วงจรไมโครวงจรไดโอดบริดจ์ สะพานไดโอด - มันทำงานอย่างไร? หลักการทำงานของไดโอดบริดจ์

สะพานไดโอดเป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้นที่ใช้ในการแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรง เป็นส่วนประกอบวิทยุที่พบมากที่สุด โดยที่ไม่มีแหล่งจ่ายไฟสำหรับวงจรเรียงกระแสไม่สามารถทำได้

ประเภทโครงสร้างของสะพานเซมิคอนดักเตอร์

สะพานไดโอดสามารถประกอบได้จากองค์ประกอบเซมิคอนดักเตอร์แต่ละตัวหรือทำเป็นชุดประกอบเสาหิน ความสะดวกอย่างหลังคือความง่ายในการติดตั้งบนแผงวงจรพิมพ์และขนาดโดยรวมที่เล็ก พารามิเตอร์ขององค์ประกอบในนั้นได้รับการคัดเลือกอย่างระมัดระวังที่โรงงานซึ่งจะช่วยขจัดสภาวะอุณหภูมิในการทำงานที่กระจัดกระจายและบิดเบี้ยวอย่างไรก็ตามหากองค์ประกอบหนึ่งของวงจรดังกล่าวล้มเหลวจะต้องเปลี่ยนชุดประกอบทั้งหมด หากคุณไม่พอใจกับชุดประกอบไดโอดสำเร็จรูป คุณสามารถประกอบวงจรง่ายๆ นี้ด้วยตัวเอง สามารถติดตั้งองค์ประกอบต่างๆ บนแผงวงจรพิมพ์ได้ แต่ส่วนใหญ่มักจะติดตั้งบนหม้อแปลงโดยตรง หากจำเป็นต้องใช้ไดโอดบริดจ์กำลังสูง ไม่ควรลืมว่าไดโอดอาจมีความร้อนสูงได้ ในกรณีนี้ ไดโอดจะติดตั้งบนหม้อน้ำอะลูมิเนียมเพื่อขจัดความร้อนส่วนเกิน ต้องเลือกไดโอดสำหรับบริดจ์ตามกำลังไฟที่ต้องการของวงจร ค่าโหลดสามารถคำนวณได้โดยใช้กฎของโอห์ม ในการทำเช่นนี้ กระแสสูงสุดจะต้องคูณด้วยแรงดันไฟฟ้าสูงสุด ควรคูณผลลัพธ์ด้วยสองเพื่อให้วงจรมีระยะปลอดภัย เมื่อประกอบสะพานไดโอด คุณควรจำไว้ว่ามีเพียง 70 เปอร์เซ็นต์ของกระแสไฟที่กำหนดเท่านั้นที่ไหลผ่านแต่ละไดโอด

หลักการทำงาน

แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับจะจ่ายให้กับอินพุตของวงจร ในครึ่งรอบแรก กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านไดโอดสองตัว ไดโอดคู่ที่สองจะปิด ในครึ่งรอบหลัง กระแสจะไหลผ่านไดโอดคู่ที่สอง และไดโอดคู่แรกจะปิด ดังนั้นเอาต์พุตของไดโอดบริดจ์จึงสร้างแรงดันไฟฟ้าแบบเร้าใจซึ่งมีความถี่สูงเป็นสองเท่าของอินพุต เพื่อให้การกระเพื่อมของแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุตเรียบขึ้น ตัวเก็บประจุจะถูกวางไว้ที่เอาต์พุตของบริดจ์

พื้นที่ใช้งาน

สะพานไดโอดถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อุตสาหกรรม (อุปกรณ์จ่ายไฟ เครื่องชาร์จ วงจรควบคุมมอเตอร์ อุปกรณ์ควบคุมพลังงาน) ในอุปกรณ์จ่ายไฟสำหรับเครื่องใช้ในครัวเรือน (ทีวี ตู้เย็น เครื่องดูดฝุ่น คอมพิวเตอร์ เครื่องมือไฟฟ้า ฯลฯ) ในอุปกรณ์ให้แสงสว่าง (ฟลูออเรสเซนต์ หลอดไฟในโมดูลแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์) ในมิเตอร์ไฟฟ้า

สะพานไดโอดสำหรับเครื่องเชื่อม

จะต้องประกอบวงจรเรียงกระแสดังกล่าวโดยใช้ไดโอดกำลังสูง (เช่นประเภท B200 ที่มีกระแสสูงสุด 200 แอมแปร์เหมาะสม) มีขนาดโดยรวมค่อนข้างมาก โดยต้องวางตัวถังไว้บนหม้อน้ำอะลูมิเนียมเพื่อขจัดพลังงานความร้อน ตัวเรือนของไดโอดดังกล่าวได้รับการจ่ายไฟและหม้อน้ำก็เช่นกัน ดังนั้นการติดตั้งจึงต้องคำนึงถึงคุณสมบัติเหล่านี้ด้วย ส่งผลให้การออกแบบเครื่องเชื่อมมีขนาดเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม มีชุดประกอบสำเร็จรูปจำหน่ายรวมเป็นกรณีเดียว ขนาดของสะพานดังกล่าวเทียบได้กับกล่องไม้ขีดไฟหรือไดโอดประเภท B200 หนึ่งตัวที่ไม่มีหม้อน้ำ กระแสสูงสุดคือ 30-50 แอมแปร์และราคาต่ำกว่าไดโอดที่อธิบายไว้ข้างต้นอย่างมาก

สะพานไดโอดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

หน่วยเรียงกระแสนี้ประกอบด้วยครึ่งสะพานขนานสามตัวประกอบบนไดโอดหกตัว (วงจรของนักวิทยาศาสตร์โซเวียต A. N. Larionov) วงจรนี้แปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟสเป็นแรงดันไฟฟ้าตรง

ไดโอดเป็นหน่วยเซมิคอนดักเตอร์ที่มีค่าการนำไฟฟ้าต่างกันซึ่งกำหนดโดยแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ มีขั้วสองขั้ว: แคโทดและแอโนด หากใช้แรงดันไฟฟ้าโดยตรง นั่นคือ ศักย์ไฟฟ้าที่ขั้วบวกเป็นค่าบวกเมื่อเปรียบเทียบกับขั้วลบ แสดงว่าหน่วยเปิดอยู่

ถ้าแรงดันเป็นลบก็จะปิด คุณลักษณะนี้พบการใช้งานในด้านวิศวกรรมไฟฟ้า: สะพานไดโอดถูกนำมาใช้อย่างแข็งขันในการเชื่อมเพื่อแก้ไขกระแสสลับและปรับปรุงคุณภาพของการเชื่อม

วิธีทำเครื่องหนีบผมด้วยมือของคุณเอง?

หากช่างฝีมือมีส่วนประกอบที่จำเป็นก็ค่อนข้างเป็นไปได้ที่จะสร้างเครื่องปรับการเชื่อมแบบโฮมเมด โดยมีเงื่อนไขว่าปฏิบัติตามคำแนะนำทั้งหมดของผู้เชี่ยวชาญ รับประกันว่าจะจัดให้มีกระบวนการเชื่อมอาร์กแบบแมนนวลด้วยกระแสตรง แต่จะจำเป็นต้องใช้อิเล็กโทรดแบบเคลือบ

อนุญาตให้ใช้ลวดโดยไม่ต้องเคลือบก็ได้ แต่เฉพาะในกรณีที่คุณมีประสบการณ์ด้านการเชื่อมมายาวนานเท่านั้น สำหรับช่างเชื่อมที่ไม่มีประสบการณ์แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะรับมือกับมัน

สะพานไดโอดสำหรับเครื่องเชื่อม

การเคลือบเมื่อหลอมอิเล็กโทรดจะป้องกันการแทรกซึมของส่วนประกอบอากาศเข้าไปในโลหะหลอมเหลวของรอยเชื่อม หากไม่มีมัน การสัมผัสโลหะหลอมเหลวกับไนโตรเจนและออกซิเจนจะลดคุณสมบัติความแข็งแรงของตะเข็บ ทำให้เปราะและมีรูพรุน

ก่อนอื่นคุณจะต้องเลือกหรือหมุนหม้อแปลงแบบสเต็ปดาวน์ด้วยมือของคุณเองพร้อมพารามิเตอร์ที่ต้องการ ประกอบหม้อแปลงก่อนต่อไดโอดบริดจ์

หากคุณเลือกที่จะผลิตอุปกรณ์ด้วยตัวเอง การคำนวณองค์ประกอบต่างๆ ของอุปกรณ์ให้ถูกต้องเป็นสิ่งสำคัญ ได้แก่:

• พารามิเตอร์วงจรแม่เหล็ก
• จำนวนรอบปัจจุบัน
• ขนาดหน้าตัดของบัสบาร์และสายไฟ

ในบันทึก! การคำนวณสำหรับการผลิตหม้อแปลงไฟฟ้าดำเนินการโดยใช้วิธีการแบบครบวงจรดังนั้นงานนี้จึงไม่ทำให้เกิดปัญหาใด ๆ แม้แต่กับช่างเชื่อมที่ไม่มีประสบการณ์และมีความรู้ด้านไฟฟ้าในโรงเรียน

งานนี้ไม่สามารถทำได้หากไม่มี LED: จำเป็นต้องใช้เป็นตัวนำกระแสไฟฟ้าในทิศทางเดียว ไดโอดที่ง่ายที่สุดซึ่งสร้างขึ้นโดยใช้วงจรบริดจ์จะติดตั้งบนหม้อน้ำเพื่อการแลกเปลี่ยนความร้อนและความเย็น

ไดโอดอันทรงพลังสำหรับเครื่องเชื่อม เช่น VD-200 ปล่อยพลังงานความร้อนจำนวนค่อนข้างมากระหว่างการทำงาน เพื่อให้แน่ใจว่ามีคุณลักษณะกระแสตก จำเป็นต้องเชื่อมต่อโช้คแบบอนุกรมกับวงจร

ความต้านทานแบบแปรผันแบบแอคทีฟในวงจรดังกล่าวจะช่วยให้ช่างเชื่อมสามารถควบคุมกระแสการเชื่อมได้อย่างราบรื่น ถัดไปจะต้องต่อขั้วหนึ่งอันเข้ากับลวดเชื่อมและขั้วที่สองกับวัตถุงาน

จำเป็นต้องใช้ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าในวงจรเพื่อเป็นตัวกรองการปรับให้เรียบเพื่อลดการกระเพื่อม

การหมุนลิโน่ด้วยตัวเองไม่ใช่เรื่องยาก แต่สำหรับงานดังกล่าวคุณจะต้องใช้แกนเซรามิกและลวดนิกเกิลหรือนิโครม เส้นผ่านศูนย์กลางลวดจริงจะถูกกำหนดโดยปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ปรับได้ในการเชื่อม

การคำนวณความต้านทานของลิโน่จะต้องคำนึงถึงความต้านทานเฉพาะของอิเล็กโทรด หน้าตัด และความยาวทั้งหมด

วงจรไฟฟ้าสำหรับการเชื่อมด้วยไดโอดบริดจ์

ขั้นตอนการปรับกระแสสำหรับการเชื่อมขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของวงเลี้ยว หากคุณประกอบชิ้นส่วนที่ระบุไว้เป็นหน่วยเดียวอย่างถูกต้อง กระบวนการเชื่อมจะมาพร้อมกับกระแสตรง การติดตั้งตัวต้านทานที่ป้องกันการลัดวงจรระหว่างการทำงานจะไม่ฟุ่มเฟือย

มันสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อลวดสัมผัสกับโลหะโดยไม่จุดชนวนส่วนโค้ง หากในเวลานี้ไม่มีความต้านทานต่อตัวเก็บประจุ มันจะคายประจุทันที จะเกิดการคลิก อิเล็กโทรดจะยุบหรือเกาะติดกับโลหะ

หากคุณมีตัวต้านทาน คุณสามารถทำให้การคายประจุบนตัวเก็บประจุเรียบขึ้น และทำให้การจุดระเบิดของอิเล็กโทรดง่ายขึ้นและนุ่มนวลขึ้น การทำอุปกรณ์แก้ไขกระแสเชื่อมด้วยมือของคุณเองจะช่วยให้สามารถสร้างรอยเชื่อมที่แม่นยำและทนทานที่สุด .

ผลลัพธ์

สะพานไดโอดสำหรับเครื่องเชื่อมจะแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรง ซึ่งช่วยปรับปรุงคุณภาพของรอยเชื่อม คุณสามารถซื้ออุปกรณ์ดังกล่าวสำเร็จรูปหรือสร้างขึ้นด้วยมือของคุณเองตามคำแนะนำที่ระบุไว้ในบทความ

ทุกคนรู้ดีว่าเครือข่ายในครัวเรือนทำงานโดยใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่มีแอมพลิจูด 220 โวลต์ อย่างไรก็ตาม ตัวอย่างบางส่วนของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ (เช่น โทรศัพท์มือถือของคุณ) ต้องใช้แรงดันไฟฟ้าคงที่หรือแบบเรียงกระแส หม้อแปลงจะช่วยลดค่าที่ต้องการและเพื่อแก้ไขส่วนประกอบตัวแปรคุณต้องมีไดโอดบริดจ์ (ภาพด้านล่าง)

อุปกรณ์วงจรเรียงกระแสที่กล่าวถึงในที่นี้เป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ที่ต้องใช้ไฟฟ้ากระแสตรงในการทำงานตามปกติ (ตั้งแต่ชุดเชื่อมไปจนถึงแหล่งจ่ายไฟขนาดเล็ก)

การตรวจสอบนี้ให้คำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับวงจรและหลักการทำงานของสะพานไดโอดเรียงกระแสแบบคลาสสิก นอกจากนี้ยังจะหารือเกี่ยวกับวิธีสร้างสะพานไดโอดด้วยมือของคุณเอง

องค์ประกอบของโมดูลวงจรเรียงกระแส

เราขอแนะนำให้ใครก็ตามที่ต้องการทำความคุ้นเคยกับสิ่งที่ตัวเรียงกระแสคืออะไร ให้ลองศึกษาประวัติศาสตร์สั้นๆ เริ่มต้นด้วยความจริงที่ว่าต้นกำเนิดของสะพานเรียงกระแสถือเป็นวงจรที่คิดค้นโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน L. Graetz ซึ่งประกอบขึ้นบนพื้นฐานของ 4 องค์ประกอบ (ชุดไดโอด)

บันทึก!อุปกรณ์เหล่านี้รู้จักกันดีในสายอาชีพว่าบริดจ์ Graetz หรือวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่น

ในที่สุดส่วนประกอบของไดโอดสี่ตัวดังกล่าวก็กลายเป็นที่รู้จักในนามวงจรบริดจ์ซึ่งเริ่มใช้เป็นโมดูลวงจรเรียงกระแสสากล

สะพานไดโอดแบบคลาสสิกซึ่งมีวงจรดังต่อไปนี้ประกอบด้วยไดโอดเรียงกระแสที่เชื่อมต่อในลักษณะใดลักษณะหนึ่ง

จากรูปด้านบน จะเห็นได้ว่าวงจรบริดจ์ประกอบด้วยองค์ประกอบเซมิคอนดักเตอร์สี่ตัว (ไดโอด) ซึ่งมีลำดับการเชื่อมต่อที่สอดคล้องกับหลักการแบบ back-to-back อุปกรณ์เหล่านี้คู่หนึ่งเชื่อมต่ออยู่ในทิศทางการนำไฟฟ้า และอีกคู่มีการเชื่อมต่อแบบย้อนกลับ

หลักการทำงาน

เพื่อทำความเข้าใจวิธีการทำงานของสะพานไดโอด เรามาทำความรู้จักกับแก่นแท้ของผลของการแก้ไขแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับก่อน

หลักการทำงานของสะพานเรียงกระแสแบบคลาสสิกที่ใช้ไดโอดสี่ตัวมีดังนี้:

• เมื่อคลื่นบวกของแรงดันไฟหลักมาถึงขั้วบวกของไดโอดที่เชื่อมต่อกับโหลด สัญญาณกระแสที่มีขั้วเดียวกันจะผ่านไป
• ในเวลาเดียวกันไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านไดโอดอื่นจากคู่ในสะพานซึ่งการเชื่อมต่อจะย้อนกลับไปยังอันแรกเนื่องจากทางแยกของมันปิดด้วยศักยภาพของเครื่องหมายตรงกันข้าม
• แต่ขั้วย้อนกลับครึ่งคลื่นจะผ่านไปในจังหวะที่กำหนดทำให้เกิดพัลส์ปัจจุบันที่เอาต์พุตในทิศทางเดียวกับในกรณีแรก

เราสามารถพูดได้ว่าสำหรับแรงดันไฟฟ้าขาเข้าแต่ละครึ่งคลื่นจะมีไดโอดที่สร้าง (หลังจากเชื่อมต่อกับโหลด) กระแสในทิศทางเดียวกัน

ตามทฤษฎีวิศวกรรมไฟฟ้า ผลที่สังเกตได้ในกรณีนี้หมายถึงการยืดผม

หลักการทำงานของไดโอดบริดจ์ที่กล่าวถึงข้างต้นทำให้สามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้:

• จากผลของกระบวนการที่อธิบายไว้ กระแสครึ่งคลื่นจะเกิดขึ้นที่เอาต์พุตของวงจรเรียงกระแส โดยมีขั้วบวกเท่ากัน (รูปด้านล่าง)

• หากคุณดูสัญญาณที่โหลดของสะพานด้วยออสซิลโลสโคปคุณจะเห็นกระแสตรงที่เร้าใจในรูปแบบของครึ่งคลื่นของขั้วเดียวกันที่ทำซ้ำที่ความถี่ 100 Hz;
• ค่านี้ (100 Hz) ได้มาจากการเพิ่มความถี่ไฟหลักเป็น 50 Hz เป็นสองเท่าที่เอาต์พุตของวงจรเรียงกระแสไดโอด
• ความถี่สองเท่าอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าแต่ละครึ่งคลื่นของสัญญาณอินพุตถูกประมวลผลโดยไดโอดของตัวเอง (แม่นยำยิ่งขึ้นคือคู่หนึ่ง)

ข้อมูลเพิ่มเติม.หลังจากการกรองระลอกคลื่นที่เกิดขึ้นหลังการแก้ไข (ทำได้โดยใช้ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า) จะได้รับแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขที่โหลด

บางครั้งเพื่อบันทึกการมีอยู่ที่เอาต์พุตของวงจรส่วนหลังจะเสริมด้วยไฟ LED เมื่อ LED ที่เชื่อมต่อผ่านตัวต้านทานจำกัดจะสว่างขึ้น คุณจะมั่นใจได้ว่ามีศักย์ไฟฟ้าคงที่ปรากฏที่เอาต์พุต

สำหรับสายจ่ายไฟสามเฟส ต้องใช้วงจรบริดจ์ชนิดพิเศษ เลือก และรวมไว้โดยคำนึงถึงลักษณะของแหล่งจ่ายไฟของโรงไฟฟ้า เราส่งทุกคนที่ต้องการทำความคุ้นเคยกับวิธีการทำงานของสะพานวงจรเรียงกระแสสามเฟสไปยังที่อยู่ต่อไปนี้ http://hardelectronics.ru/shema-diodnogo-mosta.html

สร้างสะพานของคุณเอง

ก่อนที่จะทำการบัดกรีสะพานไดโอดต้องแน่ใจว่าได้ตรวจสอบความสามารถในการซ่อมบำรุงของไดโอดแต่ละตัวที่รวมอยู่ในส่วนประกอบของมัน นอกจากนี้เรายังให้ความสนใจกับความจริงที่ว่ามันสามารถประกอบจากชิ้นส่วนแต่ละชิ้น (แยกกัน) หรือประกอบในรูปแบบของชุดประกอบตัวเรือนแข็งที่มีหน้าสัมผัสเอาต์พุตสี่จุด

ตัวเลือกบริดจ์แต่ละตัวมีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง

สำคัญ!หากไดโอดตัวหนึ่งในชุดประกอบเสาหินล้มเหลว จะต้องเปลี่ยนชุดประกอบทั้งหมด (แม้ว่าองค์ประกอบที่เหลือทั้งสามรายการอาจสามารถใช้งานได้ก็ตาม)

แต่โมดูลดังกล่าวสะดวกมากเมื่อทำการบัดกรีวงจรเรียงกระแสเมื่อคุณต้องการเชื่อมต่อไดโอดบริดจ์กับแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่ด้านหนึ่งและกับโหลดที่อีกด้านหนึ่ง

ในสถานการณ์ที่เราประกอบสะพานไดโอดด้วยมือของเราเองจากองค์ประกอบที่ไม่ต่อเนื่องสามารถแทนที่แต่ละส่วนได้โดยอิสระจากกันเสมอ แต่ด้วยแนวทางนี้ กระบวนการผลิตเองก็มีความซับซ้อนมากขึ้น ซึ่งส่วนประกอบทั้งสี่จะต้องได้รับการบัดกรี

หลังจากประกอบผลิตภัณฑ์วงจรเรียงกระแสด้วยตนเองเสร็จแล้ว สิ่งที่เหลืออยู่คือเชื่อมต่อไดโอดบริดจ์กับหม้อแปลงไฟฟ้าหรือแหล่งอื่นที่ใช้จ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ

ในส่วนสุดท้ายของการทบทวนที่เกี่ยวข้องกับวิธีการทำงานของวงจรไดโอดบริดจ์เราให้ความสนใจกับความจริงที่ว่าเมื่อประกอบด้วยตัวเองคุณควรศึกษาพารามิเตอร์ขององค์ประกอบที่รวมอยู่ในองค์ประกอบของมัน ความรู้เกี่ยวกับข้อมูลนี้จะช่วยให้คุณสามารถคำนวณกระแสโหลดที่อนุญาตได้อย่างถูกต้องและต้องแน่ใจว่าชุดไดโอดจะไม่ล้มเหลว

วีดีโอ

มีสะพานข้ามแม่น้ำ ข้ามหุบเขา และข้ามถนนด้วย แต่คุณเคยได้ยินคำว่า “สะพานไดโอด” บ้างไหม? สะพานนี้เป็นแบบไหนคะ? แต่เราจะพยายามค้นหาคำตอบสำหรับคำถามนี้

วลี "สะพานไดโอด" มาจากคำว่า "ไดโอด" ปรากฎว่าไดโอดบริดจ์ต้องประกอบด้วยไดโอด แต่หากมีไดโอดอยู่ในไดโอดบริดจ์ แสดงว่าไดโอดจะผ่านไปในทิศทางเดียวแต่ไม่ผ่านไปอีกทิศทางหนึ่ง เราใช้คุณสมบัติของไดโอดนี้เพื่อพิจารณาประสิทธิภาพ หากคุณจำไม่ได้ว่าเราทำอย่างไร ที่นี่คือที่สำหรับคุณ ดังนั้นจึงใช้สะพานไดโอดเพื่อรับแรงดันไฟฟ้าคงที่จากแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ

และนี่คือแผนภาพของไดโอดบริดจ์:

บางครั้งในไดอะแกรมจะมีการกำหนดดังนี้:

ดังที่เราเห็นวงจรประกอบด้วยไดโอดสี่ตัว แต่เพื่อให้วงจรไดโอดบริดจ์ทำงานได้ เราต้องเชื่อมต่อไดโอดอย่างถูกต้องและใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับกับพวกมันอย่างถูกต้อง ทางด้านซ้ายเราจะเห็นไอคอน "~" สองไอคอน เราใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับกับขั้วทั้งสองนี้ และลบแรงดันไฟฟ้าคงที่ออกจากขั้วอีกสองขั้ว: บวกและลบ

ในการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเป็นแรงดันไฟฟ้าตรง คุณสามารถใช้ไดโอดตัวเดียวในการแก้ไขได้ แต่ไม่แนะนำให้ใช้ ลองดูภาพ:

แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเปลี่ยนแปลงตามเวลา ไดโอดจะส่งผ่านแรงดันไฟฟ้าผ่านตัวมันเองเฉพาะเมื่อแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าศูนย์ และเมื่อมันลดลงต่ำกว่าศูนย์ ไดโอดก็จะดับลง ฉันคิดว่าทุกอย่างเป็นพื้นฐานและเรียบง่าย ไดโอดจะตัดครึ่งคลื่นลบ เหลือเพียงครึ่งคลื่นบวกซึ่งเป็นสิ่งที่เราเห็นในรูปด้านบน และข้อดีของวงจรง่ายๆ นี้ก็คือเราได้รับแรงดันไฟฟ้าคงที่จากแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับปัญหาทั้งหมดคือเราสูญเสียไฟ AC ครึ่งหนึ่ง ไดโอดตัดมันออกอย่างโง่เขลา

เพื่อแก้ไขสถานการณ์นี้ จึงมีการพัฒนาวงจรไดโอดบริดจ์ สะพานไดโอดจะ "พลิก" ครึ่งคลื่นลบ และเปลี่ยนเป็นครึ่งคลื่นบวก วิธีนี้ทำให้เราประหยัดพลังงาน มหัศจรรย์ใช่มั้ยล่ะ?

ที่เอาต์พุตของไดโอดบริดจ์ เรามีแรงดันไฟฟ้าเร้าใจคงที่ซึ่งมีความถี่สูงเป็นสองเท่าของความถี่หลัก: 100 Hz

ฉันคิดว่าไม่จำเป็นต้องเขียนว่าวงจรทำงานอย่างไรคุณไม่จำเป็นต้องใช้มันอีกต่อไปสิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับไปที่ไหนและแรงดันพัลส์คงที่มาจากไหน

มาดูวิธีการทำงานของไดโอดและสะพานไดโอดในทางปฏิบัติกันดีกว่า

ก่อนอื่นเรามาเอาไดโอดกันก่อน

ฉันปลดมันออกจากแหล่งจ่ายไฟของคอมพิวเตอร์ แคโทดสามารถระบุได้ง่ายด้วยแถบของมัน ผู้ผลิตเกือบทั้งหมดแสดงแคโทดด้วยแถบหรือจุด

เพื่อให้การทดลองของเราปลอดภัย ฉันจึงใช้หม้อแปลงไฟฟ้าแบบสเต็ปดาวน์ ซึ่งจะแปลงไฟ 220 โวลต์เป็น 12 โวลต์ สำหรับผู้ที่ไม่รู้ว่าเขาทำสิ่งนี้อย่างไร คุณสามารถอ่านบทความเกี่ยวกับการออกแบบหม้อแปลงไฟฟ้าได้

เราเชื่อมต่อ 220 โวลต์เข้ากับขดลวดปฐมภูมิและลบ 12 โวลต์ออกจากขดลวดทุติยภูมิ การ์ตูนแสดงให้เห็นอีกเล็กน้อยเนื่องจากไม่มีการเชื่อมต่อกับขดลวดทุติยภูมิ หม้อแปลงไฟฟ้าทำงานที่ความเร็วรอบเดินเบาที่เรียกว่า

ลองดูออสซิลโลแกรมที่มาจากขดลวดทุติยภูมิของแทรนซ์ แอมพลิจูดแรงดันไฟฟ้าสูงสุดนั้นง่ายต่อการคำนวณ หากคุณจำวิธีคำนวณไม่ได้ คุณสามารถดูบทความ Oscilloscope ได้ พื้นฐานการดำเนินงาน 3.3x5= 16.5V คือค่าแรงดันไฟฟ้าสูงสุด และถ้าเราหารค่าแอมพลิจูดสูงสุดด้วยรากของทั้งสอง เราจะได้ประมาณ 11.8 โวลต์ นี่คือค่าแรงดันไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพ ออสซิลไม่ได้โกหก ทุกอย่างโอเค

เป็นอีกครั้งที่ฉันสามารถใช้ไฟ 220 โวลต์ได้ แต่ 220 โวลต์ไม่ใช่เรื่องตลก ดังนั้นฉันจึงลดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับลง

ประสานไดโอดของเราไปที่ปลายด้านหนึ่งของขดลวดทุติยภูมิของทรานส์

เราเกาะติดอีกครั้งด้วยโพรบการสั่น

มาดูความแกว่งกันบ้าง

ด้านล่างของภาพอยู่ที่ไหน? ไดโอดก็ตัดมันออกไป ไดโอดเหลือเพียงส่วนบนนั่นคือส่วนที่เป็นบวก และเนื่องจากเขาตัดส่วนล่างออก เขาจึงตัดไฟออกไปด้วย

เราพบไดโอดดังกล่าวอีกสามตัวและประสานสะพานไดโอด

เรายึดติดกับขดลวดทุติยภูมิของทรานส์ตามวงจรไดโอดบริดจ์

จากปลายอีกสองด้านเราจะเอาแรงดันไฟฟ้าแบบพัลซิ่งคงที่ออกด้วยโพรบออสซิลเลเตอร์ และดูที่ออสซิลเลเตอร์

ตอนนี้ทุกอย่างเรียบร้อยดีและเราไม่ได้สูญเสียพลังใด ๆ :-)

เพื่อไม่ให้ไดโอดยุ่งเหยิง นักพัฒนาจึงวางไดโอดทั้ง 4 ตัวไว้ในตัวเครื่องเดียว ผลลัพธ์ที่ได้คือไดโอดบริดจ์ที่มีขนาดกะทัดรัดและสะดวกสบายมาก ฉันคิดว่าคุณสามารถเดาได้ว่าอันไหนนำเข้าและอันไหนเป็นโซเวียต)))

และนี่คือโซเวียต:

คุณเดาได้อย่างไร? :-) ตัวอย่างเช่น บนสะพานไดโอดโซเวียต หน้าสัมผัสที่ต้องใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับจะแสดง (พร้อมสัญลักษณ์ "~") และหน้าสัมผัสที่ต้องถอดแรงดันไฟฟ้าแบบพัลซิ่งคงที่ออก ("+" และ "-") ถูกแสดง.

มาตรวจสอบไดโอดบริดจ์ที่นำเข้ากัน ในการดำเนินการนี้ เราจะเชื่อมต่อหน้าสัมผัสสองตัวเข้ากับตัวแปร และจากอีกสองหน้าสัมผัส เราจะอ่านค่าบนออสซิลเลเตอร์

และนี่คือออสซิลโลแกรม:

ซึ่งหมายความว่าไดโอดบริดจ์ที่นำเข้าทำงานได้ดี

โดยสรุป ฉันต้องการเสริมว่าไดโอดบริดจ์ใช้ในอุปกรณ์วิทยุเกือบทั้งหมดที่ใช้แรงดันไฟฟ้าจากเครือข่าย ไม่ว่าจะเป็นทีวีธรรมดาหรือแม้แต่ที่ชาร์จโทรศัพท์มือถือ สะพานไดโอดได้รับการตรวจสอบความสามารถในการซ่อมบำรุงของไดโอดทั้งหมด

ที่รัก เราได้รวบรวมแผนการของเราแล้ว และถึงเวลาที่จะตรวจสอบ ทดสอบ และเพลิดเพลินไปกับความสุขนี้ ถัดมาเป็นการเชื่อมต่อวงจรเข้ากับแหล่งพลังงาน มาเริ่มกันเลย. เราจะไม่เน้นไปที่แบตเตอรี่ หม้อสะสมไฟฟ้า และอุปกรณ์จ่ายไฟอื่นๆ เราจะมุ่งไปที่แหล่งจ่ายไฟหลักโดยตรง ที่นี่เราจะดูแผนการแก้ไขที่มีอยู่ วิธีการทำงาน และสิ่งที่สามารถทำได้ สำหรับการทดลอง เราจำเป็นต้องใช้แรงดันไฟฟ้าเฟสเดียว (ที่บ้านจากเต้ารับ) และชิ้นส่วนที่เกี่ยวข้อง วงจรเรียงกระแสสามเฟสใช้ในอุตสาหกรรมเราจะไม่พิจารณาเช่นกัน หากคุณเติบโตมาเป็นช่างไฟฟ้าก็ยินดีต้อนรับ

แหล่งจ่ายไฟประกอบด้วยส่วนที่สำคัญที่สุดหลายส่วน: หม้อแปลงไฟฟ้าหลัก - ระบุไว้ในแผนภาพคล้ายกับในรูป

วงจรเรียงกระแส - การกำหนดอาจแตกต่างกันไป วงจรเรียงกระแสประกอบด้วยไดโอดหนึ่ง สอง หรือสี่ตัว ขึ้นอยู่กับวงจรเรียงกระแสใด ตอนนี้เราจะคิดออก

ก) - ไดโอดธรรมดา
b) - สะพานไดโอด ประกอบด้วยไดโอด 4 ตัวต่อกันดังรูป
c) - สะพานไดโอดเดียวกันซึ่งวาดได้ง่ายกว่าเพื่อความกะทัดรัดเท่านั้น การกำหนดผู้ติดต่อเหมือนกับสะพานใต้ตัวอักษร b)

ตัวเก็บประจุกรอง สิ่งนี้ไม่เปลี่ยนแปลงทั้งในเวลาและสถานที่และกำหนดไว้ดังนี้

มีการกำหนดตัวเก็บประจุหลายแบบ มากพอๆ กับที่มีระบบการกำหนดในโลกนี้ แต่โดยทั่วไปแล้วพวกมันทั้งหมดจะคล้ายกัน อย่าสับสนกัน และเพื่อความชัดเจน เรามาวาดโหลดโดยแสดงว่าเป็น Rl - ความต้านทานโหลด นี่คือโครงการของเรา เราจะร่างหน้าสัมผัสของแหล่งพลังงานที่เราจะเชื่อมต่อโหลดนี้ด้วย

ถัดไป - สมมุติฐานสองสามข้อ
- แรงดันไฟขาออกกำหนดเป็น Uconst = U*1.41 นั่นคือถ้าเรามีแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ 10 โวลต์บนขดลวดจากนั้นเราจะได้ 14.1 โวลต์บนตัวเก็บประจุและโหลด เช่นนั้น.
- ภายใต้โหลด แรงดันไฟฟ้าจะลดลงเล็กน้อย และขึ้นอยู่กับการออกแบบของหม้อแปลง กำลังไฟ และความจุของตัวเก็บประจุ
- ไดโอดเรียงกระแสควรมีกระแสมากกว่าที่ต้องการ 1.5-2 เท่า สำหรับสต๊อก. หากไดโอดมีไว้สำหรับการติดตั้งบนหม้อน้ำ (พร้อมรูน็อตหรือสลักเกลียว) จะต้องติดตั้งบนหม้อน้ำที่กระแสมากกว่า 2-3A

ฉันขอเตือนคุณด้วยว่าแรงดันไบโพลาร์คืออะไร หากใครลืม.. เราใช้แบตเตอรี่สองก้อนและเชื่อมต่อเป็นอนุกรม จุดกึ่งกลางคือจุดที่ต่อแบตเตอรี่จะเรียกว่าจุดร่วม เป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายว่าเป็นสายกราวด์, กราวด์, ตัวเครื่อง, สายสามัญ ชนชั้นกระฎุมพีเรียกมันว่า GND (ภาคพื้นดิน) ซึ่งมักเรียกกันว่า 0V (ศูนย์โวลต์) โวลต์มิเตอร์และออสซิลโลสโคปเชื่อมต่อกับสายนี้โดยสัมพันธ์กับสายนี้สัญญาณอินพุตจะถูกส่งไปยังวงจรและสัญญาณเอาต์พุตจะถูกนำไปใช้ นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมชื่อของมันถึงเป็นสายสามัญ ดังนั้น ถ้าเราเชื่อมต่อเครื่องทดสอบด้วยสายสีดำเข้ากับจุดนี้และวัดแรงดันไฟฟ้าบนแบตเตอรี่ ผู้ทดสอบจะแสดงค่าบวก 1.5 โวลต์สำหรับแบตเตอรี่หนึ่งก้อน และลบ 1.5 โวลต์ในอีกแบตเตอรี่หนึ่ง แรงดันไฟฟ้า +/-1.5V นี้เรียกว่าไบโพลาร์ ขั้วทั้งสองนั่นคือบวกและลบจะต้องเท่ากัน นั่นคือ +/-12, +/-36V, +/-50 เป็นต้น สัญญาณของแรงดันไฟฟ้าแบบไบโพลาร์คือถ้าสายไฟสามเส้นไปจากวงจรไปยังแหล่งจ่ายไฟ (บวก, ร่วม, ลบ) แต่นี่ไม่ใช่กรณีเสมอไป - ถ้าเราเห็นว่าวงจรนั้นใช้พลังงานจากแรงดันไฟฟ้า +12 และ -5 พลังงานดังกล่าวจะเรียกว่าสองระดับ แต่จะยังคงมีสายไฟสามเส้นต่อแหล่งจ่ายไฟ ถ้าจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับวงจรได้มากถึงสี่แรงดันไฟฟ้าเช่น +/-15 และ +/-36 เราก็จะเรียกแหล่งจ่ายไฟนี้ว่า - ไบโพลาร์สองระดับ

ตอนนี้ถึงประเด็นแล้ว

1. วงจรเรียงกระแสบริดจ์
โครงการที่พบบ่อยที่สุด ช่วยให้คุณรับแรงดันไฟฟ้าแบบขั้วเดียวจากขดลวดหม้อแปลงหนึ่งเส้น วงจรมีแรงดันไฟฟ้ากระเพื่อมน้อยที่สุดและมีการออกแบบที่เรียบง่าย

2. วงจรครึ่งคลื่น
เช่นเดียวกับทางเท้า มันเตรียมแรงดันไฟฟ้าแบบขั้วเดียวให้เราจากขดลวดหนึ่งของหม้อแปลงไฟฟ้า ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือวงจรนี้มีการกระเพื่อมเป็นสองเท่าเมื่อเทียบกับวงจรบริดจ์ แต่ไดโอดหนึ่งตัวแทนที่จะเป็นสี่ตัวจะทำให้วงจรง่ายขึ้นอย่างมาก มันถูกใช้สำหรับกระแสโหลดขนาดเล็กและเฉพาะกับหม้อแปลงที่มีขนาดใหญ่กว่ากำลังโหลดเท่านั้นเพราะว่า วงจรเรียงกระแสดังกล่าวทำให้เกิดการกลับขั้วแม่เหล็กด้านเดียวของหม้อแปลงไฟฟ้า

3. คลื่นเต็มจุดกึ่งกลาง
ไดโอดสองตัวและขดลวดสองเส้น (หรือขดลวดหนึ่งจุดที่มีจุดกึ่งกลาง) จะจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระเพื่อมต่ำให้กับเรา อีกทั้งเราจะสูญเสียพลังงานน้อยกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับวงจรบริดจ์ เนื่องจากเรามีไดโอด 2 ตัวแทนที่จะเป็นสี่ตัว

4. วงจรบริดจ์ของวงจรเรียงกระแสแบบไบโพลาร์
สำหรับหลายๆ คน นี่เป็นเรื่องที่น่าปวดหัว เรามีขดลวดสองอัน (หรืออันที่มีจุดกึ่งกลาง) เราจะเอาแรงดันไฟฟ้าที่เหมือนกันสองตัวออกจากพวกมัน พวกเขาจะเท่ากันระลอกคลื่นจะมีขนาดเล็กเนื่องจากวงจรเป็นวงจรบริดจ์แรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุแต่ละตัวจะถูกคำนวณเป็นแรงดันไฟฟ้าในแต่ละขดลวดคูณด้วยรากของสอง - ทุกอย่างเป็นไปตามปกติ ลวดจากจุดกึ่งกลางของขดลวดจะปรับแรงดันไฟฟ้าบนตัวเก็บประจุให้เท่ากันหากโหลดที่เป็นบวกและลบต่างกัน

5. วงจรแรงดันไฟฟ้าสองเท่า
เหล่านี้เป็นวงจรครึ่งคลื่นสองวงจร แต่มีการเชื่อมต่อไดโอดต่างกัน มันถูกใช้ถ้าเราจำเป็นต้องเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเป็นสองเท่า สูตรของเรากำหนดแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุแต่ละตัวและแรงดันไฟฟ้ารวมของตัวเก็บประจุแต่ละตัวจะเพิ่มเป็นสองเท่า เช่นเดียวกับวงจรครึ่งคลื่น วงจรนี้มีระลอกคลื่นขนาดใหญ่เช่นกัน คุณสามารถเห็นเอาต์พุตแบบไบโพลาร์ในนั้น - หากคุณเรียกจุดกึ่งกลางของกราวด์ตัวเก็บประจุมันจะออกมาเหมือนในกรณีของแบตเตอรี่ลองดูให้ละเอียดยิ่งขึ้น แต่คุณไม่สามารถรับพลังงานได้มากจากวงจรดังกล่าว

6. รับแรงดันขั้วที่ต่างกันจากวงจรเรียงกระแสสองตัว
ไม่จำเป็นเลยที่แหล่งจ่ายไฟเหล่านี้เป็นแหล่งจ่ายไฟเดียวกัน - อาจมีแรงดันไฟฟ้าหรือกำลังต่างกันก็ได้ ตัวอย่างเช่น หากวงจรของเราใช้ไฟ 1A ที่ +12 โวลต์ และ 0.5A ที่ -5 โวลต์ แสดงว่าเราต้องการแหล่งจ่ายไฟ 2 ตัว - +12V 1A และ -5V 0.5A คุณยังสามารถเชื่อมต่อวงจรเรียงกระแสที่เหมือนกันสองตัวเพื่อรับแรงดันไฟฟ้าแบบไบโพลาร์ เช่น เพื่อจ่ายไฟให้กับเครื่องขยายเสียง

7. การเชื่อมต่อแบบขนานของวงจรเรียงกระแสที่เหมือนกัน
มันให้แรงดันไฟฟ้าเท่าเดิม แต่ให้กระแสสองเท่าเท่านั้น หากเราเชื่อมต่อวงจรเรียงกระแสสองตัวเราจะมีกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นสองเท่าสาม - สามเท่าเป็นต้น

ถ้าทุกอย่างชัดเจนสำหรับคุณที่รัก ฉันอาจจะทำการบ้านให้คุณบ้าง สูตรคำนวณความจุตัวกรองสำหรับวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นคือ:

สำหรับวงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น สูตรจะแตกต่างออกไปเล็กน้อย:

สองตัวในตัวส่วนคือจำนวน "รอบ" ของการแก้ไข สำหรับวงจรเรียงกระแสสามเฟส ตัวส่วนจะเป็นสาม

ในทุกสูตร ตัวแปรจะมีชื่อดังนี้:
Cf - ความจุตัวเก็บประจุตัวกรอง µF
Po - กำลังขับ, W
U - แรงดันไฟฟ้าขาออกที่แก้ไขแล้ว, V
f - ความถี่ของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ Hz
dU - ช่วงการเต้นของชีพจร, V

สำหรับการอ้างอิง ระลอกคลื่นที่อนุญาต:
เครื่องขยายเสียงไมโครโฟน - 0.001...0.01%
เทคโนโลยีดิจิทัล - ระลอก 0.1...1%
เพาเวอร์แอมป์ - กระเพื่อมของแหล่งจ่ายไฟที่โหลด 1...10% ขึ้นอยู่กับคุณภาพของแอมป์

สูตรทั้งสองนี้ใช้ได้กับวงจรเรียงกระแสแรงดันไฟฟ้าที่มีความถี่สูงถึง 30 kHz ที่ความถี่สูงกว่า ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าจะสูญเสียประสิทธิภาพ และวงจรเรียงกระแสได้รับการออกแบบแตกต่างออกไปเล็กน้อย แต่นั่นเป็นอีกหัวข้อหนึ่ง

ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากที่ทำงานที่กระแสสลับ 220 โวลต์จะมีการติดตั้งสะพานไดโอด วงจรไดโอดบริดจ์ 12 โวลต์ช่วยให้คุณสามารถทำหน้าที่แก้ไขกระแสสลับได้อย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากอุปกรณ์ส่วนใหญ่ใช้กระแสตรงในการทำงาน

สะพานไดโอดทำงานอย่างไร?

กระแสสลับที่มีความถี่แตกต่างกันไปจะถูกส่งไปยังหน้าสัมผัสอินพุตของสะพาน ที่เอาต์พุตที่มีค่าบวกและลบจะมีการสร้างกระแสแบบยูนิโพลาร์ซึ่งมีการกระเพื่อมเพิ่มขึ้นซึ่งเกินความถี่ของกระแสที่จ่ายให้กับอินพุตอย่างมีนัยสำคัญ

ต้องลบจังหวะที่ปรากฏออกมิฉะนั้นวงจรอิเล็กทรอนิกส์จะไม่สามารถทำงานได้ตามปกติ ดังนั้นวงจรจึงมีฟิลเตอร์พิเศษซึ่งเป็นฟิลเตอร์อิเล็กโทรไลต์ที่มีความจุสูง

ชุดประกอบสะพานนั้นประกอบด้วยไดโอดสี่ตัวที่มีพารามิเตอร์เหมือนกัน พวกมันเชื่อมต่อเข้ากับวงจรทั่วไปและอยู่ในตัวเรือนทั่วไป

สะพานไดโอดมีสี่ขั้ว สองอันเชื่อมต่อกับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับและอีกสองอันเป็นขั้วบวกและลบของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขแบบเร้าใจ

สะพานเรียงกระแสในรูปแบบของชุดไดโอดมีข้อได้เปรียบทางเทคโนโลยีที่สำคัญ ดังนั้นจึงมีการติดตั้งชิ้นส่วนเสาหินหนึ่งชิ้นบนแผงวงจรพิมพ์ในคราวเดียว ในระหว่างการทำงาน ไดโอดทั้งหมดจะมีสภาวะความร้อนเท่ากัน ค่าใช้จ่ายในการประกอบโดยรวมต่ำกว่าสี่ไดโอดแยกกัน อย่างไรก็ตามส่วนนี้มีข้อเสียเปรียบอย่างร้ายแรง หากไดโอดเสียอย่างน้อยหนึ่งตัว จะต้องเปลี่ยนชุดประกอบทั้งหมด หากต้องการ คุณสามารถแทนที่ไดอะแกรมทั่วไปใดๆ ด้วยสี่ส่วนที่แยกจากกัน

การประยุกต์ใช้สะพานไดโอด

อุปกรณ์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใด ๆ ที่ใช้พลังงานไฟฟ้ากระแสสลับจะมีวงจรไดโอดบริดจ์ขนาด 12 โวลต์ มันถูกใช้ไม่เพียงแต่ในหม้อแปลงไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังใช้ในวงจรเรียงกระแสพัลส์ด้วย หน่วยสวิตชิ่งทั่วไปที่สุดคือแหล่งจ่ายไฟของคอมพิวเตอร์

นอกจากนี้ สะพานไดโอดยังใช้ในหลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต์หรือหลอดประหยัดไฟอีกด้วย ให้ผลดีมากเมื่อใช้กับบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์สมัยใหม่ทุกรุ่น

วิธีทำสะพานไดโอด

สะพานไดโอดจะช่วยแปลงกระแสสลับเป็นกระแสตรง - แผนภาพและหลักการทำงานของอุปกรณ์นี้มีดังต่อไปนี้ ในวงจรไฟส่องสว่างทั่วไป กระแสสลับจะไหล ซึ่งเปลี่ยนขนาดและทิศทาง 50 ครั้งภายในหนึ่งวินาที การเปลี่ยนแปลงเป็นการถาวรถือเป็นความต้องการทั่วไป

หลักการทำงานของไดโอดสารกึ่งตัวนำ

ชื่อของอุปกรณ์ที่อธิบายไว้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าการออกแบบนี้ประกอบด้วยไดโอด - อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่นำไฟฟ้าได้ดีในทิศทางเดียวและในทางปฏิบัติแล้วไม่ได้นำไฟฟ้าไปในทิศทางตรงกันข้าม รูปภาพของอุปกรณ์นี้ (VD1) บนแผนภาพวงจรแสดงในรูปที่ 1 2ซี เมื่อกระแสไหลผ่านในทิศทางไปข้างหน้า - จากขั้วบวก (ซ้าย) ถึงแคโทด (ขวา) ความต้านทานจะต่ำ เมื่อทิศทางของกระแสเปลี่ยนไปในทิศทางตรงกันข้าม ความต้านทานของไดโอดจะเพิ่มขึ้นหลายเท่า ในกรณีนี้กระแสย้อนกลับจะแตกต่างจากศูนย์เล็กน้อยที่ไหลผ่าน

ดังนั้น เมื่อจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ Uin (กราฟซ้าย) กับวงจรที่มีไดโอด กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านโหลดเฉพาะในระหว่างครึ่งรอบเชิงบวกเท่านั้น เมื่อจ่ายแรงดันไฟฟ้าบวกไปที่ขั้วบวก ครึ่งรอบเชิงลบจะถูก "ตัดออก" และในทางปฏิบัติไม่มีกระแสในการต้านทานโหลดในขณะนี้

พูดอย่างเคร่งครัด แรงดันเอาต์พุต U out (กราฟด้านขวา) ไม่คงที่ แม้ว่าจะไหลไปในทิศทางเดียว แต่มีการเต้นเป็นจังหวะ เป็นเรื่องง่ายที่จะเข้าใจว่าจำนวนพัลส์ (จังหวะ) ต่อวินาทีคือ 50 ซึ่งไม่เป็นที่ยอมรับเสมอไป แต่ระลอกคลื่นสามารถปรับให้เรียบได้หากคุณเชื่อมต่อตัวเก็บประจุที่มีความจุขนาดใหญ่เพียงพอขนานกับโหลด การชาร์จระหว่างพัลส์แรงดันไฟฟ้าในช่วงเวลาระหว่างนั้นตัวเก็บประจุจะถูกปล่อยเข้าสู่ความต้านทานโหลด การเต้นเป็นจังหวะจะเรียบลง และแรงดันไฟฟ้าจะเข้าใกล้ค่าคงที่

วงจรเรียงกระแสที่ผลิตตามวงจรนี้เรียกว่าวงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น เนื่องจากใช้แรงดันไฟฟ้าที่เรียงกระแสเพียงครึ่งรอบเดียวเท่านั้น ข้อเสียที่สำคัญที่สุดของวงจรเรียงกระแสดังกล่าวมีดังต่อไปนี้:

• เพิ่มระดับระลอกคลื่นของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไข
• ประสิทธิภาพต่ำ
• น้ำหนักมากของหม้อแปลงไฟฟ้าและการใช้งานที่ไม่ลงตัว

ดังนั้นวงจรดังกล่าวจึงใช้เพื่อจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานต่ำเท่านั้น เพื่อแก้ไขสถานการณ์ที่ไม่พึงประสงค์นี้ จึงมีการพัฒนาวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นซึ่งจะแปลงคลื่นครึ่งคลื่นลบให้เป็นคลื่นบวก ซึ่งสามารถทำได้หลายวิธี แต่วิธีที่ง่ายที่สุดคือการใช้ไดโอดบริดจ์

ข้าว. 2

สะพานไดโอด - วงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นที่มีไดโอด 4 ตัวแทนที่จะเป็นหนึ่งตัว (รูปที่ 2c) ในแต่ละครึ่งรอบ สองรอบจะเปิดและให้ไฟฟ้าไหลไปในทิศทางไปข้างหน้า ในขณะที่อีกสองรอบปิดและไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ในระหว่างครึ่งวงจรบวก แรงดันไฟฟ้าบวกจะจ่ายให้กับแอโนด VD1 และแรงดันไฟฟ้าลบจะจ่ายให้กับแคโทด VD3 เป็นผลให้ไดโอดทั้งสองนี้เปิดอยู่และปิด VD2 และ VD4

ในระหว่างครึ่งวงจรลบ แรงดันไฟฟ้าบวกจะจ่ายให้กับแอโนด VD2 และแรงดันไฟฟ้าลบจะจ่ายให้กับแคโทด VD4 ไดโอดสองตัวนี้เปิด และไดโอดเหล่านั้นจะเปิดระหว่างการปิดครึ่งรอบก่อนหน้านี้ กระแสที่ไหลผ่านความต้านทานโหลดจะไหลไปในทิศทางเดียวกัน เมื่อเปรียบเทียบกับวงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น จำนวนระลอกคลื่นจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ผลลัพธ์ที่ได้คือการปรับให้เรียบในระดับที่สูงขึ้นด้วยความจุเท่ากันของตัวเก็บประจุตัวกรอง เพิ่มประสิทธิภาพของหม้อแปลงที่ใช้ในวงจรเรียงกระแส

สะพานไดโอดไม่เพียงแต่สามารถประกอบจากแต่ละองค์ประกอบเท่านั้น แต่ยังผลิตเป็นโครงสร้างเสาหินด้วย (การประกอบไดโอด) ติดตั้งง่ายและมักจะเลือกไดโอดตามพารามิเตอร์ สิ่งสำคัญคือต้องทำงานในสภาวะความร้อนเดียวกัน ข้อเสียของไดโอดบริดจ์คือจำเป็นต้องเปลี่ยนทั้งชุด ถ้าไดโอดตัวเดียวเสีย

กระแสไฟฟ้าที่แก้ไขแบบเร้าใจจะเข้าใกล้ค่าคงที่มากขึ้นซึ่งทำให้สามารถรับสะพานไดโอดสามเฟสได้ อินพุตเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายกระแสสลับสามเฟส (เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือหม้อแปลงไฟฟ้า) และแรงดันเอาต์พุตเกือบจะเท่ากับค่าคงที่และง่ายกว่าที่จะปรับให้เรียบกว่าหลังจากการแก้ไขแบบเต็มคลื่น

วงจรเรียงกระแสบริดจ์ไดโอด

วงจรของวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นที่ใช้สะพานไดโอดซึ่งเหมาะสำหรับการประกอบแบบ DIY จะแสดงในรูปที่ 1 3ก. แรงดันไฟฟ้าที่ถอดออกจากขดลวดสเต็ปดาวน์รองของหม้อแปลง T อยู่ภายใต้การแก้ไข ในการดำเนินการนี้ คุณต้องเชื่อมต่อไดโอดบริดจ์เข้ากับหม้อแปลงไฟฟ้า

แรงดันไฟฟ้าที่เรียงกระแสเป็นจังหวะจะถูกปรับให้เรียบโดยตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า C ซึ่งมีความจุค่อนข้างมาก - โดยปกติจะอยู่ที่หลายพันไมโครฟารัด ตัวต้านทาน R ทำหน้าที่เป็นโหลดวงจรเรียงกระแสที่ไม่ได้ใช้งาน ในโหมดนี้ ตัวเก็บประจุ C จะถูกชาร์จด้วยค่าแอมพลิจูดที่สูงกว่าค่าแรงดันไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพที่นำมาจากขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้าถึง 1.4 (รูตของสองเท่า)

เมื่อโหลดเพิ่มขึ้น แรงดันเอาต์พุตจะลดลง คุณสามารถกำจัดข้อเสียเปรียบนี้ได้โดยเชื่อมต่อตัวกันโคลงของทรานซิสเตอร์แบบธรรมดาเข้ากับเอาต์พุตของวงจรเรียงกระแส ในแผนภาพวงจร รูปภาพของไดโอดบริดจ์มักจะถูกทำให้ง่ายขึ้น ในรูป 3b แสดงให้เห็นว่าสามารถพรรณนาชิ้นส่วนที่สอดคล้องกันในรูปที่ 3 ได้อย่างไร 3ก.

ควรสังเกตว่าแม้ว่าความต้านทานไปข้างหน้าของไดโอดจะมีน้อย แต่ก็ยังแตกต่างจากศูนย์ ด้วยเหตุนี้พวกมันจึงร้อนขึ้นตามกฎของ Joule-Lenz ยิ่งแรงมากเท่าไหร่กระแสที่ไหลผ่านวงจรก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น เพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไป มักจะติดตั้งไดโอดกำลังสูงบนแผงระบายความร้อน (หม้อน้ำ)

สะพานไดโอดเป็นองค์ประกอบบังคับเกือบของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใด ๆ ที่ขับเคลื่อนโดยเครือข่าย ไม่ว่าจะเป็นคอมพิวเตอร์หรือวงจรเรียงกระแสสำหรับชาร์จโทรศัพท์มือถือ

วลี "สะพานไดโอด" มาจากคำว่า "ไดโอด" ดังนั้นสะพานไดโอดจะต้องประกอบด้วยไดโอด แต่จะต้องเชื่อมต่อกันในลำดับที่แน่นอน เราจะพูดถึงว่าทำไมสิ่งนี้จึงสำคัญในบทความนี้

การกำหนดบนแผนภาพ

สะพานไดโอดในไดอะแกรมมีลักษณะดังนี้:

บางครั้งในไดอะแกรมก็มีการกำหนดดังนี้:

ดังที่เราเห็นวงจรประกอบด้วยไดโอดสี่ตัว เพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้องเราต้องเชื่อมต่อไดโอดอย่างถูกต้องและใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับกับพวกมันอย่างถูกต้อง ทางด้านซ้ายเราจะเห็นไอคอน "~" สองไอคอน เราใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับกับขั้วต่อทั้งสองนี้ และถอดแรงดันไฟฟ้าตรงออกจากขั้วต่ออีกสองขั้วที่ระบุด้วยเครื่องหมาย "+" และ "-" สะพานไดโอดเรียกอีกอย่างว่าไดโอดเรกติไฟเออร์

หลักการทำงาน

ในการแก้ไขแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเป็น DC คุณสามารถใช้ไดโอดตัวเดียวในการแก้ไขได้ แต่ไม่แนะนำให้ใช้ ลองดูภาพว่าทั้งหมดจะมีลักษณะอย่างไร:

ไดโอดจะตัดคลื่นครึ่งคลื่นลบของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับออก เหลือเพียงค่าบวกเท่านั้น ซึ่งเราเห็นในภาพด้านบน ความงดงามของวงจรอย่างง่ายนี้คือเราได้รับแรงดันไฟฟ้าคงที่จากแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ ปัญหาอยู่ที่ว่าเราสูญเสียพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับไปครึ่งหนึ่ง ไดโอดจะตัดมันออก

เพื่อแก้ไขสถานการณ์นี้ ผู้ยิ่งใหญ่จึงได้คิดค้นวงจรไดโอดบริดจ์ขึ้นมา สะพานไดโอด "พลิกกลับ" ครึ่งคลื่นลบ เปลี่ยนเป็นครึ่งคลื่นบวก จึงช่วยประหยัดพลังงาน

ที่เอาต์พุตของไดโอดบริดจ์ แรงดันไฟฟ้าพัลซิ่งคงที่จะปรากฏขึ้นที่ความถี่ 100 Hz นี่เป็นสองเท่าของความถี่เครือข่าย

ประสบการณ์เชิงปฏิบัติ

เริ่มจากไดโอดง่ายๆ กันก่อน

แคโทดสามารถจดจำได้ง่ายด้วยแถบสีเงิน ผู้ผลิตเกือบทั้งหมดแสดงแคโทดด้วยแถบหรือจุด

เพื่อให้การทดลองของเราปลอดภัย ฉันจึงใช้อุปกรณ์แบบสเต็ปดาวน์ ซึ่งทำให้ไฟ 12V จาก 220V

เราเชื่อมต่อ 220 โวลต์เข้ากับขดลวดปฐมภูมิและลบ 12 โวลต์ออกจากขดลวดทุติยภูมิ แสดงให้เห็นอีกเล็กน้อยเนื่องจากไม่มีภาระในขดลวดทุติยภูมิ หม้อแปลงไฟฟ้าทำงานที่ความเร็วรอบเดินเบาที่เรียกว่า

3.3x5=16.5V คือค่าแรงดันไฟฟ้าสูงสุด และถ้าเราหารค่าแอมพลิจูดสูงสุดด้วยรากของทั้งสอง เราจะได้ประมาณ 11.8 โวลต์ นั่นคือสิ่งที่มันเป็น ออสซิลโลสโคปไม่ได้โกหก ทุกอย่างเรียบร้อยดี

เป็นอีกครั้งที่ฉันสามารถใช้ไฟ 220 โวลต์ได้ แต่ 220 โวลต์ไม่ใช่เรื่องตลก ดังนั้นฉันจึงลดแรงดันไฟฟ้าลง

ประสานไดโอดของเราไปที่ปลายด้านหนึ่งของขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้า

มาคว้าออสซิลโลสโคปอีกครั้ง

ลองดูที่ออสซิลโลแกรม

ด้านล่างของภาพอยู่ที่ไหน? ไดโอดก็ตัดมันออกไป เขาเหลือไว้เพียงส่วนบนนั่นคือส่วนที่เป็นบวก

เราพบไดโอดดังกล่าวอีกสามตัวแล้วประสานเข้าด้วยกัน สะพานไดโอด.

เรายึดติดกับขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงโดยใช้วงจรไดโอดบริดจ์

จากปลายอีกสองด้านเราจะเอาแรงดันไฟฟ้าแบบพัลซิ่งคงที่ออกด้วยโพรบออสซิลโลสโคปแล้วดูที่ออสซิลโลแกรม

มาแล้วครับ สั่งได้เลย..

ประเภทของสะพานไดโอด

เพื่อไม่ให้รบกวนไดโอด นักพัฒนาจึงวางไดโอดทั้งสี่ตัวไว้ในตัวเรือนเดียว ผลลัพธ์ที่ได้คือองค์ประกอบวิทยุที่มีขนาดกะทัดรัดและสะดวกสบายมาก - สะพานไดโอด ฉันคิดว่าคุณสามารถเดาได้ว่าอันไหนนำเข้าและอันไหนเป็นโซเวียต)))

ตัวอย่างเช่นบนสะพานไดโอดโซเวียตหน้าสัมผัสที่คุณต้องการใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับจะแสดงด้วยไอคอน "~" และหน้าสัมผัสที่คุณต้องการลบแรงดันไฟฟ้าแบบพัลซิ่งคงที่จะแสดงด้วย "+" และ "- “ ไอคอน

สะพานไดโอดมีหลายประเภทในตัวเรือนที่แตกต่างกัน

มีแม้กระทั่งสะพานไดโอดรถยนต์

นอกจากนี้ยังมีสะพานไดโอดสำหรับแรงดันไฟฟ้าสามเฟส มันถูกประกอบตามวงจรที่เรียกว่า Larionov และประกอบด้วย 6 ไดโอด:

สะพานไดโอดสามเฟสส่วนใหญ่จะใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง

ดังที่คุณอาจสังเกตเห็นว่าวงจรเรียงกระแสสามเฟสดังกล่าวมีขั้วต่อห้าขั้ว สามเอาต์พุตต่อเฟสและจากอีกสองเอาต์พุตเราจะลบแรงดันไฟฟ้าแบบพัลซิ่งคงที่

วิธีตรวจสอบไดโอดบริดจ์

1) วิธีแรกนั้นง่ายที่สุด สะพานไดโอดถูกตรวจสอบโดยความสมบูรณ์ของไดโอดทั้งหมด ในการทำเช่นนี้ เราจะทดสอบไดโอดแต่ละตัวด้วยมัลติมิเตอร์ และดูความสมบูรณ์ของไดโอดแต่ละตัว วิธีการทำเช่นนี้อ่าน

2) วิธีที่สองถูกต้อง 100% แต่จะต้องใช้ออสซิลโลสโคปหรือหม้อแปลงแบบสเต็ปดาวน์ มาตรวจสอบไดโอดบริดจ์ที่นำเข้ากัน ในการทำเช่นนี้เราเชื่อมต่อหน้าสัมผัสทั้งสองเข้ากับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับด้วยสัญลักษณ์ "~" และจากอีกสองหน้าสัมผัสด้วย "+" และ "-" เราจะอ่านค่าโดยใช้ออสซิลโลสโคป

ลองดูที่ออสซิลโลแกรม

ซึ่งหมายความว่าไดโอดบริดจ์ที่นำเข้ากำลังทำงานอยู่

สรุป

สะพานไดโอด (วงจรเรียงกระแส) ใช้ในการแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรง

ไดโอดบริดจ์ใช้ในอุปกรณ์วิทยุเกือบทั้งหมดที่ "กิน" แรงดันไฟฟ้าจากเครือข่ายไฟฟ้ากระแสสลับ ไม่ว่าจะเป็นทีวีธรรมดาๆ หรือแม้แต่ที่ชาร์จโทรศัพท์มือถือ