Microcircuito a ponte a diodi. Ponte a diodi: come funziona? Principi di funzionamento del ponte a diodi

24.10.2023

Come realizzare una piastra per capelli con le tue mani?

Se l'artigiano dispone dei componenti necessari, è del tutto possibile realizzare un raddrizzatore per saldatura fatto in casa. A condizione che vengano seguite tutte le raccomandazioni degli specialisti, è garantito il processo di saldatura ad arco manuale con corrente continua, ma sarà necessario utilizzare un elettrodo rivestito.

È anche consentito utilizzare filo senza rivestimento, ma solo se si ha una vasta esperienza in materia di saldatura. Per un saldatore inesperto sarà quasi impossibile farcela.

Ponte a diodi per saldatrice.

Il rivestimento durante la fusione dell'elettrodo impedisce la penetrazione dei componenti dell'aria nel metallo fuso del giunto saldato. Senza di esso, il contatto del metallo fuso con azoto e ossigeno ridurrà le proprietà di resistenza della giunzione, rendendola fragile e porosa.

Per prima cosa dovrai selezionare o caricare un trasformatore step-down con le tue mani con i parametri richiesti. Assemblare il trasformatore prima di collegare il ponte a diodi.

Se scegli di produrre tu stesso il dispositivo, è importante calcolare correttamente i suoi elementi, tra cui:

parametri del circuito magnetico;
numero attuale di giri;
dimensioni della sezione trasversale di sbarre e cavi.

Una nota! I calcoli per la produzione di trasformatori vengono eseguiti utilizzando una metodologia unificata, quindi questo compito non presenta alcuna difficoltà nemmeno per un saldatore inesperto con conoscenza scolastica dell'elettricità.

Il lavoro non può essere svolto senza i LED: sono necessari come conduttori di corrente in un'unica direzione. Il diodo più semplice, realizzato utilizzando un circuito a ponte, è montato su un radiatore per lo scambio di calore e il raffreddamento.

I potenti diodi per una saldatrice, come il VD-200, emettono una quantità abbastanza grande di energia termica durante il funzionamento. Per garantire una caratteristica di corrente in caduta, sarà necessario collegare un'induttanza in serie al circuito.

La resistenza variabile attiva in tale circuito fornirà al saldatore la capacità di regolare agevolmente la corrente di saldatura. Successivamente, un polo deve essere collegato al filo saldato e il secondo all'oggetto di lavoro.

È necessario un condensatore elettrolitico nel circuito come filtro livellatore per ridurre l'ondulazione.

Non è difficile caricare il reostato da solo, ma per tale compito avrai bisogno di un nucleo in ceramica e un filo di nichel o nicromo. Il diametro effettivo del filo sarà determinato dalla quantità di corrente regolabile nell'operazione di saldatura.

Il calcolo della resistenza del reostato deve essere effettuato tenendo conto della resistenza specifica dell'elettrodo, della sua sezione e della lunghezza totale.

Circuito elettrico per saldatura con ponte a diodi.

Il passo di regolazione attuale per la saldatura dipende dal diametro delle spire. Se si assemblano correttamente le parti elencate in una singola unità, il processo di saldatura sarà accompagnato da corrente continua. Non sarebbe superfluo installare un resistore che impedisca i cortocircuiti durante il funzionamento.

Può verificarsi quando il filo tocca il metallo senza innescare l'arco. Se in questo momento non c'è resistenza sul condensatore, si scaricherà immediatamente, si verificherà un clic, l'elettrodo collasserà o si attaccherà al metallo.

Se si dispone di una resistenza, è possibile attenuare le scariche sul condensatore e rendere più semplice e morbida l'accensione dell'elettrodo. Realizzare un dispositivo per rettificare la corrente di saldatura con le tue mani ti consentirà di creare le saldature più precise e durevoli. .

Risultati

Un ponte a diodi per una saldatrice converte la corrente alternata in corrente continua, migliorando la qualità dei giunti saldati. Tale dispositivo può essere acquistato già pronto o creato con le proprie mani, seguendo i consigli indicati nell'articolo.

Tutti sanno che le reti domestiche funzionano con tensione elettrica alternata con un'ampiezza di 220 Volt. Tuttavia, alcuni esempi di dispositivi elettronici moderni (ad esempio il cellulare) richiedono una tensione costante o raddrizzata. Un trasformatore aiuterà ad abbassarlo al valore richiesto e per rettificare la componente variabile sarà sicuramente necessario un ponte a diodi (foto sotto).

I dispositivi raddrizzatori qui discussi fanno parte della maggior parte dei dispositivi elettronici che richiedono corrente continua per il normale funzionamento (dalle unità di saldatura agli alimentatori in miniatura).

Questa recensione fornisce una descrizione dettagliata del circuito e del principio di funzionamento di un classico ponte a diodi raddrizzatore. Discuterà anche la questione di come realizzare un ponte a diodi con le proprie mani.

Composizione del modulo raddrizzatore

Consigliamo a chi volesse conoscere meglio cosa sia un raddrizzatore di fare una breve escursione storica. Per cominciare, il capostipite del ponte raddrizzatore è considerato un circuito inventato dallo scienziato tedesco L. Graetz, assemblato sulla base di 4 elementi (gruppi diodi).

Nota! Questi dispositivi sono meglio conosciuti professionalmente come ponti Graetz o raddrizzatori a onda intera.

Tali gruppi di quattro diodi divennero infine noti come circuiti a ponte, che iniziarono ad essere utilizzati come moduli raddrizzatori universali.

Il classico ponte a diodi, il cui circuito è presentato di seguito, contiene diodi raddrizzatori collegati in un certo modo.

Dalla figura sopra si può vedere che il circuito a ponte comprende quattro elementi semiconduttori (diodi), il cui ordine di connessione corrisponde al principio back-to-back. Una coppia di questi dispositivi è collegata nella direzione di conduzione e l'altra ha una connessione inversa.

Principio operativo

Per capire come funziona un ponte a diodi, conosciamo prima l'essenza stessa dell'effetto del raddrizzamento delle tensioni alternate.

Il principio di funzionamento di un classico ponte raddrizzatore basato su quattro diodi è il seguente:

Quando un'onda positiva della tensione di rete arriva al terminale positivo di un diodo collegato al carico, lo attraversa un segnale di corrente della stessa polarità;
Allo stesso tempo, nessuna corrente passa attraverso un altro diodo della coppia del ponte, il cui collegamento è invertito rispetto al primo, poiché la sua giunzione è chiusa da un potenziale di segno opposto;
Ma a tempo debito viene attraversato da una semionda di polarità inversa, che forma all'uscita un impulso di corrente nella stessa direzione del primo caso.

Possiamo dire che per ogni semionda della tensione in ingresso esiste un diodo che genera (dopo averlo collegato al carico) una corrente nella stessa direzione.

Secondo la teoria dell'ingegneria elettrica, l'effetto osservato in questo caso significa il suo raddrizzamento.

Il principio di funzionamento del ponte a diodi sopra discusso ci consente di trarre le seguenti conclusioni:

Come risultato del processo descritto, all'uscita del raddrizzatore si formano semionde di corrente, aventi la stessa polarità positiva (figura sotto);

Se osservi il segnale sul carico del ponte con un oscilloscopio, puoi vedere una corrente continua pulsante sotto forma di semionde della stessa polarità che si ripetono ad una frequenza di 100 Hz;
Questo valore (100 Hz) si ottiene raddoppiando la frequenza di rete di 50 Hz all'uscita del raddrizzatore a diodi;
Il raddoppio della frequenza è spiegato dal fatto che ciascuna semionda del segnale di ingresso viene elaborata dal proprio diodo (più precisamente da una coppia).

Informazioni aggiuntive. Dopo aver filtrato le increspature risultanti dopo la rettifica (questo viene fatto utilizzando condensatori elettrolitici), si ottiene una tensione raddrizzata sul carico.

A volte, per registrare la sua presenza all'uscita del circuito, quest'ultimo è integrato con un'indicazione LED. Quando il LED collegato tramite il resistore di limitazione si accende, puoi essere sicuro che all'uscita è apparso un potenziale costante.

Per una linea di alimentazione trifase, è necessario utilizzare, selezionare e includere tipi speciali di circuiti a ponte tenendo conto delle caratteristiche dell'alimentazione delle centrali elettriche. Inviamo tutti coloro che vogliono conoscere come funziona un ponte raddrizzatore trifase al seguente indirizzo http://hardelectronics.ru/shema-diodnogo-mosta.html.

Realizza il tuo ponte

Prima di saldare il ponte a diodi, assicurati di controllare la funzionalità di ciascuno dei diodi inclusi nella sua composizione. Richiamiamo inoltre l'attenzione sul fatto che può essere assemblato da singoli elementi (discreti) o assunto sotto forma di un solido assieme di custodia con quattro contatti di uscita.

Ognuna di queste opzioni di bridge ha i suoi pro e contro.

Importante! Se un diodo in un gruppo monolitico si guasta, l'intero gruppo dovrà essere sostituito (nonostante il fatto che i tre elementi rimanenti possano essere riparabili).

Ma un modulo del genere è molto comodo quando si salda un circuito raddrizzatore, quando è necessario collegare un ponte a diodi a una sorgente di tensione alternata da un lato e al carico dall'altro.

In una situazione in cui assembliamo un ponte a diodi con le nostre mani da elementi discreti, è sempre possibile sostituirli ciascuno indipendentemente dagli altri. Ma con questo approccio, il processo di produzione stesso diventa più complicato, per il quale tutti e quattro i suoi componenti dovranno essere saldati.

Dopo aver completato l'autoassemblaggio del prodotto raddrizzatore, non resta che collegare il ponte a diodi a un trasformatore o ad un'altra sorgente da cui viene fornita tensione alternata.

Nella parte finale della recensione, dedicata al funzionamento del circuito del ponte a diodi, attiriamo l'attenzione sul fatto che quando lo assembli tu stesso, dovresti studiare i parametri degli elementi inclusi nella sua composizione. La conoscenza di questi dati consentirà di calcolare correttamente le correnti di carico consentite e anche di garantire che il gruppo diodi non fallisca.

video

C'è un ponte che attraversa un fiume, un burrone e anche una strada. Ma hai mai sentito la frase “ponte a diodi”? Che razza di ponte è questo? Ma proveremo a trovare una risposta a questa domanda.

La frase "ponte a diodi" deriva dalla parola "diodo". Si scopre che il ponte a diodi deve essere costituito da diodi. Ma se ci sono diodi nel ponte a diodi, significa che il diodo passerà in una direzione, ma non nell'altra. Abbiamo utilizzato questa proprietà dei diodi per determinarne le prestazioni. Se non ricordi come l'abbiamo fatto, allora questo è il posto che fa per te. Pertanto, un ponte di diodi viene utilizzato per ottenere una tensione costante da una tensione alternata.

Ed ecco lo schema del ponte a diodi:

A volte nei diagrammi è designato come segue:

Come possiamo vedere, il circuito è composto da quattro diodi. Ma affinché il circuito del ponte a diodi funzioni, dobbiamo collegare correttamente i diodi e applicare loro correttamente la tensione alternata. A sinistra vediamo due icone "~". Applichiamo tensione alternata a questi due terminali e rimuoviamo la tensione costante dagli altri due terminali: più e meno.

Per trasformare la tensione alternata in tensione continua, è possibile utilizzare un diodo per il raddrizzamento, ma non è consigliabile. Diamo un'occhiata all'immagine:

La tensione CA cambia nel tempo. Il diodo fa passare la tensione attraverso se stesso solo quando la tensione è superiore allo zero e quando scende sotto lo zero il diodo si spegne. Penso che tutto sia elementare e semplice. Il diodo interrompe la semionda negativa, lasciando solo la semionda positiva, che è ciò che vediamo nella figura sopra. E la bellezza di questo semplice circuito è che otteniamo una tensione costante da una tensione alternata. Il problema è che perdiamo metà della potenza CA. Il diodo lo interrompe stupidamente.

Per correggere questa situazione, è stato sviluppato un circuito a ponte di diodi. Il ponte a diodi “capovolge” la semionda negativa, trasformandola in una semionda positiva. In questo modo risparmiamo energia. Meraviglioso non è vero?

All'uscita del ponte a diodi abbiamo una tensione pulsante costante con una frequenza doppia rispetto alla frequenza di rete: 100 Hz.

Penso che non sia necessario scrivere come funziona il circuito, non ne avrai comunque bisogno, l'importante è ricordare dove va la tensione alternata e da dove proviene la tensione pulsante costante.

Diamo uno sguardo pratico a come funzionano un diodo e un ponte di diodi.

Per prima cosa, prendiamo un diodo.

L'ho dissaldato dall'alimentatore del computer. Il catodo può essere facilmente identificato dalla sua striscia. Quasi tutti i produttori mostrano il catodo con una striscia o un punto.

Per rendere sicuri i nostri esperimenti, ho preso un trasformatore step-down, che trasforma 220 Volt in 12 Volt. Per coloro che non sanno come fa, puoi leggere l'articolo progettazione del trasformatore.

Colleghiamo 220 Volt all'avvolgimento primario e rimuoviamo 12 Volt dall'avvolgimento secondario. La vignetta mostra qualcosa in più, poiché all'avvolgimento secondario non è collegato alcun carico. Il trasformatore funziona alla cosiddetta "velocità al minimo".

Diamo un'occhiata all'oscillogramma che proviene dall'avvolgimento secondario della trance. L'ampiezza massima della tensione è facile da calcolare. Se non ricordi come calcolare, puoi consultare l'articolo Oscilloscopio. Nozioni di base operative. 3,3x5= 16,5V è il valore massimo della tensione. E se dividiamo il valore dell'ampiezza massima per la radice di due, otteniamo circa 11,8 Volt. Questo è il valore della tensione effettiva. Oscill non mente, va tutto bene.

Ancora una volta avrei potuto usare 220 Volt, ma 220 Volt non è uno scherzo, quindi ho abbassato la tensione alternata.

Saldiamo il nostro diodo a un'estremità dell'avvolgimento secondario del trans.

Ci aggrappiamo di nuovo con le sonde di oscillazione

Consideriamo le oscillazioni

Dov'è la parte inferiore dell'immagine? Il diodo lo ha interrotto. Del diodo è rimasta solo la parte superiore, cioè quella positiva. E poiché ha tagliato la parte inferiore, ha tolto di conseguenza anche la corrente.

Troviamo altri tre diodi simili e saldiamo il ponte a diodi.

Ci aggrappiamo all'avvolgimento secondario del trans secondo il circuito del ponte a diodi.

Dalle altre due estremità rimuoviamo la tensione pulsante costante con le sonde dell'oscillatore e osserviamo gli oscillatori.

Bene, ora è tutto in ordine e non abbiamo perso alcuna potenza :-).

Per non interferire con i diodi, gli sviluppatori hanno posizionato tutti e quattro i diodi in un unico alloggiamento. Il risultato è un ponte a diodi molto compatto e conveniente. Penso che tu possa indovinare quale è importato e quale è sovietico))).

Ed ecco quello sovietico:

Come hai indovinato? :-) Ad esempio, su un ponte a diodi sovietico, sono mostrati i contatti a cui deve essere applicata una tensione alternata (con il simbolo "~"), e i contatti da cui deve essere rimossa una tensione pulsante costante ("+" e "-") sono mostrati.

Controlliamo il ponte a diodi importato. Per fare ciò, colleghiamo due dei suoi contatti alla variabile e dagli altri due contatti prendiamo le letture sull'oscillatore.

Ed ecco l'oscillogramma:

Ciò significa che il ponte a diodi importato funziona perfettamente.

In conclusione vorrei aggiungere che il ponte a diodi viene utilizzato in quasi tutte le apparecchiature radio che consumano tensione dalla rete, sia essa una semplice TV o anche il caricabatterie di un cellulare. Il ponte a diodi viene controllato per verificarne la funzionalità di tutti i suoi diodi.

Quindi, miei cari, abbiamo messo insieme il nostro schema ed è ora di controllarlo, testarlo e goderci questa felicità. Il prossimo passo è collegare il circuito alla fonte di alimentazione. Iniziamo. Non ci soffermeremo su batterie, accumulatori e altri alimentatori; passeremo direttamente agli alimentatori di rete. Qui esamineremo gli schemi di rettifica esistenti, come funzionano e cosa possono fare. Per gli esperimenti avremo bisogno della tensione monofase (a casa da una presa) e delle parti corrispondenti. I raddrizzatori trifase sono utilizzati nell'industria, non li prenderemo in considerazione neanche. Se da grande diventerai un elettricista, allora sei il benvenuto.

L'alimentatore è composto da alcune parti più importanti: Trasformatore di rete - indicato nello schema come simile a quello in figura,

Raddrizzatore: la sua designazione può variare. Il raddrizzatore è costituito da uno, due o quattro diodi, a seconda del raddrizzatore. Ora lo scopriremo.

a) - un semplice diodo.
b) - ponte a diodi. È composto da quattro diodi collegati come in figura.
c) - lo stesso ponte di diodi, disegnato solo più semplice per brevità. L'assegnazione dei contatti è la stessa del ponte di cui alla lettera b).

Condensatore di filtro. Questa cosa è immutabile sia nel tempo che nello spazio, ed è designata come segue:

Esistono molte designazioni per un condensatore, tante quanti sono i sistemi di designazione nel mondo. Ma in generale sono tutti simili. Non confondiamoci. E per chiarezza, disegniamo un carico, denotiamolo come Rl - resistenza al carico. Questo è il nostro schema. Delineeremo anche i contatti della fonte di alimentazione a cui collegheremo questo carico.

Successivamente: un paio di postulati.
- La tensione di uscita è definita come Uconst = U*1,41. Cioè, se abbiamo 10 volt di tensione alternata sull'avvolgimento, sul condensatore e sul carico otterremo 14,1 V. Come quello.
- Sotto carico, la tensione diminuisce leggermente e quanto dipende dal design del trasformatore, dalla sua potenza e dalla capacità del condensatore.
- I diodi raddrizzatori dovrebbero avere una corrente 1,5-2 volte superiore a quella richiesta. Per magazzino. Se il diodo è destinato all'installazione su un radiatore (con un dado o un foro per bullone), con una corrente superiore a 2-3 A deve essere installato sul radiatore.

Lascia che ti ricordi anche cos'è la tensione bipolare. Se qualcuno l'ha dimenticato. Prendiamo due batterie e le colleghiamo in serie. Il punto medio, cioè il punto in cui sono collegate le batterie, sarà chiamato punto comune. È popolarmente noto come terra, terra, corpo, filo comune. La borghesia lo chiama GND (massa), spesso indicato come 0V (zero volt). Voltmetri e oscilloscopi sono collegati a questo filo rispetto ad esso, i segnali di ingresso vengono forniti ai circuiti e vengono prelevati i segnali di uscita; Ecco perché il suo nome è filo comune. Quindi, se colleghiamo il tester con il filo nero a questo punto e misuriamo la tensione sulle batterie, il tester mostrerà più 1,5 volt su una batteria e meno 1,5 volt sull'altra. Questa tensione +/-1,5 V è chiamata bipolare. Entrambe le polarità, cioè più e meno, devono essere uguali. Cioè +/-12, +/-36V, +/-50, ecc. Un segno di tensione bipolare è se tre fili vanno dal circuito all'alimentazione (più, comune, meno). Ma non è sempre così: se vediamo che il circuito è alimentato da una tensione di +12 e -5, allora tale potenza è chiamata a due livelli, ma ci saranno comunque tre fili per l'alimentazione. Bene, se al circuito vengono fornite fino a quattro tensioni, ad esempio +/-15 e +/-36, chiameremo semplicemente questo alimentatore - bipolare a due livelli.

Bene, ora arriviamo al punto.

1. Circuito di rettifica a ponte.
Lo schema più comune. Consente di ottenere tensione unipolare da un avvolgimento del trasformatore. Il circuito ha un'ondulazione di tensione minima ed è semplice nel design.

2. Circuito a semionda.
Proprio come il pavimento, ci predispone una tensione unipolare da un avvolgimento del trasformatore. L'unica differenza è che questo circuito ha un'ondulazione doppia rispetto a un circuito a ponte, ma un diodo invece di quattro semplifica notevolmente il circuito. Viene utilizzato per correnti di carico ridotte e solo con un trasformatore molto più grande della potenza di carico, perché un tale raddrizzatore provoca un'inversione di magnetizzazione unilaterale del trasformatore.

3. Onda intera con punto medio.
Due diodi e due avvolgimenti (o un avvolgimento con un punto medio) ci forniranno una tensione a basso ripple, inoltre otterremo perdite inferiori rispetto a un circuito a ponte, perché abbiamo 2 diodi invece di quattro.

4. Circuito a ponte di un raddrizzatore bipolare.
Per molti questo è un argomento dolente. Abbiamo due avvolgimenti (o uno con un punto medio), rimuoviamo da essi due tensioni identiche. Saranno uguali, le increspature saranno piccole, poiché il circuito è un circuito a ponte, la tensione su ciascun condensatore viene calcolata come la tensione su ciascun avvolgimento moltiplicata per la radice di due: tutto è come al solito. Un filo dal punto medio degli avvolgimenti equalizza la tensione sui condensatori se i carichi positivo e negativo sono diversi.

5. Circuito raddoppiatore di tensione.
Si tratta di due circuiti a semionda, ma con diodi collegati in modi diversi. Viene utilizzato se abbiamo bisogno di ottenere il doppio della tensione. La tensione su ciascun condensatore sarà determinata dalla nostra formula e la tensione totale su di essi sarà raddoppiata. Come il circuito a semionda, anche questo ha grandi increspature. Puoi vedere un'uscita bipolare al suo interno: se il punto centrale dei condensatori è chiamato terra, risulta come nel caso delle batterie, dai un'occhiata più da vicino. Ma non puoi ottenere molta potenza da un circuito del genere.

6. Ottenere una tensione di polarità diversa da due raddrizzatori.
Non è affatto necessario che si tratti degli stessi alimentatori: possono essere diversi in tensione o diversi in potenza. Ad esempio, se il nostro circuito consuma 1 A a +12 volt e 0,5 A a -5 volt, avremo bisogno di due alimentatori: +12 V 1 A e -5 V 0,5 A. È inoltre possibile collegare due raddrizzatori identici per ottenere una tensione bipolare, ad esempio per alimentare un amplificatore.

7. Collegamento in parallelo di raddrizzatori identici.
Ci dà la stessa tensione, solo con il doppio della corrente. Se colleghiamo due raddrizzatori, avremo un doppio aumento di corrente, tre - triplo, ecc.

Bene, se tutto ti è chiaro, miei cari, allora probabilmente vi darò dei compiti. La formula per calcolare la capacità del filtro per un raddrizzatore a onda intera è:

Per un raddrizzatore a semionda, la formula è leggermente diversa:

Il due al denominatore è il numero di “cicli” di rettifica. Per un raddrizzatore trifase, il denominatore sarà tre.

In tutte le formule, le variabili sono denominate in questo modo:
Cf - capacità del condensatore di filtro, µF
Po - potenza di uscita, W
U - tensione raddrizzata in uscita, V
f - frequenza della tensione alternata, Hz
dU - intervallo di pulsazione, V

Per riferimento, increspature consentite:
Amplificatori microfonici - 0,001...0,01%
Tecnologia digitale - ondulazione 0,1...1%
Amplificatori di potenza - ondulazione di un alimentatore caricato 1...10% a seconda della qualità dell'amplificatore.

Queste due formule sono valide per raddrizzatori di tensione con una frequenza fino a 30 kHz. A frequenze più elevate, i condensatori elettrolitici perdono la loro efficienza e il raddrizzatore è progettato in modo leggermente diverso. Ma questo è un altro argomento.

In molti dispositivi elettronici funzionanti con corrente alternata di 220 volt, sono installati ponti a diodi. Il circuito a ponte a diodi da 12 volt consente di svolgere efficacemente la funzione di raddrizzamento della corrente alternata. Ciò è dovuto al fatto che la maggior parte dei dispositivi utilizza la corrente continua per funzionare.

Come funziona un ponte a diodi?

Ai contatti di ingresso del ponte viene fornita una corrente alternata con una certa frequenza variabile. Sulle uscite con valori positivi e negativi, viene generata una corrente unipolare, che ha un'ondulazione aumentata, superando significativamente la frequenza della corrente fornita all'ingresso.

Le pulsazioni che compaiono devono essere rimosse, altrimenti il circuito elettronico non potrà funzionare normalmente. Pertanto, il circuito contiene filtri speciali, che sono filtri elettrolitici di grande capacità.

Il gruppo ponte stesso è costituito da quattro diodi con gli stessi parametri. Sono collegati in un circuito comune e sono alloggiati in un alloggiamento comune.

Il ponte a diodi ha quattro terminali. Due di essi sono collegati alla tensione alternata e gli altri due sono i terminali positivo e negativo della tensione raddrizzata pulsante.

Un ponte raddrizzatore sotto forma di gruppo diodi presenta vantaggi tecnologici significativi. Pertanto, sul circuito stampato viene installata una parte monolitica contemporaneamente. Durante il funzionamento, tutti i diodi sono dotati delle stesse condizioni termiche. Il costo dell'assemblaggio complessivo è inferiore a quello di quattro diodi separatamente. Tuttavia, questa parte presenta un grave inconveniente. Se almeno un diodo si guasta, è necessario sostituire l'intero gruppo. Se lo si desidera, qualsiasi schema generale può essere sostituito da quattro parti separate.

Applicazione dei ponti a diodi

Tutti i dispositivi e i componenti elettronici alimentati da corrente elettrica alternata hanno un circuito a ponte a diodi da 12 volt. Viene utilizzato non solo nei trasformatori, ma anche nei raddrizzatori di impulsi. L'unità di commutazione più tipica è l'alimentatore del computer.

Inoltre, i ponti a diodi vengono utilizzati nelle lampade fluorescenti compatte o nelle lampade a risparmio energetico. Danno un ottimo effetto se utilizzati nei reattori elettronici. Sono ampiamente utilizzati in tutti i modelli di dispositivi moderni.

Come realizzare un ponte a diodi

Un ponte a diodi aiuterà a convertire la corrente alternata in corrente continua: lo schema e il principio di funzionamento di questo dispositivo sono riportati di seguito. In un circuito di illuminazione convenzionale scorre una corrente alternata che cambia intensità e direzione 50 volte in un secondo. La sua trasformazione in permanente è un'esigenza abbastanza comune.

Principio di funzionamento di un diodo a semiconduttore

Riso. 1

Il nome del dispositivo descritto indica chiaramente che questa struttura è costituita da diodi: dispositivi a semiconduttore che conducono bene l'elettricità in una direzione e praticamente non la conducono nella direzione opposta. Un'immagine di questo dispositivo (VD1) sugli schemi elettrici è mostrata in Fig. 2c. Quando la corrente lo attraversa nella direzione in avanti, dall'anodo (a sinistra) al catodo (a destra), la sua resistenza è bassa. Quando la direzione della corrente cambia nella direzione opposta, la resistenza del diodo aumenta molte volte. In questo caso, attraverso di esso scorre una corrente inversa leggermente diversa da zero.

Pertanto, quando una tensione alternata Uin (grafico a sinistra) viene applicata a un circuito contenente un diodo, l'elettricità fluisce attraverso il carico solo durante i semicicli positivi quando all'anodo viene applicata una tensione positiva. I semicicli negativi vengono "interrotti" e in questo momento non c'è praticamente corrente nella resistenza di carico.

A rigor di termini, la tensione di uscita U out (grafico a destra) non è costante, sebbene scorra in una direzione, ma pulsante. È facile capire che il numero dei suoi impulsi (pulsazioni) al secondo è 50. Questo non è sempre accettabile, ma le increspature possono essere attenuate se si collega un condensatore con una capacità sufficientemente grande in parallelo al carico. Carica durante gli impulsi di tensione, negli intervalli tra loro il condensatore si scarica nella resistenza di carico. Le pulsazioni vengono attenuate e la tensione diventa quasi costante.

Un raddrizzatore prodotto secondo questo circuito è chiamato raddrizzatore a semionda, poiché utilizza solo un semiciclo della tensione raddrizzata. Gli svantaggi più significativi di un tale raddrizzatore sono i seguenti:

aumento del grado di ondulazione della tensione raddrizzata;
bassa efficienza;
il peso elevato del trasformatore e il suo utilizzo irrazionale.

Pertanto, tali circuiti vengono utilizzati solo per alimentare dispositivi a bassa potenza. Per correggere questa situazione indesiderata, sono stati sviluppati raddrizzatori a onda intera che convertono le semionde negative in positive. Questo può essere fatto in diversi modi, ma il modo più semplice è utilizzare un ponte a diodi.

Riso. 2

Ponte a diodi - un circuito di rettifica a onda intera contenente 4 diodi invece di uno (Fig. 2c). In ogni semiciclo, due di essi sono aperti e consentono il flusso di elettricità in avanti, mentre gli altri due sono chiusi e non attraversati da corrente. Durante il semiciclo positivo, la tensione positiva viene applicata all'anodo VD1 e la tensione negativa viene applicata al catodo VD3. Di conseguenza, entrambi questi diodi sono aperti e VD2 e VD4 sono chiusi.

Durante il semiciclo negativo, la tensione positiva viene applicata all'anodo VD2 e la tensione negativa viene applicata al catodo VD4. Questi due diodi si aprono e quelli aperti durante il semiciclo precedente si chiudono. La corrente attraverso la resistenza di carico scorre nella stessa direzione. Rispetto ad un raddrizzatore a semionda, il numero di ondulazioni raddoppia. Il risultato è un grado di livellamento più elevato a parità di capacità del condensatore di filtro, un aumento dell'efficienza del trasformatore utilizzato nel raddrizzatore.

Un ponte a diodi non solo può essere assemblato da singoli elementi, ma anche realizzato come struttura monolitica (assemblaggio di diodi). È più semplice da installare e i diodi vengono solitamente selezionati in base ai parametri. È anche importante che operino nelle stesse condizioni termiche. Lo svantaggio di un ponte a diodi è la necessità di sostituire l'intero gruppo se anche un solo diodo si guasta.

La corrente raddrizzata pulsante sarà ancora più vicina alla costante, il che consente di ottenere un ponte a diodi trifase. Il suo ingresso è collegato a una sorgente di corrente alternata trifase (generatore o trasformatore) e la tensione di uscita è quasi uguale a quella costante ed è ancora più semplice livellarla rispetto alla rettifica a onda intera.

Raddrizzatore a ponte di diodi

Il circuito di un raddrizzatore a onda intera basato su un ponte a diodi, adatto al montaggio fai-da-te, è mostrato in Fig. 3a. La tensione rimossa dall'avvolgimento secondario step-down del trasformatore T è soggetta a rettifica. Per fare ciò, è necessario collegare un ponte a diodi al trasformatore.

La tensione raddrizzata pulsante viene livellata da un condensatore elettrolitico C, che ha una capacità abbastanza grande, solitamente dell'ordine di diverse migliaia di microfarad. Il resistore R funge da carico del raddrizzatore al minimo. In questa modalità il condensatore C viene caricato ad un valore di ampiezza 1,4 (radice di due) volte superiore al valore di tensione efficace prelevato dall'avvolgimento secondario del trasformatore.

All'aumentare del carico, la tensione di uscita diminuisce. Puoi eliminare questo inconveniente collegando un semplice stabilizzatore a transistor all'uscita del raddrizzatore. Negli schemi elettrici, l'immagine di un ponte a diodi è spesso semplificata. Nella fig. 3b mostra come può essere rappresentato anche il frammento corrispondente di Fig. 3. 3a.

Va notato che, sebbene la resistenza diretta dei diodi sia piccola, è comunque diversa da zero. Per questo motivo si riscaldano secondo la legge di Joule-Lenz, tanto più forte quanto maggiore è la corrente che scorre nel circuito. Per evitare il surriscaldamento, sui dissipatori di calore (radiatori) vengono spesso installati diodi ad alta potenza.

Un ponte a diodi è un elemento quasi obbligatorio di qualsiasi dispositivo elettronico alimentato dalla rete, sia esso un computer o un raddrizzatore per caricare un telefono cellulare.

La frase "ponte a diodi" deriva dalla parola "diodo". Pertanto, un ponte a diodi deve essere costituito da diodi, ma devono essere collegati tra loro in una determinata sequenza. Discuteremo perché questo è importante in questo articolo.

Designazione sul diagramma

Il ponte a diodi nei diagrammi si presenta così:

A volte nei diagrammi è anche indicato come segue:

Come possiamo vedere, il circuito è composto da quattro diodi. Affinché funzioni correttamente, dobbiamo collegare correttamente i diodi e applicare loro correttamente la tensione alternata. A sinistra vediamo due icone “~”. Applichiamo tensione alternata a questi due terminali e rimuoviamo la tensione costante dagli altri due terminali indicati dai segni "+" e "-". Un ponte a diodi è anche chiamato raddrizzatore a diodi.

Principio di funzionamento

Per rettificare la tensione CA in CC, è possibile utilizzare un diodo di rettifica, ma non è consigliabile. Diamo un'occhiata a un'immagine di come apparirà il tutto:

Il diodo interrompe la semionda negativa della tensione alternata, lasciando solo quella positiva, che è ciò che vediamo nella figura sopra. La bellezza di questo semplice circuito è che otteniamo una tensione costante da una tensione alternata. Il problema sta nel fatto che stiamo perdendo metà della potenza AC. Il diodo lo interrompe.

Per correggere questa situazione, grandi menti hanno inventato un circuito a ponte a diodi. Il ponte a diodi “capovolge” la semionda negativa, trasformandola in una semionda positiva, risparmiando così energia.

All'uscita del ponte a diodi appare una tensione pulsante costante con una frequenza di 100 Hertz. Questo è il doppio della frequenza della rete.

Esperienze pratiche

Cominciamo con un semplice diodo.

Il catodo è facilmente riconoscibile dalla striscia argentata. Quasi tutti i produttori mostrano il catodo con una striscia o un punto.

Per rendere sicuri i nostri esperimenti, ho preso un dispositivo step-down, che produce 12V da 220V.

Colleghiamo 220 Volt all'avvolgimento primario e rimuoviamo 12 Volt dall'avvolgimento secondario. ha mostrato qualcosa in più, poiché non c'è carico sull'avvolgimento secondario. Il trasformatore funziona alla cosiddetta “velocità al minimo”.

3,3x5=16,5V è il valore massimo della tensione. E se dividiamo il valore dell'ampiezza massima per la radice di due, otteniamo circa 11,8 Volt. Ecco di cosa si tratta. L'oscilloscopio non mente, va tutto bene.

Ancora una volta avrei potuto usare 220 Volt, ma 220 Volt non è uno scherzo, quindi ho abbassato la tensione CA.

Saldiamo il nostro diodo a un'estremità dell'avvolgimento secondario del trasformatore.

Prendiamo di nuovo l'oscilloscopio

Diamo un'occhiata all'oscillogramma

Dov'è la parte inferiore dell'immagine? Il diodo lo ha interrotto. Ha lasciato solo la parte superiore, cioè quella positiva.

Troviamo altri tre diodi simili e li saldiamo ponte a diodi.

Ci aggrappiamo all'avvolgimento secondario del trasformatore utilizzando un circuito a ponte a diodi.

Dalle altre due estremità rimuoviamo la tensione pulsante costante con una sonda dell'oscilloscopio e osserviamo l'oscillogramma

Ecco, adesso è ordine.

Tipi di ponti a diodi

Per non preoccuparsi dei diodi, gli sviluppatori hanno posizionato tutti e quattro i diodi in un unico alloggiamento. Il risultato è un elemento radio molto compatto e conveniente: un ponte a diodi. Penso che tu possa indovinare quale è importato e quale è sovietico))).

Ad esempio, sul ponte a diodi sovietico, i contatti a cui è necessario applicare la tensione alternata sono indicati con l'icona "~", mentre i contatti da cui è necessario rimuovere la tensione pulsante costante sono indicati con "+" e "- “icone.

Esistono molti tipi di ponti a diodi in diversi alloggiamenti

C'è anche un ponte a diodi per auto

È presente anche un ponte a diodi per la tensione trifase. È assemblato secondo il cosiddetto circuito Larionov ed è composto da 6 diodi:

I ponti a diodi trifase vengono utilizzati principalmente nell'elettronica di potenza.

Come avrai notato, un raddrizzatore trifase di questo tipo ha cinque terminali. Tre uscite per fase e dalle altre due uscite toglieremo una tensione pulsante costante.

Come controllare un ponte a diodi

1) Il primo metodo è il più semplice. Il ponte a diodi viene controllato dall'integrità di tutti i suoi diodi. Per fare ciò, testiamo ciascun diodo con un multimetro e controlliamo l'integrità di ciascun diodo. Come fare questo, leggi

2) Il secondo metodo è corretto al 100%. Ma ciò richiederà un oscilloscopio o un trasformatore step-down. Controlliamo il ponte a diodi importato. Per fare ciò, colleghiamo due dei suoi contatti alla tensione alternata con i simboli “~” e dagli altri due contatti, con “+” e “-” effettuiamo letture utilizzando un oscilloscopio.