La tension alternative est fournie par l'organisme d'alimentation électrique aux consommateurs. Cela est dû aux particularités du transport de l'électricité. Mais la plupart des récepteurs électriques domestiques (et, en partie, industriels) nécessitent une alimentation à tension constante. Pour l'obtenir, des convertisseurs sont nécessaires. Dans de nombreux cas, ils sont construits selon le schéma "transformateur abaisseur - redresseur - filtre de lissage" (à l'exception de alimentations à découpage). Les diodes connectées dans un circuit en pont sont utilisées comme redresseur.
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A quoi sert un pont de diodes et comment ça marche
Le pont de diodes est utilisé comme circuit de redressement qui convertit la tension alternative en courant continu. Le principe de son fonctionnement est basé sur la conduction unidirectionnelle - la propriété d'une diode à semi-conducteur de faire passer le courant dans une seule direction.Une seule diode peut également servir de redresseur le plus simple.
Avec une telle inclusion, plus faible (négatif) une partie de la sinusoïde est "coupée". Cette méthode présente des inconvénients :
- la forme de la tension de sortie est loin d'être constante, un condensateur gros et volumineux est nécessaire comme filtre de lissage ;
- le courant alternatif est utilisé au maximum de moitié.
Le courant traversant la charge suit la forme de la tension de sortie. Par conséquent, il est préférable d'utiliser un redresseur double alternance sous la forme d'un pont de diodes. Si vous allumez quatre diodes selon le schéma indiqué et connectez la charge, alors lorsqu'une tension alternative est appliquée à l'entrée, l'unité fonctionnera comme ceci:
Avec une tension positive (partie supérieure de la sinusoïde, flèche rouge), le courant traversera la diode VD2, la charge, VD3. Avec un négatif (partie inférieure de la sinusoïde, flèche verte) à travers la diode VD4, charge, VD1. En conséquence, en une période, le courant traverse la charge deux fois dans le même sens.
La forme d'onde de la tension de sortie est beaucoup plus proche d'une ligne droite, bien que le niveau d'ondulation soit assez élevé. La puissance de la source est pleinement utilisée.
S'il existe une source de tension triphasée de l'amplitude requise, vous pouvez créer un pont selon le schéma suivant:
Dans celui-ci, trois courants seront ajoutés à la charge, répétant la forme de la tension de sortie, avec un déphasage de 120 degrés :
La tension de sortie contournera les sommets des sinusoïdes. On peut voir que la tension pulse beaucoup moins que dans un circuit monophasé, sa forme est plus proche d'une ligne droite. Dans ce cas, la capacité du filtre de lissage sera minimale.
Et une autre version du pont - contrôlée.Dans celui-ci, deux diodes sont remplacées par des thyristors - des dispositifs électroniques qui s'ouvrent lorsqu'un signal est appliqué à l'électrode de commande. Sous forme ouverte, les thyristors se comportent presque comme des diodes ordinaires. Le schéma ressemble à ceci :
Les signaux de mise en marche sont donnés par le circuit de commande à des moments convenus, l'arrêt se produit au moment où la tension passe par zéro. Ensuite, la tension est moyennée aux bornes du condensateur, et ce niveau moyen peut être contrôlé.
Désignation du pont de diodes et schéma de raccordement
Puisqu'un pont de diodes peut être construit selon divers schémas et qu'il contient peu d'éléments, dans la plupart des cas, la désignation d'un ensemble redresseur se fait en dessinant simplement son schéma de circuit. Si cela n'est pas acceptable - par exemple, dans le cas de la construction d'un schéma fonctionnel - le pont est indiqué par un symbole, qui indique tout convertisseur AC-DC :
La lettre "~" signifie chaînes courant alternatif, le symbole "=" - circuits CC, et "+" et "-" - la polarité de sortie.
Si le redresseur est construit selon le circuit en pont classique de 4 diodes, une image légèrement simplifiée est autorisée:
L'entrée du redresseur est connectée aux bornes de sortie de la source CA (dans la plupart des cas, il s'agit d'un transformateur abaisseur) sans respecter la polarité - toute borne de sortie est connectée à n'importe quelle entrée. La sortie du pont est connectée à la charge. Il peut ou non nécessiter une polarité (y compris un stabilisateur, un filtre de lissage).
Le pont de diodes peut être connecté à une source de tension constante.Dans ce cas, un circuit de protection contre l'inversion de polarité involontaire est obtenu - avec toute connexion des entrées du pont à la sortie de l'alimentation, la polarité de la tension à sa sortie ne changera pas.
Principales caractéristiques techniques
Lors du choix des diodes ou d'un pont fini, vous devez tout d'abord regarder courant direct de fonctionnement maximal. Il doit dépasser le courant de charge avec une marge. Si cette valeur est inconnue, mais que la puissance est connue, elle doit être convertie en courant selon la formule Iload \u003d Pload / Uout. Pour augmenter le courant admissible, les dispositifs à semi-conducteurs peuvent être connectés en parallèle - le courant de charge le plus élevé est divisé par le nombre de diodes. Dans ce cas, il vaut mieux sélectionner les diodes dans une branche du pont en fonction d'une valeur proche de la chute de tension à l'état ouvert.
Le deuxième paramètre important est tension directepour lequel le pont ou ses éléments sont conçus. Elle ne doit pas être inférieure à la tension de sortie de la source AC (valeur crête !). Pour un fonctionnement fiable de l'appareil, vous devez prendre une marge de 20 à 30%. Pour augmenter la tension admissible, les diodes peuvent être connectées en série - dans chaque bras du pont.
Ces deux paramètres suffisent pour une décision préliminaire sur l'utilisation de diodes dans un dispositif redresseur, mais certaines autres caractéristiques doivent également être prises en compte :
- fréquence de fonctionnement maximale - généralement quelques kilohertz et peu importe pour un fonctionnement à des fréquences industrielles de 50 ou 100 Hz, et si la diode fonctionne en circuit impulsionnel, ce paramètre peut devenir déterminant ;
- chute de tension à l'état passant pour les diodes au silicium, il est d'environ 0,6 V, ce qui est sans importance pour une tension de sortie de, par exemple, 36 V, mais peut être critique en cas de fonctionnement en dessous de 5 V - dans ce cas, il faut choisir des diodes Schottky, qui se caractérisent par une faible valeur de ce paramètre.
Variétés de ponts de diodes et leur marquage
Le pont de diodes peut être monté sur des diodes discrètes. Pour respecter la polarité, vous devez faire attention aux marquages. Dans certains cas, une marque sous la forme d'un motif est appliquée directement sur le corps du dispositif semi-conducteur. Ceci est typique pour les produits nationaux.
Les appareils étrangers (et de nombreux appareils russes modernes) sont marqués d'un point ou d'un anneau. Dans la plupart des cas, il s'agit de la désignation de l'anode, mais il n'y a aucune garantie. Il vaut mieux regarder le manuel ou utiliser le testeur.
Vous pouvez créer un pont à partir de l'assemblage - quatre diodes sont combinées dans un seul boîtier et la connexion des fils peut être effectuée avec des conducteurs externes (par exemple, sur une carte de circuit imprimé). Les schémas d'assemblage peuvent être variés, donc pour la connexion correcte, vous devez consulter les fiches techniques.
Par exemple, l'assemblage de diodes BAV99S, contenant 4 diodes mais n'ayant que 6 broches, a deux demi-ponts à l'intérieur, connectés comme suit (il y a un point sur le boîtier près de la broche 1) :
Pour obtenir un pont à part entière, vous devez connecter les sorties correspondantes avec des conducteurs externes (la trace rouge montre les pistes dans le cas de l'utilisation d'un câblage imprimé):
Dans ce cas, une tension alternative est appliquée aux broches 3 et 6. Le pôle positif de la constante est retiré de la broche 5 ou 2, et le pôle négatif est pris de la broche 4 ou 1.
Et l'option la plus simple consiste à assembler avec un pont prêt à l'emploi à l'intérieur.Parmi les produits nationaux, il peut s'agir de KTs402, KTs405, il existe des ponts d'assemblage de production étrangère. Dans de nombreux cas, le marquage des conclusions est appliqué directement au cas, et la tâche est réduite uniquement au choix correct en fonction des caractéristiques et à la connexion sans erreur. S'il n'y a pas de désignation externe des conclusions, vous devrez vous référer au répertoire.
Avantages et inconvénients
Les avantages d'un pont de diodes sont bien connus :
- des schémas élaborés depuis des décennies ;
- facilité de montage et de connexion;
- diagnostic de panne simple et réparation facile.
Comme inconvénients, il faut mentionner l'augmentation des dimensions et du poids du circuit avec l'augmentation de la puissance, ainsi que la nécessité d'utiliser des dissipateurs thermiques pour les diodes de forte puissance. Mais rien ne peut être fait à ce sujet - la physique ne peut pas être trompée. Lorsque ces conditions deviennent inacceptables, il faut décider du passage à un circuit d'alimentation pulsé. À propos, des diodes de pontage peuvent y être utilisées.
Il convient également de noter que la forme de la tension de sortie est loin d'être constante. Pour travailler avec des consommateurs qui exigent la stabilité de la tension d'alimentation, il est nécessaire d'utiliser un pont en conjonction avec des filtres de lissage et, si nécessaire, des stabilisateurs de sortie.
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