Диодный мост: принцип работы, виды и применение

Содержание :

1. Преимущества и недостатки диодных мостов

2. Виды диодных мостов 

3. Характеристики диодного моста

4. Устройство диодного моста

5. Принцип работы диодного моста 

6. Применение диодных выпрямителей

7. Распиновка диодного моста

Преимущества и недостатки диодных мостов

Преимущества:

• • Высокая эффективность. Диодные мосты обеспечивают надежное преобразование переменного напряжения в постоянное.

• • Простота конструкции.

• • Долговечность. Благодаря отсутствию подвижных частей диодные мосты отличаются высокой надежностью.

Недостатки:

• • Выделение тепла. В процессе работы часть энергии теряется в виде тепловых потерь, что может потребовать дополнительного охлаждения.
• • Падение напряжения. При прохождении тока через диоды наблюдается незначительное снижение напряжения, обусловленное свойствами полупроводников. Например, у кремниевых диодов это падение составляет около 0,7 В, а у германиевых — порядка 0,3 В. Данный показатель зависит от силы тока и температуры: при увеличении тока он возрастает, а при повышении температуры — снижается.

Виды диодных мостов

Диодные мосты классифицируются по нескольким признакам:

По количеству фаз:

• • Однофазные: Включают четыре диода и используются в однофазных сетях, соединенных по мостовой схеме Гретца.
• • Трехфазные: В таких мостах применяется шесть диодов, что обеспечивает более стабильное выпрямленное напряжение с меньшими пульсациями.

По типу выпрямления:

• • Полуволновые. Выпрямляют только одну полуволну, что приводит к значительным пульсациям и требует дополнительной фильтрации.
• • Полные. Выпрямляют обе полуволны, обеспечивая более стабильное напряжение.

По типу используемых диодов:

• • Кремниевые. Обладают высоким пороговым напряжением (~0,7 В) и широко применяются благодаря надежности.
• • Германиевые. Имеют меньшее пороговое напряжение (~0,3 В), но уступают по термостойкости.
• • Диоды Шоттки. Характеризуются низким падением напряжения (~0,2 В) и высокой скоростью работы, что делает их идеальными для высокочастотных схем.

Характеристики диодного моста

При выборе диодного моста следует учитывать следующие основные характеристики:

• • Выпрямленное напряжение. Максимальное постоянное напряжение на выходе.
• • Предельно допустимый ток. Наибольшее значение тока, которое могут пропускать диоды без перегрева.
• • Обратное напряжение. Граничное напряжение, выдерживаемое диодами в закрытом состоянии.
• • Коэффициент пульсаций. Чем ниже этот показатель, тем более стабильным является выходное напряжение.

Устройство диодного моста

Классический диодный мост состоит из четырех диодов, соединенных по мостовой схеме. К входным клеммам подключается переменное напряжение, а выходные контакты соединяются с нагрузкой. Возможны два варианта исполнения:

• • Из отдельных диодов. Позволяет гибко подбирать характеристики элементов.
• • В виде сборки. Упрощает монтаж и повышает компактность устройства.

Рис. 2 — Схема диодного моста из 4 диодов

Принцип работы диодного моста

Принцип работы диодного моста заключается в преобразовании переменного тока в пульсирующий постоянный. Диодный мост представляет собой мостовую схему, состоящую из четырех диодов, которые пропускают ток только в одном направлении. Это позволяет выпрямлять переменный ток, меняющий направление несколько раз в секунду, в ток с постоянной полярностью.

Основные этапы работы диодного моста:

1. 1. Подача переменного напряжения. На вход моста поступает напряжение, имеющее положительные и отрицательные полуволны.
2. 2. Пропуск тока через диоды. При положительной полуволне ток проходит через два диода ( VD1 и VD4), а два других диода (VD2 и VD3) закрыты. Когда напряжение меняет знак и становится отрицательным, ток начинает проходить через диоды VD2 и VD3, а диоды VD1 и VD4 закрываются (рис. 3).
3. 3. Выпрямление. В результате на выходе формируется пульсирующее постоянное напряжение.
4. 4. Сглаживание. Для уменьшения пульсаций используется фильтрующий конденсатор.

Рис.3 —  Принцип работы моста Гретца

Рис. 4 — Форма выходных напряжений

Применение диодных выпрямителей

• • Блоки питания. Преобразуют сетевое переменное напряжение в постоянное для работы электроники.
• • Энергетика. Используются в альтернативных источниках питания (солнечные панели, ветрогенераторы).
• • Промышленность и бытовая техника. Входят в состав электродвигателей, сварочного оборудования и бытовых приборов.

Распиновка диодного моста

Диодный мост имеет четыре вывода:

• • Два входных контакта (AC1 и AC2). Подключаются к источнику переменного напряжения.
• • Два выходных контакта (DC+ и DC-). Обеспечивают постоянное напряжение для нагрузки.

Рис.5 — Распиновка MB10F