цьому відео сюжеті
