Eine praktische diodenbrückenschaltung für eine spannung von

Funk- und Stromversorgungen verwenden fast immer Gleichrichter, die AC in DC umwandeln. Dies ist darauf zurückzuführen, dass fast alle elektronischen Schaltungen und viele andere Geräte aus Gleichspannungsquellen gespeist werden müssen. Ein Gleichrichter kann ein beliebiges Element mit einer nichtlinearen Strom-Spannungs-Charakteristik sein, mit anderen Worten, in entgegengesetzten Richtungen unterschiedlich fließender Strom. In modernen Geräten werden üblicherweise planare Halbleiterdioden als solche Elemente verwendet.

Halbleiter-Diode.

Flache Halbleiterdioden

Neben guten Leitern und Isolatoren gibt es viele Substanzen, die in der Leitung zwischen diesen beiden Klassen liegen. Sie nennen solche Substanzen Halbleiter. Im Gegensatz zu Metallen, deren Widerstand unter diesen Bedingungen ansteigt, nimmt der Widerstand eines reinen Halbleiters mit zunehmender Temperatur ab.

Durch Hinzufügen einer kleinen Menge an Verunreinigung zu einem reinen Halbleiter kann man seine Leitfähigkeit wesentlich ändern. Es gibt zwei Klassen solcher Verunreinigungen:

Abbildung 1. Planare Diode: a. Gerät Diode; b. Diodenbezeichnung in elektrischen Schaltkreisen; in das Auftreten von planaren Dioden unterschiedlicher Leistung.

1. Donor - Umwandlung von reinem Material in n-Halbleiter mit einem Überschuss an freien Elektronen. Diese Art von Leitfähigkeit wird elektronisch genannt.
2. Akzeptor - Umwandlung des gleichen Materials in einen Halbleiter vom p-Typ mit einem künstlich erzeugten Mangel an freien Elektronen. Die Leitfähigkeit eines solchen Halbleiters wird als Loch bezeichnet. "Hole" - ein Ort, der das Elektron verlassen hat, verhält sich wie eine positive Ladung.

Eine Schicht an der Grenze von p- und n-Halbleitern (pn-Übergang) hat eine Einwegleitfähigkeit - sie leitet den Strom gut in eine Richtung (Vorwärtsrichtung) und sehr schlecht in die entgegengesetzte Richtung (Rückwärtsrichtung). Die Vorrichtung der planaren Diode ist in 1a gezeigt. Die Basis ist eine Halbleiterplatte (Germanium) mit einer geringen Menge einer Donorverunreinigung (n-Typ), auf der ein Stück Indium angeordnet ist, das eine Akzeptorverunreinigung ist.

Nach dem Erhitzen diffundiert Indium in die angrenzenden Bereiche des Halbleiters und verwandelt sie in Halbleiter vom p-Typ. An der Grenze von Regionen mit zwei Arten von Leitfähigkeit tritt ein pn-Übergang auf. Der mit dem Halbleiter vom p-Typ verbundene Ausgang wird als Anode der resultierenden Diode bezeichnet, im Gegensatz dazu - ihre Kathode. Das Bild der Halbleiterdiode auf den Schaltplänen ist in Fig. 2 gezeigt. 1b das Auftreten von planaren Dioden unterschiedlicher Leistung - in Fia. 1c.

Einfachster Gleichrichter

Abbildung 2. Stromkennlinien in verschiedenen Stromkreisen.

Der in einem konventionellen Beleuchtungsnetz fließende Strom ist variabel. Betrag und Richtung ändern sich 50-mal innerhalb einer Sekunde. Die grafische Darstellung der Spannung gegen die Zeit ist in Abb. 1 dargestellt. 2a Positive Halbperioden werden in rot angezeigt, negative in blau.

Da die Größe des Stroms von Null bis zum Maximalwert (Amplitude) variiert, wird das Konzept des Effektivwerts von Strom und Spannung eingeführt. Zum Beispiel wird in einem Beleuchtungsnetzwerk der effektive Wert einer Spannung von 220 V - in der in diesem Netzwerk enthaltenen Heizung - die gleiche Wärme für denselben Zeitraum erzeugt wie in demselben Gerät in einem 220 V-Gleichstromkreis.

Tatsächlich variiert die Spannung im Netzwerk jedoch in 0,02 mit den folgenden Werten:

• erstes Viertel dieses Zeitraums (Zeitraum) - steigt von 0 auf 311 V;
• zweites Viertel des Zeitraums - sinkt von 311 V auf 0;
• drittes Quartal der Periode - sinkt von 0 auf 311 V;
• das letzte Viertel des Zeitraums steigt von 311 V auf 0.

In diesem Fall ist 311 V die Spannungsamplitude U_über. Amplituden- und effektive (U) Spannungen werden durch die Formel miteinander verbunden:

U_o = √2 * U.

Abbildung 3. Diodenbrücke.

Wenn ein Wechselstrom einer in Reihe geschalteten Diode (VD) und Last an die Schaltung angeschlossen wird (Fig. 2b), wird der Strom nur während positiver Halbperioden durchflossen (Fig. 2c). Dies geschieht aufgrund der einseitigen Leitung der Diode. Ein solcher Gleichrichter wird als Halbwelle bezeichnet - eine Hälfte der Periode, in der der Strom in der Schaltung liegt, während die zweite - fehlt.

Der in einem solchen Gleichrichter durch die Last fließende Strom ist nicht konstant, sondern pulsierend. Sie kann durch Einschalten des Kondensators des Filters C parallel zur Last nahezu konstant werden_f groß genug Während des ersten Viertels der Periode wird der Kondensator auf einen Amplitudenwert aufgeladen und in den Intervallen zwischen den Pulsationen an die Last entladen. Die Spannung wird nahezu konstant. Der Glättungseffekt ist umso stärker, je größer die Kapazität des Kondensators ist.

Diodenbrückenschaltung

Perfekter ist das Vollwellen-Richtschema, wenn sowohl die positiven als auch die negativen Halbperioden verwendet werden. Es gibt verschiedene Varianten solcher Schemata, aber meistens werden Pflastersteine ​​verwendet. Das Diagramm der Diodenbrücke ist in Abb. 1 dargestellt. 3c. Darin zeigt die rote Linie, wie der Strom in positiven und die blau-negativen Halbperioden durch die Last fließt.

Abbildung 4. Eine 12-Volt-Gleichrichterschaltung mit Diodenbrücke.

Sowohl in der ersten als auch in der zweiten Hälfte der Periode fließt der Strom durch die Last in dieselbe Richtung (Fig. 3b). Die Anzahl der Pulsationen für eine Sekunde beträgt nicht 50, wie bei der Halbwellenbegradigung, sondern 100. Demzufolge wird bei gleicher Kapazität des Filterkondensators der Glättungseffekt stärker ausgeprägt.

Wie Sie sehen können, werden zum Bau einer Diodenbrücke 4 Dioden benötigt - VD1-VD4. Bisher wurden Diodenbrücken in Prinzipdiagrammen genauso dargestellt wie in Abb. 1. 3c. Heutzutage wird das in Fig. 2 gezeigte Bild allgemein akzeptiert. 3g. Obwohl es nur ein Bild einer Diode gibt, sollte man nicht vergessen, dass die Brücke aus vier Dioden besteht.

Die Brückenschaltung wird meistens aus einzelnen Dioden zusammengesetzt, aber manchmal werden monolithische Diodenanordnungen verwendet. Sie sind einfacher auf der Platine zu montieren, aber wenn ein Arm der Brücke ausfällt, wird die gesamte Baugruppe ausgetauscht. Wählen Sie die Dioden, aus denen die Brücke montiert ist, basierend auf der Größe des durch sie fließenden Stroms und der Größe der zulässigen Sperrspannung. Mit diesen Daten können Sie Anweisungen zu den Dioden oder Nachschlagewerken erhalten.

Das vollständige Diagramm eines 12-Volt-Gleichrichters mit Diodenbrücke ist in Abb. 2 dargestellt. 4. T1 ist ein Abwärtstransformator, dessen Sekundärwicklung eine Spannung von 10-12 V liefert. Die Sicherung FU1 ist aus Sicherheitsgründen ein bedeutendes Detail und sollte nicht vernachlässigt werden. Die Marke der Dioden VD1-VD4 wird, wie bereits erwähnt, durch die Strommenge bestimmt, die vom Gleichrichter verbraucht wird. Kondensator C1 - elektrolytisch mit einer Kapazität von 1000,0 Mikrofarad oder höher für eine Spannung von nicht weniger als 16 V.

Die Ausgangsspannung ist fest, ihr Wert hängt von der Last ab. Je größer der Strom ist, desto kleiner ist diese Spannung. Um eine einstellbare und stabile Ausgangsspannung zu erhalten, ist eine komplexere Schaltung erforderlich. Erhalten Sie eine einstellbare Spannung von der in Abb. 2 gezeigten Schaltung. 4 auf zwei Arten:

1. Durch Anlegen einer an die Primärwicklung des Transformators T1 einstellbaren Spannung, beispielsweise von LATR.
2. Haben Sie mehrere Abgriffe von der Sekundärwicklung des Transformators gemacht und jeweils einen Schalter gesetzt.

Es wird gehofft, dass die obigen Beschreibungen und Diagramme praktische Hilfe beim Aufbau eines einfachen Gleichrichters für praktische Anforderungen bieten.