교류 전압은 전원 공급 장치 조직에서 소비자에게 전달됩니다. 이것은 전기 운송의 특성 때문입니다. 그러나 대부분의 가정용(및 부분적으로 산업용) 전기 수신기에는 일정한 전압 전원이 필요합니다. 그것을 얻으려면 변환기가 필요합니다. 대부분의 경우 "강압 변압기 - 정류기 - 평활 필터" 방식에 따라 제작됩니다(예외 스위칭 전원 공급 장치). 브리지 회로에 연결된 다이오드는 정류기로 사용됩니다.
다이오드 브리지는 무엇이며 어떻게 작동합니까?
다이오드 브리지는 AC 전압을 DC로 변환하는 정류 회로로 사용됩니다. 작동 원리는 단방향 전도에 기반합니다. 즉, 반도체 다이오드가 전류를 한 방향으로만 통과시키는 특성입니다.단일 다이오드는 가장 단순한 정류기로도 사용할 수 있습니다.
이러한 포함으로 더 낮은 (부정적인) 정현파의 일부가 "차단"됩니다. 이 방법에는 다음과 같은 단점이 있습니다.
- 출력 전압의 모양이 일정하지 않고 평활 필터로 크고 부피가 큰 커패시터가 필요합니다.
- AC 전원은 최대 절반으로 사용됩니다.
부하를 통과하는 전류는 출력 전압의 형태를 따릅니다. 따라서 다이오드 브리지 형태의 전파 정류기를 사용하는 것이 좋습니다. 표시된 구성표에 따라 4개의 다이오드를 켜고 부하를 연결하면 교류 전압이 입력에 적용될 때 장치는 다음과 같이 작동합니다.
양의 전압(정현파의 상단 부분, 빨간색 화살표)으로 전류는 VD2 다이오드, 부하 VD3을 통해 흐릅니다. 다이오드 VD4, 부하, VD1을 통해 음수(정현파의 하단 부분, 녹색 화살표). 결과적으로 한 주기에 전류가 같은 방향으로 두 번 부하를 통과합니다.
리플 레벨이 상당히 높지만 출력 전압 파형은 직선에 훨씬 가깝습니다. 소스 전원이 완전히 활용됩니다.
필요한 진폭의 3상 전압 소스가 있는 경우 다음 구성표에 따라 브리지를 만들 수 있습니다.
여기에는 120도 위상 편이로 출력 전압의 모양을 반복하는 세 가지 전류가 부하에 추가됩니다.
출력 전압은 정현파의 상단을 중심으로 이동합니다. 전압이 단상 회로보다 훨씬 덜 맥동하고 그 모양이 직선에 더 가깝다는 것을 알 수 있습니다. 이 경우 평활화 필터의 커패시턴스는 최소화됩니다.
그리고 다리의 또 다른 버전 - 제어됩니다.그것에서 두 개의 다이오드는 신호가 제어 전극에 적용될 때 열리는 전자 장치인 사이리스터로 대체됩니다. 개방형 형태에서 사이리스터는 거의 일반 다이오드처럼 작동합니다. 스키마는 다음과 같습니다.
스위치 온 신호는 합의된 시간에 제어 회로에서 제공되며 전압이 0을 통과하는 순간 셧다운이 발생합니다. 그런 다음 커패시터 양단의 전압을 평균화하고 이 평균 레벨을 제어할 수 있습니다.
다이오드 브리지 지정 및 연결 다이어그램
다이오드 브리지는 다양한 방식으로 구성할 수 있고 구성 요소가 거의 없기 때문에 대부분의 경우 단순히 회로도를 그려서 정류기 어셈블리를 지정합니다. 예를 들어 블록 다이어그램을 작성하는 경우와 같이 이것이 허용되지 않는 경우 브리지는 AC-DC 변환기를 나타내는 기호로 표시됩니다.
문자 "~"는 사슬을 의미합니다. 교류, 기호 "=" - DC 회로, "+" 및 "-" - 출력 극성.
정류기가 4개 다이오드의 고전적인 브리지 회로에 따라 구축된 경우 약간 단순화된 이미지가 허용됩니다.
정류기 장치의 입력은 극성을 관찰하지 않고 AC 소스의 출력 단자(대부분의 경우 강압 변압기임)에 연결됩니다. 출력 단자는 모든 입력에 연결됩니다. 브리지의 출력은 부하에 연결됩니다. 극성(안정제, 평활화 필터 포함)이 필요하거나 필요하지 않을 수 있습니다.
다이오드 브리지는 정전압 소스에 연결할 수 있습니다.이 경우 의도하지 않은 극성 반전에 대한 보호 회로가 얻어집니다. 브리지 입력을 전원 공급 장치의 출력에 연결하면 출력 전압의 극성이 변경되지 않습니다.
주요 기술적 특성
다이오드 또는 완성된 브리지를 선택할 때는 우선 다음을 살펴봐야 합니다. 최대 작동 순방향 전류. 여유를 두고 부하 전류를 초과해야 합니다. 이 값을 알 수 없지만 전력이 알려진 경우 Iload \u003d Pload / Uout 공식에 따라 전류로 변환해야 합니다. 허용 전류를 늘리기 위해 반도체 장치를 병렬로 연결할 수 있습니다. 가장 큰 부하 전류를 다이오드 수로 나눕니다. 이 경우 열린 상태에서 전압 강하의 닫기 값에 따라 브리지의 한 분기에서 다이오드를 선택하는 것이 좋습니다.
두 번째로 중요한 매개변수는 순방향 전압다리 또는 그 요소가 설계된 곳. AC 소스의 출력 전압(피크 값!)보다 낮아서는 안 됩니다. 장치의 안정적인 작동을 위해서는 20-30%의 여유가 필요합니다. 허용 전압을 높이려면 브리지의 각 암에 다이오드를 직렬로 연결할 수 있습니다.
이 두 매개변수는 정류기 장치의 다이오드 사용에 대한 예비 결정에 충분하지만 몇 가지 다른 특성도 고려해야 합니다.
- 최대 작동 주파수 - 일반적으로 몇 킬로헤르츠이며 50 또는 100Hz의 산업용 주파수에서 작동하는 데 문제가 되지 않으며 다이오드가 펄스 회로에서 작동하는 경우 이 매개변수가 결정적일 수 있습니다.
- 온 상태 전압 강하 실리콘 다이오드의 경우 약 0.6V이며, 이는 예를 들어 36V의 출력 전압에서는 중요하지 않지만 5V 미만에서 작동할 때는 중요할 수 있습니다. 이 경우 낮은 특성을 갖는 쇼트키 다이오드를 선택해야 합니다. 이 매개변수의 값입니다.
다양한 다이오드 브리지 및 마킹
다이오드 브리지는 개별 다이오드에 조립할 수 있습니다. 극성을 관찰하려면 표시에 주의해야 합니다. 어떤 경우에는 패턴 형태의 마크가 반도체 장치의 본체에 직접 적용됩니다. 이는 국내 제품의 일반적인 현상입니다.
외국(및 많은 현대 러시아어) 장치에는 점이나 고리가 표시되어 있습니다. 대부분의 경우 이것은 양극의 지정이지만 보장은 없습니다. 설명서를 보거나 테스터기를 사용하는 것이 좋습니다.
어셈블리에서 브리지를 만들 수 있습니다. 하나의 패키지에 4개의 다이오드가 결합되어 있으며 리드 연결은 외부 도체(예: 인쇄 회로 기판)를 사용하여 수행할 수 있습니다. 조립 방식은 다양할 수 있으므로 올바른 연결을 위해서는 데이터시트를 확인해야 합니다.
예를 들어, 4개의 다이오드를 포함하지만 6개의 핀만 있는 BAV99S 다이오드 어셈블리에는 내부에 2개의 하프 브리지가 있으며 다음과 같이 연결됩니다(케이스에 핀 1 근처에 점이 있음).
본격적인 브리지를 얻으려면 해당 출력을 외부 도체와 연결해야 합니다(빨간색 트레이스는 인쇄 배선을 사용하는 경우 트랙을 나타냄).
이 경우 핀 3과 6에 교류 전압이 인가됩니다. 상수의 양극은 핀 5 또는 2에서 제거되고 음극은 핀 4 또는 1에서 가져옵니다.
그리고 가장 쉬운 옵션은 내부에 기성품 다리로 조립하는 것입니다.국내 제품 중 KTs402, KTs405가 될 수 있으며 외국 생산의 조립 다리가 있습니다. 결론의 마킹은 케이스에 직접 적용하는 경우가 많으며 특성에 따른 올바른 선택과 오류 없는 결선으로만 과업이 축소된다. 결론에 대한 외부 지정이 없는 경우 디렉토리를 참조해야 합니다.
장점과 단점
다이오드 브리지의 장점은 잘 알려져 있습니다.
- 계획은 수십 년 동안 이루어졌습니다.
- 조립 및 연결 용이성;
- 간단한 결함 진단 및 쉬운 수리.
단점으로 전력이 증가함에 따라 회로의 크기와 무게가 증가하고 고전력 다이오드에 방열판을 사용해야 할 필요성을 언급해야합니다. 그러나 그것에 대해 아무 것도 할 수 없습니다. 물리학은 속일 수 없습니다. 이러한 조건을 수용할 수 없게 되면 펄스 전원 공급 회로로의 전환을 결정할 필요가 있습니다. 그건 그렇고, 브리징 다이오드를 사용할 수 있습니다.
또한 출력 전압의 모양이 일정하지 않다는 점에 유의해야 합니다. 공급 전압의 안정성을 요구하는 소비자와 협력하려면 평활 필터와 함께 브리지를 사용해야 하며, 필요한 경우 출력 안정 장치를 사용해야 합니다.
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