Was ist eine Diodenbrücke - eine einfache Erklärung
Definition
Die Diodenbrücke ist eine Schaltungslösung zur Gleichrichtung von Wechselstrom. Ein anderer Name ist ein Halbwellengleichrichter. Es besteht aus Halbleitergleichrichterdioden oder deren Vielfalt - Schottky-Dioden.
Die Brückenschaltung impliziert das Vorhandensein mehrerer (für eine Einphasenschaltung - vier) Halbleiterdioden, an die die Last angeschlossen ist.
Es kann aus diskreten Elementen bestehen, die auf die Platine gelötet sind, aber im 21. Jahrhundert wurden Dioden häufiger in einem separaten Gehäuse angeschlossen. Äußerlich sieht es aus wie bei jeder anderen elektronischen Komponente - die Beine zum Anschließen an die Schienen der Leiterplatte sind aus dem Gehäuse einer bestimmten Größe entfernt.
Es ist anzumerken, dass mehrere in einem Gehäuse kombinierte Ventile, die nicht gemäß einer Brückenschaltung verbunden sind, als Diodenbaugruppen bezeichnet werden.
Diodenbrücken sind je nach Umfang und Anschlussplan:
- einphasig;
- dreiphasig.
Die Bezeichnung auf dem Diagramm kann in zwei Versionen erfolgen, wobei eine für die Verwendung von UGO in der Zeichnung davon abhängt, ob die Brücke aus separaten Elementen zusammengesetzt ist oder die fertige verwendet wird.
Funktionsprinzip
Lassen Sie uns verstehen, wie die Diodenbrücke funktioniert. Zunächst leiten Dioden Strom in eine Richtung. Die Gleichrichtung der Wechselspannung erfolgt aufgrund der einseitigen Leitfähigkeit der Dioden. Aufgrund ihrer korrekten Verbindung tritt die negative Halbwelle der Wechselspannung in Form einer positiven in die Last ein. In einfachen Worten - es dreht die negative Halbwelle um.
Der Einfachheit und Klarheit halber betrachten wir seinen Betrieb als Beispiel für einen einphasigen Zweiphasengleichrichter.
Das Funktionsprinzip der Schaltung basiert auf der Tatsache, dass Dioden Strom in eine Richtung leiten und besteht aus Folgendem:
- Ein sinusförmiges Wechselsignal wird dem Eingang der Diodenbrücke zugeführt, beispielsweise 220 V aus einem elektrischen Haushaltsnetzwerk (im Schaltplan ist der Diodenbrückeneingang als Wechselstrom oder ~ angegeben).
- Jede der Halbwellen der Sinusspannung (Abbildung unten) wird durch ein Ventilpaar geleitet, das sich diagonal im Stromkreis befindet.
Die positive Halbwelle wird durch die Dioden VD1, VD3 und die negativen - VD2 und VD4 - geleitet. Das Signal am Ein- und Ausgang der Schaltung, das Sie unten sehen.
Dieses Signal wird als gleichgerichtete Welligkeitsspannung bezeichnet. Um dies zu glätten, wird der Schaltung ein Filter mit einem Kondensator hinzugefügt.
Hauptmerkmale
Berücksichtigen Sie die Hauptmerkmale von Halbleiterdioden. Lateinische Buchstaben geben ihre Bezeichnung in der englischsprachigen technischen Dokumentation (dem sogenannten Datenblatt) an:
- V.U / min - Spitzen- oder maximale Sperrspannung. Wenn diese Spannung überschritten wird, wird der pn-Übergang irreversibel zerstört.
- V.r (rms) - durchschnittliche Sperrspannung. Normal für die Arbeit, wie U.arr in den Eigenschaften von Haushaltskomponenten.
- Icho - durchschnittlicher gleichgerichteter Strom, genau wie ichpr im Inland.
- Ichfsm - Gleichgerichteter Spitzenstrom.
- V.fm - Der Spannungsabfall in Durchlassvorspannung (im offenen leitenden Zustand) beträgt normalerweise 0,6 bis 0,7 V und mehr bei Hochstrommodellen.
Anfänger fragen bei der Reparatur oder Konstruktion elektronischer Geräte und Netzteile: Wie wählt man die Diodenbrücke?
In diesem Fall sind die wichtigsten Parameter für Sie die Sperrspannung und der Sperrstrom. Um beispielsweise eine Diodenbrücke für 220 V auszuwählen, müssen Sie Modelle mit einer Nennspannung von mehr als 400 V und dem gewünschten Strom betrachten, z. B. KBPC106 (oder 108, 110). Seine technischen Eigenschaften:
- maximaler gleichgerichteter Strom - 3A;
- Spitzenstrom (kurzfristig) - 50A;
- Sperrspannung - 600 V (800 V, 1000 V für KBPC108 bzw. 110).
Denken Sie an diese Merkmale, und Sie können leicht bestimmen, welche Option aus dem Katalog ausgewählt werden soll.
Gleichrichterschaltungen
Die Gleichrichtung des Stroms in den Netzteilen ist der Hauptzweck. Unter den anderen Komponenten der Schaltung können Sie den Eingangsfilter auswählen, der nach dem Gleichrichter angeschlossen wird - er dient dazu, Welligkeiten auszugleichen. Schauen wir uns dieses Problem genauer an!
Zunächst ist anzumerken, dass eine Diodenbrücke als einphasige Gleichrichterschaltung mit 4 Dioden oder als dreiphasige Gleichrichterschaltung mit 6 bezeichnet wird. Lüfter nennen die Gleichrichterschaltung jedoch häufig einen Mittelpunkt.
In einem Halbwellengleichrichter erreichen zwei Halbwellen die Last und in einem Halbwellengleichrichter eine.
Um Verwirrung zu vermeiden, verstehen wir die Terminologie.
Unten sehen Sie eine einphasige Zwei-Halbwellen-Schaltung, deren korrekter Name "Gretz-Schaltung" ist, genau die, die am häufigsten durch den Namen "Diodenbrücke" impliziert wird.
Larionovs Schaltung ist eine dreiphasige Diodenbrücke, das Ausgangssignal ist eine Halbwelle. Dioden darin passieren Halbwellen und öffnen sich weiter Netzspannungd.h. alternativ: eine obere Phase A-Diode und eine untere Phase B-Diode, eine obere Phase B und eine untere Phase C usw.
Der Vollständigkeit halber ist es notwendig, über andere Schemata von Wechselspannungsgleichrichtern zu berichten.
Ein Halbwellengleichrichter mit 1 Diode, der in Reihe mit der Last geschaltet ist. Es wird in Ballaststromversorgungen, Miniaturstromversorgungen mit geringem Stromverbrauch sowie in Geräten verwendet, die den Welligkeitsfaktor nicht fordern. Nur eine Halbwelle kommt an der Last an.
Halbwelle mit Mittelpunkt - das nennt man fälschlicherweise eine Brücke mit 2 Dioden. Hier leitet nur eine Diode jede Halbwelle. Sein Vorteil ist aufgrund der geringeren Anzahl von Halbleitergattern ein höherer Wirkungsgrad als bei der Gretz-Schaltung. Die Verwendung wird jedoch durch die Tatsache erschwert, dass Sie einen Transformator mit einem Abgriff vom Mittelpunkt benötigen, der sich im Schaltplan widerspiegelt. Es kann nicht zur Gleichrichtung der Netzspannung von 220V verwendet werden.
Gleichrichter aus Schottky-Baugruppen. Es wird beim Schalten von Stromversorgungen verwendet, da Schottky-Dioden eine geringere Rücklaufzeit, eine kleine Sperrkapazität (schnellerer Übergang vom offenen in den geschlossenen Zustand) und einen kleinen Durchlassspannungsabfall (weniger Verluste) aufweisen. Schottky wird am häufigsten in Baugruppen mit einer gemeinsamen Anode oder Kathode gefunden, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.
Daher sind zum Zusammenbau der Brückenschaltung mehrere Baugruppen erforderlich. Unten sehen Sie ein Beispiel für 3 Schottky-Baugruppen mit einer gemeinsamen Kathode.
Von 4 Baugruppen mit einer gemeinsamen Kathode. Es unterscheidet sich vom vorherigen dadurch, dass es bei gleichen Komponenten mehr Strom aushält, da die darin enthaltenen Schottky-Drähte parallel geschaltet sind.
Von den 2 Schottky-Baugruppen eine mit einer gemeinsamen Anode und eine mit einer gemeinsamen Kathode. Erfahren Sie mehr über Was ist die Anode und KathodeSie können in unserem separaten Artikel.
Löten und Anschließen
Es ist nicht schwierig, die Schaltkreise zu studieren und zu kennen. Die Hauptschwierigkeiten treten auf, wenn ein Anfänger beschließt, eine Diodenbrücke mit seinen eigenen Händen zu löten. Verwenden Sie die folgende Abbildung, um einen Gleichrichter aus 4 sowjetischen Kopien vom Typ cd202 zu löten.
Um eine Diodenbrücke aus modernen diskreten Dioden wie 1n4007 mit geringem Stromverbrauch (und anderen - sie sehen alle ähnlich aus und unterscheiden sich nur in der Größe) zusammenzubauen, sehen Sie sich die folgende Abbildung genau an.
Wenn Sie es jedoch nicht aus einzelnen Teilen zusammenbauen, sondern eine vorgefertigte Brücke verwenden, lesen Sie unten, wie Sie es richtig an die Schaltung anschließen.
Für Anfänger wird es auch interessant sein, ein Video zu sehen, wie ein einfaches 12-V-Netzteil hergestellt wird:
Umfang und Zweck
Am häufigsten werden Diodenbrücken in Netzteilen verwendet. Bei Transformatorstromversorgungen sind sie mit der Sekundärwicklung des Transformators verbunden
In Impulsstromversorgungen - an den Eingang eines 220V-Netzwerks. In diesem Fall werden der elektronische Steuerkreis und der USV-Stromkreis von einer gleichgerichteten und geglätteten (nicht immer) Netzspannung gespeist (erreicht etwa 300-310 Volt).
An den Klemmen der Sekundärwicklung der Schaltstromversorgung hochfrequente Wechselspannung. Installieren Sie zum Begradigen Baugruppen mit zwei Schottky-Dioden. In dieser Hinsicht wird häufig ein Mittelgleichrichtungsschema verwendet.
In Autos und Motorrädern werden dreiphasige Diodenbrücken verwendet, die nach dem Larionov-Schema mit drei zusätzlichen Ventilen zusammengebaut werden, da ein dreiphasiger Generator zur Stromversorgung des Bordnetzes verwendet wird. Die Brücke im Generator besteht aus einem Kreisabschnitt und ist auf der Rückseite installiert.
Eine Ausnahme bilden einige moderne Toyota-Fahrzeuge und andere Marken, die einen 6-Phasen-Generator verwenden, um eine Zwölf-Puls-Gleichrichtungsschaltung mit 12 Ventilen zu implementieren. Dies ist notwendig, um die Welligkeit zu verringern und den Ausgangsstrom zu erhöhen.
Überprüfungsmethoden
Zum Testen einer Diodenbrücke ist ein Multimeter im Diodentestmodus am besten geeignet.
Dazu müssen Sie den Eingang und dann den Ausgang für einen Kurzschluss klingeln lassen (die Diodenbrücke muss gelötet sein).
Ohne direkt auf die Platine zu löten, können Sie den Spannungsabfall an den Diodenübergängen messen. Dazu müssen Sie die Pinbelegung der Brücke bestimmen. In der Regel wird diese direkt auf dem oben angegebenen Gehäuse angezeigt.
Auf dem Bildschirm des Multimeters sollten die Zahlen in der direkten Vorspannung innerhalb der Grenzen von 500 bis 800 mV und umgekehrt angezeigt werden - über 1500 und bis unendlich (abhängig von der spezifischen Komponente und dem Messgerät). Das Gleiche kann im Ohmmeter-Modus erfolgen, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.
Dieser Vorgang wird im Artikel „wie man die Diodenbrücke überprüft”, Wo wir zusätzlich zur Testmethode über die Anzeichen einer Fehlfunktion gesprochen haben. Schauen Sie sich auch das Video an, in dem gezeigt wird, wie ein Einphasengleichrichter und eine Diodenbrücke eines Fahrzeuggenerators getestet werden:
Hier beenden wir unsere ausführliche Erklärung. Wir hoffen, dass Ihnen jetzt klar geworden ist, warum eine Diodenbrücke benötigt wird und was sie in einem Stromkreis tut. Wenn Sie Fragen haben, stellen Sie diese in den Kommentaren unter dem Artikel!
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