¿Qué es un puente de diodos? Una explicación simple
Definición
El puente de diodos es una solución de circuitos diseñada para la rectificación de corriente alterna. Otro nombre es un rectificador de media onda. Está construido a partir de diodos rectificadores de semiconductores o su variedad: diodos Schottky.
El circuito puente implica la presencia de varios (para un circuito monofásico - cuatro) diodos semiconductores a los que está conectada la carga.
Puede consistir en elementos discretos soldados en la placa, pero en el siglo XXI, los diodos conectados con mayor frecuencia en una carcasa separada. Exteriormente, se parece a cualquier otro componente electrónico: las patas para conectarse a las pistas de la placa de circuito impreso se retiran de la carcasa de un cierto tamaño.
Vale la pena señalar que varias válvulas combinadas en una carcasa, que no están conectadas de acuerdo con un circuito puente, se denominan conjuntos de diodos.
Dependiendo del alcance y el diagrama de conexión, los puentes de diodos son:
- fase única;
- tres fases.
La designación en el diagrama se puede realizar en dos versiones, cuál usar UGO en el dibujo depende de si el puente se ensambla a partir de elementos separados o si se usa el acabado.
Principio de funcionamiento
Vamos a entender cómo funciona el puente de diodos. Para empezar, los diodos pasan la corriente en una dirección. La rectificación de la tensión alterna se produce debido a la conductividad unilateral de los diodos. Debido a su conexión correcta, la media onda negativa de la tensión alterna ingresa a la carga en forma de positivo. En palabras simples: voltea la media onda negativa.
Por simplicidad y claridad, consideramos su funcionamiento como un ejemplo de un rectificador monofásico de dos medias ondas.
El principio de funcionamiento del circuito se basa en el hecho de que los diodos conducen corriente en una dirección y consiste en lo siguiente:
- Se alimenta una señal sinusoidal alterna a la entrada del puente de diodos, por ejemplo 220 V desde una red eléctrica doméstica (en el diagrama de cableado, la entrada del puente de diodos se indica como CA o ~).
- Cada una de las medias ondas del voltaje sinusoidal (figura siguiente) se pasa a través de un par de válvulas ubicadas diagonalmente en el circuito.
La media onda positiva pasa a través de los diodos VD1, VD3 y la negativa: VD2 y VD4. La señal en la entrada y salida del circuito que ves a continuación.
Esta señal se llama tensión de ondulación rectificada. Para suavizarlo, se agrega un filtro con un condensador al circuito.
Características principales
Considere las características principales de los diodos semiconductores. Las letras latinas indican su designación en la documentación técnica en inglés (la llamada Hoja de datos):
- Vrpm - Tensión inversa máxima o máxima. Cuando se supera este voltaje, la unión pn se destruye irreversiblemente.
- Vr (rms) - tensión inversa media. Normal para el trabajo, igual que Uarr en las características de los componentes domésticos.
- Yoo - corriente rectificada promedio, igual que yopr en domestico.
- Yofsm - pico de corriente rectificada.
- Vfm - la caída de voltaje en polarización directa (en el estado conductivo abierto) suele ser de 0.6-0.7V, y más con los modelos de alta corriente.
Al reparar equipos electrónicos y fuentes de alimentación o diseñarlos, los principiantes preguntan: ¿cómo elegir el puente de diodos?
En este caso, los parámetros más importantes para usted serán el voltaje inverso y la corriente. Por ejemplo, para seleccionar un puente de diodos para 220V, debe buscar modelos con un voltaje nominal de más de 400V y la corriente deseada, por ejemplo, KBPC106 (o 108, 110). Sus características técnicas:
- corriente rectificada máxima - 3A;
- corriente máxima (a corto plazo) - 50A;
- voltaje inverso - 600V (800V, 1000V para KBPC108 y 110, respectivamente).
Recuerde estas características y puede determinar fácilmente qué opción elegir del catálogo.
Circuitos rectificadores
La rectificación de la corriente en las fuentes de alimentación es el propósito principal, entre los otros componentes del circuito, puede seleccionar el filtro de entrada, que se conecta después del rectificador; está diseñado para suavizar las ondas. ¡Veamos este problema con más detalle!
En primer lugar, vale la pena señalar que un puente de diodos se llama circuito rectificador monofásico de 4 diodos o trifásico de 6. Pero los ventiladores a menudo llaman al circuito rectificador con un punto medio.
En un rectificador de media onda, dos medias ondas llegan a la carga, y en un rectificador de media onda, una.
Para evitar confusiones, comprendamos la terminología.
A continuación puede ver un circuito monofásico de dos medias ondas, su nombre correcto es "circuito de Gretz", es precisamente lo que a menudo implica el nombre "puente de diodos".
El circuito de Larionov es un puente de diodos trifásico, la señal de salida es de media onda. Los diodos en él pasan medias ondas, abriéndose voltaje de líneaes decir alternativamente: un diodo de fase A superior y un diodo de fase B inferior, una fase B superior y una fase C inferior, etc.
Para completar, es necesario informar sobre otros esquemas de rectificadores de voltaje de CA.
Un rectificador de media onda de 1 diodo conectado en serie con la carga. Se utiliza en fuentes de alimentación de lastre, fuentes de alimentación en miniatura de baja potencia, así como en dispositivos que son poco exigentes con el factor de ondulación. Solo una media onda llega a la carga.
Media onda con un punto medio: esto es lo que se llama erróneamente un puente de 2 diodos. Aquí, solo un diodo conduce cada media onda. Su ventaja es una mayor eficiencia que el circuito de Gretz, debido al menor número de puertas de semiconductores. Sin embargo, su uso es complicado por el hecho de que necesita un transformador con una derivación desde el punto medio, que se refleja en el diagrama del circuito. No se puede utilizar para rectificar la tensión de red de 220V.
Rectificador de ensambles de Schottky. Se usa para cambiar las fuentes de alimentación, porque los diodos Schottky tienen menos tiempo de recuperación inversa, una capacitancia de barrera pequeña (transición más rápida del estado abierto al cerrado) y una pequeña caída de voltaje directo (menos pérdidas). Schottky se encuentra con mayor frecuencia en ensamblajes con un ánodo o cátodo común, como se muestra en la figura a continuación.
Por lo tanto, para ensamblar el circuito del puente, se requerirán varios ensamblajes. A continuación se muestra un ejemplo de 3 conjuntos de Schottky con un cátodo común.
De 4 conjuntos con un cátodo común. Se diferencia del anterior en que puede soportar más corriente, con los mismos componentes, porque los cables de Schottky están conectados en paralelo.
De los 2 ensambles de Schottky, uno con un ánodo común y otro con un cátodo común. Aprende sobre ¿Qué es el ánodo y el cátodo?Puedes en nuestro artículo separado.
Cómo soldar y conectar
No es difícil estudiar y conocer los circuitos, las principales dificultades surgen cuando un principiante decide soldar un puente de diodos con sus propias manos. Para soldar un rectificador de 4 copias soviéticas del tipo cd202, use la siguiente ilustración.
Para ensamblar un puente de diodos a partir de diodos discretos modernos, como el 1n4007 de baja potencia (y otros, todos se ven similares y solo difieren en tamaño), observe cuidadosamente la siguiente ilustración.
Pero si no lo ensambla a partir de partes individuales, sino que usa un puente prefabricado, vea a continuación cómo conectarlo correctamente al circuito.
También será interesante para los principiantes ver un video sobre cómo hacer una simple fuente de alimentación de 12V:
Alcance y propósito
Muy a menudo, los puentes de diodos se utilizan en fuentes de alimentación. En las fuentes de alimentación del transformador, están conectadas al devanado secundario del transformador.
En fuentes de alimentación de pulso - a la entrada de una red de 220V. En este caso, el circuito de control electrónico y el circuito de alimentación del UPS están alimentados por un voltaje de red rectificado y suavizado (no siempre) (alcanza aproximadamente 300-310 voltios).
En los terminales del devanado secundario de la fuente de alimentación conmutada, tensión alterna de alta frecuencia. Para enderezarlo, instale conjuntos de diodos Schottky duales. A este respecto, a menudo se utiliza un esquema de rectificación de punto medio.
En automóviles y motocicletas, se utilizan puentes de diodos trifásicos, ensamblados de acuerdo con el esquema Larionov con tres válvulas adicionales, ya que se utiliza un generador trifásico para alimentar la red a bordo. El puente en el generador está hecho en forma de un sector del círculo y está instalado en su parte posterior.
Una excepción son algunos automóviles Toyota modernos y otras marcas, que usan un generador de 6 fases para implementar un circuito de rectificación de doce pulsos de 12 válvulas. Esto es necesario para reducir la ondulación y aumentar la corriente de salida.
Métodos de verificación
Para probar un puente de diodos, un multímetro en modo de prueba de diodos es el más adecuado.
Para hacer esto, debe sonar la entrada, luego la salida para un cortocircuito (el puente de diodos debe estar soldado).
Sin soldar directamente en el tablero, puede medir la caída de voltaje a través de las uniones de diodos. Para hacer esto, debe determinar el pinout del puente, generalmente se indica directamente en el caso, lo que consideramos anteriormente.
En la pantalla del multímetro, en la polarización directa, los números deben mostrarse dentro del rango de 500-800 mV, y en el reverso, por encima de 1500 y hasta el infinito (depende del componente específico y el dispositivo de medición). Lo mismo se puede hacer en modo Ohmmeter, como se muestra en la figura a continuación.
Este proceso se describe con más detalle en el artículo "cómo verificar el puente de diodos”, Donde además de la metodología de prueba, hablamos sobre los signos de un mal funcionamiento. También vea el video sobre cómo probar un rectificador monofásico y un puente de diodos de un generador de automóvil:
Ahí es donde terminamos nuestra explicación detallada. Esperamos que ahora comprenda para qué sirve un puente de diodos y qué hace en un circuito eléctrico. Si tiene preguntas, ¡hágalas en los comentarios debajo del artículo!
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