交流电压从供电机构提供给消费者。这是由于电力运输的特殊性。但大多数家用(以及部分工业)电接收器都需要恒压电源。要获得它,需要转换器。很多情况下都是按照“降压变压器-整流器-平滑滤波器”的方案搭建的(除了 开关电源)。连接在桥式电路中的二极管用作整流器。

什么是二极管桥,它是如何工作的
二极管电桥用作将交流电压转换为直流的整流电路。其工作原理基于单向传导 - 半导体二极管仅在一个方向上通过电流的特性。单个二极管也可以作为最简单的整流器。

有了这样的包含,较低的(消极的) 正弦曲线的一部分被“切断”。这种方法有缺点:
- 输出电压的波形远非恒定,需要一个大而笨重的电容器作为平滑滤波器;
- 交流电源最多使用一半。

通过负载的电流遵循输出电压的形状。因此,最好使用二极管桥形式的全波整流器。如果您根据指示的方案打开四个二极管并连接负载,那么当输入端施加交流电压时,设备将如下工作:

使用正电压(正弦曲线的上部,红色箭头),电流将流过 VD2 二极管,负载,VD3。带负(正弦曲线的下部,绿色箭头)通过二极管 VD4,负载,VD1。结果,在一个周期内,电流沿同一方向两次通过负载。

输出电压波形更接近于直线,尽管纹波水平相当高。源动力得到充分利用。
如果有所需幅值的三相电压源,可按以下方案制作电桥:

其中,三个电流将添加到负载,重复输出电压的形状,相移为 120 度:

输出电压将绕过正弦曲线的顶部。可以看出,电压的脉动远小于单相电路,其形状更接近于直线。在这种情况下,平滑滤波器的电容将最小。
还有另一个版本的桥 - 受控。在其中,两个二极管被晶闸管取代 - 当信号施加到控制电极时打开的电子设备。在开放形式中,晶闸管的行为几乎与普通二极管一样。架构如下所示:

在约定的时间从控制电路发出接通信号,在电压过零时发生关断。然后对电容器上的电压进行平均,并且可以控制该平均电平。

二极管电桥型号及连接图
由于可以根据各种方案构建二极管桥,并且它包含的元素很少,因此在大多数情况下,只需绘制其电路图即可指定整流器组件。如果这是不可接受的 - 例如,在构建框图的情况下 - 则将电桥表示为符号,表示任何 AC-DC 转换器:

字母“~”表示链条 交流电,符号“=”——直流电路,“+”和“-”——输出极性。
如果整流器是根据经典的 4 个二极管的桥式电路构建的,那么允许稍微简化的图像:

整流器单元的输入连接到交流电源的输出端子(在大多数情况下是降压变压器),无需观察极性 - 任何输出端子都连接到任何输入。电桥的输出连接到负载。它可能需要也可能不需要极性(包括稳定器、平滑滤波器)。

二极管电桥可以连接到一个恒压源。在这种情况下,获得了防止意外极性反转的保护电路——桥输入与电源输出的任何连接,其输出电压的极性都不会改变。
主要技术特点
在选择二极管或成品电桥时,首先需要看 最大工作正向电流.它应该在一定范围内超过负载电流。如果该值未知,但功率已知,则必须根据公式 Iload \u003d Pload / Uout 将其转换为电流。为了增加允许电流,可以并联半导体器件——最大负载电流除以二极管数量。在这种情况下,最好根据开路状态下压降的接近值来选择桥的一个支路中的二极管。
第二个重要参数是 正向电压桥梁或其元件是为此设计的。它不得低于交流电源的输出电压(峰值!)。为了设备的可靠运行,您需要留出 20-30% 的余量。为了增加允许电压,可以在电桥的每个臂中串联二极管。
这两个参数足以初步决定在整流器件中使用二极管,但还应考虑其他一些特性:
- 最大工作频率 - 通常为几千赫兹,对于在 50 或 100 Hz 的工业频率下运行无关紧要,如果二极管在脉冲电路中运行,则此参数可能具有决定性;
- 通态电压降 对于硅二极管,它约为 0.6 V,这对于输出电压(例如 36 V)来说并不重要,但在低于 5 V 时可能很关键 - 在这种情况下,应选择肖特基二极管,其特点是低该参数的值。
各种二极管电桥及其标记
二极管桥可以组装在分立的二极管上。要观察极性,您需要注意标记。在某些情况下,将图案形式的标记直接施加到半导体器件的主体上。这是国内产品的典型特征。

外国(以及许多现代俄罗斯)设备标有圆点或圆环。在大多数情况下,这是阳极的名称,但不能保证。最好看说明书或使用测试仪。

您可以从组件中制作一个电桥 - 四个二极管组合在一个封装中,并且可以使用外部导体(例如,在印刷电路板上)连接引线。组装方案可以多种多样,因此为了正确连接,您需要查看数据表。

例如 BAV99S 二极管组件,包含 4 个二极管,但只有 6 个引脚,内部有两个半桥,连接如下(在引脚 1 附近的外壳上有一个点):

要获得完整的桥接,您需要将相应的输出与外部导体连接(红色迹线显示使用印刷线路的情况下的轨道):

在这种情况下,将交流电压施加到引脚 3 和 6。常数的正极从引脚 5 或 2 中取出,负极从引脚 4 或 1 中取出。
最简单的选择是在内部组装一个现成的桥。国内的产品,可以是KTs402、KTs405,也有国外生产的组装桥。在许多情况下,结论的标记直接应用于案例,而任务仅减少为根据特征进行正确选择和无错误连接。如果没有外部指定的结论,您将不得不参考目录。

的优点和缺点
二极管电桥的优点是众所周知的:
- 制定了几十年的计划;
- 易于组装和连接;
- 故障诊断简单,维修方便。
作为缺点,有必要提到随着功率的增加电路的尺寸和重量的增加,以及需要为大功率二极管使用散热器。但对此无能为力——物理学是不会被欺骗的。当这些条件变得不可接受时,有必要决定过渡到脉冲电源电路。顺便说一句,桥接二极管可以用在里面。
还应注意,输出电压的形状远非恒定。为了与对电源电压稳定性有要求的消费者合作,有必要使用一个桥与平滑滤波器结合使用,如果需要,还可以使用输出稳定器。
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