Ponte de diodos

Ponte de Diodo

- um design que permite retificar a corrente eficientemente. A ponte de diodos é considerada um retificador de onda completa.

Diodo, pontes e dificuldades de retificação do atual

Inicialmente, os diodos eram chamados de tubos de elétrons com dois eletrodos. O cátodo aquecido emitia elétrons capazes de voar em uma única direção - no ânodo. E na direção oposta, a corrente não está fluindo. Isso permitiu cortar parte do período de tensão CA.Como resultado, a corrente foi corrigida.

A falha de design é óbvia - parte do tempo, metade do intervalo, o esquema está inativo. Por esse motivo, criar alta eficiência é difícil. Não estamos falando de eficiência, mas afetamos o poder total. A tensão na rede é limitada a nominal, é necessário usar efetivamente o existente. Se você aumentar o consumo através de um único diodo, ele irá superaquecer e queimar. Aqui uma ponte de diodos vem para o resgate. Construção de ponte

As construções discutidas neste artigo destinam-se a melhorar certas propriedades. Caso contrário, uma ponte de diodos de uma única configuração teria sido usada por um longo tempo. A conhecida ponte de diodos em quatro válvulas está longe de ser a única pela simples razão - foi projetada para funcionar com uma única fase de tensão. Esta é uma opção falha, entregue às nossas casas a partir do propósito de salvar os fios, e não é aplicada na indústria.

Vamos começar com Nikola Tesla. Este homem primeiro surgiu com um campo magnético rotativo. Anteriormente, a corrente alternada era usada, mas com a ajuda de uma única fase, o fenômeno sonoro não pode ser criado. Dentro do motor você precisa girar o campo. A única fase para fornecer fisicamente não é capaz. Nikola Tesla inventou o motor assíncrono, com muitos pólos. Observe que os tipos de coletores de motores são capazes de operar em CA e CC, mas é recomendável evitar projetos com ímãs permanentes. O rotor e o estator são montados a partir de enrolamentos de cobre. Acreditamos que no século XIX não existiam tipos similares de motores.

Voltar para as fases. Tendo inventado um motor AC assíncrono( indução), Nikola Tesla, de passagem, observou na patente a possibilidade de aumentar ainda mais as fases, mas não foi mais longe. Mais tarde Dolivo-Dobrovolsky provou que é muito mais eficiente usar três fases. Hoje, as estruturas industriais usam essa opção. Observe que qualquer motor pode funcionar para consumir e gerar corrente, os leitores entenderão que uma ponte de diodo monofásica não será a solução ideal. Esta é uma versão defeituosa e aparada para eletrodomésticos. Não mais.

Os sistemas de bordo possuem um gerador trifásico, este é o projeto mais eficiente possível hoje. Já utilizado esquema Larionov. Isso alcança a melhor relação entre economia e eficiência. Boas características possuem circuitos retificadores de Mitkevich. Cursos de física em escolas e universidades têm uma estrutura simplificada devido ao desenvolvimento muito forte da ciência: é impossível colocar toda a informação na cabeça dos alunos por um semestre. A ponte de diodos Gretz

para eletrodomésticos não é considerada a única possível. Existem três variantes da fase, muito mais comuns do que parece inicialmente. Diodos em design e características são muito diferentes uns dos outros. Isso determina as especificidades do aplicativo. Por exemplo, as variedades de energia são poderosas, mas sofrem grandes perdas. Portanto, os diodos Schottky com uma pequena queda de tensão na junção p - n são usados ​​nos circuitos de saída das fontes de alimentação chaveadas.

Designs de pontes de diodos

O único design de uma ponte de diodos não é capaz de atender a todas as necessidades. Portanto, em carros usados ​​esquema Larionov. Nós agora discutimos o projeto, primeiro esclarecemos por que a ponte de diodo é assim chamada. Em 1833, um esquema foi proposto para medir resistência, baseado na equalização do potencial dos pinos intermediários de dois ramos:

1. Quatro resistências são conectadas em um quadrado( uma para cada lado de uma figura geométrica).
2. Dois cantos são fornecidos com energia de uma bateria ou outra fonte.
3. Com dois outros ângulos, leituras de qualquer voltagem ou corrente são tomadas.

O significado do trabalho é transformar as leituras do indicador em zero com um potenciômetro. Então eles dizem - o equilíbrio da ponte chegou. Naquela época( antes da publicação das leis de Kirchhoff), eles já sabiam que a queda de tensão entre dois resistores é proporcional ao seu valor, o que significa que: R1 / R2 = R3 / Rx, onde R2 é um potenciômetro, R1 e R3 são resistências constantes de um nominal conhecido, Rx é o elemento em estudo. Então, a partir da proporção simples é o valor desejado.

O circuito de ponte na literatura de língua inglesa é chamado pelo motivo de que entre as duas ramificações do circuito elétrico consistindo das resistências R1, R2 e R3, Rx, respectivamente, há um dispositivo de medição de jumper. Lembrou as pessoas da ponte, o esquema foi nomeado em conformidade.

Gretz Diode Bridge

Em 1897, a revista Elektronische Zeitung( parte 25) publicou uma nota de Leo Gretz sobre o estudo de uma ponte de diodos. Leitores separados decidiram que a pessoa especificada se tornou o inventor do dispositivo. Até hoje( em 2016), o domínio russo da Wikipedia continua a afirmar um fato indiscutível. De fato, o inventor da ponte de diodos de Gretz foi o engenheiro eletricista polonês Karol Pollack. Os autores da revisão não conseguiram encontrar uma biografia de um marido escolar em russo. Não é de surpreender que pouco se saiba sobre a patente número 96564 de 14 de janeiro de 1896.

A figura mostra uma explicação do nome do circuito - a ponte de diodos, existem todos os sinais:

1. Dois ramais dos diodos no centro estão em curto com um circuito de carga. A energia CA
2. é fornecida aos dois lados do quadrado.
3. Na saída há uma tensão constante.

O fato é uma desvantagem do circuito: a queda de tensão na junção pn dobra. A qualquer momento, a corrente passa por um par de diodos e não por um, como no caso de um retificador de onda completa. Em altas tensões, é possível negligenciar as perdas para que o circuito não queime, é fornecido com grandes radiadores de metal resistentes. Os motoristas já entenderam o que estão falando, meros mortais notam que, para eletrodomésticos, isso nem sempre é verdade( não há radiador).A razão não é a energia na cadeia de carros de passageiros. Em vez disso, a uma voltagem constante de 12 V na rede a bordo, a corrente é alta, o que leva a uma liberação de calor tão forte.

Nós explicamos. De acordo com a lei de Joule-Lenz, o calor do fluxo de corrente elétrica é proporcional ao quadrado da magnitude da corrente. Em circuitos de baixa voltagem, por esse motivo, os fios de cobre precisam ser espessos. Esta é a razão pela qual a tensão industrial é superior a 12 V. Os kilovolts são executados em linhas de energia, o que ajuda a reduzir a seção transversal do cabo e a economizar em materiais. Um transformador é usado para conversão entre as linhas, como regra, ele está localizado na entrada de qualquer eletrodoméstico.

Isso é necessário para criar rapidamente classificações de voltagem próximas às exigidas. A afirmação é especialmente vividamente traçada pelo exemplo de uma televisão de tubo de raios catódicos. O transformador de entrada transporta muitos enrolamentos de saída de acordo com o número de circuitos. Resta apenas retificar a corrente, se necessário, o que reduz a complexidade do equipamento. Para fazer isso, após o enrolamento de saída do transformador colocar a ponte de diodo Gretz( estamos falando de redes monofásicas de 220 V).

Em fontes de alimentação pulsadas modernas de uma maneira diferente. A ponte de diodo é colocada diretamente após o filtro de entrada, então a tensão retificada é cortada em uma chave de tiristor( transistor) para os pulsos de alta freqüência aplicados ao transformador. Isso permite que você reduza repetidamente o tamanho do núcleo e dos enrolamentos. Olhe para o adaptador de um telefone celular: há um transformador de pulso dentro dele. O tamanho não se compara com a fonte de alimentação da TV.Recomendamos prestar atenção à unidade de sistema de um computador pessoal, onde a fonte produz pelo menos 350 watts. Isso é suficiente para uma TV CRT.Esquema

Após o transformador de pulsos, o retificador fica em pé novamente.Às vezes, é uma ponte de diodo baseada em diodos Schottky com baixa queda de tensão em uma junção pn. Lembre-se das desvantagens acima. Para tensões de saída baixas da fonte de alimentação de comutação, o uso de pontes de diodos não é lucrativo, o número de válvulas dobra. Como resultado, a perda é maior, o que naturalmente reduz a eficiência. Um fator adicional é a geração de calor: em baixas tensões, os radiadores devem ser usados ​​com uma alta resistência da junção pn.

Resistência pn-junção

As pontes de diodos Gretz

são hoje, de fato, dominantes em eletrodomésticos. Fazemos uma pequena digressão sobre a resistência do pn-junção.

Como é sabido, a característica de um diodo assemelha-se a uma parábola na parte positiva do eixo x. Não importa a forma, o fato importante é que em qualquer ponto do gráfico é possível encontrar resistência. Você só precisa dividir a voltagem pela corrente. Acontece que a resistência do diodo depende da tensão aplicada e, em um caso típico, está mudando constantemente. Encontramos, semelhante ao valor de tensão atual( 220 V), o valor médio para este parâmetro. Perdas dependem disso. Quanto menor a resistência da junção pn, melhor. Portanto, é vantajoso usar diodos Schottky.

Retificadores monofásicos de acordo com o esquema de Mitkevich

O circuito não se parece com uma ponte, exceto por algumas semelhanças. Pode ser visto pela figura que a carga causa curto-circuito nos ramais e diodos do enrolamento do transformador. Isso é um trecho. Então qualquer cadeia pode ser chamada de ponte. A qualquer momento, metade das obras de construção do circuito de Mitkevich. O segundo está bloqueado.

O mesmo é dito sobre a ponte de diodos Gretz, mas aqui a declaração se aplica ao enrolamento do transformador, que não pode ser observado no caso anterior. Retificadores trifásicos

O retificador Larionov( veja a figura) não é considerado uma ponte, embora os drivers o chamem de forma tão persistente. Existem dois tipos de projetos, na terminologia de linhas trifásicas chamadas de estrela e triângulo. Os motoristas estão mais freqüentemente em contato com a primeira opção, onde a voltagem é um pouco maior e a perda é menor. Isto é devido a considerações de economia. Circuitos Paralelos e Seriais

O esquema que dá os mencionados cem pontos do handicap é conhecido. Esta é uma verdadeira ponte de diodos, conexão paralela ou em série de três pontes de diodos completos.