Diode chỉnh lưu

Diode chỉnh lưu - diode bán dẫn được thiết kế để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều (chủ yếu có tần số công suất thấp - 50 Hz ở công suất cao phát ra trong quá trình tải). Để cải tiến ý nghĩa của thành phần này, nhiệm vụ chính của nó là chuyển đổi dòng điện xoay chiều (AC) thành dòng điện một chiều (DC) thông qua ứng dụng cầu chỉnh lưu. Biến thể của diode chỉnh lưu với hàng rào Schottky đặc biệt có giá trị trong thiết bị điện tử kỹ thuật số. Diode chỉnh lưu có khả năng dẫn các giá trị hiện tại thay đổi từ vài miliam đến vài kilometperes và điện áp lên đến vài kilovolt.

Diode chỉnh lưu - Thông số kỹ thuật

Các điốt chỉnh lưu điển hình nhất được làm từ silicon (tinh thể bán dẫn). Họ có thể dẫn các giá trị cao của dòng điện, và điều đó có thể được coi là tính năng cơ bản của nó. Cũng có những loại điốt bán dẫn ít phổ biến hơn nhưng vẫn được sử dụng làm từ gecmani hoặc gallium arsenide. Điốt Germanium có điện áp đảo ngược cho phép thấp hơn nhiều và nhiệt độ tiếp giáp cho phép nhỏ hơn (T j = 75 ° C đối với điốt Germanium và T j = 150 ° C cho diode silicon). Ưu điểm duy nhất mà diode Germanium có so với diode silicon là giá trị điện áp ngưỡng thấp hơn trong quá trình vận hành ở độ phân cực thuận (V F (I0)  = 0,3 0,5V đối với Germanium và 0,7 1,4V đối với điốt silicon).

Chúng tôi phân biệt hai nhóm thông số kỹ thuật của diode chỉnh lưu (chúng cũng áp dụng cho các điốt bán dẫn khác):

• tham số giới hạn cho phép,
• thông số đặc trưng.

Diode chỉnh lưu được đặc trưng bởi các tham số giới hạn sau:

• V F  - điện áp chuyển tiếp với dòng điện chuyển tiếp I F xác định  (thường có dòng điện chỉnh lưu trung bình tối đa, còn được gọi là dòng điện định mức I FN ),
• I R  - dòng điện ngược ở  hoạt động điện áp ngược cực đại V RWM .
• I FN  - dòng điện định mức trong phân cực thuận (còn được gọi là dòng trung bình tối đa của diode),
• I FRM  - dẫn điện diode hiện tại cực đại, có thể lặp lại (ví dụ, đối với các xung có thời lượng dưới 3,5 ms và tần số 50 Hz),
• I FSM - dẫn truyền hiện tại cực đại, không lặp lại (ví dụ: đối với một xung đơn có thời lượng dưới 10 ms),
• V RWM  - cực đại, hoạt động điện áp ngược (hoặc trung bình, điện áp ngược trong quá trình hoạt động của diode trong bộ chỉnh lưu sóng có tải),
• V RRM - đỉnh, điện áp ngược lặp lại,
• V RSM - điện áp ngược cực đại, không lặp lại,
• P TOT  - tổng giá trị công suất tiêu tán trên thành phần điện tử đó,
• T j - nhiệt độ tối đa của đường nối diode
• R th  - điện trở nhiệt trong điều kiện hoạt động,
• một dòng điện tức thời tối đa của diode (nó xác định khả năng chống quá tải)

Diode chỉnh lưu - Nhiệm vụ cho sinh viên

Nếu bạn là sinh viên hoặc chỉ đơn giản là muốn tìm hiểu cách giải quyết các nhiệm vụ Diode chỉnh lưu, vui lòng truy cập phần này của trang web của chúng tôi nơi bạn có thể tìm thấy nhiều nhiệm vụ điện tử khác nhau.

Diode chỉnh lưu dòng cao

Một ví dụ về một diode hiệu suất cao là một diode chỉnh lưu dòng cao gấp đôi với dòng điện là 2x 30A.

STM cung cấp một diode chỉnh lưu điện áp cao gấp đôi được gọi là STPS60SM200C . Các diode phù hợp nhất cho các trạm cơ sở, thợ hàn, nguồn điện AC / DC và các ứng dụng công nghiệp.

Giá trị của điện áp sự cố V RRM là 200V, điện áp dẫn 640mV và bộ nhớ hiện tại của nó là 2x30A. Một biện pháp bảo vệ bổ sung là từ phóng tĩnh điện được gọi là ESD đến 2kV.

Phạm vi nhiệt độ hoạt động là -40 ° C đến 175 ° C. Các giá trị nhiệt độ như vậy cho phép các điốt được sử dụng trong mọi điều kiện trong các trạm gốc.

Diode chỉnh lưu - Đặc tính điện áp hiện tại

Các đặc tính điện áp hiện tại của diode chỉnh lưu được hiển thị bên dưới (Hình 3.).

Làm thế nào để kiểm tra Diode chỉnh lưu?

Đồng hồ vạn năng đơn giản nhất có thể được sử dụng để xác định cực tính của một diode chỉnh lưu (nơi là cực dương và nơi là cực âm). Có ít nhất ba cách để làm điều này nhưng tôi sẽ chỉ ra hai cách dễ nhất để làm điều đó:

a) Sử dụng ohmmeter (phạm vi 2kΩ):

Một chức năng kiểm tra diode diode sẽ cho kết quả tương tự như sử dụng phương pháp được đề cập ở trên.

b) Sử dụng chức năng đo VDC:

Cầu chỉnh lưu

Cầu chỉnh lưu được chia thành các loại khác nhau do:

• Cấu trúc và số lượng pha của điện áp cung cấp: bộ chỉnh lưu cầu một pha, bộ chỉnh lưu cầu nhiều pha (bộ chỉnh lưu cầu ba pha, bộ chỉnh lưu cầu hai pha).
• Một số điện áp chỉnh lưu nửa sóng: cầu đơn (chỉnh lưu nửa sóng), cầu đôi (chỉnh lưu diode toàn sóng). Chúng ta có thể tạo ra mạch kết hợp như bộ chỉnh lưu cầu toàn sóng một pha hoặc bộ chỉnh lưu toàn sóng 3 pha. Bạn có thể kết hợp số lượng pha với bộ chỉnh lưu toàn sóng hoặc nửa sóng.
• Loại tải: điện trở, điện dung, cảm ứng.

Thuộc tính của cầu chỉnh lưu:

• V - điện áp cung cấp,
• V OS , I OS  - điện áp đầu ra không đổi thành phần,
• I OSmax  - dòng đầu ra tối đa,
• N ip  - hiệu quả năng lượng,
• Hệ số gợn mạch,
• V Rmax  - Điện áp ngược cực đại.

Chỉnh lưu cầu nửa sóng

Bộ chỉnh lưu cầu nửa sóng là mạch đơn giản nhất có thể chuyển đổi dòng điện xoay chiều (cả hai dấu, + và -) thành dòng có một dấu (+). Sau khi lọc thêm dòng điện đầu ra thu được, nó có thể được thay đổi thành dòng điện trực tiếp.

Trên đầu ra của mạch này, chúng ta sẽ thu được một sóng hình sin chỉ với một nửa chu kỳ dương của nó và đây là lý do tại sao nó thực sự được gọi là Bộ chỉnh lưu nửa sóng. Sẽ không có phần âm bản nào của nhóm sóng hình sin, bởi vì diode chỉnh lưu chỉ tiến hành khi nó bị lệch về phía trước (điện áp dương). Dòng điện chạy qua tải điện trở chỉ theo một hướng một cách dao động.

Ví dụ về mạch diode chỉnh lưu cầu nửa sóng đơn giản được trình bày dưới đây:

Đặc điểm của bộ chỉnh lưu cầu nửa sóng:

Chỉnh lưu cầu toàn sóng

Mạch chỉnh lưu cầu toàn sóng được hiển thị bên dưới. Nó thường được gọi là Cầu Graetz.

Nguyên lý hoạt động của Bộ chỉnh lưu cầu toàn sóng như sau. Hình dưới đây (màu đỏ) cho thấy đường đi của dòng điện, hai điốt màu đỏ được phân cực thuận (dòng dẫn), trong khi hai cái khác bị phân cực ngược (không dẫn dòng). Dòng điện đang chảy từ nguồn cung cấp thông qua diode đỏ đầu tiên. Sau đó từ các diode đỏ đầu tiên thông qua tải. Sau khi vượt qua tải, nó sẽ chảy qua diode đỏ thứ hai và sau đó trở lại nguồn điện.

Trong khi điện áp cung cấp thay đổi cực tính của nó, tình huống được mô tả ở trên sẽ ngược lại (mạch màu xanh bên dưới). Hai điốt màu xanh là phân cực thuận (dòng điện dẫn), trong khi hai loại khác là phân cực ngược (không dẫn dòng). Dòng điện đang chảy từ nguồn cung cấp thông qua diode xanh đầu tiên. Sau đó từ các diode màu xanh đầu tiên thông qua tải. Sau khi vượt qua tải, nó sẽ chảy qua diode xanh thứ hai và sau đó trở lại nguồn điện.

Các đặc điểm của Bộ chỉnh lưu cầu toàn sóng được hiển thị bên dưới:

Chỉnh lưu cầu ba pha

Có thể sử dụng bộ chỉnh lưu cầu diode ba pha (bộ chỉnh lưu cầu toàn sóng) trong bất kỳ mạch điện áp ba pha nào. Trong trường hợp này, điện áp đầu ra có độ gợn tối thiểu. Nguồn điện sử dụng sức mạnh của mạch trong phạm vi lớn nhất của nó. Chỉnh lưu cầu ba pha thường có khả năng kiểm soát dòng điện đầu ra.

Dưới đây bạn có thể quan sát sơ đồ mạch chỉnh lưu ba pha cho bạn thấy làm thế nào nó có thể được xây dựng.

Tính toán chỉnh lưu cầu ba pha

Dưới đây là một ví dụ về tính toán chỉnh lưu cầu ba pha với các phương trình và giá trị cho sơ đồ đã cho. Kết quả được hiển thị trong bảng dưới đây.

P d - Sản lượng điện

V d - Giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu

I d = P d / V d - Giá trị trung bình của dòng điện được chỉnh lưu

R = V d / I d - Điện trở hệ thống

Công thức

Chỉnh lưu cầu toàn sóng như mạch tích hợp

Bộ chỉnh lưu cầu sóng toàn phần thường được xem là mạch tích hợp một chip. Nó được xây dựng với bốn điốt chỉnh lưu trong hệ thống cầu Graetz. Nó có thể được sử dụng để gắn THT và SMD. Sử dụng giải pháp này là phổ biến nhất, tiết kiệm và tiết kiệm không gian trên Bảng mạch in.

Hình trên cho thấy các đầu nối trong mỗi mạch tích hợp mạch chỉnh lưu cầu. Dấu (+) tương ứng với đầu ra + VDC, dấu (-) tương ứng với đầu ra - VDC, các ký tự (~) tương ứng với kết nối VAC. Kết nối điện áp phù hợp được thực hiện bằng cách kết nối đầu vào VAC với đầu ra + VDC theo chiều ngang và đầu ra VAC với đầu ra - VDC theo chiều ngang.