يتم توصيل الجهد المتناوب من مؤسسة إمداد الطاقة للمستهلكين. هذا بسبب خصوصيات نقل الكهرباء. لكن معظم أجهزة الاستقبال الكهربائية المنزلية (والصناعية جزئيًا) تتطلب طاقة جهد ثابتة. للحصول عليه ، يلزم وجود محولات. في كثير من الحالات ، يتم بناؤها وفقًا لمخطط "محول التدريجي - المعدل - مرشح التنعيم" (باستثناء تبديل إمدادات الطاقة). تستخدم الثنائيات المتصلة في دائرة الجسر كمقوم.
محتوى
ما هو جسر الصمام الثنائي وكيف يعمل
يستخدم جسر الصمام الثنائي كدائرة تصحيح تحول جهد التيار المتردد إلى تيار مستمر. يعتمد مبدأ عملها على التوصيل أحادي الاتجاه - خاصية الصمام الثنائي لأشباه الموصلات لتمرير التيار في اتجاه واحد فقط.يمكن أيضًا أن يكون الصمام الثنائي المفرد بمثابة أبسط مقوم.
مع هذا التضمين ، يكون الجزء السفلي (نفي) جزء من الجيب "مقطوع". هذه الطريقة لها عيوب:
- شكل جهد الخرج بعيد عن الثبات ، مطلوب مكثف كبير وضخم كمرشح تنعيم ؛
- يتم استخدام طاقة التيار المتردد بحد أقصى النصف.
التيار من خلال الحمل يتبع شكل جهد الخرج. لذلك ، من الأفضل استخدام مقوم الموجة الكاملة في شكل جسر الصمام الثنائي. إذا قمت بتشغيل أربعة صمامات ثنائية وفقًا للمخطط المحدد وقمت بتوصيل الحمل ، فعند تطبيق جهد بديل على الإدخال ، ستعمل الوحدة على النحو التالي:
مع الجهد الموجب (الجزء العلوي من الجيب ، السهم الأحمر) ، سيتدفق التيار عبر الصمام الثنائي VD2 ، الحمل ، VD3. مع وجود سلبي (الجزء السفلي من الجيب ، السهم الأخضر) من خلال الصمام الثنائي VD4 ، الحمل ، VD1. نتيجة لذلك ، في فترة واحدة ، يمر التيار عبر الحمل مرتين في نفس الاتجاه.
شكل موجة الجهد الناتج أقرب بكثير إلى الخط المستقيم ، على الرغم من أن مستوى التموج مرتفع جدًا. يتم استخدام طاقة المصدر بالكامل.
إذا كان هناك مصدر جهد ثلاثي الطور للسعة المطلوبة ، فيمكنك إنشاء جسر وفقًا للمخطط التالي:
في ذلك ، ستتم إضافة ثلاثة تيارات للحمل ، مكررًا شكل جهد الخرج ، مع تحول طور 120 درجة:
سوف يذهب جهد الخرج حول قمم الجيوب الأنفية. يمكن ملاحظة أن الجهد ينبض أقل بكثير من دارة أحادية الطور ، وشكله أقرب إلى خط مستقيم. في هذه الحالة ، ستكون سعة مرشح التنعيم ضئيلة.
ونسخة أخرى من الجسر - تسيطر عليها.في ذلك ، يتم استبدال اثنين من الثنائيات بواسطة الثايرستور - الأجهزة الإلكترونية التي تفتح عند تطبيق إشارة على قطب التحكم. في الشكل المفتوح ، يتصرف الثايرستور تقريبًا مثل الثنائيات العادية. يبدو المخطط كما يلي:
يتم إعطاء إشارات التبديل من دائرة التحكم في الأوقات المتفق عليها ، ويحدث الإغلاق في اللحظة التي يمر فيها الجهد عبر الصفر. ثم يتم حساب متوسط الجهد عبر المكثف ، ويمكن التحكم في هذا المستوى المتوسط.
تعيين جسر الصمام الثنائي ومخطط الاتصال
نظرًا لأنه يمكن بناء جسر من الثنائيات وفقًا لمخططات مختلفة ، ويحتوي على عدد قليل من العناصر ، في معظم الحالات ، يتم تعيين مجموعة المقوم ببساطة عن طريق رسم مخطط دائرتها. إذا كان هذا غير مقبول - على سبيل المثال ، في حالة إنشاء مخطط كتلة - فسيتم الإشارة إلى الجسر كرمز يشير إلى أي محول AC إلى DC:
الحرف "~" يعني سلاسل التيار المتناوب، والرمز "=" - دارات التيار المستمر ، و "+" و "-" - قطبية الإخراج.
إذا تم بناء المعدل وفقًا لدائرة الجسر الكلاسيكية المكونة من 4 صمامات ثنائية ، فيُسمح بالصورة المبسطة قليلاً:
يتم توصيل مدخلات وحدة المعدل بأطراف الإخراج لمصدر التيار المتردد (في معظم الحالات يكون محولًا متدرجًا) دون ملاحظة القطبية - أي طرف إخراج متصل بأي إدخال. ناتج الجسر متصل بالحمل. قد يتطلب أو لا يتطلب قطبية (بما في ذلك عامل استقرار ، مرشح تنعيم).
يمكن توصيل جسر الصمام الثنائي بمصدر جهد ثابت.في هذه الحالة ، يتم الحصول على دائرة حماية ضد انعكاس القطبية غير المتعمد - مع أي اتصال لمدخلات الجسر بإخراج مزود الطاقة ، لن يتغير قطبية الجهد عند خرجه.
الخصائص التقنية الرئيسية
عند اختيار الثنائيات أو الجسر النهائي ، عليك أولاً إلقاء نظرة عليه أقصى تيار أمامي التشغيل. يجب أن يتجاوز الحمل الحالي بهامش. إذا كانت هذه القيمة غير معروفة ، ولكن الطاقة معروفة ، فيجب تحويلها إلى تيار وفقًا للصيغة Iload \ u003d Pload / Uout. لزيادة التيار المسموح به ، يمكن توصيل أجهزة أشباه الموصلات بالتوازي - يتم تقسيم أكبر تيار حمل على عدد الثنائيات. في هذه الحالة ، من الأفضل اختيار الثنائيات في فرع واحد من الجسر وفقًا لقيمة قريبة لانخفاض الجهد في الحالة المفتوحة.
المعلمة الثانية المهمة هي التيار المتجه للامامالتي تم تصميم الجسر أو عناصره. يجب ألا يكون أقل من جهد الخرج لمصدر التيار المتردد (قيمة الذروة!). للتشغيل الموثوق للجهاز ، يجب أن تأخذ هامشًا يتراوح بين 20 و 30٪. لزيادة الجهد المسموح به ، يمكن توصيل الثنائيات في سلسلة - في كل ذراع من الجسر.
هاتان المعلمتان كافيتان لاتخاذ قرار أولي بشأن استخدام الثنائيات في جهاز المعدل ، ولكن يجب أيضًا مراعاة بعض الخصائص الأخرى:
- تردد التشغيل الأقصى - عادة بضعة كيلوهرتز ولا يهم التشغيل عند الترددات الصناعية 50 أو 100 هرتز ، وإذا كان الصمام الثنائي يعمل في دائرة نبضية ، يمكن أن تصبح هذه المعلمة حاسمة ؛
- انخفاض الجهد على الدولة بالنسبة لثنائيات السيليكون ، يكون حوالي 0.6 فولت ، وهو غير مهم لجهد خرج ، على سبيل المثال ، 36 فولت ، ولكن يمكن أن يكون حرجًا عند التشغيل أقل من 5 فولت - في هذه الحالة ، يجب اختيار ثنائيات شوتكي ، والتي تتميز بانخفاض قيمة هذه المعلمة.
أنواع مختلفة من جسور الصمام الثنائي وعلاماتها
يمكن تجميع جسر الصمام الثنائي على ثنائيات منفصلة. لمراقبة القطبية ، عليك الانتباه إلى العلامات. في بعض الحالات ، يتم تطبيق علامة على شكل نمط مباشرة على جسم جهاز أشباه الموصلات. هذا هو الحال بالنسبة للمنتجات المحلية.
يتم تمييز الأجهزة الأجنبية (والعديد من الأجهزة الروسية الحديثة) بنقطة أو حلقة. في معظم الحالات ، هذا هو تعيين الأنود ، لكن لا يوجد ضمان. من الأفضل إلقاء نظرة على الدليل أو استخدام جهاز الاختبار.
يمكنك إنشاء جسر من التجميع - يتم دمج أربعة صمامات ثنائية في عبوة واحدة ، ويمكن توصيل الخيوط بموصلات خارجية (على سبيل المثال ، على لوحة دوائر مطبوعة). يمكن أن تتنوع مخططات التجميع ، لذلك من أجل الاتصال الصحيح ، تحتاج إلى إلقاء نظرة على أوراق البيانات.
على سبيل المثال ، تحتوي مجموعة الصمام الثنائي BAV99S ، التي تحتوي على 4 ثنائيات ولكن بها 6 دبابيس فقط ، على جسرين نصفين بالداخل ، متصلين على النحو التالي (توجد نقطة على العلبة بالقرب من الدبوس 1):
للحصول على جسر كامل ، تحتاج إلى توصيل المخرجات المقابلة بموصلات خارجية (يظهر التتبع الأحمر المسارات في حالة استخدام الأسلاك المطبوعة):
في هذه الحالة ، يتم تطبيق جهد متناوب على السنون 3 و 6. تتم إزالة القطب الموجب للثابت من السن 5 أو 2 ، ويتم أخذ القطب السالب من السن 4 أو 1.
والخيار الأسهل هو التجميع بداخله جسر جاهز.من المنتجات المحلية ، يمكن أن تكون KTs402 ، KTs405 ، وهناك جسور تجميع للإنتاج الأجنبي. في كثير من الحالات ، يتم وضع علامة على الاستنتاجات مباشرة على الحالة ، ويتم تقليل المهمة فقط إلى الاختيار الصحيح وفقًا للخصائص والاتصال الخالي من الأخطاء. إذا لم يكن هناك تعيين خارجي للاستنتاجات ، فسيتعين عليك الرجوع إلى الدليل.
المميزات والعيوب
مزايا جسر الصمام الثنائي معروفة جيدًا:
- خطط عملت على مدى عقود.
- سهولة التجميع والاتصال ؛
- تشخيص خطأ بسيط وإصلاح سهل.
كعيوب ، من الضروري ذكر الزيادة في أبعاد ووزن الدائرة مع زيادة الطاقة ، وكذلك الحاجة إلى استخدام المشتتات الحرارية للديودات عالية الطاقة. لكن لا يمكن فعل أي شيء حيال ذلك - لا يمكن خداع الفيزياء. عندما تصبح هذه الظروف غير مقبولة ، من الضروري اتخاذ قرار بشأن الانتقال إلى دائرة إمداد الطاقة النبضية. بالمناسبة ، يمكن استخدام الثنائيات التجسير فيه.
وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن شكل جهد الخرج أبعد ما يكون عن الثبات. للعمل مع المستهلكين الذين يطالبون باستقرار جهد الإمداد ، من الضروري استخدام جسر بالاقتران مع مرشحات التنعيم ، وإذا لزم الأمر ، مثبتات الإخراج.
مقالات مماثلة:
