Схема диодного моста: принцип работы и подключение

Физические свойства p-n перехода

Основным элементом, используемым для создания выпрямительного узла, является диод. Его действие основано на электронно-дырочном переходе (pn).

Общепринятое определение гласит: p-n переход — это область пространства, расположенная на границе раздела двух полупроводников разного типа. В этом пространстве формируется переход p-типа n-типа. Величина электропроводности зависит от атомной структуры материала, т е от силы, с которой атомы удерживают электроны. Атомы в полупроводниках расположены в решетке, а электроны связаны с ними электрохимическими силами. Сам по себе указанный материал является диэлектриком. Он плохо проводит ток или совсем не проводит ток. Но если в решетку добавить (легировать) атомы некоторых элементов, физические свойства этого материала резко изменятся.

Смешанные атомы начинают образовывать, в зависимости от их природы, свободные электроны или дырки. Образовавшийся избыток электронов образует отрицательный заряд, а дырок – положительный.

Избыток заряда одного знака заставляет носители отталкиваться друг от друга, а область с противоположным зарядом стремится притягивать их друг к другу. Электрон в движении занимает свободное пространство, дырку. При этом на старом месте также образуется отверстие. В результате создается два потока движения грузов: основной и обратный. Отрицательно заряженный материал, использующий электроны в качестве основного носителя, называется полупроводником n-типа, а положительно заряженный материал, использующий дырки, называется полупроводником р-типа. В полупроводниках обоих типов второстепенные заряды образуют ток, обратный движению больших зарядов.

В радиоэлектронике из материалов для создания p-n перехода используют германий и кремний. При легировании кристаллов этих веществ образуется полупроводник с различной проводимостью. Например, введение бора приводит к появлению свободных дырок и образованию р-типа проводимости. С другой стороны, добавление фосфора создаст электроны, и полупроводник станет n-типа.

Принцип работы диода

Диод представляет собой полупроводниковый прибор, который имеет небольшое сопротивление току в одном направлении и препятствует его течению в противоположном направлении. Физически диод состоит из p-n перехода. Структурно это элемент, содержащий два выхода. Выход, подключенный к области p, называется анодом, а выход, подключенный к области n, называется катодом.

Когда диод работает, диод может находиться в трех состояниях:

• нет сигнала на выходах;
• находится под прямым потенциалом;
• находится под действием обратного потенциала.

Прямой потенциал – это такой сигнал, когда положительный полюс источника питания подключен к области полупроводника p-типа, иными словами, полярность внешнего напряжения совпадает с полярностью основных носителей. При обратном потенциале отрицательный полюс соединяется с p-областью, а положительный полюс — с n.

В области соединения материалов n и p типа имеется потенциальный барьер. Он образован контактной разностью потенциалов и находится в уравновешенном состоянии. Высота барьера не превышает десятых долей вольта и препятствует проникновению носителей заряда вглубь материала.

Если к устройству подключено постоянное напряжение, то величина потенциального барьера уменьшается и практически не сопротивляется протеканию тока. Его значение увеличивается и зависит только от сопротивления p- и n-областей. Когда применяется обратный потенциал, барьер увеличивается, поскольку электроны покидают n-область, а дырки покидают p-область. Слои истощаются и сопротивление барьера прохождению тока увеличивается.

Основным показателем элемента является вольтамперная характеристика. Он показывает взаимосвязь между потенциалом, приложенным к нему, и током, протекающим через него. Эта характеристика представлена ​​в виде графика с указанием прямого и обратного тока.

Схема простого выпрямителя

Синусоидальное напряжение представляет собой периодический сигнал, изменяющийся во времени. С математической точки зрения он описывается функцией, в которой начало координат соответствует времени, равному нулю. Сигнал состоит из двух полуволн. Полуволна, расположенная в верхней части координат относительно нуля, называется положительным полупериодом, а в нижней — отрицательным.

Когда на диод подается переменное напряжение через нагрузку, подключенную к его выводам, начинает течь ток. Этот ток обусловлен тем, что в момент получения положительного полупериода входного сигнала диод открывается. В этом случае к аноду прикладывается положительный потенциал, а к катоду — отрицательный. Когда волна меняется на отрицательный полупериод, диод блокируется, так как меняет полярность сигнала на своих выводах.

Таким образом, получается, что диод как бы отсекает отрицательную полуволну, не пропускает ее в нагрузку, и появляется пульсирующий ток только одной полярности. В зависимости от частоты приложенного напряжения, а для промышленных сетей она составляет 50 Гц, меняется и расстояние между импульсами. Такой вид тока называется выпрямленным, а сам процесс – однополупериодным выпрямлением.

Выпрямляя сигнал одним диодом, можно питать нагрузку, не предъявляющую особых требований к качеству напряжения. Например, филамент. Но если включить, например, приемник, то появится низкочастотное гудение, источником которого будет промежуток, возникающий между импульсами. В некоторой степени для устранения недостатков однополупериодного выпрямления конденсатор, включенный параллельно нагрузке, используется совместно с диодом. Этот конденсатор будет заряжаться при поступлении импульсов и разряжаться при их отсутствии на нагрузке. Так, чем больше значение емкости конденсатора, тем плавнее ток в нагрузке.

Но наивысшего качества сигнала можно добиться, если для выпрямления использовать одновременно две полуволны. Устройство, позволяющее это сделать, называется диодным мостом, или, другими словами, выпрямителем.

Что такое диодный мост

Словосочетание «диодный мост» образовано от слова «диод». Итак, диодный мост – это радиодеталь, состоящая из диодов. Здесь очень важно, как эти диоды подключены, иначе диодный мост превратится в просто кучу диодов.

Диод в электрических схемах обозначается так.

Простейший диодный мост состоит из 4-х диодов, которые соединены вот так.

Этот рисунок также является наиболее распространенным обозначением диодного моста на электрических схемах.

Упрощенный вариант выглядит так.

Вы даже можете увидеть что-то подобное на диаграммах.

Для корректной работы диодного моста мы должны правильно его подключить. Правильное подключение диодного моста выглядит так.

Как видите, на вход диодного моста подаем переменное напряжение, а на выходе диодного моста снимаем постоянное напряжение. Из этого мы можем сделать вывод:

Диодный мост используется в цепях для преобразования переменного тока в постоянный.

История изобретения

В 1873 году английский ученый Фредерик Гатри разработал принцип работы ламповых диодов с прямым нагревом. Год спустя в Германии физик Карл Фердинанд Браун предположил аналогичные свойства твердых материалов и изобрел точечный выпрямитель.

В начале 1904 года Джон Флеминг создал первый полноламповый диод. В качестве материала для его изготовления используется окись меди. Диоды стали широко применяться в радиочастотных детекторах. Изучение полупроводников привело Гринлифа Уиттера Пикарда к изобретению кристаллического детектора в 1906 году.

В середине 30-х годов 20 века основные исследования физиков были направлены на изучение явлений, происходящих на контактной границе металл-полупроводник. Его результатом стало получение слитка кремния с двумя типами проводимости. Изучая его, в 1939 году американский ученый Рассел Ол обнаружил явление, которое впоследствии было названо p-n-переходом. Он обнаружил, что в зависимости от примесей, существующих на границе раздела двух полупроводников, восстанавливаемость меняется. В начале 1950-х годов инженеры Bell Telephone Labs разработали планарные диоды, а спустя пять лет в СССР появились диоды на основе германия с размером перехода менее 3 см.

Изобретателем схемы мостового выпрямителя считается инженер-электрик из Польши Кароль Поллак. Позднее результаты исследований Лео Греца были опубликованы в журнале Elektronische Zeitung, поэтому в литературе можно встретить и другое название диодного моста — схема Гретца или мост.

Физические процессы

Принцип работы диодного моста основан на способности p-n перехода пропускать ток только в одном направлении. Под pn-переходом понимается контакт между двумя полупроводниками с разным типом проводимости. Граница, разделяющая районы, характеризуется шириной запретной зоны, препятствующей прохождению грузов. С одной стороны, есть p-область, в которой основными носителями считаются дырки (положительный заряд), а с другой — n-область, где основными носителями являются электроны (отрицательный заряд).

Будучи изолированными друг от друга, в каждой области элементарные частицы совершают случайные тепловые колебания, поэтому выделяемая ими энергия компенсируется и результирующий ток равен нулю. При соприкосновении этих областей возникают диффузионные токи, обусловленные притяжением зарядов друг к другу. В результате частицы сталкиваются и рекомбинируют (исчезают). В зоне контакта носители истощаются и их движение прекращается. Устанавливается состояние динамического равновесия.

Когда к p-n переходу приложено электрическое поле, изображение меняется. При прямом смещении, то есть когда положительный полюс источника питания подключен к p-области, а отрицательный полюс к n-области, в область поступают основные носители. Благодаря этому ширина запрещенной зоны уменьшается, и частицы начинают свободно проходить через барьер, образуя ток. При смене полярности питания слои будут обедняться еще больше, в результате барьер будет увеличиваться и ток производиться не будет.

Таким образом, в зависимости от полярности сигнала, подаваемого на переход, ширина запрещенной зоны увеличивается или уменьшается. Если к элементу, в основе работы которого используется p-n-переход, подать переменный сигнал, то в результате на него будет попеременно прикладываться прямое и обратное напряжение. Следовательно, он задержит часть сигнала, а часть пропустит.

Если взять измерительный прибор, способный отображать форму волны (осциллограф), то на выходе радиоэлемента можно будет увидеть импульсы, длительность которых определяется периодом полуволны. Именно поэтому диод называют выпрямителем, хотя ему больше подходит название импульсный преобразователь. То есть устройство, преобразующее переменный сигнал в пачку импульсов.

Конструкции и характеристики прибора

Конструктивно мостовой выпрямитель выполнен из набора отдельных диодов или литого корпуса с четырьмя выводами. Корпус может быть плоским или цилиндрическим. Согласно принятому стандарту значки на корпусе устройства обозначают клеммы для подключения напряжения переменного тока и выходного сигнала постоянного тока. Выпрямители, имеющие корпус с отверстием, предназначены для установки на радиатор. Основные характеристики мостового выпрямителя:

1. Максимальное прямое напряжение. Это максимальное значение, при котором параметры устройства не выходят за допустимые пределы.
2. Максимально допустимое обратное напряжение. Это максимальное добавочное напряжение, при котором мост работает долго и надежно.
3. Наибольший рабочий ток выпрямления. Указывает средний ток, протекающий через мост.
4. Максимальная частота. Частота подаваемого на мост напряжения, при которой устройство работает эффективно и не превышает допустимый нагрев.

Превышение значений характеристик выпрямителя приводит к резкому сокращению его срока службы или обрыву p-n переходов. Следует отметить, что все параметры диода указаны для температуры окружающей среды 20 градусов. Недостатки использования мостовой схемы выпрямления включают более высокое падение напряжения по сравнению с полуволновой схемой и более низкий КПД. Мосты часто делаются с быстрыми диодами Шоттки, чтобы уменьшить потери и уменьшить нагрев.

Схема подключения устройства

На электрических схемах и печатных платах диодный выпрямитель обозначается значком диода или латинскими буквами. Если выпрямитель собран из отдельных диодов, то рядом с каждым ставится обозначение VD и цифра, обозначающая порядковый номер диода в схеме. Надписи VDS или BD используются редко.

Диодный выпрямитель может быть подключен непосредственно к сети 220 вольт или после понижающего трансформатора, но схема его включения остается неизменной.

При получении сигнала на каждом из полупериодов ток может протекать только через свою пару диодов, а противоположная пара будет для него заблокирована. Для положительного полупериода будут открыты VD2 и VD3, а для отрицательного VD1 и VD4. В результате на выходе будет постоянный сигнал, но частота его пульсаций удвоится. Для уменьшения пульсаций выходного сигнала, как и в случае одиночного диода, используется параллельное включение конденсатора С1. Такой конденсатор также называют сглаживающим конденсатором.

Но бывает, что диодный мост ставится не только на переменную сеть, но и подключается к уже выпрямленной. Зачем нужен диодный мост в такой схеме, станет понятно, если обратить внимание на то, в каких схемах используется такое соединение. Эти схемы связаны с использованием чувствительных радиоэлементов для реверсирования мощности. Использование перемычки обеспечивает простую, но эффективную безошибочность. При неправильном подключении полярности питания радиоэлементы, установленные за мостом, не выйдут из строя.

Принцип работы диодного моста

Диод в цепи переменного напряжения

Итак, в статье про диод мы рассмотрели, что будет на выходе диода, если на него подать переменный ток. Для этого даже собираем такую ​​схему, где G — генератор синусоид. Сигнал с клемм X1 и X2 уже снят.

Подаем переменное напряжение на диод.

А на выходе после диода уже получили тот сигнал.

Я имею в виду, как мы это сделали.

Да, мы получили постоянный ток из переменного тока, но оно того стоило? В данном случае мы получили постоянный пульсирующий ток, где полностью отсекалась половина мощности сигнала.

Как работает диодный мост в теории

Как известно, переменный ток меняет направление несколько раз в секунду. Поэтому его можно разделить на положительные полуволны и отрицательные полуволны. Положительные полуволны я обозначил красным, а отрицательные полуволны синим.

Для работы диодного моста ему нужна какая-то нагрузка. Пусть это будет сопротивление. Поэтому, когда на диодный мост приходит положительная полуволна, ток, протекающий через него, будет выглядеть так.

Как видите, при положительной полуволне диоды не задействованы, что я и показал штриховой линией.

После положительной полуволны следует отрицательная полуволна, и в этом случае протекание тока в диодном мосту выглядит так.

При этом диоды, работавшие в положительной полуволне, отдыхают в отрицательной полуволне). Эстафету принимает еще одна пара диодов. Можно даже сказать, что в диодном мосту они работают попарно. Одна пара диодов работает с положительной полуволной, а другая пара работает с отрицательной полуволной.

Обратите внимание на нагрузку. Одна и та же полярность тока всегда достигает вас при любом стечении обстоятельств.

Работа диодного моста на практике

Посмотрим, что происходит на выходе диодного моста, если подать на него переменное напряжение. Для этого возьмем 4 простых кремниевых диода и соединим их диодным мостом. Важно, чтобы диоды были одной марки.

Подадим переменное напряжение на вход диодного моста и посмотрим, что мы получим на выходе.

Итак, даю следующий сигнал на вход.

На выходе получаю постоянное пульсирующее напряжение.

Здесь мы видим, что отрицательная полуволна в диодном мосту не обрезается, а становится положительной. Потери мощности сигнала нет, так как отрицательная полуволна просто инвертируется в положительную полуволну. Ну разве это не чудо?

Внимательный читатель также может заметить, что амплитуда сигнала несколько уменьшилась. Если подать на вход синусоидальный сигнал амплитудой 6 вольт, то на выходе диодного моста имеем чуть меньше 6 вольт, а точнее около 4,8 вольт. Почему это произошло? Проблема в том, что на кремниевом диоде падает напряжение 0,6-0,7 вольта. Поскольку переменное напряжение проходит через 2 диода в каждой полуволне, то на каждом диоде падает 0,6 вольта. 2 × 0,6 = 1,2 вольта. 6-1,2 = 4,8 вольта.

Теперь можно с гордостью нарисовать картину.

Виды диодных мостов

Примерно так выглядят импортные и советские диодные мосты.

Например, Совет показывает контакты, на которые необходимо подать переменное напряжение знаком «~», а контакты, с которых снимаем постоянное пульсирующее напряжение, знаком «+» и «-«.

Существует много типов диодных мостов в разных корпусах.

Есть даже диодный мост на трехфазное напряжение.

Как вы могли заметить, такой трехфазный выпрямитель имеет пять выводов. Три выхода предназначены для фаз, а два других для постоянного напряжения.

Он собран по так называемой схеме Ларионова и состоит из 6 диодов.

Трехфазные мосты в основном используются в силовой электронике.

Обозначение на схеме и маркировка

В электрической схеме диодный мост может иметь различные варианты изображения. Чаще всего можно увидеть такие обозначения:

Рис. 2. Обозначение на схеме

Первое обозначение мостового выпрямителя используется, как правило, в ситуациях, когда электронное устройство представляет собой монолитную конструкцию, единый узел. На схеме маркировка выполнена латинскими буквами VD, за которыми следует серийный номер.

Второй вариант более распространен для ситуаций, когда диодный мост состоит из отдельных полупроводниковых приборов, собранных в одну цепь. Маркировка второго варианта, чаще всего, выполняется в виде серии ВД1 — ВД4.

Следует также отметить, что приведенное выше схематическое обозначение и маркировка, хотя и являются общепринятыми, могут быть нарушены при вычерчивании схем.

Характеристики диодного моста

Как мы уже упоминали, в электронике бывают диодные мосты в разных корпусах и они имеют разные габариты.

Почему это? Дело в том, что каждый диодный мост имеет некоторые свои особенности, о которых мы и поговорим в этой главе.

Чтобы не ходить далеко, давайте посмотрим на диодный мост GBU6K и посмотрим на его примере, как читать характеристики.

Чтобы понять, что это за фрукт и с чем его едят, необходимо скачать техническое описание (паспорт) на него. Вот ссылка на этот диодный мост. Далее рассмотрим основные характеристики диодного моста, которых будет достаточно для обычного электронщика.

Распиновка и корпус

Итак, на главной странице мы видим распиновку. Распиновка — это какие выводы за что отвечают и как их правильно подключить к внешней цепи.

Как видите, на средние выводы мы подаем переменное напряжение, а с крайних выводов снимаем постоянное. На рисунке также показано, как подключены диоды в этом диодном мосту. Эта информация будет нам очень полезна.

Чуть ниже мы видим табличку такого типа, которая показывает нам наиболее важные первичные характеристики.

Пакет — тип пакета. Дела GBU выглядят так.

Максимальный ток

Итак, это решено. Дальше следующий вариант. ПЧ (АВ) — максимальный ток, который этот диодный мост может «протащить» через себя. В техпаспорте есть таблицы и графики, какие условия нужно соблюдать, чтобы мост смог протянуть через себя этот ток без вреда для здоровья.

Поэтому диодные мосты в больших металлических корпусах могут «протягивать» через себя очень большой ток. Если в мощный блок питания вставить небольшой диодный мостик, то скорее всего он просто сгорит.

В силовой электронике стараются использовать диодные мосты большой мощности, например, такой диодный мост может «протянуть» через себя ток в 50 ампер.

Максимальное пиковое обратное напряжение

Вообще говоря, это обратное напряжение диода. При его превышении произойдет пробой и диод, а значит и диодный мост получат «кирдык». На этот параметр также следует обращать внимание при выпрямлении сетевого напряжения. Если подать на диодный мост 220 вольт, его максимальное значение составит 310 вольт (220 × √2). Так как у меня диодный мост GBU6K, то нужно смотреть на плату ниже. Как видите, максимальное обратное напряжение диодов составляет 800 вольт. Это означает, что указанный диодный мост очень подходит для выпрямления сетевого напряжения.

Преимущества и недостатки

Помимо диодного моста, есть и другие способы преобразования переменного тока в постоянный. По сравнению с простым однополупериодным выпрямлением двухполупериодное выпрямление имеет ряд преимуществ:

• И отрицательная, и положительная полуволны синусоиды преобразуются в выходное напряжение, благодаря чему вся мощность трансформатора используется в наиболее оптимальной степени.
• Из-за более высокой частоты пульсаций напряжение, получаемое от диодного выпрямителя, значительно легче сгладить с помощью фильтров.
• Использование электроэнергии под нагрузкой снижает потери мощности за счет перемагничивания сердечника, происходящего из-за процессов взаимной индукции в обмотках силового трансформатора.
• Гармоничное перераспределение кривой электрического тока и напряжения на выходе: за счет передачи каждого полупериода одновременно двумя диодами в мосту выходной параметр получается гораздо более равномерным.

К недостаткам диодного моста можно отнести более высокое падение напряжения, по сравнению с однополупериодной схемой или выпрямителем с шунтом от средней точки. Это связано с тем, что ток протекает сразу через два полупроводниковых элемента и встречает в каждом из них омическое сопротивление. Такой недостаток может оказать существенное влияние на слаботочные цепи, где доли ампера могут определять значение сигналов, режимы возбуждения и т д. В качестве решения можно использовать диодные мосты с диодами Шоттки, у которых прямое падение напряжения относительно меньше.

Еще одним недостатком является сложность определения сгоревшего звена, так как при выходе из строя хотя бы одного диода вся схема будет продолжать функционировать. Понять, что один из полупроводниковых элементов выпал из схемы, можно только с помощью измерений, далеко не всегда устройство или схема в случае выхода из строя отвечает видимой неисправностью.

Практическое применение

На практике диодный мост имеет достаточно широкий спектр применения: это касается цифровой техники, источников питания в персональных компьютерах, ноутбуках, различных устройствах, автомобильных генераторах, питающихся от низкого постоянного напряжения. Кроме того, их можно встретить в системах звуковоспроизведения, измерительной аппаратуре, теле- и радиовещании, установить в разных устройствах по всему дому. Чтобы лучше понять роль диодного моста в этих устройствах, рассмотрим несколько конкретных схем, в которых он используется.

Примеры схем с диодным мостом и их описание

Одной из простейших схем диодного моста является зарядное устройство для низковольтного оборудования. Один из таких вариантов рассматривается в следующем примере

Рис. 5. Цепь зарядного устройства

Как видно на рисунке, от понижающего трансформатора Т1 переменное напряжение 220В преобразуется в переменное на уровне 7 — 9В. После этого на диодный мост VD подается пониженное напряжение, от которого оно выпрямляется через фильтрующий конденсатор С1 на микросхему КР. С микросхемы выпрямленное напряжение стабилизируется и подается на выводы разъема.

Рис. 6. Схема фонарика

На рисунке выше показан пример схемы фонарика, данная модель подключается к домашней сети 220В через вилку, которая представлена ​​соединительными разъемами Х1 и Х2. Далее напряжение поступает на мост VD и с него на микросхему DA1, которая при наличии входного питания сигнализирует о нем через светодиод HL1. После этого напряжение питания поступает на аккумулятор ГБ, который заряжается и далее используется как основной источник питания лампы фонаря.

Пример схемы сварочного агрегата

Это пример схемы сварочного агрегата, в которой диодный мост установлен сразу после понижающего трансформатора для выпрямления электрического тока. Из-за сложности схемы дальнейшее рассмотрение работы устройства нецелесообразно. Стоит отметить, что есть и другие устройства с еще более сложным принципом работы: импульсные блоки питания, ШИМ-модуляторы, преобразователи и т.д.

Однофазный выпрямитель

Этот выпрямитель чаще всего используется в бытовой электронике, так как домашняя электрическая сеть однофазная. Как правило, волны выпрямленного тока частотой 100 Гц не подходят для нормальной работы оборудования, появится неприятный фоновый звук – гул. После выпрямителя необходимо установить качественный сглаживающий фильтр из дросселя (последовательно) и конденсатора достаточной емкости (параллельно выходу выпрямителя).

Схема однофазного моста

Трёхфазный выпрямитель

Трехфазные выходные выпрямители дают меньшую частоту пульсаций, чем однофазные. Снижены требования к сглаживающим фильтрам.

Схемы выпрямителей для трехфазных цепей бывают однотактными и двухтактными. В однотактной схеме отрицательный диод подключен к каждой обмотке трехфазного трансформатора. Свободные концы каждой из трех катушек соединены в общую точку. Плюсы диодов также связаны с точкой. Нагрузка подключается между этими двумя общими точками.

Принципиальная схема однотактного трехфазного мостового выпрямителя

Если требуется большее выходное напряжение и меньшие пульсации, то собирают двухтактную схему. Собраны три пары диодов, в каждой паре плюсовой вывод одного соединен с минусовым другого. Положительные выводы всех трех пар также собраны в одну точку, минусы диодов также объединены, а общие точки в каждой паре диодов соединены со свободными концами трех обмоток вторичной обмотки трансформатора. Нагрузка подключается между общим минусом и плюсом комплекта. В такой схеме выходное напряжение несколько выше, а пульсации намного меньше. Иногда можно обойтись и без сглаживающего фильтра. Такая схема называется трехфазным мостовым выпрямителем Ларионова».

Принципиальная схема трехфазного двухтактного мостового выпрямителя
Сборка «Трехфазный диодный мост»

Диодный мостик своими руками

Чтобы самостоятельно собрать выпрямитель, вам понадобится 4 однотипных диода. При этом они должны подходить по обратному напряжению, максимальному току и рабочей частоте. Соединения должны быть выполнены в соответствии со схемой ниже. Положительное напряжение между двумя катодами и отрицательное напряжение между анодами снимаются. Источник переменного напряжения подключается к точкам подключения противоположных выводов диодов. Всю схему можно спаять за пару минут с помощью поверхностного монтажа или потрудиться и сделать в виде небольшой печатной платы.

Дополнительная информация. Обратные напряжения диодов, включенных последовательно, складываются.

Что нужно для работы

Для работы нужно подготовить рабочее место с розеткой для паяльника, паяльник с подставкой, припой, канифоль, пинцет, маленькие кусачки. Конечно нужны диоды с нужными характеристиками. При большом желании мост можно собрать на печатной плате с подготовленными дорожками.

Инструкция по изготовлению

Иллюстрация	Описание действия
	Подготовка рабочего места
	Сварочный контур
	Инструментальная проверка собранной схемы
	Тестовая схема под нагрузкой с фильтрующим конденсатором

Выбор типа сборки

Для каждой задачи существует оптимальный вариант выпрямительной диодной матрицы. Все их можно разделить на 3 типа:

• Однодиодный выпрямитель. Применяется в наиболее простых и экономичных схемах, где нет кл требований к качеству выходного напряжения, как, например, в прикроватных светильниках.
• Двойной диод. Эти детали внешне похожи на транзисторы, потому что производятся в одних и тех же коробках. У них тоже 3 контакта. По сути, это два диода, помещенные в один корпус. Один из выводов является средним. Это может быть общий катод или внутренний диодный анод.
• Полный диодный мост. 4 штуки в коробке. Подходит для устройств с большими токами. В основном используется на входах и выходах различных блоков питания и зарядных устройств.

Дополнительная информация. Выпрямители также используются в автомобилях. Они нужны для преобразования переменного напряжения, поступающего от генератора, в постоянное. В свою очередь необходимо зарядить аккумулятор. Обычный газогенератор вырабатывает переменный ток.

Проверка элементов

В большинстве случаев нет необходимости впаивать перемычку на плату для проверки. Его следует проверять так же, как и 4pn-переходы с подключением диодным мостом. Это измерение настолько распространено, что его возможность реализована в любом мультиметре. Прибор для проверки должен быть переведен в режим прозвонки диодов.

Прямое падение напряжения на исправном выпрямительном диоде составляет от 500 до 700 мВ. В противном случае устройство будет отображать «1». Сгоревшая часть обычно показывает «0» в обоих направлениях, т.е короткое замыкание. Реже наблюдается полный обрыв элемента (также в обе стороны). Все измерения необходимо повторить для каждого диода, входящего в состав моста. Всего 8 шагов, т.е. 4 вперед и 4 назад. Если тестируется диод Шоттки, то этот параметр составляет 200-400 мВ.

Как проверить диодный мост

1-й способ

Как вы уже знаете, однофазный диодный мост состоит из 4-х диодов. Для того, чтобы узнать его расположение, нам нужно скачать техпаспорт этого диода и посмотреть, как расположены диоды в этом диодном мосту. Например, у моего моста GBU6K диоды расположены так.

То есть все, что мне нужно сделать, это прозвонить каждый диод мультиметром. Как это сделать, я написал в этой статье.

Второй способ.

он 100%. Но для этого потребуется осциллограф, ЛАТР или понижающий трансформатор, а также резистор, желательно 5-10КОм. Найдя свою распиновку, припаиваем резистор 5-10КОм к «+» и «-«. Из тех же выводов снимаем осциллограмму.

Так что все должно выглядеть так.

Смотрим на форму волны

Значит диодный мост рабочий.

Диодный мост генератора

Диодный мост генератора в автомобилях выпрямляет переменное напряжение, поступающее от обмоток статора генератора. То есть, грубо говоря, без диодного моста получается трехфазный мини-генератор.

Как проверить диодный мост генератора

Существует два способа проверки диодного моста генератора.

Проверка с помощью лампы накаливания

Этот способ считается самым простым и им может воспользоваться каждый, так как всегда есть аккумулятор и лампа на 12 В. Иначе откуда взять автомобильный генератор?)

Предварительно к лампе лучше припаять или подсоединить два провода, чтобы легче было проверить. Итак, собираем наше устройство для проверки диодного моста генератора из лампы и батарейки по этой схеме.

Далее все, что нам нужно сделать, это проверить каждый диод. Итак, помните, что диод проводит электрический ток в одном направлении, но не в другом. Получается, что нам нужно дважды «протолкнуть» каждый диод, чтобы узнать, работает ли он. Так что мы будем.

Вместо батарейки у меня будет лабораторный блок питания на 12 вольт, что в принципе роли не играет. Мой «прибор» для проверки диодов выглядит так.

Красный аллигатор — это достоинство батареи, в моем случае блока питания, а черный — недостаток.

Идти! У нас есть 9 диодов. Начнем, пожалуй, с больших диодных планшетов, которые закреплены на металлических пластинах. Цепляю проводом крокодил к плате, на которой крепится один конец диода

а другим выводом который идет от лампы накаливания касаюсь другого вывода диода и все! Лампа горит!

Теперь необходимо местами поменять выводы наших проводов самодельного устройства и повторить это действие еще раз.

Как видите, наша лампа выключена, и это здорово! Потому что мы только что убедились, что наш диод абсолютно исправен и на 100% готов выполнять свою задачу%.

Таким же образом проверяем все диоды планшета.

Маленькие черные диоды проверяются точно так же.

Меняем выводы и убеждаемся в исправности диода.

Правила:

1) Если лампочка вообще не загорается, то диод неисправен.

2) Если лампочка горит туда-сюда, то диод тоже неисправен.

3) Если лампочка горит, но не загорается при смене щупов, значит диод исправен.

Проверка с помощью мультиметра

Не у всех есть такой замечательный прибор, как мультиметр, но он должен быть у каждого уважающего себя электрика и электронщика.

Каждый хороший мультиметр имеет функцию прозвонки диода. Как я уже говорил, диодный мост нашего автомобиля будет исправен, если все его диоды исправны.

Берем в руки мультиметр и ставим его в режим прозвонки диодов.

И начинаем проверять все диоды один за другим на исправность. В одном направлении диод должен отображать значение от 0,4 до 0,7 вольт. В нашем случае 0,552 Вольта, что вполне приемлемо.

Далее меняем местами щупы и видим, что на мультиметре стоит OL, что говорит о превышении предела измерений. Так что диод жив-здоров).

Таким же образом проверяем все остальные диоды.

Использование барьера Шоттки

Применение диода Шоттки оправдано в двух случаях. Во-первых, когда необходимо выпрямить ток высокой частоты. Барьер Шоттки идеально подходит для этой задачи, потому что он имеет низкую емкость перехода и, следовательно, быстродействующий. Во-вторых, когда требуется выпрямить большой ток в десятки и сотни ампер. В этом случае деталь работает нормально за счет малого падения напряжения и малого тепловыделения.

Диодные мосты в мире электроники играют роль согласующего элемента. С его помощью можно подключать устройства, требующие постоянного тока, к сети, удобной для передачи переменного напряжения. Таких устройств в быту очень много, они крайне важны для комфортной жизни человека.

Подключение к трансформатору

Устройства, потребляющие больший ток, обычно питаются от сети 220 В. Подключать устройства напрямую нельзя, так как напряжение для электрических цепей требуется небольшой величины, а ток постоянен. Затем используется сетевой адаптер.

Напряжение снижается с помощью трансформатора, создающего гальваническую развязку между первичной и вторичной цепями питания. За счет этого снижается риск поражения электрическим током и обеспечивается защита оборудования при появлении короткого замыкания в цепи.

Современные адаптеры в большинстве случаев работают по упрощенной безпереходной схеме без гальванической развязки, где избыточное напряжение поглощается конденсатором.

Блок питания состоит из двух модулей, где первый — понижающий трансформатор, а второй — диодный мост, преобразующий один вид напряжения в другой. Подходящие трансформаторы подобраны. Первичная обмотка находится с помощью тестера. Ваше сопротивление должно быть самым большим. Прозвонив мультиметром в режиме измерения сопротивления, искомые экстремумы находятся. Затем находят другие пары и делают разметку.

На первичную обмотку поступает 220 В. Тестер переходит в режим измерения переменного напряжения, затем на остальных обмотках измеряется U. Нужно подбирать или мотать снизу на 10 В. Важно, чтобы напряжение не было 12 В, т.к после емкостного фильтра оно увеличивается на 18 %.

Трансформатор подбирается по необходимой мощности, после чего берется резерв 25%. 4 диода скручены в диодный мост и концы спаяны. Затем подключается схема, к выходу подключается конденсатор 25В 2200мФ (электролит). Проверяется работа устройства.

Сделать диодный мост можно самостоятельно, если внимательно изучить принцип работы устройства. При соблюдении всех правил подключения и изготовления перемычка точно подойдет.

Для чего нужен диодный мост в генераторе автотехники

Диодный мост в генераторе

Это схемотехническое решение используется в электрических схемах автомобилей и мотоциклов. Диодный мост, установленный на генераторе переменного тока, необходим для преобразования переменного напряжения, вырабатываемого генератором переменного тока, в постоянный ток. Постоянный ток используется для подзарядки аккумулятора и питания всех электропотребителей, имеющихся в современном транспорте. Мощность полупроводника, необходимая в мостовой схеме, определяется номинальным током, вырабатываемым генератором. По этому показателю полупроводниковые приборы делятся на следующие группы мощности:

• малая мощность — до 300 мА;
• средней мощности – от 300 мА до 10 А;
• большая мощность — выше 10 А.

Кремниевые диодные мосты широко используются в автомобильной технике, способны удовлетворить эксплуатационные требования в широком диапазоне температур от -60°С до +150°С.

Чем можно заменить диодный мост-сборку

Вместо диодного моста, собранного в корпусе, в схему можно впаять 4 кремниевых выпрямительных диода или 4 полупроводника Шоттки. Однако вариант диодной сборки более эффективен за счет:

• меньшая площадь, занимаемая набором на схеме;
• упростить работу сборщика схем;
• единый тепловой режим для всех четырех полупроводниковых приборов.

Различные варианты сборки диодного моста

Есть у такого схемного решения и недостаток – в случае выхода из строя хотя бы одного полупроводника придется заменять весь узел.

Как выбрать диоды для изготовления диодного моста?

Основными критериями выбора являются напряжение и сила тока, при которых диод не перегревается. При прямом питании на нем падает напряжение около 0,6В, так как у него есть внутреннее сопротивление. Существует определенный предел обратного напряжения, которое может выдержать диод, не переходя в режим теплового и электрического пробоя. Если он рассчитан на 220 В, то берется запас не менее 25%. Но лучше взять достаточно большой для защиты от случайных скачков напряжения в сети.

Ток тоже берется с запасом. При необходимости предусмотрен радиатор охлаждения.