Каталог

Принцип действия диодного моста: подробное описание и характеристики

Дом 02.11.2023

На чтение 15 мин. Просмотров

13 thoughts on “ Диодный мост схема, принцип работы ”

В большинстве случаев блоков питания для преобразования переменного электрического тока в постоянный используются диодные мосты. Давайте рассмотрим диодный мост, его схема включает всего лишь четыре диода.

Рисуя схему моста достаточно помнить, что от каждого входа приходят к «+» выходу два диода, прием анод подключается на вход, а катод на выход. Тоже и с отрицательным выходом, только к выходу подключаются аноды диодов.

Рис. 1. Принцип работы диодного моста

Технические характеристики

При выборе конкретного диодного моста для замены в выпрямительном блоке или для любой другой схемы важно хорошо ориентироваться в основных технических параметрах.

Среди таких характеристик наиболее значимыми для диодного моста являются:

Если вы хотите выбрать модель на замену, допустим в сети 220 В, то главный параметр для диодного моста обратный ток и напряжение. Рабочие характеристики должны значительно превышать номинал сети, к примеру, при напряжении 220 В – диодный мост должен выдерживать около 400 В. По току подойдет и меньший запас, но его также следует предусмотреть.

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

Для чего нужен диодный мост в генераторе автотехники

Диодный мост в генераторе

  • 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.

Для лучшего понимания принципа работы диодного моста, рассмотрим работу одного диода:

Схема и принцип работы диодного моста

На данной схеме 4 диода соединенных по мостовой схеме подключены к источнику переменного напряжения 220В. В качестве нагрузки подключен резистор Rн.

Переменное напряжение на входе меняется не только по мгновенному значению, но и по знаку. При прохождении положительной полуволны (от 0 до π) к анодам диодов VD2 и VD4 приложено положительное напряжение относительно их катодов, что вызывает прохождение тока Iн через диоды и нагрузку Rн. В этот момент диоды VD1 и VD3 заперты и не пропускают ток, так как напряжение положительной полуволны для них является обратным.

В момент, когда входное напряжение пересекает точку π, оно меняет свой знак. В этом случае диоды VD1 и VD3 начинают пропускать ток, так как к их анодам приложено положительное напряжение относительно катодов, а диоды VD2 и VD4 оказываются запертыми. Это продолжается до точки 2π, где переменное входное напряжение снова меняет свой знак и весь процесс повторяется заново.

Важно отметить, что ток Iн протекающий через нагрузку Rн, не изменяется по направлению, т.е. является постоянным.

Рисунок 4 – Выпрямление положительной полуволны

Диодный мост – другими словами, двухполупериодный выпрямитель, который предназначен для того, что бы преобразовывать переменный сигнал в пульсирующий постоянный, иными словами, производить выпрямление сигнала. Диодный мост очень распространённый элемент, который присутствует во всех блоках питания.

Основной функцией диодного моста является выпрямление переменного сигнала(напряжение, ток и тд.), в результате которого выходной сигнал будет иметь частоту в двое больше от входной, но всегда будет иметь положительную полярность.

Диодный мост наиболее распространён в виде «диодная сборка», что позволяет более легко устанавливать его в схему, или он может быть представлен в виде отдельных диодов. Недостатком диодной сборки есть то, что при поломке одного из диодов приходится менять весь элемент, что иногда является экономически не выгодным, но учитывая данные цены на полупроводниковую продукцию, этот вопрос более не актуален.

Схема диодного моста это соединение 4 диодов, или же могут использоваться другие типы вентилей.

Рисунок 1 – Схема диодного моста

Так же, в схемах он бывает представлен в виде указанном на рисунке 2. Рисунок 2 – Схема диодного моста

Принцип работы заключается в том, что когда на вход проходит положительная полуволна, открыты лишь 2 диода, остальные 2 закрыты.

Рисунок 3 – Выпрямление положительной полуволны

Рисунок 4 – Выпрямление положительной полуволны

Когда на входе появляется отрицательная полуволна, открываются 2 других диода.

Рисунок 5 – Выпрямление отрицательной полуволны

Рисунок 6 – Выпрямление отрицательной полуволны

Тогда в конечном результате на выходе мы получим выходной сигнал который у которого частота в двое больше чем у входного. Такое выпрямление называется двухполупериодное выпрямление. В случае выхода из строя одного из диодов, выпрямитель не перестанет работать, но теперь он будет проводить лишь одну полуволну, такое выпрямление будет называться однополупериодное выпрямление.

Разницу между одно- и двухполупериодным выпрямлением вы можете посмотреть на рисунке 5.

Рисунок 7 – Разница одно- и двух- полупериодного выпрямлением с одинаковым входным сигналом

Тут вы можете посмотреть обзор контактов реле времени для схемных решений необходимых для вашей ситуации.

Итак, разберёмся из чего же состоит диодный мост. Раз присутствуеи название диодный, значит он и состоит из диодов, причём обычно из четырёх. Какую же функцию выполняет этот самый диодный мост? Всё очень просто, преобразует переменное напряжение в постоянное. Как же сделать диодный мост? Ничего сложного в этом нет, но для этого надо элементарно разбираться в электрических схемах

Какой принцип работы диодного моста?

Итак, разберёмся из чего же состоит диодный мост. Раз присутствуеи название диодный, значит он и состоит из диодов, причём обычно из четырёх. Какую же функцию выполняет этот самый диодный мост? Всё очень просто, преобразует переменное напряжение в постоянное. Как же сделать диодный мост? Ничего сложного в этом нет, но для этого надо элементарно разбираться в электрических схемах

Диод — это устройство, которое пропускает ток только в одном направлении и поэтому схема диодного моста выглядит так:

Диодный мост — один из самых распространенных компонентов в мире радиоэлектроники. Многим радиолюбителям будет полезно знать, как работает диодный мост, а также из чего он состоит. Основная цель данного элемента — это преобразовывать переменное входящее напряжение на постоянное, диодный мост зачастую применяется в разного рода выпрямителях, зарядных устройствах и различных блоках питания.

Как работает диодный мост?

Нетрудно заметить, что классический диодный мост состоит из четырех диодов, собранных в схему в виде моста. Для такого моста подбираются диоды с определенными характеристиками по току и напряжению, а также желательно одинаковой маркировки. Во многих случаях диоды моста устанавливаются на радиаторы, чтобы исключить перегрев и преждевременный выход их из строя. О том, как подобрать диоды для диодного моста, мы напишем немного позже.

Диодный мост, принцип работы

При ремонте различных приборов важно знать не только то, как работает диодный мост, но и уметь его проверять. О том, как проверить диодный мост читаем тут.

Иногда с целью фиксации его наличия на выходе схемы последняя дополняется светодиодной индикацией. При загорании включенного через ограничивающий резистор светодиода можно быть уверенным в том, что на выходе появился постоянный потенциал.

Принцип действия

Чтобы понять, как работает диодный мост, сначала ознакомимся с самой сутью эффекта выпрямления переменных напряжений.

Принцип действия классического выпрямительного моста на основе четырех диодов состоит в следующем:

  • При поступлении положительной волны сетевого напряжения на плюсовой вывод диода, подключенного к нагрузке, через нее проходит токовый сигнал той же полярности;
  • Одновременно с этим через другой диод из пары в мостике, подключение которого обратно первому, ток не проходит, так как его переход закрыт противоположным по знаку потенциалом;
  • Зато через него в свое время проходит полуволна обратной полярности, формирующая на выходе импульс тока того же направления, что и в первом случае.

Можно сказать, что для каждой полуволны входного напряжения предназначается свой диод, формирующий (после того, как подключить его к нагрузке) ток одного и того же направления.

Согласно теории электротехники наблюдаемый при том эффект означает его выпрямление.

Рассмотренный выше принцип работы диодного моста позволяет сделать следующие выводы:

  • В результате описанного процесса на выходе выпрямителя формируются токовые полуволны, имеющие одну и ту же положительную полярность (рисунок ниже);

Выпрямление в диодном мостике

  • Если посмотреть осциллографом сигнал на нагрузке мостика, можно увидеть пульсирующий постоянный ток в виде повторяющихся с частотой 100 Гц полуволн одной полярности;
  • Это значение (100 Гц) получается за счет удвоения сетевой частоты 50 Гц на выходе диодного выпрямителя;
  • Удвоение частоты объясняется тем, что каждую полуволну входного сигнала обрабатывает «свой» диод (точнее – их пара).

Дополнительная информация. После фильтрации получившихся после выпрямления пульсаций (она осуществляется посредством электролитических конденсаторов) на нагрузке получается выпрямленное напряжение.

Иногда с целью фиксации его наличия на выходе схемы последняя дополняется светодиодной индикацией. При загорании включенного через ограничивающий резистор светодиода можно быть уверенным в том, что на выходе появился постоянный потенциал.

Для трехфазной питающей линии должны использоваться специальные типы мостовых схем, выбираемых и включаемых с учетом особенностей энергоснабжения силовых установок. Всех желающих ознакомиться с тем, как работает трехфазный выпрямительный мост, отсылаем по следующему адресу http://hardelectronics.ru/shema-diodnogo-mosta.html.

Чтобы разыскать диод в электросхеме, необходимо обратить внимание, на то, что обычно его обозначение выглядит так:

Таким мостом называется электроустройство миниатюрного размера, используемое в электросхемах и светодиодном оборудовании для трансформирования электротока, а именно его изменение из переменного значения в постоянное. Также оно выпрямляет ток в схеме. Важная часть двухполупериодного элемента питания, так и называемая — выпрямителем.

Штырьковый цоколь характерен для большинства ламп, работающих от низких значений напряжения, и выглядит как два металлических или керамических столбика со шляпкой на конце или без нее. К таким цоколям можно отнести светодиодные лампы MR16, G4,G9.GU10 и другие. Некоторые модели можно использовать для основного освещения, однако большинство ламп штырькового типа предназначены для точечной или акцентной вспомогательной подсветки витрин, ступеней дома, салона автомобиля, номерных знаков, приборной панели и т.п.

И самое главное – в основе всех этих современных источников света – все тот же диодный мост из светодиодов, который мы рассмотрим ниже.

Схема диодного моста

Наиболее примитивным способом, т.е. схемой подключения диодов, является комплекс из четырех последовательно соединенных полупроводников, которые создают нечто наподобие ромба. Далее по схеме мост подключается к разным по полярности источникам, снимая при этом переменное напряжение, преобразовывая его в постоянное значение.

По разновидностям и от того, какая схема подключения, разделяют два основных вида:

  • Однофазный диод,
  • Трехфазный.

Чтобы разыскать диод в электросхеме, необходимо обратить внимание, на то, что обычно его обозначение выглядит так:

А тот самый примитивный мост, состоящий из четырех диодов, в соединенном состоянии передается таким рисунком:

Однако на многих общих схемах обозначения диодного моста можно встретить и такой, более простой:

Или же, наоборот, детализированный:

Главное во всех схемах – правила, по которым необходимо этот элемент подключать к напряжению. Правильно это нужно делать так:

Выпрямитель Ларионова – еще одна распространенная схема подключения. Это трехфазный диод, пропускающий полуволны поочередно. На чертеже это демонстрируется как:

Техническая схема предполагает полупроводниковый диод-выпрямитель и его разновидности, в числе которых диод Шоттки. Выпрямитель из данных сборок крайне отличается от остальных. Так, он применим в блоках питания импульсного типа, ведь кристалл Шоттки имеет невысокую барьерную силу, малое время на обратное восстановление. Используется зачастую в схемах, где катод и анод – общий. В графике это представлено таким образом:

Устройство диодного моста

Для того, чтобы самостоятельная сборка состоялась успешно, необходимо выбрать диодный мост, подходящий по основным параметрам. К главным показателям таких устройств можно отнести важнейших два:

  • Обратное напряжение;
  • Ток в максимальном значении обратный.

То есть при выборе разновидности моста с рабочим напряжением от обычной сети, а именно 220 вольт,
Номинальная сила напряжения у приобретаемого продукта должна быть не меньше 400 вольт, а сила тока в выпрямленном состоянии – не меньше 3 ампер. Стоит обращать внимание и на мощности пикового тока (максимальная концентрация в один момент) и обратного напряжения. В данном случае, например, пик – около 50 ампера, а обратка по напряжению – 600-1000 ватт, смотря какую модель моста вы выбрали.

  • Мосту не перегреваться и поддерживать нормальный эксплуатационный режим без сбоев;
  • Диоды, размещенные в одном устройстве, изготавливаются на заводе в одной партии, поэтому с большей вероятностью будут иметь схожие параметры, что благоприятно скажется на всей работе прибора;
  • Экономия пространства на плате за счет плотного размещения внутри одного бокса.

Принцип работы диодного моста

Отрицательная волна в диодном мосте не уменьшается, а трансформируется в положительную.

Это происходит из-за того, что он как бы «подчиняет» себе нестабильный переменный ток, который меняет свое направление по несколько раз в одночасье, образуя то положительные в амплитуде, то отрицательные полуволны.

При подаче нагрузки через генератор, диодный мост все выравнивает, ведь поочередно в игру вступают то первые два полупроводника, то последующие два. То есть происходит соприкосновение двух полупроводников разной проводимости или p-n-переход, называемый также электронно-дырочным, поскольку в нем участвуют и электроны, и дырки.

Как собрать диодный мост

Поскольку найти сегодня старые постперестроечного периода подобные выпрямители довольно непросто, то детально рассматривать схему сборки и пайки советского образца не будем. Только стоит упомянуть, что выглядит схема для пайки четырех последовательно подключенных диодов так:

Собрать современный мост даже проще: если представить его в виде ромба, то на северном угле будет вход с переменным значением, как и на южном. Западный угол уйдет под выход с отрицательным значением, а восточный – с положительным.

Чем отличаются диодные мосты

Они отличаются в первую очередь такими существенными показателями как:

  • Форма корпуса;
  • Схема расположения выводов.

Выводы могут быть в один ряд, с углов и даже снизу корпуса. Также различия составляют такие критерии как мощность напряжения (400-1000 ватт), сила тока обратного и на максимальных значениях.

Как проверить исправность диодного моста

Несмотря на цену и надежность, любая модель моста такого типа неизбежно сталкивается с таким понятием как остаточная пульсация, которая в любом случае остается. Поэтому рекомендуем проверять исправность устройства с помощью мультиметра, а именно вольтаж, омметраж и показатели в ваттах. Подавайте на диод напряжение не больше 3 вольт.

Для лучшего понимания работы и закрепления теоретического материала рассмотрим работу на практическом примере низковольтного выпрямителя. В нем, с применением четырех диодов, во время каждой полуволны переменного напряжения работают поочередно только два активных радиокомпонента противоположных плеч моста, соединенных между собой не только последовательно, но и встречно по отношению ко второй паре.

Обозначение на схемах

Обычно его отображают включением четырех диодов в общую мостовую схему, как показано в левой части рисунка ниже: здесь, диоды служат как бы плечами выпрямительного моста. Такое условное обозначение можно часто увидеть в старых радиолюбительских журналах. Однако, теперь его чаще обозначают в виде ромба, внутри которого расположен значок, говорящий только о полярность выходного напряжения.

Диодный мост принципы работы

Для лучшего понимания работы и закрепления теоретического материала рассмотрим работу на практическом примере низковольтного выпрямителя. В нем, с применением четырех диодов, во время каждой полуволны переменного напряжения работают поочередно только два активных радиокомпонента противоположных плеч моста, соединенных между собой не только последовательно, но и встречно по отношению ко второй паре.

Переменное напряжение следует на вход схемы. Когда на верхнем, в соответствии со схемой точки вторичной обмотки появится положительный полупериод переменного синусоидального напряжения, ток идет через третий диод, нагрузку, второй диод и к нижней точки вторичной обмотки. Элементы VD1 и VD4 в этот момент заперты и ток через них не проходит.

В течение другой полуволны синусоидального напряжения, когда плюс будет на нижнем выводе вторичной обмотки трансформатора, ток проходит через VD4, нагрузку, VD1 и к верхней точки вторичной обмотки. В этот момент VD2 и VD3 закрыты и ток через них не пройдет.

В результате, как мы видим на диаграмме «В», что несмотря на периодическую смену полярности напряжения на обмотке трансформатора, а через нагрузку диодного моста идет ток только одного направления. В таком выпрямителе максимальный КПД, так как используются два полупериода переменного тока из двух, поэтому этот тип выпрямителя получил название мостовой двухполупериодный.

Думаю теперь понятно что работа этой схемы по сравнению с выпрямлением напряжения одним диодом намного эффективней:

Удвоилась частота пульсаций выпрямленного напряжения; Уменьшились интервалы между импульсами, среднее значение напряжения постоянного тока примерно того же уровня, что и переменное со вторичной обмотки трансформатора.

Даже если у вас в устройстве перегорел диодный мост – короткого замыкания или скачка напряжения не будет.

Как прозвонить диодный мост без выпаивания из схемы?

Поскольку ток в обратном направлении через диод не течет, неправильные результаты проверки говорят о пробое моста.

Извлекать мост нет необходимости, остальные элементы блока питания не оказывают влияния на измерение.

Итог: Любой из вас сможет как самостоятельно собрать диодный мост, так и отремонтировать его в случае поломки. Достаточно иметь элементарные навыки в электротехнике.

Смотрите видео: как мультиметром проверить диодный мост генератора вашего автомобиля.

Подробный рассказ о том как проверить диодный мост мультиметром в этом видео сюжете

Источники

Источник — http://hardelectronics.ru/shema-diodnogo-mosta.html
Источник — http://www.asutpp.ru/diodnyy-most.html
Источник — http://www.radioelementy.ru/articles/chto-takoe-diodnyy-most/
Источник — http://electroandi.ru/elektronika/vypryamiteli/diodnyj-most-printsip-raboty-i-skhema.html
Источник — http://h4e.ru/nizkovoltnaya-apparatura/88-diodniy-most
Источник — http://www.remotvet.ru/questions/17733-kak-rabotaet-diodnyj-most-kak-sdelat-diodnyj-most.html
Источник — http://diodnik.com/kak-rabotaet-diodnyj-most/
Источник — http://elquanta.ru/teoriya/diodnyjj-most-skhema-i-naznachenie.html
Источник — http://electronoff.ua/academy/post/chto-takoe-diodnyj-most-skhema-i-princzip-raboty.php
Источник — http://www.texnic.ru/shems/ungrad/012-2.htm
Источник — http://obinstrumente.ru/elektronika/diodnyj-most.html

Как проверить диодный мост на плате?


Для проверки диодного моста на плате можно использовать мультиметр. Диодный мост — это электронное устройство, состоящее из четырех диодов, которые соединены таким образом, чтобы позволять току протекать только в одном направлении.

Вот как можно проверить диодный мост на плате:

  1. Отключите устройство от источника питания и удалите плату из корпуса, если это необходимо.

  2. Установите мультиметр в режим проверки диодов. Для этого нужно повернуть переключатель мультиметра на значок диода (обычно обозначается знаком «диод» или «diode»). Если у вашего мультиметра нет такого режима, вы можете использовать режим проверки продолжительности, который также может использоваться для проверки диодного моста.

  3. Подключите красный провод мультиметра к одному из выводов диодного моста и черный провод к другому выводу. Обратите внимание на полярность: если вы подключите мультиметр к диодному мосту неправильно, вы получите неверный результат.

  4. Поверните плату на другую сторону и повторите операцию для другой пары выводов диодного моста.

  5. Если диодный мост исправен, мультиметр должен показать напряжение в одном направлении, а в другом — ноль или близкое к нулю значение. Если мультиметр показывает напряжение в обоих направлениях, это может указывать на неисправность диода или диодов в мосте.

  6. Повторите процедуру для оставшихся двух выводов диодного моста.

Если мультиметр показывает, что диодный мост неисправен, то его нужно заменить. Если вы не уверены в своих навыках ремонта электроники, лучше обратиться к специалисту.

Видео. Тест популярного диодного моста KBPC5010

Tag :

Написано