Jak je na obrázku znázorněn diodový můstek?

K usměrnění střídavého elektrického napětí v elektrotechnice a elektronice se používají různé obvody využívající diody – prvky s jednosměrnou vodivostí. Usměrňovač může být konstruován různými způsoby, ale nejoblíbenější je začlenění ventilů do můstkového obvodu.

Definice diodového můstku a jeho role v elektrických obvodech

Diodový můstek je jednotka určená pro celovlnné usměrnění střídavého proudu a složená z několika diod (ventilů). Původ tohoto termínu se ztratil v hlubinách desetiletí, ale tento koncept se používá dodnes a je aplikován nejen na usměrňovací obvody, ale na širokou třídu čtyřsvorkových sítí se symetrickou strukturou.

V elektrotechnice a elektronice se používají měřicí můstky tvořené standardními odpory, kondenzátory apod. K uspořádání elektrických filtrů se používají mosty Wien, Aries atd.

Účelem diodových můstků je efektivní (s největším využitím výkonu zdroje) usměrnění elektrického proudu. Můstkový usměrňovač umožňuje dosáhnout vysoké účinnosti konverze jednoduchými a levnými způsoby.

Princip činnosti

Dioda v obvodech střídavého proudu funguje stejným způsobem – prochází proud v jednom směru a neprochází ve druhém. Ale kombinací několika bran můžete dosáhnout různého provozu hotového okruhu.

V usměrňovacích obvodech

K usměrnění střídavého proudu v zásadě stačí jedna dioda. Kladnou vlnu sinusového napětí projde a zápornou nepropustí („rozsekne“ ji). Tato metoda má značnou nevýhodu – nevyužívá se poloviční výkon zdroje energie. Druhou nevýhodou je, že tvar výstupního napětí je daleko od přímky pro vyhlazení budete muset použít objemný filtr.

Tento nedostatek lze odstranit paralelním zapojením dvou usměrňovačů. K tomu budete potřebovat transformátor se dvěma vinutími zapojenými do série.

V tomto případě dioda VD1 přenáší pozitivní vlnu, druhá – negativní. Oba půlcykly proudu procházejí zátěží Rload ve stejném směru. Nevýhodou obvodu je, že je potřeba transformátor s odbočkou.

Stejného výsledku lze dosáhnout bez odbočky v sekundárním vinutí pomocí obvodu diodového můstku. V jednofázové verzi k tomu stačí čtyři ventily.

Kladná sinusová vlna bude sledovat dráhu označenou červenými šipkami:

• dioda VD2;
• zatížení;
• dioda VD3.

Negativní podél cesty označené zelenými šipkami:

Je zřejmé, že během jakéhokoli půlcyklu proud přes zátěž protéká jedním směrem.

Znalecký posudek
Stanovoy Alexey
Elektronický inženýr. Pracuji v opravně domácích spotřebičů. Zajímá mě návrh obvodů.

Tato vlastnost diodového můstku může být použita k odstranění nesprávné polarity připojení ve stejnosměrných obvodech. Mostový vstup lze připojit v jakékoli polaritě a zátěž bude stále správně napájena.

Pro třífázový systém lze použít několik typů usměrňovacích můstků. Nejběžnější je Larionovovo schéma. Má také dvě odrůdy:

1. Pro sekundární vinutí třífázového transformátoru zapojeného do hvězdy.
2. Pro sekundární vinutí zapojená do trojúhelníku).

Ve většině případů je sekundární vinutí transformátorů s výstupní úrovní 380 voltů zapojeno do hvězdy k uzemnění neutrálu, takže pro tento případ bude uvažován provoz obvodu třífázového usměrňovače.

Ve skutečnosti je obvod připojení můstku pro obě možnosti stejný, ale existují rozdíly v činnosti a tvaru výstupního napětí.

V tomto případě se k zátěži přidávají tři proudy každé fáze, posunuté o 120 stupňů. To vám umožní získat nejmenší zvlnění ve srovnání s jednofázovým obvodem.

Při přeměně AC na DC

Bez ohledu na to, jak je usměrňovací můstek sestaven, proud na jeho výstupu nebude plně konstantní. Aby se pulzující proud dostal do takového stavu, musí být zvlnění vyhlazeno. Nejčastěji se k tomu používají kondenzátory. Jsou připojeny paralelně k výstupu diodového můstku.

Poněkud zjednodušeně funguje kondenzátor takto:

• během špičkových pulsací se nabíjí, vyhlazuje přepětí;
• během minima se vypouští do zátěže a krmí ji.

Výsledkem je, že výstupní napětí (a proud procházející zátěží) se blíží konstantní hodnotě.

Tlumivky zapojené paralelně se zátěží jsou také vhodné pro vyhlazení vlnění, ale mají spoustu nevýhod – rozměry, hmotnost, dodatečný úbytek napětí atd.

Znalecký posudek
Stanovoy Alexey
Elektronický inženýr. Pracuji v opravně domácích spotřebičů. Zajímá mě návrh obvodů.

V obvodu s kondenzátorem se proud odebíraný ze sítě stává ostře nesinusovým. Kondenzátor slouží jako zásobník energie a proud se spotřebovává pouze na periodické dobíjení. Proto takový AC/DC měnič vytváří rušení v napájecí síti.

Typy diodových můstků a jejich vývody

Diodový můstek lze sestavit z diskrétních diod nebo můžete použít hotovou sestavu. Nejběžnější můstkové sestavy jsou ty, ve kterých jsou všechna spojení provedena interně a pouze vstupní a výstupní body jsou vyvedeny. Mezi takové elektronické součástky patří domácí KTs402 nebo KTs405. Mají stejný vnitřní obvod, ale různé typy pinů, ale jejich pinout je stejný. Obsazení pinů je vyznačeno na pouzdře (obrázek také ukazuje vnitřní strukturu sestavy diod). Pokud značky kolíků chybí nebo jsou vymazány, lze je zjistit vytočením.

Existují sestavy, ve kterých nejsou diody uvnitř během instalace zcela připojeny, můstek bude muset být pájen samostatně. To umožňuje větší volnost při navrhování a při osazování desek plošných spojů.

Základní parametry

Hlavní parametry, podle kterých se volí nebo vypočítává diodový můstek, jsou nejvyšší přípustný proud nebo nejvyšší přípustné zpětné napětí. Ve většině případů to stačí k výběru prvků nebo hotové sestavy.

Protože když můstkový usměrňovač pracuje v sérii se zátěží, jsou vždy připojeny dvě otevřené diody, může být v některých případech důležitá taková charakteristika, jako je pokles napětí na prvku. Pro křemíkový ventil je to přibližně 0,6 voltu. Pro 220 voltů ztráta 0,6×2 = 1,2 voltu nevadí a leží v nestabilitě síťového napětí, pro 12 voltů je tato hodnota již znatelná a pro obvody, kde je použito střídavé napětí 3 volty přímý pokles 1,2 voltu může mít rozhodující význam. V takových případech můžete použít například Schottkyho diody. U nich je tento parametr 0,2. 0,4 voltů.

Pokud bude můstek použit v obvodu pulsní konverze, může být důležitým parametrem maximální provozní frekvence. Pro použití v průmyslových frekvenčních instalacích (50 nebo 100 Hz) je zpravidla použitelný jakýkoli prvek, který je vhodný pro jiné charakteristiky.

Další parametry můstku jsou určeny standardními charakteristikami diod zařazených do obvodu. Lze je nalézt v referenčních knihách.

Značení a označení na schématech

Diodový můstek ve schématu lze označit jako přímé spojení všech prvků. Kompletní obrys jednofázového mostu je znázorněn na obrázku.

Normy elektrického vedení vyžadují, aby všechny prvky a spoje byly nakresleny vodorovně nebo svisle. UGO diodového můstku patří k zavedeným obrázkům, je tedy dovoleno pro něj kreslit spoje pod úhlem 45 stupňů. Díky tomu je struktura uzlu snadno rozpoznatelná.

Pomocí kanonických přístupů je možné nakreslit celovlnný usměrňovač. V tomto případě je to také snadno rozpoznatelné ve schématu.

Existuje další (zjednodušený) obrys jednofázového mostu. V něm není každý prvek zobrazen samostatně, ale je nahrazen společnou UGO diodou.

Existuje také obecné označení jednotky usměrňovače jako měnič napětí AC-na-DC. Toto UGO se používá zřídka.

Grafické označení třífázového mostu je také zakresleno v ustálené podobě. Je snadné jej vizuálně zvýraznit v celkovém diagramu.

Přehled typických zapojení diodových můstků

Schéma zapojení pro diodový můstek je obecně standardní. AC svorky jsou připojeny ke zdroji AC. Na DC svorky je připojena zátěž. Má ale smysl uvažovat o příkladech použití můstkového usměrňovače v různých praktických aplikacích.

Pro nabíječku

Není nutné mít v nabíječce vyhlazovací kondenzátor. Důležité je ale umět regulovat proud. V tomto případě nejsou filtrační prvky instalovány a diody (nebo jejich část) jsou nahrazeny tyristory. Pomocí metody řízení fázovým impulsem můžete regulovat průměrný nabíjecí proud baterie.

Pro generátor

Automobilový alternátor produkuje střídavý proud, který je následně usměrněn. Na první pohled se tato metoda zdá iracionální, zdá se, že je jednodušší použít generátor stejnosměrného proudu. Toto řešení je však spojeno s nižší technickou a ekonomickou efektivitou, proto je i zde použit můstkový usměrňovací obvod.

Diodový můstkový usměrňovač je elektronické zařízení, které se používá k přeměně střídavého proudu na stejnosměrný. Je to jedna z nejběžnějších a nejúčinnějších metod usměrňování střídavého proudu. Obvod diodového můstku se skládá ze čtyř diod zapojených ve zvláštním pořadí. Každá dioda vykonává usměrňovací funkci, prochází proud pouze jedním směrem.

Jednou z hlavních výhod obvodu diodového můstku je schopnost usměrnit střídavý proud s libovolnou polaritou, to znamená bez ohledu na to, která fáze – kladná nebo záporná – je v oblasti proudového grafu. Usměrňovací diodový můstek tak umožňuje získat stejnosměrný proud s praktickou úplností a bez zkreslení.

Označení na schématu diodového můstku jsou poměrně jednoduchá a snadno zapamatovatelná. Ve schématu jsou čtyři diody, každá s jinou sadou symbolů: dvě diody jsou označeny D1 a D2 a další dvě jsou označeny D3 a D4. Kromě označení diod může schéma indikovat polaritu vstupních a výstupních obvodů a také směr střídavého proudu.

Kontrola provozuschopnosti usměrňovacího diodového můstku spočívá v kontrole každé diody v izolaci od ostatních prvků obvodu. K tomu můžete použít ohmmetr. Před kontrolou musíte odpojit obvod od zdroje napájení. Měli byste také pamatovat na to, že obvod diodového můstku může zůstat pod napětím i po vypnutí napájení, takže byste měli být opatrní.

Princip činnosti usměrňovacího diodového můstku

Když je na vstup diodového můstku přiveden střídavý proud, dvě diody umožňují průchod proudu v jednom směru, zatímco ostatní dvě jej blokují. Při změně směru proudu se blokovací diody stanou vodivými a dříve vodivé diody proud blokují. Výstup diodového můstku tedy vytváří konstantní proud.

Označení na schématu můstku usměrňovací diody

Schéma usměrňovacího diodového můstku obvykle obsahuje následující symboly:

• Anody diod jsou označeny symboly (+) a katody symboly (-).
• Polarita vstupního a výstupního napětí je označena symboly (+) a (-).

Kontrola provozuschopnosti usměrňovacího diodového můstku

Pro kontrolu provozuschopnosti usměrňovacího diodového můstku můžete použít tester nebo multimetr nastavený v režimu testování diod.

Co je měřicí páska? Stavební páska pro přesné měření

Nejprve je třeba odpojit diodový můstek od zdroje napájení. Poté pomocí testeru zkontrolujte, zda je u každé diody jednosměrná vodivost. Pokud můstek funguje správně, hodnoty testeru by se měly blížit nule v jednom směru a nekonečnu v opačném směru.

Pokud jsou při testování nalezeny diody s indikátory odlišnými od normy, musí být vyměněny za nové. Vadná dioda může způsobit nefunkčnost celého obvodu nebo dokonce poškození jiných součástí.

Popis práce a základní principy

Diodový můstek usměrňuje střídavý proud, což umožňuje proudění proudu pouze jedním směrem a blokuje tok proudu v opačném směru. Když se střídavé napětí změní na kladnou hodnotu, dvě ze čtyř diod v můstku se otevřou a umožní průchod proudu. Když se napětí změní na zápornou hodnotu, další dvě diody se otevřou a umožní průchod proudu.

Činnost diodového můstkového usměrňovače lze popsat následovně: příchozí střídavý proud je přijímán v horní části můstku a výstupní stejnosměrný proud je získáván v základně můstku. Během doby, kdy jsou některé diody v zapnutém režimu a jiné ve vypnutém stavu, protéká otevřenými diodami proud, což způsobuje usměrnění. Na výstupu můstku se tak získá konstantní napětí.

Pro kontrolu stavu diodového můstku usměrňovače můžete použít multimetr. Při kontrole se musíte ujistit, že se každá dioda otevírá a zavírá v souladu s její polohou v obvodu. Při průchodu jednočinného proudu by mělo být napětí na každé diodě téměř stejné a při obráceném zapojení by mělo být napětí na každé diodě co nejblíže nule.

Pulzní napětí a usměrňovací diodový můstkový obvod

Obvod usměrňovače diodového můstku se skládá ze čtyř diod zapojených v můstkové konfiguraci. Diody plní funkci průchodu proudu v jednom směru a blokování proudu v opačném směru. Díky této konfiguraci diodový můstek usměrňuje pulzní napětí a převádí ho na stejnosměrné napětí.

Ve schématu usměrňovacího diodového můstku se používají následující označení:

Diodová anoda (–>)

V diagramu je to naznačeno šipkou označující směr toku proudu diodou.