Tegangan bolak-balik dikirim dari organisasi catu daya ke konsumen. Ini karena kekhasan transportasi listrik. Tetapi sebagian besar penerima listrik rumah tangga (dan, sebagian, industri) membutuhkan daya tegangan konstan. Untuk mendapatkannya, diperlukan konverter. Dalam banyak kasus, mereka dibuat sesuai dengan skema "transformator step-down - penyearah - filter pemulusan" (dengan pengecualian beralih catu daya). Dioda yang dihubungkan dalam rangkaian jembatan digunakan sebagai penyearah.
Isi
Untuk apa jembatan dioda dan bagaimana cara kerjanya
Jembatan dioda digunakan sebagai rangkaian penyearah yang mengubah tegangan AC menjadi DC. Prinsip operasinya didasarkan pada konduksi satu arah - sifat dioda semikonduktor untuk melewatkan arus hanya dalam satu arah.Dioda tunggal juga dapat berfungsi sebagai penyearah paling sederhana.
Dengan penyertaan seperti itu, semakin rendah (negatif) bagian dari sinusoid "terputus". Metode ini memiliki kelemahan:
- bentuk tegangan keluaran jauh dari konstan, diperlukan kapasitor yang besar dan besar sebagai filter penghalus;
- daya AC digunakan maksimal setengahnya.
Arus yang melalui beban mengikuti bentuk tegangan keluaran. Oleh karena itu, lebih baik menggunakan penyearah gelombang penuh dalam bentuk jembatan dioda. Jika Anda menyalakan empat dioda sesuai dengan skema yang ditunjukkan dan menghubungkan beban, maka ketika tegangan bolak-balik diterapkan ke input, unit akan bekerja seperti ini:
Dengan tegangan positif (bagian atas sinusoid, panah merah), arus akan mengalir melalui dioda VD2, beban, VD3. Dengan negatif (bagian bawah sinusoid, panah hijau) melalui dioda VD4, beban, VD1. Akibatnya, dalam satu periode, arus melewati beban dua kali dalam arah yang sama.
Bentuk gelombang tegangan keluaran lebih mendekati garis lurus, meskipun tingkat riaknya cukup tinggi. Sumber daya digunakan sepenuhnya.
Jika ada sumber tegangan tiga fase dari amplitudo yang diperlukan, Anda dapat membuat jembatan sesuai dengan skema berikut:
Di dalamnya, tiga arus akan ditambahkan ke beban, mengulangi bentuk tegangan keluaran, dengan pergeseran fasa 120 derajat:
Tegangan keluaran akan mengelilingi bagian atas sinusoid. Dapat dilihat bahwa tegangan berdenyut jauh lebih sedikit daripada di sirkuit fase tunggal, bentuknya lebih dekat ke garis lurus. Dalam hal ini, kapasitansi filter pemulusan akan minimal.
Dan versi lain dari jembatan - dikendalikan.Di dalamnya, dua dioda digantikan oleh thyristor - perangkat elektronik yang terbuka ketika sinyal diterapkan ke elektroda kontrol. Dalam bentuk terbuka, thyristor berperilaku hampir seperti dioda biasa. Skemanya terlihat seperti ini:
Sinyal penyalaan diberikan dari rangkaian kontrol pada waktu yang disepakati, pemadaman terjadi pada saat tegangan melewati nol. Kemudian tegangan rata-rata melintasi kapasitor, dan tingkat rata-rata ini dapat dikontrol.
Penunjukan jembatan dioda dan diagram koneksi
Karena jembatan dioda dapat dibangun sesuai dengan berbagai skema, dan mengandung beberapa elemen, dalam banyak kasus penunjukan rakitan penyearah dibuat hanya dengan menggambar diagram sirkuitnya. Jika ini tidak dapat diterima - misalnya, dalam kasus membangun diagram blok - maka jembatan ditunjukkan sebagai simbol, yang menunjukkan konverter AC-ke-DC:
Huruf "~" artinya rantai arus bolak-balik, simbol "=" - sirkuit DC, dan "+" dan "-" - polaritas keluaran.
Jika penyearah dibangun sesuai dengan rangkaian jembatan klasik 4 dioda, maka gambar yang sedikit disederhanakan diperbolehkan:
Input unit penyearah terhubung ke terminal output dari sumber AC (dalam banyak kasus ini adalah transformator step-down) tanpa mengamati polaritas - terminal output apa pun terhubung ke input apa pun. Output dari jembatan terhubung ke beban. Ini mungkin atau mungkin tidak memerlukan polaritas (termasuk stabilizer, filter penghalus).
Jembatan dioda dapat dihubungkan ke sumber tegangan konstan.Dalam hal ini, sirkuit perlindungan terhadap pembalikan polaritas yang tidak disengaja diperoleh - dengan koneksi apa pun dari input jembatan ke output catu daya, polaritas tegangan pada outputnya tidak akan berubah.
Karakteristik teknis utama
Saat memilih dioda atau jembatan jadi, pertama-tama, Anda perlu melihat arus maju operasi maksimum. Itu harus melebihi arus beban dengan margin. Jika nilai ini tidak diketahui, tetapi daya diketahui, itu harus diubah menjadi arus sesuai dengan rumus Iload \u003d Pload / Uout. Untuk meningkatkan arus yang diizinkan, perangkat semikonduktor dapat dihubungkan secara paralel - arus beban terbesar dibagi dengan jumlah dioda. Dalam hal ini, lebih baik memilih dioda di satu cabang jembatan sesuai dengan nilai jatuh tegangan yang dekat dalam keadaan terbuka.
Parameter penting kedua adalah tegangan majuuntuk mana jembatan atau elemen-elemennya dirancang. Tidak boleh lebih rendah dari tegangan keluaran sumber AC (nilai puncak!). Untuk pengoperasian perangkat yang andal, Anda perlu mengambil margin 20-30%. Untuk meningkatkan tegangan yang diijinkan, dioda dapat dihubungkan secara seri - di setiap lengan jembatan.
Kedua parameter ini cukup untuk keputusan awal tentang penggunaan dioda dalam perangkat penyearah, tetapi beberapa karakteristik lain juga harus diperhitungkan:
- frekuensi operasi maksimum - biasanya beberapa kilohertz dan tidak masalah untuk operasi pada frekuensi industri 50 atau 100 Hz, dan jika dioda beroperasi dalam rangkaian pulsa, parameter ini dapat menjadi penentu;
- penurunan tegangan dalam keadaan untuk dioda silikon sekitar 0,6 V, yang tidak penting untuk tegangan keluaran, misalnya, 36 V, tetapi dapat menjadi kritis ketika beroperasi di bawah 5 V - dalam hal ini, dioda Schottky harus dipilih, yang dicirikan oleh rendah nilai parameter ini.
Varietas jembatan dioda dan penandaannya
Jembatan dioda dapat dirakit pada dioda diskrit. Untuk mengamati polaritas, Anda perlu memperhatikan tandanya. Dalam beberapa kasus, tanda dalam bentuk pola diterapkan langsung ke badan perangkat semikonduktor. Ini khas untuk produk dalam negeri.
Perangkat asing (dan banyak Rusia modern) ditandai dengan titik atau cincin. Dalam kebanyakan kasus, ini adalah penunjukan anoda, tetapi tidak ada jaminan. Lebih baik melihat manual atau menggunakan tester.
Anda dapat membuat jembatan dari rakitan - empat dioda digabungkan dalam satu paket, dan sambungan kabel dapat dilakukan dengan konduktor eksternal (misalnya, pada papan sirkuit tercetak). Skema perakitan dapat bervariasi, jadi untuk koneksi yang benar, Anda perlu melihat lembar data.
Misalnya, rakitan dioda BAV99S, yang berisi 4 dioda tetapi hanya memiliki 6 pin, memiliki dua setengah jembatan di dalamnya, terhubung sebagai berikut (ada titik pada kasing di dekat pin 1):
Untuk mendapatkan jembatan penuh, Anda perlu menghubungkan output yang sesuai dengan konduktor eksternal (jejak merah menunjukkan trek jika menggunakan kabel tercetak):
Dalam hal ini, tegangan bolak-balik diterapkan ke pin 3 dan 6. Kutub positif konstanta dihilangkan dari pin 5 atau 2, dan kutub negatif diambil dari pin 4 atau 1.
Dan opsi termudah adalah merakit dengan jembatan yang sudah jadi di dalamnya.Dari produk dalam negeri, ini bisa KTs402, KTs405, ada jembatan perakitan produksi luar negeri. Dalam banyak kasus, penandaan kesimpulan diterapkan langsung ke kasus, dan tugas dikurangi hanya menjadi pilihan yang benar sesuai dengan karakteristik dan koneksi bebas kesalahan. Jika tidak ada penunjukan eksternal dari kesimpulan, Anda harus merujuk ke direktori.
Keuntungan dan kerugian
Keuntungan dari jembatan dioda terkenal:
- skema bekerja selama beberapa dekade;
- kemudahan perakitan dan koneksi;
- diagnosis kesalahan sederhana dan perbaikan mudah.
Sebagai kerugian, perlu disebutkan peningkatan dimensi dan berat rangkaian dengan peningkatan daya, serta kebutuhan untuk menggunakan heat sink untuk dioda daya tinggi. Tapi tidak ada yang bisa dilakukan tentang itu - fisika tidak bisa ditipu. Ketika kondisi ini menjadi tidak dapat diterima, perlu untuk memutuskan transisi ke sirkuit catu daya berdenyut. Omong-omong, dioda penghubung dapat digunakan di dalamnya.
Perlu juga dicatat bahwa bentuk tegangan keluaran jauh dari konstan. Untuk bekerja dengan konsumen yang menuntut stabilitas tegangan suplai, perlu menggunakan jembatan bersama dengan filter pemulusan, dan, jika perlu, stabilisator keluaran.
Artikel serupa:
