O que é uma ponte de diodos - uma explicação simples
Definição
A ponte de diodos é uma solução de circuitos projetada para retificação de corrente alternada. Outro nome é um retificador de meia onda. É construído a partir de diodos retificadores semicondutores ou de sua variedade - diodos Schottky.
O circuito ponte implica a presença de vários (para um circuito monofásico - quatro) diodos semicondutores aos quais a carga está conectada.
Pode consistir em elementos discretos soldados na placa, mas no século 21, os diodos mais frequentemente conectados em um compartimento separado. Externamente, parece que qualquer outro componente eletrônico - as pernas para conectar aos trilhos da placa de circuito impresso são removidas do gabinete de um determinado tamanho.
Vale a pena notar que várias válvulas combinadas em um alojamento, que não são conectadas de acordo com um circuito de ponte, são chamadas de conjuntos de diodos.
Dependendo do escopo e do diagrama de conexão, as pontes de diodo são:
- Fase única;
- trifásico.
A designação no diagrama pode ser executada em duas versões, qual delas usar o UGO no desenho depende se a ponte é montada a partir de elementos separados ou se a ponte acabada é usada.
Princípio de funcionamento
Vamos entender como a ponte de diodos funciona. Para começar, os diodos passam a corrente em uma direção. A retificação da tensão alternada ocorre devido à condutividade unilateral dos diodos. Devido à conexão correta, a meia-onda negativa da tensão alternada entra na carga na forma de positivo. Em palavras simples - vira a meia-onda negativa.
Por simplicidade e clareza, consideramos sua operação como um exemplo de um retificador monofásico de duas ondas e meia onda.
O princípio de operação do circuito é baseado no fato de que os diodos conduzem a corrente em uma direção e consiste no seguinte:
- Um sinal sinusoidal alternado é alimentado na entrada da ponte de diodos, por exemplo, 220V da fonte de alimentação doméstica (no diagrama de fiação, a entrada da ponte de diodos é indicada como CA ou ~).
- Cada uma das meias ondas da tensão sinusoidal (figura abaixo) é passada através de um par de válvulas localizadas na diagonal no circuito.
A meia-onda positiva é passada pelos diodos VD1, VD3 e negativa - VD2 e VD4. O sinal na entrada e saída do circuito que você vê abaixo.
Este sinal é chamado - tensão ondulada retificada. Para suavizar, um filtro com um capacitor é adicionado ao circuito.
Características principais
Considere as principais características dos diodos semicondutores. As letras latinas indicam sua designação na documentação técnica em inglês (a chamada folha de dados):
- Vrpm - pico ou tensão reversa máxima. Quando essa tensão é excedida, a junção pn é irreversivelmente destruída.
- Vr (rms) - tensão reversa média. Normal para o trabalho, o mesmo que Uarr nas características dos componentes domésticos.
- Euo - corrente retificada média, igual a Ietc em doméstico.
- Eufsm - corrente retificada de pico.
- Vfm - a queda de tensão na polarização direta (no estado condutor aberto) é geralmente 0,6-0,7V, e mais nos modelos de alta corrente.
Ao reparar equipamentos eletrônicos e fontes de alimentação ou projetá-los, os iniciantes perguntam: como escolher a ponte de diodos?
Nesse caso, os parâmetros mais importantes para você serão a tensão e a corrente reversas. Por exemplo, para selecionar uma ponte de diodo para 220V, é necessário observar modelos com uma tensão nominal superior a 400V e a corrente desejada, por exemplo, KBPC106 (ou 108, 110). Suas características técnicas:
- corrente retificada máxima - 3A;
- corrente de pico (curto prazo) - 50A;
- tensão reversa - 600V (800V, 1000V para KBPC108 e 110, respectivamente).
Lembre-se dessas características e você pode determinar facilmente qual opção escolher no catálogo.
Circuitos retificadores
A retificação da corrente nas fontes de alimentação é o principal objetivo, entre os outros componentes do circuito, você pode selecionar o filtro de entrada, que é conectado após o retificador - ele é projetado para suavizar a ondulação. Vamos analisar esse problema com mais detalhes!
Antes de tudo, vale a pena notar que uma ponte de diodos é chamada de circuito retificador monofásico de 4 diodos ou trifásico de 6. Mas os ventiladores costumam chamar o circuito retificador com um ponto médio.
Em um retificador de meia onda, duas meias ondas chegam à carga e, em um retificador de meia onda, uma.
Para evitar confusão, vamos entender a terminologia.
Abaixo, você vê um circuito monofásico de duas ondas e meia, cujo nome correto é "circuito Gretz", e é precisamente o mais frequentemente implícito no nome "ponte de diodos".
O circuito de Larionov é uma ponte de diodo trifásico, o sinal de saída é meia onda. Diodos nele passam meias-ondas, abrindo-se voltagem de linha, ou seja, alternadamente: um diodo da fase superior A e um diodo da fase inferior B, uma fase superior B e uma fase inferior C, etc.
Para completar, é necessário falar sobre outros esquemas de retificadores de tensão CA.
Um retificador de meia onda de 1 diodo conectado em série com a carga. É usado em fontes de alimentação de lastro, fontes de alimentação em miniatura de baixa potência e em dispositivos que não exigem o fator de ondulação. Apenas uma meia onda chega à carga.
Meia onda com um ponto médio - isto é o que é chamado erroneamente de uma ponte de 2 diodos. Aqui, apenas um diodo conduz cada meia onda. Sua vantagem é maior eficiência que o circuito de Gretz, devido ao menor número de portas de semicondutores. No entanto, seu uso é complicado pelo fato de você precisar de um transformador com um toque no ponto médio, o que é refletido no diagrama de circuitos. Não pode ser utilizado para retificar a tensão da rede de 220V.
Retificador de montagens Schottky. É usado na comutação de fontes de alimentação, porque os diodos Schottky têm menos tempo de recuperação reversa, uma pequena capacitância de barreira (transição mais rápida do estado aberto para fechado) e uma pequena queda de tensão direta (menos perdas). Schottky é encontrado com mais frequência em montagens com um ânodo ou cátodo comum, como mostra a figura abaixo.
Portanto, para montar o circuito da ponte, serão necessárias várias montagens. Abaixo está um exemplo de 3 montagens Schottky com um cátodo comum.
De 4 montagens com um cátodo comum. Difere do anterior, pois pode suportar mais corrente, com os mesmos componentes, porque os fios Schottky nele são conectados em paralelo.
Dos 2 conjuntos Schottky, um com ânodo comum e outro com cátodo comum. Aprender sobre qual é o ânodo e o cátodoVocê pode em nosso artigo separado.
Como soldar e conectar
Não é difícil estudar e conhecer os circuitos, as principais dificuldades surgem quando um iniciante decide soldar uma ponte de diodos com as próprias mãos. Para soldar um retificador de 4 cópias soviéticas do tipo cd202, use a ilustração abaixo.
Para montar uma ponte de diodos a partir de diodos discretos modernos, como o 1n4007 de baixa potência (e outros - todos parecem semelhantes e diferem apenas em tamanho), observe atentamente a ilustração a seguir.
Mas se você não o montar a partir de peças individuais, mas usar uma ponte pronta, veja abaixo como conectá-lo corretamente ao circuito.
Também será interessante para iniciantes assistir a um vídeo sobre como fazer uma fonte de alimentação simples de 12V:
Âmbito e finalidade
Na maioria das vezes, pontes de diodo são usadas em fontes de alimentação. Nas fontes de alimentação do transformador, elas são conectadas ao enrolamento secundário do transformador
Em fontes de alimentação de pulso - à entrada de uma rede de 220V. Nesse caso, o circuito de controle eletrônico e o circuito de energia do no-break são alimentados por uma tensão de rede retificada e suavizada (nem sempre) (atinge cerca de 300-310 Volts).
Nos terminais do enrolamento secundário da fonte de alimentação comutada, tensão alternada de alta frequência. Para endireitá-lo, instale conjuntos de diodos Schottky duplos. Nesse sentido, um esquema de retificação de ponto médio é frequentemente usado.
Em carros e motocicletas, pontes de diodos trifásicos são usadas, montadas de acordo com o esquema de Larionov com três válvulas adicionais, porque um gerador trifásico é usado para alimentar a rede de bordo. A ponte no gerador é feita na forma de um setor do círculo e é instalada na parte traseira.
Uma exceção são alguns carros modernos da Toyota e outras marcas, eles usam um gerador de 6 fases para implementar um circuito de retificação de 12 pulsos de 12 válvulas. Isso é necessário para reduzir a ondulação e aumentar a corrente de saída.
Métodos de verificação
Para testar uma ponte de diodos, um multímetro no modo de teste de diodos é mais adequado.
Para fazer isso, é necessário tocar na entrada e no circuito de saída para um curto-circuito (a ponte de diodos deve ser soldada).
Sem soldar diretamente na placa, você pode medir a queda de tensão nas junções do diodo. Para fazer isso, é necessário determinar a pinagem da ponte, normalmente indicada diretamente no caso, que consideramos acima.
Na tela do multímetro, na polarização direta, os números devem ser exibidos na faixa de 500-800 mV, e no reverso, acima de 1500 e até o infinito (depende do componente específico e do dispositivo de medição). O mesmo pode ser feito no modo Ohmímetro, como mostra a figura abaixo.
Esse processo é descrito em mais detalhes no artigo "como verificar a ponte de diodos”, Onde, além da metodologia de teste, falamos sobre os sinais de mau funcionamento. Confira também o vídeo sobre como testar um retificador monofásico e uma ponte de diodos de um gerador de carro:
É aí que terminamos nossa explicação detalhada. Esperamos que agora fique claro para você por que uma ponte de diodos é necessária e o que ela faz em um circuito elétrico. Se você tiver dúvidas, pergunte-as nos comentários do artigo!
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