Kintamosios srovės įtampa perduodama iš komunalinių paslaugų teikėjo vartotojui. Taip yra dėl elektros energijos transportavimo ypatumų. Tačiau daugumai buitinių (ir iš dalies pramoninių) elektros vartotojų reikia nuolatinės įtampos. Tam reikia keitiklių. Daugeliu atvejų jie gaminami pagal schemą "žeminantis transformatorius - lygintuvas - išlyginamasis filtras" (išskyrus komutuojamo režimo maitinimo šaltiniai). Kaip lygintuvai naudojami tiltelio grandinėje išdėstyti diodai.
Turinys
Kodėl reikalingas diodų tiltelis ir kaip jis veikia
Diodų tiltelis yra lygintuvo grandinė, kuri kintamąją įtampą paverčia nuolatine įtampa. Jis veikia pagal vienpusio laidumo principą - puslaidininkinio diodo savybę, leidžiančią srovei tekėti tik viena kryptimi. Vienas diodas taip pat gali būti paprasčiausias lygintuvas.
Todėl neigiama pusė (neigiamas) sinusinės bangos formos "nukirsta". Šis metodas turi trūkumų:
- Išėjimo įtampos forma toli gražu nėra pastovi, todėl išlyginamajam filtrui reikia didelio ir didelių gabaritų kondensatoriaus;
- kintamosios srovės maitinimo šaltinis naudojamas ne daugiau kaip puse savo pajėgumo.
Srovė per apkrovą atkartoja išėjimo įtampos formą. Todėl geriau naudoti dvigubą pusperiodinį lygintuvą, sudarytą iš diodinio tiltelio. Jei pirmiau pateiktoje grandinėje yra keturi diodai ir prijungta apkrova, į įėjimą įjungus kintamąją įtampą įrenginys veiks taip:
Kai įtampa yra teigiama (viršutinė sinusoidės dalis, raudona rodyklė), srovė tekės per diodą VD2, apkrovą, VD3. Esant neigiamai įtampai (apatinė sinusoidės dalis, žalia rodyklė) per diodą VD4, apkrovą, VD1. Dėl to per vieną periodą srovė per apkrovą ta pačia kryptimi teka du kartus.
Išėjimo įtampos forma yra daug artimesnė tiesei, nors pulsacijų lygis yra gana aukštas. Visiškai išnaudojama šaltinio galia.
Jei yra reikiamos amplitudės trifazis įtampos šaltinis, tokiu būdu galima sukurti tiltą:
Į apkrovą bus įjungtos trys srovės, atkartojančios išėjimo įtampos formą su 120 laipsnių fazės poslinkiu:
Išėjimo įtampa apjuosia sinusoidžių viršūnes. Matyti, kad įtampa pulsuoja daug mažiau nei vienfazėje grandinėje, jos forma artimesnė tiesei. Šiuo atveju išlyginamojo filtro talpa bus minimali.
Kitas tilto variantas - valdomas tiltas. Šiame modelyje vietoj dviejų diodų naudojami tiristoriai - elektroniniai įtaisai, kurie atsidaro, kai į valdymo elektrodą paduodamas signalas. Kai tiristoriai atidaryti, jie elgiasi beveik kaip paprasti diodai. Grandinė yra tokios formos:
Valdymo grandinė nustatytais laiko momentais perduoda perjungimo signalus, o išjungimas įvyksta tada, kai įtampa pereina nulį. Tada įtampa vidutiniškai išreiškiama per kondensatorių ir šį vidurkį galima valdyti.
Diodų tiltelio žymėjimas ir jungimo schema
Kadangi diodiniai tiltai gali būti konstruojami pagal įvairias schemas ir turi nedaug elementų, daugeliu atvejų lygintuvo blokas nustatomas tiesiog nubraižius principinę schemą. Jei tai nepriimtina, pvz., blokinėje schemoje, tiltelis žymimas simboliu, naudojamu bet kuriam kintamosios srovės keitikliui į nuolatinę srovę:
"~" reiškia Kintamosios srovės grandinėsSimbolis "=" reiškia nuolatinės srovės grandines, o "+" ir "-" - išėjimo poliškumą.
Jei lygintuvas pagrįstas klasikine 4 diodų tiltelio grandine, galima šiek tiek supaprastinta schema:
Lygintuvo įėjimas jungiamas prie kintamosios srovės šaltinio (dažniausiai tai yra žeminantis transformatorius) išėjimo gnybtų nesilaikant poliškumo - bet kuris išėjimo gnybtas jungiamas prie bet kurio įėjimo gnybto. Tiltelio išėjimas prijungiamas prie apkrovos. Tam gali reikėti arba nereikėti poliškumo (įskaitant stabilizatorių, išlyginamąjį filtrą).
Diodų tiltelis gali būti prijungtas prie nuolatinės įtampos šaltinio. Tokiu atveju sukuriama apsaugos nuo netyčinio atvirkštinio poliškumo grandinė - bet koks tiltelio įėjimų prijungimas prie maitinimo šaltinio išėjimo nekeis įtampos poliškumo jo išėjime.
Pagrindinės techninės savybės
Rinkdamiesi diodus arba tiltelį pirmiausia turite atkreipti dėmesį į Didžiausia darbinė tiesioginė srovė. Ji turi būti didesnė už apkrovos srovę. Jei ši vertė nežinoma, o galia žinoma, ją reikia perskaičiuoti į srovę pagal formulę Inagr=Pnagr/Uf. Norint padidinti leistinąją srovę, puslaidininkius galima jungti lygiagrečiai - didžiausią apkrovos srovę dalijant iš diodų skaičiaus. Diodus vienoje tilto šakoje šiuo atveju geriau pasirinkti pagal artimą įtampos kritimo vertę atviroje būsenoje.
Antras svarbus parametras yra tiesioginė įtampaAntrasis svarbus parametras yra tiesioginė įtampa, kuriai tiltelis arba jo komponentai yra pritaikyti. Ji neturi būti mažesnė už kintamosios srovės šaltinio išėjimo įtampą (amplitudės vertė!). Norint, kad prietaisas veiktų patikimai, būtina 20-30 % atsarga. Norint padidinti leistinąją įtampą, diodus galima jungti nuosekliai - į kiekvieną tiltelio petį.
Šių dviejų parametrų pakanka preliminariam sprendimui dėl diodų naudojimo lygintuvo įrenginyje priimti, tačiau būtina atkreipti dėmesį ir į kai kurias kitas charakteristikas:
- maksimalus darbinis dažnis - paprastai būna keli kilohercai, o dirbant pramoniniu 50 ar 100 Hz dažniu tai neturi reikšmės, tačiau jei diodas turi veikti impulsinėje grandinėje, šis parametras gali būti lemiamas;
- Atviros būsenos įtampos kritimas Silicio diodų atviros būsenos įtampos kritimas yra apie 0,6 V, kuris nėra svarbus, pavyzdžiui, 36 V išėjimo įtampai, tačiau gali būti labai svarbus, jei išėjimo įtampa yra mažesnė nei 5 V - tokiu atveju rinkitės Šotkio diodus, kuriems būdinga maža šio parametro vertė.
Diodinių tiltelių tipai ir jų žymėjimas
Diodinis tiltelis gali būti montuojamas iš diskrečiųjų diodų. Norėdami laikytis poliariškumo, turite atkreipti dėmesį į ženklinimą. Kai kuriais atvejais figūros pavidalo žymuo yra tiesiogiai ant puslaidininkinio įtaiso korpuso. Tai būdinga šalyje pagamintiems produktams.
Užsienio (ir daugelis šiuolaikinių rusiškų) prietaisų žymimi tašku arba žiedu. Daugeliu atvejų anodas taip pažymėtas, tačiau tai nėra garantuota. Geriausia naudotis žinynu arba testeriu.
Tiltą galima pagaminti iš mazgo - viename korpuse sujungiami keturi diodai, o gnybtus galima sujungti išoriniais laidininkais (pvz., ant spausdintinės plokštės). Komplektai gali skirtis, todėl, norėdami rasti tinkamą jungtį, turite ieškoti duomenų lapuose.
Pavyzdžiui, BAV99S diodų rinkinyje, kuriame yra 4 diodai, bet tik 6 kaiščiai, viduje yra sujungti du pusiniai tilteliai (ant korpuso ties 1 kaiščiu yra taškas):
Norėdami gauti visišką tiltą, turite sujungti atitinkamus kaiščius išoriniais laidininkais (raudona spalva parodytas bėgių išdėstymas naudojant spausdintinės grandinės laidus):
Šiuo atveju kintamosios srovės įtampa prijungiama prie 3 ir 6 kontaktų. Teigiamas nuolatinės srovės polius imamas iš 5 arba 2 kontakto, o neigiamas - iš 4 arba 1 kontakto.
Paprasčiausias variantas - surinkimas su viduje esančiu paruoštu tiltu. Vietiniai gaminiai gali būti KTs402, KTs405, taip pat yra užsienyje pagamintų tiltų mazgų. Daugeliu atvejų gnybtų žymėjimas atliekamas tiesiai ant korpuso, todėl belieka tik teisingai pasirinkti pagal charakteristikas ir be klaidų sujungti. Jei nėra išorinio gnybtų žymėjimo, teks naudotis vadovu.
Privalumai ir trūkumai
Diodinių tiltelių privalumai yra gerai žinomi:
- dešimtmečiais patikrintos grandinės;
- Lengva surinkti ir prijungti;
- lengva gedimų diagnostika ir paprastas remontas.
Trūkumai - didėjant galiai didėja grandinės dydis ir svoris, be to, didelės galios diodams reikia naudoti radiatorius. Tačiau nieko negalima padaryti - fizikos neįmanoma apgauti. Kai šios sąlygos tampa nepriimtinos, reikia nuspręsti, ar pereiti prie komutacinės maitinimo grandinės. Beje, jame galima naudoti ir diodų tiltelio jungtį.
Taip pat reikėtų pažymėti, kad išėjimo įtampos forma toli gražu nėra pastovi. Norint dirbti su vartotojais, kuriems keliami maitinimo įtampos stabilumo reikalavimai, būtina naudoti tiltą kartu su išlyginamaisiais filtrais ir, jei reikia, stabilizatoriais išėjime.
Susiję straipsniai:
