РазноеСхема генератора диодный мост: Диодный Мост Генератора, Проверка Неисправностей Мультиметром, Снятие, Замена Или Ремонт Своими Руками, Схема Подключения – 403 — Доступ запрещён

Схема генератора диодный мост: Диодный Мост Генератора, Проверка Неисправностей Мультиметром, Снятие, Замена Или Ремонт Своими Руками, Схема Подключения – 403 — Доступ запрещён

Содержание

Что такое диодный мост [+ схема подключения], для чего нужен и как работает

Диодный мост – электрическое устройство, предназначенное выпрямления тока, то есть для преобразования переменного тока в постоянный.

Содержание статьи

Диодные мосты – важная часть электронных приборов, питающихся от бытовой электросети напряжением 220 В и частотой 50 (60) Гц. Его второе название – двухполупериодный выпрямитель. Диодный мост состоит из полупроводниковых выпрямительных диодов или из диодов Шоттки. Элементы могут отдельно распаиваться на плате. Однако современный вариант – объединение диодов в одном корпусе, который носит название «диодная сборка». Диодные мосты активно используются в электронике, трансформаторных и импульсных блоках питания, люминесцентных лампах. В сварочные аппараты устанавливают мощные полупроводниковые сборки, которые крепятся к теплоотводящему устройству.

Схема диодной сборки из 4-х диодов

Схема диодного моста из 4 диодов

Что такое диодный мост и из каких элементов он состоит

Диодный мост в схемах, применяемых в сетях с однофазным напряжением, состоит из четырех диодов, представляющих собой полупроводниковый элемент с одним p-n переходом. Ток в таком полупроводнике проходит только в одном направлении при подключении анода к плюсу источника, а катода – к минусу. Если подключение будет обратным, ток закрывается. Диодный мост для трехфазного электрического тока отличается наличием шести диодов, а не четырех. Существенные различия в принципе работы между мостовыми схемами для однофазных и трехфазных сетей отсутствуют.

Устройство диода

Устройство диода

Диод Шоттки – еще один вид полупроводниковых элементов, используемых в диодных мостах. Его основным отличием является переход металл-полупроводник, называемый «барьером Шоттки». Как и переход p-n, он обеспечивает проводимость в одну сторону. Для изготовления устройств Шоттки применяют арсенид галлия, кремний и металлы: золото, платину, вольфрам, палладий. При приложении небольших напряжений – до 60 В – диод Шоттки отличается малым падением напряжения на переходе (не более 0,4 В) и быстродействием. При бытовом напряжении 220 В он ведет себя как обычный кремниевый выпрямительный полупроводник. Сборки из таких полупроводниковых устройств часто устанавливаются в импульсных блоках питания.

Как работает диодный мост: для чайников, просто и коротко

На вход диодного моста подается переменный ток, полярность которого в бытовой электросети меняется с частотой 50 Гц. Диодная сборка «срезает» часть синусоиды, которая для прибора «является» обратной, и меняет ее знак на противоположный. В результате на выходе к нагрузке подается пульсирующий ток одной полярности.

Схема диодного моста

Обозначение диодного моста на схеме

Частота этих пульсаций в 2 раза превышает частоту колебаний переменного тока и равна в данном случае 100 Гц.

Пульсации диодного моста

Работа диодного моста

На рисунке а) изображена обычная синусоида напряжения переменного тока. На рисунке б) – срезанные положительные полуволны, полученные при использовании выпрямительного диода, который пропускает через себя положительную полуволну и запирается при прохождении отрицательной полуволны. Как видно из схемы, одного диода для эффективной работы недостаточно, поскольку «срезанная» отрицательная часть полуволн теряется и мощность переменного тока снижается в 2 раза. Диодный мост нужен для того, чтобы не просто срезать отрицательную полуволну, а поменять ее знак на противоположный. Благодаря такому схемотехническому решению, переменный ток полностью сохраняет мощность. На рисунке в) – пульсирующее напряжение после прохождения тока через диодную сборку.

Пульсирующий ток строго назвать постоянным нельзя. Пульсации мешают работе электроники, поэтому для их сглаживания после прохождения диодного моста в схему нужно включить фильтры. Простейший тип фильтра – электролитические конденсаторы значительной емкости.

На печатных платах и принципиальных схемах диодный мост, в зависимости от того, как он устроен (отдельные элементы или сборка), может обозначаться по-разному. Если он состоит из отдельно впаянных диодов, то их обозначают буквами VD, рядом с которыми указывают порядковый номер – 1-4. Буквами VDS обозначают сборки, иначе –VD.

Чем можно заменить диодный мост-сборку

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

  • меньшей площади, занимаемой сборкой на схеме;
  • упрощению работы сборщика схемы;
  • единому тепловому режиму для всех четырех полупроводниковых устройств.
Различные варианты сборки диодного моста

Различные варианты сборки диодного моста

У такого схемотехнического решения есть и минус – в случае выхода из строя хотя бы одного полупроводника придется заменять всю сборку.

Для чего нужен диодный мост в генераторе автотехники

Диодный мост в генераторе

Диодный мост в генераторе

Это схемотехническое решение используется в электрических схемах автомобилей и мотоциклов. Диодный мост, устанавливаемый на генераторе переменного тока, нужен для преобразования вырабатываемого им переменного напряжения в постоянное. Постоянный ток служит для подзарядки АКБ и питания всех электропотребителей, имеющихся в современном транспорте. Требуемая мощность полупроводников в мостовой схеме определяется номинальным током, вырабатываемым генератором. В зависимости от этого показателя, полупроводниковые приборы разделяют на следующие группы по мощности:

  • маломощные – до 300 мА;
  • средней мощности – от 300 мА до 10 А;
  • высокомощные – выше 10 А.

Для автотехники обычно применяют мосты из кремниевых диодов, способных отвечать эксплуатационным требованиям в широком температурном диапазоне – от -60°C до +150°C.

Чем заменить диодный мост в генераторе

В большинстве моделей авто- и мототехники мостовые сборки впаивают в алюминиевый радиатор, поэтому в случае выхода из строя их придется выпаивать и выпрессовывать из радиаторной пластины и заменять на новый. Поскольку это довольно сложная процедура, лучше избегать возникновения факторов, из-за которых сгорает диодный мост. Наиболее часто встречающиеся причины этой проблемы:

  • на плату попала жидкость;
  • грязь вместе с маслом проникла к полупроводникам и вызвала короткое замыкание;
  • изменение положения полюсов контактов на АКБ.

Видео: принцип работы диодного моста


Была ли статья полезна?

Да

Нет

Оцените статью

Что вам не понравилось?


Другие материалы по теме


Диодный мост в генераторе

Анатолий Мельник

Специалист в области радиоэлектроники и электронных компонентов. Консультант по подбору деталей в компании РадиоЭлемент.


Диодный мост соединяет обмотки в треугольник или в звезду. — Генераторы — — Каталог статей

Звезда и треугольник с помощью диодного моста

Генератор автомобиля делается трехфазным. Можно сделать однофазным, но с конца 19 века известно, что трехфазные генераторы лучше однофазных, — они меньше, мощнее, и форма выходного переменного напряжения лучше – ближе к постоянному напряжению.

Трехфазная система получается применением трех отдельных обмоток на одном статоре.

 Каждая обмотка имеет два вывода – начало и конец. Получается, что при намотке образуется шесть концов. Обмотки объединяются в трехфазную систему, для этого их соединяют между собой. Получается соединение звездой или треугольником.


                         
Очевидных преимуществ для автомобильного генератора нет ни у треугольника, ни у звезды, поэтому, применяют обе схемы соединения. Схема выбирается при расчете данного типа генератора. 

Треугольник позволяет использовать тонкий провод, но требует больше число витков в обмотке, звезда требует меньше число витков, но толщина провода должна быть больше, таким образом вес и объем обмотки, получается примерно одинаковым.
Обмотка генератора может быть уже соединена в треугольник (например генератор 161.3701) или в звезду (например генератор 372.3701). И в том и в другом случае от обмотки отходит только три монтажных вывода для соединения с диодным мостом генератора (для некоторых обмоток звездой делается четвертый вывод от средней точки звезды).

             

                 
  

Для многих современных генераторов соединение в треугольник или звезду не сформировано в обмотке, то есть, от статора отходят все шесть концов и они припаиваются к диодному мосту.

 
В этом случае, соединение в треугольник или звезду предусмотрено в конструкции диодного моста.

Например, все современные генераторы BOSCH, или наши генераторы 5102.3771 (ВАЗ 2110-12) звездой, 9402.3701-06 (Калиновский) треугольником. 

Диодный мост, своими внутренними соединениями соединяет выводы обмотки статора в звезду или в треугольник.  Посмотрим схему

                          

Подключение обмотки к диодному мосту Треугольником

              

Подключение обмотки к диодному мосту Звездой

                       
             


С практической точки зрения в ремонтном деле, это не имеет значения, если использовать диодный мост точно такой, который нужен для данного генератора.
 
 Однако бываю случаи, когда внешне одинаковые диодные мосты, могут иметь разное внутреннее соединение — один в треугольник, а другой в звезду, тогда путаница приводит к неправильной работе генератора. Обмотка, рассчитанная на включение звездой, соединяется в треугольник, получается, что от нее требуется больший ток и она перегревается и может сгореть.  Обмотка рассчитанная на включение треугольником, соединяется звездой, ЭДС генератора сильно увеличивается, что может привести к выходу из строя регулятора напряжения.

Чтобы избежать такой путаницы надо точно определить номер генератора (номер обмотки) и применить диодный мост только тот, который предназначен для данного генератора.

Например, совершенно одинаково выглядят, так что их можно перепутать

Диодный мост Звездой (Star)  № 233524   F00M113235  
Применяется для генератора на Ford Transit

и 

Диодный мост Треугольником (Delta) 230360  F00M123202   
Применяется для генератора на Opel Astra

или 

Диодный мост Звездой (Star) 139921 F00M123200      

WolksWagen, AUDI 

и

Диодный мост Треугольником (Delta) 233561 F00M123211    
Fiat Doblo

Как быть, если номер диодного моста на замену неизвестен? Тогда надо прозвонить старый неисправный диодный мост, который стоял на этом генераторе и определить – треугольник, он или звезда, и прозвонить новый диодный мост, если прозвонка совпадает, то диодный мост можно ставить (хотя сохраняется риск, что диодный мост не подойдет по максимальному току  и предельному напряжению).


Прозвонка диодного моста, если нужно определить треугольник он или звезда


 

На рисунках показаны перемычки, соединяющие клеммы диодного моста для пайки обмотки
Эти перемычки на самом деле не видны, они внутри конструкции диодного моста.
Если диодный мост треугольником, то у него прозваниваются  2 и  3 точка, 4 и 5 точка , 1 и 6 точка.
Если диодный мост звездой, то у него прозваниваются 1, 3 и 5точка
 

диодный мост генератора

Диодный мост генератора устанавливается на любом современном автомобиле или мотоцикле с генератором переменного тока и предназначен для выпрямления переменного тока (вырабатываемого генератором) в постоянный, который необходим для зарядки аккумуляторной батареи и для питания всех потребителей любого современного транспортного средства. В этой статье, больше рассчитанной на новичков, будет подробно описано, что из себя представляет диодный мост современных машин, его устройство, проверка работоспособности, возможный ремонт и другие нюансы.

Примерно в середине прошлого века начали появляться более мощные и в то же время более лёгкие генераторы переменного тока, взамен старых коллекторных генераторов постоянного тока. Но у новых более мощных генераторов не стало коллектора, работающего в качестве выпрямителя и потребовалось оснащать новые генераторы устройством, которое бы выравнивало пульсирующий переменный ток в постоянный, так необходимый для зарядки аккумулятора и питания потребителей автомобиля или мотоцикла.

Так и появился диодный мост генератора — состоящий из нескольких выпрямителей переменного тока — полупроводниковых диодов.

Основными элементами любого выпрямителя в современном генераторе автомобиля или мотоцикла являются полупроводниковые диоды, которые способны проводить ток только в одном направлении и тем самым выпрямлять его. Сам по себе полупроводниковый диод это и есть выпрямитель, который используется для преобразования переменного тока в постоянный.

Но полупроводниковый выпрямительный диод применяют не только в генераторах переменного тока транспортных средств, а так же в различных цепях управления, в том числе и в сильноточных цепях, умножителях напряжения и других электронных устройствах.

Мощность диодов, применяемых в автомобильных генераторах (и не только) зависит от номинала максимального тока, который способен вырабатывать генератор. Выпрямительные диоды можно условно разделить на полупроводниковые приборы малой мощности (примерно до 300 mA), средней мощности (от 300 mА до 10 Ампер) и большой мощности (более 10 Ампер).

Подбор полупроводниковых выпрямительных диодов нужной мощности конечно же зависит от мощности автомобильного генератора и чем она больше, тем мощнее используемые диоды в генераторе. Ну а по типу используемого материала в полупроводниковых диодах, они бывают кремниевые и германиевые.

Кремниевые диоды имеют во много раз меньшие обратные токи и ощутимо более высокую величину допустимого обратного напряжения, которое может доходить даже и 1000, а иногда и 1500 Вольт, а у германиевых допустимый вольтаж составляет максимум 400 Вольт.

Разница ощутимая и в последнее время всё чаще начали применять кремниевые выпрямительные диоды. К тому же работоспособность кремниевых полупроводниковых диодов сохраняется при диапазоне температур от -60 до +150 градусов С, а у германиевых диодов диаппазон поменьше, от -60 до +85 градусов С.

В генераторах современных автомобилей и мотоциклов используют несколько диодов, закрепляемых на алюминиевых пластинах, служащих радиаторами охлаждения диодов (так называемый диодный мост или подкова, так как пластины имеют форму подковы). Сами диоды на большинстве авто-мото генераторов запрессовывают на заводе в алюминиевые радиаторные пластины, которые имеют чуть меньшие по диаметру отверстия, чем корпуса диодов.

И в случае ремонта ( о ремонте ниже) вышедшие из строя диоды нужно будет отпаять и затем выпрессовать. Но сначала нужно проверить их работоспособность и выявить неисправность.

Диодный мост генератора — устройство и проверка неисправности.

Диодный мост современного генератора (как проверить работоспособность генератора читаем тут) состоит из двух алюминиевых пластин, которые служат радиаторами охлаждения и которые изолированы друг от друга диелектриком. К каждой из двух пластин (на большинстве генераторов) подключены по три диода одним из своих выводов (на некоторых по 4 пары диодов).

Вторые выводы каждого из трёх диодов соединяются между собой общей точкой соединения (см. электросхему слева) и далее в каждой точке выводы ещё соединяются с тремя выводами трёхфазной обмотки статора генератора.

К этим же точкам ещё подключаются три дополнительных диода (более мелких — см. электросхему слева и видеоролик чуть ниже).

Ну и вторые выводы трёх дополнительных диодов (служащих для питания реле или обмотки возбуждения) соединяются в одну точку и подключаются к шине, а та в свою очередь подключается к проводу, идищему к реле-регулятору напряжения (как проверить исправность реле-регулятора я подробно описал вот здесь).

Вся схема подключена по мостовой схеме и поэтому и называется диодный мост генератора и именно диодный мост в целом и служит выпрямителем переменного тока генератора в постоянный ток, необходимый для зарядки батареи и питания потребителей.

У генератора могут быть несколько неисправностей, о которых можно почитать вот здесь (а о ремонте генератора читаем вот в этой статье) и одной из неисправностей генератора автомобиля, или мотоцикла, является выход из строя выпрямительных диодов.

При их проверке основываются на том, что выпрямительный диод — это электронный прибор, который в исправном состоянии в одном направлении пропускает ток, а в другом нет. И именно на этом и основана проверка исправности диодного моста генератора, которая буде описана ниже и которую так же можно посмотреть в видеоролике выше.

Для проверки полупроводниковых диодов потребуется снять диодный мост (подкову) с генератора и так же потребуется обыкновенный тестер мультиметр (как его выбрать новички могут почитать вот тут). Перед работой прибор следует включить в режим проверки диодов — тоесть установить переключатель в положении напротив значка, означающего диод. А провода щупов подключаем в гнёзда для замера сопротивления (как в показано видеоролике выше).

При проверке исправности диодного моста лучше всего проверять каждый диод по отдельности и для этого щупы тестера нужно подключать непосредственно к каждому диоду (один щуп, например красный, подключаем к корпусу (донышку) проверяемого диода, а второй чёрный щуп подключаем к выводу диода.

При этом мы видим на экране тестера какое то условное сопротивление ( на разных генераторах по разному и зависит от мощности — примерно в пределах 400 — 800 Ом) и это значит что проверяемый диод в этом направлении пропускает ток. Теперь следует поменять местам щупы тестера (красный щуп к выводу, а чёрный к корпусу проверяемого диода). При таком подключении щупов мы видим на экране тестера единицу, означающую, что в этом направлении диод заперт и не пропускает ток и это значит что такой диод исправен.

Аналогично проверяем остальные два диода, расположенные на этой же алюминиевой пластине. Все они должны работать так же, то есть при проверке пропускать ток только в одном направлении.

На второй пластине три других диода работают наоборот (подключены в обратной полярности и полупроводник развёрнут и подключен наоборот), но проверка их тестером отличается лишь тем, что при подсоединении красного щупа тестера к корпусу, а чёрного к выводу проверяемого диода, ток не должен проходить (тестер показывает единицу, означающую, что проверяемый диод закрыт), а если поменять местами щупы, то тестер должен показать сопротивление (ток проходит).  Проверяем также и два остальных диода, впресованных в эту же алюминиевую пластину.

Если же при подключениях щупов в любом виде к какому то диоду, цифровой тестер показывает единицу (в обоих направлениях) то такой диод пробит и его следует заменить. Если же при подключении щупов тестера в любом виде (в обоих направлениях) мы видим какое то значение на тестере, то такой диод имеет короткое замыкание и его тоже следует менять. Также проверяются и три дополнительных диода (маленьких).

Следует учесть, что при показаниях тестера (в положении когда ток проходит) должны быть сопротивления как можно ближе одинаковые по значениям. А чем больше отличия в показаниях тестера при проверке диодов одной пластины, тем больше вероятность неисправности диодов (тех, которые ощутимо отличаются по показаниям сопротивления от других диодов).

А допустимые отклонения при проверке каждого диода желательно не должны быть более 5 единиц в показаниях тестера и если какой то диод отличается по показаниям от остальных, то его желательно заменить, так как при больших токах, когда генератор будет работать, такой диод будет работать плохо и будут проблемы с зарядкой.

Чтобы заменить дефектный диод, его нужно отпаять и выпрессовать, затем запрессовать новый диод и припаять его — подробнее об этом я напишу ниже в разделе ремонт диодного моста.

Ну и ещё можно проверить диодный мост полностью, подключив оба щупа тестера к двум разным алюминиевым пластинам. При этом например красный щуп подключаем к одной из пластин, а чёрный к другой и видим , что тестер показывает какое то сопротивление. Далее меняем щупы местами и подключаем к тем же пластинам и при этом тестер должен показать единицу, то есть все диоды заперты, исправны и проводят ток только в одном направлении.

Если же при обоих подключениях щупов (при замене их местами) тестер показывает какое то значение сопротивления (близкое по значению при обоих подключениях щупов) то такой диодный мост генератора неисправен.

Следует сказать, что проверки с помощью тестера, которые я описал выше являются лишь примерными и более точную проверку следует производить под нагрузкой. Для этого следует подключить через диоды лампу (которая потребляет примерно пять ампер), согдасно приведённой мной электросхеме на рисунке слева и затем подать напряжение от аккумулятора.

И если лампа, при подключении к ней диодного моста будет гореть в одном направлении (при одной полярности) и гаснуть при другом направлении (при обратной полярности) то такой диодный мост можно считать исправным.

Диодный мост генератора : ремонт — замена неисправных диодов.

Проверив диодный мост вашего генератора, как было описано выше и выявив неисправные диоды, конечно же гораздо проще купить новый диодный мост и заменить его полностью. Для отечественных автомобилей он стоит не дорого, а вот для некоторых иномарок цена на новый диодный мост может неприятно удивить. И кто не хочет платить свои кровные, то есть смысл заменить только лишь вышедшие из строя диоды, которые стоят ощутимо дешевле всего диодного моста.

Для работы потребуется паяльник, мощностью не менее 50 ватт, стальная или легкосплавная трубка диаметром 12 — 15 мм. (зависит от диаметра диодов), выколотка (в качестве выколотки подойдёт медная, или латунная трубка, или пруток потоньше, диаметром 8-10 мм) а так же желательно использовать краску (лучше термостойкую кремнийорганическую краску) которой нужно будет потом покрыть места спаек, чтобы исключить коррозию олова.

Ну и конечно же потребуются сами новые диоды, которые имеют маркировку и номинал мощности такой же, как и вышедшие из строя диоды с вашего диодного моста. Следует отметить, что мощные диоды (на 50 ампер) в авто-магазинах найти не так то просто.

Максимум что вам могут предложить в большинстве магазинов — это диоды на 30 — 35 ампер, которые предназначены для не слишком мощных генераторов (80 — 100 А). Но мощные диоды можно найти и заказать в некоторых интернет магазинах (например в интернет-каталоге «CARGO»). Требуемый номинал диода можно вычислить по мануалу своего автомобиля.

Для мощных генераторов на 140 ампер, установленных на некоторых иномарках потребуется 12 диодов (6+6), а для более слабых по мощности генераторов на 80 ампер нужно будет найти всего 6 диодов (3+3). Но все диоды можно и не менять, а всего лишь заменить вышедшие из строя (как их проверить было написано выше)..

Основная трудность при замене диодов заключается в том, что они запрессованы в алюминиевые пластины с натягом и чтобы их заменить, потребуется выбить старые и затем запрессовать новые. Для того, чтобы выбить неисправный диод, следует сначала отпаять от него вывод (контактную пластину) и после этого аккуратно отогнуть контактную пластину.

Отпаяв и отогнув в сторону контактную пластину от вывода диода, затем для удобства отрезаем от диода вывод. Далее укладываем пластину (подкову) на трубку диаметром 12-15 мм, зажатую в тиски да так, чтобы диод, который нужно выбить, расположился внутри отверстия трубки, а пластина (подкова) полностью легла на торец трубки. Теперь следует упереть выколтку (трубка или пруток — диаметр 8 мм) в донышко диода и выбить его несильными ударами молотка.

После этого заново укладываем пластину на торец трубки (завальцовка на пластине, с отверстием от старого диода, тоже должна вставиться внутрь трубки) берём новый диод, устанавливаем его в отверстие от старого диода и опять же используем 8-ми миллиметровую медную трубку или пруток, уперев его в донышко нового диода и аккуратно запрессовываем его в отверстие пластины (подковы), нанося несильные удары по трубке.

Далее остаётся немного укоротить вывод нового диода и затем разогнуть контактную пластину, чтобы она коснулась (лучше наделась) на вывод нового диода и спаять их вместе. Место спайки желательно закрасить термостойкой краской. Заменив диоды, остаётся вернуть диодный мост на своё место под крышкой генератора и подсоединить все выводы (о правильной замене диодного моста показано в видео ниже).

Многих водителей интересует вопрос, почему выходит из строя один или несколько диодов в диодном мосту генератора. Причин может быть несколько, но наиболее частая причина — это попадание воды в полость генератора. Крышка, под которой расположен диодный мост генератора имеет вентиляционные отверстия, а генератор расположен на некоторых машинах в месте, которое омывается потоками воды. Чтобы хоть как то исключить попадание влаги на генератор дождливой осенью, желательно установить на свой автомобиль защиту картера.

Надеюсь данная статья будет полезна начинающим водителям, или ремонтникам, и поможет заменить, или отремонтировать диодный мост генератора, успехов всем.

Диодный мост. Назначение, обозначение на схеме и внешний вид.

Схема диодного моста

Одной из важнейших частей электронных приборов питающихся от сети переменного тока 220 вольт является так называемый диодный мост. Диодный мост – это одно из схемотехнических решений, на основе которого выполняется функция выпрямления переменного тока.

Как известно, для работы большинства приборов требуется не переменный ток, а постоянный. Поэтому возникает необходимость в выпрямлении переменного тока.

Например, в составе блока питания, о котором уже заходила речь на страницах сайта, присутствует однофазный полномостовый выпрямитель – диодный мост. На принципиальной схеме диодный мост изображается следующим образом.

Схема диодного моста
Схема диодного моста

Это так называемый однофазный выпрямительный мост, один из нескольких типов выпрямителей, которые активно применяются в электронике. С его помощью производят двухполупериодное выпрямление переменного тока.

В железе это выглядит следующим образом.

Диодный мост из отдельных диодов
Диодный мост из отдельных диодов S1J37

Схему эту придумал немецкий физик Лео Гретц, поэтому данное схемотехническое решение иногда называют «схема Гретца» или «мост Гретца». В электронике данная схема применяется в настоящее время повсеместно. С появлением дешёвых полупроводниковых диодов эту схему стали применять всё чаще и чаще. Сейчас ею уже никого не удивишь, но в эпоху радиоламп «мост Гретца» игнорировали, поскольку она требовала применения аж 4 ламповых диодов, которые стоили по тем временам довольно дорого.

Как работает диодный мост?

Пару слов о том, как работает диодный мост. Если на его вход (обозначен значком «~») подать переменный ток, полярность которого меняется с определённой частотой (например, с частотой 50 герц, как в электросети), то на выходе (выводы «+» и «-») мы получим ток строго одной полярности. Правда, этот ток будет иметь пульсации. Частота их будет вдвое больше, чем частота переменного тока, который подаётся на вход.

Таким образом, если на вход диодного моста подать переменный ток электросети (частота 50 герц), то на выходе получим постоянный ток с пульсациями частотой 100 герц. Эти пульсации нежелательны и могут в значительной степени помешать работе электронной схемы.

Чтобы «убрать» пульсации необходимо применить фильтр. Простейший фильтр – это электролитический конденсатор достаточно большой ёмкости. Если взглянуть на принципиальные схемы блоков питания, как трансформаторных, так и импульсных, то после выпрямителя всегда стоит электролитический конденсатор, который сглаживает пульсации тока.

Обозначение диодного моста на схеме.

На принципиальных схемах диодный мост может изображаться по-разному. Взгляните на рисунки ниже – всё это одна и та же схема, но изображена она по-разному. Думаю, теперь взглянув на незнакомую схему, вы с лёгкостью обнаружите его.

Различные варианты изображения диодного моста

Диодная сборка.

Диодный мост во многих случаях обозначают на принципиальных схемах упрощённо. Например, вот так.

Условное обозначение сборки диодного моста

Обычно, такое изображение либо служить для того, чтобы упростить вид принципиальной схемы, либо для того, чтобы показать, что в данном случае применена диодная выпрямительная сборка.

Сборка диодного моста (или просто диодная сборка) – это 4 одинаковых по параметрам диода, которые соединены по схеме мостового выпрямителя и запакованы в один общий корпус. У такой сборки 4 вывода. Два служат для подключения переменного напряжения и обозначаются значком «~». Иногда могут иметь обозначение AC (Alternating Current — переменный ток).

Оставшиеся два вывода имеют обозначения « + » и « — ». Это выход выпрямленного, пульсирующего напряжения (тока).

Внешний вид и цоколёвка монолитной диодной сборки

Диодная сборка выпрямительного моста является более технологичной деталью. Она занимает меньше места на печатной плате. Для робота-сборщика на заводе проще и быстрее установить одну монолитную деталь вместо четырёх. Ещё одним из плюсов такой сборки можно считать то, что при работе все диоды внутри неё находятся в одном тепловом режиме.

Также стоит отметить и то, что сборки, порой, стоят дешевле, чем четыре отдельных диода. Но и в бочке мёда должна быть ложка дёгтя. Минус диодных сборок в том, что если выходит из строя хотя бы один диод, то менять её придётся полностью. Поэтому не лишним будет научиться проверять диодный мост мультиметром.

Думаю понятно, что в случае отдельных диодов нужно просто заменить один неисправный диод, что, соответственно, обойдётся дешевле.

В реальности сборка диодного моста может выглядеть вот так.

Диодная сборка KBL02
Диодная сборка KBL02 на печатной плате

Или вот так.

Диодная сборка на плате компьютерного блока питания
Диодная сборка RS607 на плате компьютерного блока питания

А вот так выглядит диодная сборка DB107S для поверхностного (SMD) монтажа. Несмотря на свои малые размеры, сборка DB107S выдерживает прямой ток 1 A и обратное напряжение в 1000 V.

Диодная сборка DB107S

Более мощные выпрямительные диодные мосты требуют охлаждения, так как при работе они сильно нагреваются. Поэтому их корпус конструктивно выполнен с возможностью крепления на радиатор. На фото – диодный мост KBPC2504, рассчитанный на прямой ток 25 ампер.

Диодный мост KBPC2504

Естественно, любую мостовую сборку можно заменить 4-мя отдельными диодами, которые соответствуют нужным параметрам. Это бывает необходимо, когда нужной сборки нет под рукой.

Иногда это вводит новичков в замешательство. Как же правильно соединить диоды, если предполагается изготовление диодного моста из отдельных диодов? Ответ изображён на следующем рисунке.

Условное обозначение диодного моста и диодной сборки
Условное изображение диодного моста и диодной сборки

Как видим всё довольно просто. Чтобы понять, как нужно соединить диоды, нужно вписать в стороны ромба изображение диода.

На принципиальных схемах и печатных платах диодный мост могут обозначать по-разному. Если используются отдельные диоды, то рядом с ними просто указывается сокращённое обозначение – VD, а рядом ставиться его порядковый номер в схеме. Например, вот так: VD1VD4. Иногда применяется обозначение VDS. Данное обозначение указывается обычно рядом с условным обозначением выпрямительного моста. Буква S в данном случае подразумевает, что это сборка. Также можно встретить обозначение BD.

Где применяется схема диодного моста?

Мостовая схема активно применяется практически в любой электронике, которая питается от однофазной электросети переменного тока (220 V): музыкальных центрах, DVD-проигрывателях, кинескопных и ЖК-телевизорах… . Да где его только нет! Кроме этого, он нашёл применение не только в трансформаторных блоках питания, но и в импульсных. Примером импульсного блока питания, в котором применяется данная схема, может служить рядовой компьютерный блок питания. На его плате легко обнаружить либо выпрямительный мост из отдельных мощных диодов, либо одну диодную сборку.

Вы легко найдёте диодный мост на печатных платах электро-пускорегулирующих аппаратов (ЭПРА) или по-простому «балластах», а также в компактных люминесцентных лампах (КЛЛ).

В сварочных аппаратах можно обнаружить очень мощные диодные мосты, которые крепятся к теплоотводу. Это лишь несколько примеров того, где может применяться данное схемотехническое решение.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Диодный мост — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 24 сентября 2016; проверки требуют 19 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 24 сентября 2016; проверки требуют 19 правок.

Дио́дный мо́ст — электрическое устройство, предназначенное для преобразования («выпрямления») переменного тока в пульсирующий (постоянный). Такое выпрямление называется двухполупериодным[1].

Схема включения

Выполняется по мостовой схеме Гретца. Изначально она была разработана с применением радиоламп, но считалась сложным и дорогим решением, вместо неё применялась схема Миткевича со сдвоенной вторичной обмоткой в питающем выпрямитель трансформаторе. Сейчас, когда полупроводники очень дёшевы, в большинстве случаев применяется мостовая схема.

Вместо диодов в схеме могут применяться вентили любых типов — например селеновые столбы, принцип работы схемы от этого не изменится.

На вход (Input) схемы подаётся переменное напряжение (не обязательно синусоидальное). В каждый из полупериодов ток проходит только через 2 диода, 2 других — заперты:

Выпрямление положительной полуволны ←{\displaystyle \leftarrow }

→{\displaystyle \rightarrow }

\rightarrow Выпрямление отрицательной полуволны
\rightarrow Анимация принципа работы \rightarrow При выпрямлении 3-фазного тока 3-фазным выпрямителем результат получается ещё более «гладким»

В результате, на выходе (DC Output) получается напряжение, пульсирующее с частотой, вдвое большей частоты питающего напряжения:

\rightarrow Красным — исходное синусоидальное напряжение , зелёным — однополупериодное выпрямление (для сравнения), синим — рассматриваемое двухполупериодное

Эта же схема может быть использована при питании ответственных нагрузок постоянным током в целях их защиты от переполюсовки.

\rightarrow Подключение конденсатора

Практически, для получения постоянного (а не пульсирующего) напряжения, схему надо дополнить фильтром на конденсаторе, а также, возможно, дросселем и стабилизатором напряжения.

Двухполупериодное выпрямление с помощью моста (по сравнению с однополупериодным) позволяет:

  • получить на выходе напряжение с повышенной частотой пульсаций, которое проще сгладить фильтром на конденсаторе
  • избежать постоянного тока подмагничивания в питающем трансформаторе
  • увеличить коэффициент использования габаритной мощности трансформатора (для однополупериодного выпрямителя он составляет около 0,45, так как через нагрузку протекает только один полупериод переменного тока), что позволяет сделать его магнитопровод меньшего сечения.
  • Происходит двойное падение напряжения по сравнению с однополупериодным выпрямлением (прямое напряжение диода × 2 ≈ 1 В), это иногда нежелательно в низковольтных схемах. Одновременно удваиваются потери энергии (рассеяние тепла) на выпрямительных диодах, что ощутимо снижает КПД мощных низковольтных (на напряжение в несколько вольт) выпрямителей. Частично этот недостаток может быть преодолён за счет использования диодов Шоттки с малым падением напряжения. Также меньшими потерями энергии при мощном низковольтном выпрямлении обладает двухполупериодный выпрямитель со средней точкой, в котором ток в каждом полупериоде протекает не через два, а через один диод.
  • При перегорании одного из диодов схема превращается в однополупериодную, что может быть не замечено вовремя, и в устройстве появится скрытый дефект.
\rightarrow Внешний вид однокорпусных мостов

Мосты могут быть изготовлены из отдельных диодов, и могут быть выполнены в виде монолитной конструкции (диодная сборка).

Монолитная конструкция, как правило, предпочтительнее — она дешевле и меньше по объёму (хотя не всегда той формы, которая требуется). Диоды в ней подобраны на заводе и наверняка имеют одинаковые параметры и при работе находятся в одинаковом тепловом режиме. Сборку проще монтировать.

В монолитной конструкции при выходе из строя одного диода приходится менять весь монолит. В конструкции из отдельных диодов может меняться только один диод.

При выпрямлении больших токов на диодах рассеивается значительная тепловая энергия, поэтому применяются дискретные диоды средней или большой мощности, допускающие установку на внешний теплоотвод.

В СССР/России:

  • материал диодов:
  • Ц — мост
  • число (2…4 цифры) Обозначают порядковый номер разработки данного типа моста.
  • буква
  1. Однополупериодным выпрямителем называется выпрямление с помощью 1 диода.

схема сборки своими руками, подключение к трансформатору

Преобразовать переменный ток в постоянный поможет диодный мост – схема и принцип действия этого устройства приводятся ниже. В обычной осветительной цепи течет переменный ток, который 50 раз в течение одной секунды меняет свою величину и направление. Его превращение в постоянный – достаточно часто встречающаяся необходимость.

Принцип действия полупроводникового диода

Полупроводниковый диодРис. 1

Название описываемого устройства ясно указывает, что эта конструкция состоит из диодов – полупроводниковых приборов, хорошо проводящих электричество в одном направлении и практически не проводящих его в противоположную сторону. Изображение этого прибора (VD1) на принципиальных схемах приведено на рис. 2в. Когда ток по нему течет в прямом направлении – от анода (слева) к катоду (справа), сопротивление его мало. При изменении направления тока на противоположное сопротивление диода многократно возрастает. В этом случае через него течет мало отличающийся от нуля обратный ток.

Поэтому при подаче на цепочку, содержащую диод, переменного напряжения Uвх (левый график), электричество через нагрузку течет только в течение положительных полупериодов, когда к аноду приложено положительное напряжение. Отрицательные полупериоды «срезаются», и ток в сопротивлении нагрузки в это время практически отсутствует.

Строго говоря, выходное напряжение Uвых (правый график) является не постоянным, хотя и течет в одном направлении, а пульсирующим. Нетрудно понять, что количество его импульсов (пульсаций) за одну секунду равно 50. Это не всегда допустимо, но пульсации можно сгладить, если подсоединить параллельно нагрузке конденсатор, имеющий достаточно большую емкость. Заряжаясь во время импульсов напряжения, в промежутках между ними конденсатор разряжается на сопротивление нагрузки. Пульсации сглаживаются, а напряжение становится близким к постоянному.

Изготовленный в соответствии в этой схемой выпрямитель называется однополупериодным, поскольку в нем используется лишь один полупериод выпрямленного напряжения. Наиболее существенные недостатки такого выпрямителя следующие:

  • повышенная степень пульсаций выпрямленного напряжения;
  • низкий КПД;
  • большой вес трансформатора и его нерациональное использование.

Поэтому применяются такие схемы только для питания устройств малой мощности. Для исправления этой нежелательной ситуации разработаны двухполупериодные выпрямители, которые превращают отрицательные полуволны в положительные. Сделать это можно по-разному, но самый простой способ – использование диодного моста.

Схема диодного моста

Схема диодного мостаРис. 2

Диодный мост – схема двухполупериодного выпрямления, содержащая 4 диода вместо одного (рис. 2в). В каждом полупериоде два из них открыты и пропускают электричество в прямом направлении, а два других закрыты, и ток через них не течет. Во время положительного полупериода положительное напряжение приложено к аноду VD1, а отрицательное – к катоду VD3. В результате оба этих диода открыты, а VD2 и VD4 – закрыты.

Во время отрицательного полупериода положительное напряжение приложено к аноду VD2, а отрицательное – к катоду VD4. Эти два диода открываются, а открытые во время предыдущего полупериода закрываются. Ток через сопротивление нагрузки течет в том же направлении. В сравнении с однополупериодным выпрямителем количество пульсаций возрастает вдвое. Результат – более высокая степень сглаживания при той же емкости конденсатора фильтра, увеличение КПД используемого в выпрямителе трансформатора.


Диодный мост может быть не только собран из отдельных элементов, но и изготовлен как монолитная конструкция (диодная сборка). Ее легче монтировать, а диоды обычно подобраны по параметрам. Немаловажно и то, что они работают в одинаковых тепловых режимах. Недостаток диодного моста – необходимость замены всей сборки при выходе из строя даже одного диода.

Еще ближе к постоянному будет пульсирующий выпрямленный ток, который позволяет получить трехфазный диодный мост. Его вход подключается к источнику трехфазного переменного тока (генератору или трансформатору), а напряжение на выходе почти не отличается от постоянного, и сгладить его еще проще, чем после двухполупериодного выпрямления.

Выпрямитель на основе диодного моста

Рис. 3Рис. 3

Схема двухполупериодного выпрямителя на основе диодного моста, пригодная для сборки своими руками, изображена на рис. 3а. Выпрямлению подвергается напряжение, снимаемое со вторичной понижающей обмотки трансформатора Т. Для этого нужно подключить диодный мост к трансформатору.

Пульсирующее выпрямленное напряжение сглаживается электролитическим конденсатором С, имеющим достаточно большую емкость – обычно порядка нескольких тысяч мкФ. Резистор R играет роль нагрузки выпрямителя на холостом ходу. В таком режиме конденсатор С заряжается до амплитудного значения, которое в 1,4 (корень из двух) раза выше действующего значения напряжения, снимаемого со вторичной обмотки трансформатора.

С ростом нагрузки выходное напряжение уменьшается. Избавиться от этого недостатка можно, подключив к выходу выпрямителя простейший транзисторный стабилизатор. На принципиальных схемах изображение диодного моста часто упрощают. На рис. 3б показано, как еще может быть изображен соответствующий фрагмент на рис. 3а.

Следует заметить, что, хотя прямое сопротивление диодов невелико, тем не менее, оно отлично от нуля. По этой причине они нагреваются в соответствии с законом Джоуля-Ленца тем сильнее, чем больше величина тока, протекающего по цепи. Для предотвращения перегрева мощные диоды часто устанавливаются на теплоотводах (радиаторах).

Диодный мост – это практически обязательный элемент любого электронного устройства, питающегося от сети, будь то компьютер или выпрямитель для зарядки мобильного телефона.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *