Ponte diodo

Diode Bridge: un design che consente di correggere la corrente in modo efficiente. Il ponte a diodi è considerato un raddrizzatore a onda intera.

Diodo, ponti e difficoltà di rettificare l'attuale

Inizialmente, i diodi erano chiamati tubi elettronici con due elettrodi. Il catodo riscaldato emette elettroni in grado di volare in un'unica direzione - sull'anodo. E nella direzione opposta, la corrente non scorre. Ciò ha permesso di interrompere parte del periodo di tensione CA.Di conseguenza, la corrente è stata rettificata.

Il difetto di progettazione è ovvio: parte del tempo, metà dell'intervallo, lo schema è inattivo. Per questo motivo, creare alta efficienza è difficile. Non stiamo parlando di efficienza, ma piuttosto influenzare la potenza totale. La tensione nella rete è limitata a quella nominale, è necessario per utilizzare efficacemente quella esistente. Se aumenti il ​​consumo attraverso un singolo diodo, si surriscalda e brucia. Qui un ponte a diodi viene in soccorso. Costruzione del ponte

Le costruzioni discusse in questo articolo hanno lo scopo di migliorare certe proprietà.In caso contrario, un ponte a diodi di una singola configurazione sarebbe stato utilizzato per un lungo periodo. Il noto ponte a diodi su quattro valvole è lontano dall'unico per la semplice ragione: è progettato per funzionare con una singola fase di tensione. Questa è un'opzione errata, consegnata alle nostre case per risparmiare cavi e non viene applicata nell'industria.

Iniziamo con Nikola Tesla. All'uomo venne per la prima volta un campo magnetico rotante. In precedenza veniva utilizzata la corrente alternata, ma con l'aiuto di una singola fase, il fenomeno suonato non può essere creato. All'interno del motore è necessario ruotare il campo. L'unica fase per fornire fisicamente non è in grado di. Nikola Tesla ha inventato il motore asincrono, con molti poli. Si noti che i tipi di collettore di motori sono in grado di funzionare su CA e CC, ma si consiglia di evitare progetti con magneti permanenti. Il rotore e lo statore sono assemblati da avvolgimenti di rame. Crediamo che nel 19 ° secolo non esistessero tipi di motori simili.

Ritorno alle fasi. Avendo inventato un motore AC asincrono( induzione), Nikola Tesla, di passaggio, notò nel brevetto la possibilità di aumentare ulteriormente le fasi, ma non andò oltre. Successivamente Dolivo-Dobrovolsky ha dimostrato che è molto più efficiente utilizzare tre fasi. Oggi, le strutture industriali utilizzano questa opzione. Si noti che qualsiasi motore può funzionare per consumare e generare corrente, i lettori capiranno che un ponte a diodi monofase non sarà la soluzione ideale. Questa è una versione imperfetta e tagliata per elettrodomestici. Non più.

I sistemi di bordo sono dotati di un generatore trifase, questo è il design più efficiente oggi possibile. Già usato schema Larionov. Questo raggiunge il miglior rapporto tra risparmio ed efficienza. Buone caratteristiche hanno i circuiti raddrizzatori Mitkevich. I corsi di fisica della scuola e dell'università hanno una struttura semplificata a causa del troppo forte sviluppo della scienza: è impossibile inserire tutte le informazioni nei capi degli studenti per un semestre. Il ponte a diodi Gretz

per elettrodomestici non è considerato l'unico possibile. Ci sono tre varianti della fase, molto più comuni di quanto sembra inizialmente. I diodi nel design e le caratteristiche sono molto diversi tra loro. Questo determina le specifiche dell'applicazione. Ad esempio, le varietà energetiche sono potenti, ma subiscono grandi perdite. Di conseguenza, i diodi Schottky con una piccola caduta di tensione sulla giunzione p - n vengono utilizzati nei circuiti di uscita degli alimentatori switching.

Disegni di ponti a diodi

L'unico progetto di un ponte a diodi non è in grado di soddisfare tutte le esigenze. Pertanto, in auto usato schema Larionov. Discutiamo ora del progetto, in primo luogo chiarire perché il ponte a diodi è così chiamato. Nel 1833 fu proposto uno schema per misurare la resistenza, basato sull'equalizzazione del potenziale dei pin centrali di due rami:

1. Quattro resistenze sono collegate in un quadrato( una per ciascun lato di una figura geometrica).
2. I due angoli sono alimentati da una batteria o altra fonte.
3. Con altri due angoli, vengono prese le letture di qualsiasi tensione o corrente.

Il significato del lavoro è quello di trasformare la lettura dell'indicatore a zero con un potenziometro. Poi dicono: l'equilibrio del ponte è arrivato. A quel tempo( prima della pubblicazione delle leggi di Kirchhoff), sapevano già che la caduta di tensione su due resistori era proporzionale al loro valore, il che significa che è vero che: R1 / R2 = R3 / Rx, dove R2 è un potenziometro, R1 e R3 sono resistenze costanti di un valore nominale noto, Rx è l'elemento in studio. Quindi dalla semplice proporzione è il valore desiderato.

Il circuito a ponte nella letteratura in lingua inglese è chiamato per il motivo che tra i due rami del circuito elettrico costituito dalle resistenze R1, R2 e R3, Rx, rispettivamente, vi è un ponticello - un dispositivo di misurazione. Ha ricordato alla gente del ponte, lo schema è stato nominato di conseguenza.

Ponte a diodi Gretz

Nel 1897, la rivista Elektronische Zeitung( parte 25) pubblicò una nota di Leo Gretz sullo studio di un ponte a diodi. Lettori separati hanno deciso che la persona specificata è diventata l'inventore del dispositivo. Fino ad oggi( nel 2016), il dominio russo di Wikipedia continua ad affermare un fatto indiscutibile. In effetti, l'inventore del ponte a diodi Gretz era l'ingegnere elettrico polacco Karol Pollack. Gli autori delle recensioni non sono riusciti a trovare una biografia di un marito erudito in russo. Non sorprende che si sappia poco sul brevetto numero 96564 del 14 gennaio 1896.

La figura mostra la spiegazione del nome dello schema - il ponte a diodi, ci sono tutti i segni:

1. Due rami dei diodi nel centro sono cortocircuitati da un circuito di carico.
2. L'alimentazione CA viene fornita ai due lati del quadrato.
3. All'uscita c'è una tensione costante.

Il fatto è un inconveniente del circuito: la caduta di tensione sulla giunzione pn raddoppia. In qualsiasi momento, la corrente passa attraverso una coppia di diodi, e non uno, come nel caso di un raddrizzatore a onda intera. Ad alte tensioni, è possibile trascurare le perdite in modo che il circuito non bruci, viene fornito con grandi radiatori in metallo robusto. Gli automobilisti hanno già capito di cosa stanno parlando, i semplici mortali osservano che per gli elettrodomestici questo non è sempre vero( non c'è il radiatore).Il motivo non è il potere nella catena di autovetture. Piuttosto, a una tensione costante di 12 V sulla rete di bordo, la corrente è elevata, questo fatto porta a un rilascio di calore così forte.

Spieghiamo. Secondo la legge Joule-Lenz, il calore del flusso di corrente elettrica è proporzionale al quadrato della grandezza della corrente. Nei circuiti a bassa tensione, per questo motivo, i fili di rame devono essere spessi. Questo è il motivo per cui la tensione industriale è superiore a 12 V. I Kilovolt funzionano in linee elettriche, il che aiuta a ridurre la sezione trasversale del cavo ea risparmiare sui materiali. Un trasformatore viene utilizzato per la conversione tra le linee, di norma si trova all'ingresso di qualsiasi elettrodomestico.

Questo è necessario per creare rapidamente valori di tensione vicini a quelli richiesti. L'affermazione è particolarmente vividamente tracciata dall'esempio di un tubo televisivo a tubo catodico. Il trasformatore di ingresso trasporta molti avvolgimenti di uscita in base al numero di circuiti. Resta solo da correggere la corrente se necessario, riducendo la complessità dell'apparecchiatura. Per fare ciò, dopo l'avvolgimento di uscita del trasformatore mettere il ponte a diodi Gretz( stiamo parlando di reti monofase di 220 V).

Nelle moderne alimentazioni a impulsi in un modo diverso. Il ponte di diodi viene posizionato direttamente dopo il filtro di ingresso, quindi la tensione raddrizzata viene tagliata su una chiave a tiristore( transistor) agli impulsi ad alta frequenza applicati al trasformatore. Ciò consente di ridurre ripetutamente le dimensioni del nucleo e degli avvolgimenti. Guarda l'adattatore per un cellulare: c'è un trasformatore di impulsi all'interno. Le dimensioni non sono paragonabili all'alimentazione del televisore. Raccomandiamo di prestare attenzione all'unità di sistema di un personal computer, in cui la sorgente produce almeno 350 watt. Questo è sufficiente per una TV CRT.

Dopo il trasformatore di impulsi, il raddrizzatore si trova di nuovo in posizione. A volte è un ponte a diodi basato su diodi Schottky con basse cadute di tensione in corrispondenza di una giunzione pn. Ricorda gli svantaggi di cui sopra. Per le basse tensioni di uscita dell'alimentatore switching, l'uso di ponti a diodi non è redditizio, il numero di valvole raddoppia. Di conseguenza, la perdita è più elevata, il che riduce naturalmente l'efficienza. Un ulteriore fattore è la generazione di calore: a basse tensioni, i radiatori devono essere utilizzati con un'elevata resistenza della giunzione pn.

Resistenza pn-transizione

I ponti a diodi Gretz

sono oggi de facto predominanti negli elettrodomestici. Facciamo una piccola digressione sulla resistenza della giunzione pn.

Come è noto, la caratteristica di un diodo assomiglia a una parabola nella parte positiva dell'asse x. Non importa la forma, il fatto importante è che in qualsiasi punto del grafico diventa possibile trovare resistenza. Hai solo bisogno di dividere la tensione in base alla corrente. Risulta che la resistenza del diodo dipende dalla tensione applicata e in un caso tipico è in continua evoluzione. Troviamo, simile al valore di tensione corrente( 220 V), la cifra media per questo parametro. Le perdite dipendono da questo. Più bassa è la resistenza della giunzione pn, meglio è.Pertanto, è vantaggioso utilizzare i diodi Schottky.

Raddrizzatori monofase secondo lo schema di Mitkevich

Il circuito non sembra un ponte, fatta eccezione per alcune somiglianze. Dalla figura si può vedere come il carico cortocircuiti i rami dell'avvolgimento del trasformatore e i diodi. Questo è un tratto. Quindi qualsiasi catena può essere chiamata un ponte. In ogni momento, metà dei lavori di costruzione per il circuito Mitkevich. Il secondo è bloccato.

Lo stesso si dice sul ponte a diodi Gretz, ma qui la dichiarazione si applica all'avvolgimento del trasformatore, che non può essere notato nel caso precedente.

Raddrizzatori trifase

Il raddrizzatore Larionov( vedi immagine) non è considerato un ponte, anche se i guidatori lo chiamano in modo persistente. Ci sono due tipi di design, nella terminologia delle linee a tre fasi chiamate stella e triangolo. Gli automobilisti sono più spesso in contatto con la prima opzione, dove la tensione è leggermente superiore e la perdita è minore. Ciò è dovuto a considerazioni di economia.

Lo schema che fornisce i menzionati cento punti dell'handicap è noto. Questo è un vero ponte a diodi, collegamento in serie o parallelo di tre ponti a diodi completi.