Практичен диоден мостов кръг за напрежение 12 волта

Радио и електрически захранвания почти винаги използват токоизправители, предназначени да преобразуват AC в DC. Това се дължи на факта, че почти всички електронни схеми и много други устройства трябва да се захранват от източници на постоянен ток. Токоизправител може да бъде всеки елемент с нелинейна характеристика на токово напрежение, с други думи различно течащ ток в противоположни посоки. В съвременните устройства планарни полупроводникови диоди обикновено се използват като такива елементи.

Цифров полупроводников диод.

Плоски полупроводникови диоди

Наред с добрите проводници и изолатори, има много вещества, които са междинни в проводимостта между тези два класа. Те наричат ​​такива вещества полупроводници. Съпротивлението на чист полупроводник намалява с нарастващата температура, за разлика от металите, чиято устойчивост се увеличава при тези условия.

Чрез добавяне на малко количество примес към чист полупроводник, може съществено да се промени проводимостта му. Съществуват два класа такива примеси:

Фигура 1. Планарен диод: a. устройство диод; б. диодни обозначения в електрически вериги; инча появата на планарни диоди с различна мощност.

1. Донор - превръщането на чист материал в n-тип полупроводник, съдържащ излишък от свободни електрони. Този вид проводимост се нарича електронен.
2. Приемник - превръщането на един и същ материал в полупроводник тип п, имащ изкуствено създадена липса на свободни електрони. Проводимостта на такъв полупроводник се нарича дупка. "Хол" - място, което остави електрона, се държи като положителна заряд.

Един слой на границата на полупроводниците тип p и n (pn junction) има еднопосочна проводимост - той прави ток добре в една (напред) посока и много слабо в обратната (обратна) посока. Устройството на планарния диод е показано на фигура 1а. Базата е полупроводникова плоча (германий) с малко количество донорна нечистота (n-тип), върху която е поставено парче индий, което е акцепторен примес.

След нагряването индийният дифузира в съседните области на полупроводника, превръщайки ги в полупроводници тип р. На границата на регионите с два вида проводимост възниква възел p - n. Изходът, свързан към полупроводника тип р се нарича анода на получения диод, а обратното - неговия катод. Изображението на полупроводниковия диод върху схематичните схеми е показано на фиг. 1b, появата на равнинни диоди с различна мощност - на Фиг. 1в.

Най-лесният токоизправител

Фигура 2. Текущи характеристики в различни схеми.

Токът, протичащ в конвенционална осветителна мрежа, е променлив. Неговата величина и посока се променят 50 пъти в рамките на една секунда. Графиката на напрежението спрямо времето е показана на фиг. 2а. Положителните половинки са показани в червено, отрицателни в синьо.

Тъй като величината на тока варира от нула до максималната (амплитудна) стойност, се въвежда концепцията за ефективната стойност на тока и напрежението. Например в осветителната мрежа, ефективната стойност на напрежение 220 V - в нагревателя, включен в тази мрежа, същата топлина се генерира за същите периоди от време, както в същото устройство в 220 V DC верига.

Но всъщност напрежението в мрежата варира в 0.02 със следното:

• първото тримесечие на този период (период) - нараства от 0 до 311 V;
• второто тримесечие на периода - намалява от 311 V до 0;
• третото тримесечие на периода - намалява от 0 до 311 V;
• последното тримесечие на периода се увеличава от 311 V до 0.

В този случай, 311 V е амплитудата на напрежението U_за. Амплитудата и ефективните (U) напрежения са взаимосвързани по формулата:

U_о = √2 * U.

Фигура 3. Диоден мост.

Когато към веригата е свързан променлив ток от серийно свързан диод (VD) и натоварване (Фигура 2b), токът преминава през него само по време на положителни полу-периоди (фиг.2c). Това се случва поради едностранен проводник на диода. Такъв токоизправител се нарича половин вълна - една половина от периода, през който токът във веригата е, по време на втория - отсъства.

Токът, протичащ през товара в такъв токоизправител, не е постоянен, а пулсиращ. Тя може да се превърне в почти постоянна чрез включване на кондензатора на филтъра C успоредно на товара_е достатъчно голям капацитет. През първото тримесечие на периода кондензаторът се зарежда с амплитудна стойност, а в интервалите между пулсациите той се зарежда в товара. Напрежението става почти постоянно. Ефектът от изглаждането е по-силен, толкова по-голям е капацитетът на кондензатора.

Диодна мостова верига

По-добра е схемата за изправяне на пълна вълна, когато се използват както положителните, така и отрицателните полу-периоди. Има няколко разновидности на такива схеми, но най-често се използва настилка. Диаграмата на диодния мост е показана на фиг. 3в. На него червената линия показва как токът преминава през товара по време на положителните и синьо-отрицателните полупериоди.

Фигура 4. 12-вотова токоизправителна схема, използваща диоден мост.

Както в първата, така и в втората половина на периода, токът през натоварването протича в същата посока (Фигура 3b). Броят на пулсациите за една секунда не е 50, както при изправянето на половин вълна, но 100. Съответно със същия капацитет на филтърния кондензатор, изглаждащият ефект ще бъде по-изразен.

Както виждате, за изграждането на диоден мост са необходими 4 диода - VD1-VD4. Преди това диодните мостове са изобразени по принцип в диаграми точно по същия начин, както на фиг. 3в. Днес изображението, показано на фигура 2, е общоприето. 3 грама. Въпреки че има само едно изображение на диод върху него, не трябва да забравяме, че мостът се състои от четири диода.

Мостовата схема най-често се сглобява от отделни диоди, но понякога се използват монолитни диодни модули. Те са по-лесни за монтиране на борда, но когато едната ръка на моста не успее, целият механизъм се заменя. Изберете диодите, от които мостът е монтиран, въз основа на големината на тока, преминаващ през тях, и размера на допустимото обратно напрежение. Тези данни ви позволяват да получите инструкции към диодите или справочните книги.

Пълната диаграма на токоизправител с 12 волта, използваща диоден мост, е показана на фиг. 4. T1 е трансформатор с нисък разход, чиято вторична намотка осигурява напрежение 10-12 V. Фючовият предпазител FU1 е значителен детайл от гледна точка на безопасността и не бива да се пренебрегва. Марката диоди VD1-VD4, както вече беше споменато, се определя от количеството ток, което ще се консумира от токоизправителя. Кондензатор C1 - електролитен, с капацитет 1000,0 microfarads или по-висок, за напрежение не по-малко от 16 V.

Изходното напрежение е фиксирано, неговата стойност зависи от товара. Колкото по-голям е токът, толкова по-малък е размерът на това напрежение. За да се постигне регулируемо и стабилно изходно напрежение, е необходима по-сложна схема. Получете регулируемо напрежение от веригата, показана на фиг. 4 по два начина:

1. Чрез прилагане на първичната намотка на трансформатора Т1 на регулируемо напрежение, например от LATR.
2. След като направите няколко крачета от вторичната намотка на трансформатора и съответно поставете превключвател.

Надяваме се описанията и диаграмите по-горе да осигурят практическа помощ при сглобяването на обикновен токоизправител за практически нужди.