Diodo puente

Diode Bridge: un diseño que le permite rectificar la corriente de manera eficiente. El puente de diodo se considera un rectificador de onda completa.

Diodo, puentes y dificultades para rectificar la corriente

Inicialmente, los diodos se denominaban tubos de electrones con dos electrodos. El cátodo calentado emitió electrones capaces de volar en una sola dirección: en el ánodo. Y en la dirección opuesta, la corriente no está fluyendo. Esto hizo posible cortar parte del período de voltaje de CA.Como resultado, la corriente se rectificó.

El defecto de diseño es obvio: parte del tiempo, la mitad del intervalo, el esquema está inactivo. Por esta razón, crear alto rendimiento es difícil. No estamos hablando de eficiencia, sino que afectamos el poder total. El voltaje en la red está limitado a nominal, se requiere usar efectivamente el existente. Si aumenta el consumo a través de un solo diodo, se sobrecalentará y quemará.Aquí un puente de diodos viene al rescate.

Las construcciones analizadas en este artículo tienen como objetivo mejorar ciertas propiedades. De lo contrario, un puente de diodos de una sola configuración se habría utilizado durante mucho tiempo. El conocido puente de diodo en cuatro válvulas está lejos de ser el único por una simple razón: está diseñado para funcionar con una sola fase de voltaje. Esta es una opción defectuosa, entregada a nuestros hogares con el propósito de ahorrar cables, y no se aplica en la industria.

Empecemos con Nikola Tesla. A este hombre se le ocurrió un campo magnético giratorio. Anteriormente, se utilizaba corriente alterna, pero con la ayuda de una sola fase, el fenómeno anunciado no se puede crear. Dentro del motor necesitas rotar el campo. La única fase para proporcionar físicamente no es capaz. Nikola Tesla inventó el motor asíncrono, con muchos polos. Tenga en cuenta que los tipos de colectores de motores pueden funcionar en CA y CC, pero se recomienda evitar los diseños con imanes permanentes. El rotor y el estator se ensamblan a partir de bobinas de cobre. Creemos que en el siglo XIX no existían tipos de motores similares.

De vuelta a las fases. Habiendo inventado un motor de CA asíncrono( de inducción), Nikola Tesla, de paso, señaló en la patente la posibilidad de aumentar aún más las fases, pero no fue más allá.Más tarde, Dolivo-Dobrovolsky demostró que es mucho más eficiente usar tres fases. Hoy en día, las estructuras industriales utilizan esta opción. Tenga en cuenta que cualquier motor puede funcionar para consumir y generar corriente; los lectores comprenderán que un puente de diodo monofásico no será la solución ideal. Esta es una versión defectuosa y recortada para electrodomésticos. No mas

Los sistemas a bordo llevan un generador trifásico, este es el diseño más eficiente posible en la actualidad. Ya se utiliza el esquema de Larionov. Esto logra la mejor relación de ahorro y eficiencia. Buenas características tienen los circuitos rectificadores de Mitkevich. Los cursos de física en escuelas y universidades tienen una estructura simplificada debido al desarrollo demasiado fuerte de la ciencia: es imposible colocar toda la información en las cabezas de los estudiantes durante un semestre.

Gretz diode bridge para electrodomésticos no se considera el único posible. Hay tres variantes de la fase, mucho más comunes de lo que parece inicialmente. Los diodos en diseño y características son muy diferentes entre sí.Esto determina los detalles de la aplicación. Por ejemplo, las variedades de poder son poderosas, pero sufren grandes pérdidas. Por lo tanto, los diodos Schottky con una pequeña caída de voltaje en la unión p - n se utilizan en los circuitos de salida de las fuentes de alimentación de conmutación.

Diseños de puentes de diodo

El único diseño de un puente de diodo no puede satisfacer todas las necesidades. Por lo tanto, en los coches utilizados esquema Larionov. Ahora discutimos el diseño, primero aclaramos por qué el puente de diodo se llama así.En 1833, se propuso un esquema para medir la resistencia, basado en la igualación del potencial de los pines medios de dos ramas:

1. Cuatro resistencias están conectadas en un cuadrado( una para cada lado de una figura geométrica).
2. Las dos esquinas se suministran con energía de una batería u otra fuente.
3. Con otros dos ángulos, se toman lecturas de cualquier voltaje o corriente.

El significado del trabajo es convertir las lecturas del indicador a cero con un potenciómetro. Entonces dicen: ha llegado el equilibrio del puente. En ese momento( antes de la publicación de las leyes de Kirchhoff), ya sabían que la caída de voltaje en dos resistencias es proporcional a su valor, lo que significa que es cierto que: R1 / R2 = R3 / Rx, donde R2 es un potenciómetro, R1 y R3 son resistencias constantes de un nominal conocidoRx es el elemento en estudio. Entonces de la proporción simple es el valor deseado.

El circuito puente en la literatura en idioma inglés se llama por la razón de que entre las dos ramas del circuito eléctrico que consta de las resistencias R1, R2 y R3, Rx, respectivamente, hay un dispositivo de medición de puente. Se recordó a la gente del puente, el esquema fue nombrado en consecuencia.

Gretz Diode Bridge

En 1897, la revista Elektronische Zeitung( parte 25) publicó una nota de Leo Gretz sobre el estudio de un puente de diodos. Los lectores independientes decidieron que la persona especificada se convirtió en el inventor del dispositivo. A día de hoy( en 2016), el dominio ruso de Wikipedia continúa afirmando un hecho indiscutible. De hecho, el inventor del puente de diodos Gretz fue el ingeniero eléctrico polaco Karol Pollack. Los autores de la revisión no pudieron encontrar una biografía de un esposo erudito en ruso. No es sorprendente que se sepa poco sobre la patente número 96564 del 14 de enero de 1896.

La figura muestra una explicación del nombre del circuito: el puente de diodos, hay todos los signos:

1. Dos ramas de los diodos en el centro están cortocircuitadas por un circuito de carga.
2. La alimentación de CA se suministra a los dos lados del cuadrado.
3. En la salida hay un voltaje constante.

El hecho es un inconveniente del circuito: la caída de tensión en la unión pn se duplica. En cualquier momento, la corriente pasa a través de un par de diodos, y no uno, como en el caso de un rectificador de onda completa. A altos voltajes, es posible ignorar las pérdidas para que el circuito no se queme, se suministra con grandes radiadores metálicos resistentes. Los automovilistas ya han entendido de qué están hablando, los simples mortales señalan que para los electrodomésticos esto no siempre es cierto( no hay un radiador).El motivo no es el poder en la cadena de turismos. Más bien, a un voltaje constante de 12 V en la red a bordo, la corriente es alta, este hecho conduce a una liberación de calor tan fuerte.

Lo explicamos. De acuerdo con la ley de Joule-Lenz, el calor del flujo de corriente eléctrica es proporcional al cuadrado de la magnitud de la corriente. En los circuitos de baja tensión, por esta razón, los cables de cobre deben hacerse gruesos. Esta es la razón por la que el voltaje industrial es superior a 12 V. Los kilovoltios se ejecutan en líneas eléctricas, lo que ayuda a reducir la sección transversal del cable y a ahorrar material. Un transformador se utiliza para la conversión entre las líneas; como regla general, se encuentra en la entrada de cualquier electrodoméstico.

Esto es necesario para crear rápidamente valores de voltaje cercanos a los requeridos. La declaración está especialmente trazada vívidamente por el ejemplo de un televisor de tubo de rayos catódicos. El transformador de entrada transporta muchos devanados de salida según el número de circuitos. Solo queda corregir la corriente si es necesario, lo que reduce la complejidad del equipo. Para ello, después del devanado de salida del transformador, coloque el diodo puente Gretz( estamos hablando de redes monofásicas de 220 V).

En las modernas fuentes de alimentación por pulsos de una manera diferente. El puente de diodo se coloca directamente después del filtro de entrada, luego se corta la tensión rectificada en una llave de tiristor( transistor) a los pulsos de alta frecuencia aplicados al transformador. Esto le permite reducir repetidamente el tamaño del núcleo y los devanados. Mira el adaptador para un teléfono celular: hay un transformador de pulso dentro. El tamaño no se compara con la fuente de alimentación del televisor. Recomendamos prestar atención a la unidad del sistema de una computadora personal, donde la fuente produce al menos 350 vatios. Eso es suficiente para un televisor CRT.

Después del transformador de pulso, el rectificador vuelve a estar en pie. A veces es un puente de diodo basado en diodos Schottky con caídas de baja tensión en una unión pn. Recordemos las desventajas anteriores. Para voltajes de salida bajos de la fuente de alimentación de conmutación, el uso de puentes de diodo no es rentable, el número de válvulas se duplica. Como resultado, la pérdida es mayor, lo que naturalmente reduce la eficiencia. Un factor adicional es la generación de calor: a bajos voltajes, los radiadores deben utilizarse con una alta resistencia de la unión pn.

resistencia pn-unión

Los puentes de diodos Gretz son los dominantes de facto hoy en día en los electrodomésticos. Hacemos una pequeña digresión sobre la resistencia de la unión pn.

Como se sabe, la característica de un diodo se parece a una parábola en la parte positiva del eje x. No importa la forma, el hecho importante es que en cualquier punto del gráfico es posible encontrar resistencia. Solo necesitas dividir el voltaje por corriente. Resulta que la resistencia del diodo depende de la tensión aplicada y, en un caso típico, cambia constantemente. Encontramos, similar al valor del voltaje actual( 220 V), la cifra promedio para este parámetro. Las pérdidas dependen de ello. Cuanto menor sea la resistencia de la unión pn, mejor. Por lo tanto, es ventajoso utilizar diodos Schottky.

Rectificadores monofásicos según el esquema de Mitkevich

El circuito no parece un puente, excepto por algunas similitudes. En la figura se puede ver que la carga cortocircuita las ramas del devanado del transformador y los diodos. Esto es un tramo. Así que cualquier cadena puede ser llamada puente. En un momento dado, la mitad de las obras de construcción para el circuito de Mitkevich. El segundo está bloqueado.

Se dice lo mismo sobre el puente de diodo Gretz, pero aquí la declaración se aplica al devanado del transformador, que no se puede observar en el caso anterior.

Rectificadores trifásicos

El rectificador Larionov( ver imagen) no se considera un puente, aunque los conductores lo llaman de manera persistente. Hay dos tipos de diseños, en la terminología de líneas trifásicas llamadas estrella y triángulo. Los automovilistas están más a menudo en contacto con la primera opción, donde el voltaje es ligeramente mayor y la pérdida es menor. Esto se debe a consideraciones de economía. Circuitos en serie y paralelos

Se conoce el esquema que proporciona los cien puntos mencionados de la desventaja. Esta es una conexión de puente de diodo verdadero, en paralelo o en serie de tres puentes de diodo completo.