Схема диодного моста для зарядного устройства: Диодный мост зарядного устройства для автомобильного аккумулятора

Опубликовано в Разное
/
2 Дек 2018

Содержание

Диодный мост зарядного устройства для автомобильного аккумулятора

Данное зарядное устройство имеет минимум деталей: понижающий трансформатор, параллельно включенные лампочки, тумблера (включатели), диодный мост и 2-а предохранителя. Я буду ориентироваться что читатель совсем не разбирается на достаточном уровне в электротехнике и буду пытаться подробно рассказать что, как и зачем. И так, вот схема приведена такого устройства ниже:

В самом начале вам нужно будет найти силовой понижающий трансформатор на напряжение 14,5 вольт. Почему 14,5 вольт? Потому что заряжая аккумулятор 12 вольт ему будет не достаточно 12 вольт, т.к. полностью заряженный аккумулятор будет считаться 13-14 вольт. Трансформатор должен быть достаточно мощным, где то 250 ват, не меньше. Ну если конечно вы планируете заряжать аккумулятор током в 1-3 Ампера, то трансформатор можно взять на 150 ват со старого лампового телека – он подойдет. При работе схемы следите за нагревом трансформатора, так как при большом токе заряда вторичная обмотка начинает греться. Если обмотка перегреется, то изолирующий лак на проволоке расплавиться и трансформатор перестанет работать, так как произойдет межвитковое замыкание. Или будет работать не корректно, то есть может уменьшиться напряжение. Предохранитель в цепи служит защитой от случайного короткого замыкания. Ведь бывает такое. Теперь стоит сказать о лампочках: чем больше мощность лампы, тем выше ток заряда будет. Приведена таблица ниже по току и мощностям лампочек:

Ток рассчитывается по закону Ома. ФОРМУЛА: Ток = мощность/напряжение. Ведь лампочка – это как сопротивление, только оно излучает еще и свет. В качестве сопротивления в лампе такой элемент, как нить накаливания, сделанная из вольфрама. При этом лампочка в данном случае служит еще не только как сопротивление, но и как индикатор заряда. Когда аккумулятор начинает заряжаться, то лампочка начинает светится более тускло. Когда аккумулятор будет заряжен, то лампочка будет светится в пол накала. Все лампочки соединены параллельно для удобства управления током заряда.

Вот формула чтобы определить общее сопротивление 2-ух параллельно соединенных сопротивлений (лампочек): Сопротивление общ.= (сопротивление первой лампочки + сопротивление второй лампочки)/2. Теперь находим ток: Ток= напряжение/ сопротивление общ. . Сопротивление у лампочки можно померить с помощью мультиметра, настроив его на омметр или обычны омметром. То есть, когда все ключи будут замкнуты, то ток будет проходить максимальный. Ключ (тумблера) ставим на токи 3-5 ампер.

Теперь перейдем к диодному мосту, который выпрямляет переменный ток в постоянный. Диодный мостик наш должен быть обязательно рассчитан на ток зарядки. Если ток зарядки у нас 10 Ампер, то диодный мост должен быть на ток не меньше 10А ну и соответственно на напряжение тоже должен быть рассчитан. Диодный мост можно купить на радиорынке. Или собираем диодный мост из диодов и диоды ставим любые, но чтобы соответствовали току и напряжению. Тут в этой схеме можно даже использовать одно полупериудный выпрямитель (для экономии диодов), тут 4 диода в принципе ни к чему.

Аккумулятору без разницы с какими пульсациями будет поступать ток зарядки. Одно полупериудный выпрямитель – это то есть устанавливаем один диод в разрыв любой из линий на 10-15 Ампер. Далее следует поставить предохранитель, который защитит вашу цепь от короткого замыкания. И в итоге можно подключать аккумулятор к зарядке. Для контроля тока рекомендую установить амперметр в разрыв цепи. И тогда переключая лампочки, мы сможем увидеть реальный ток заряда аккумулятора. При зарядке мы будем наблюдать, как лампочки будут постепенно тухнуть – это будет считаться, что аккумулятор заряжается. Учтите, что при включении каждой паралельно включенной лампочки ток примерно возрастает на 1,6 Ампера.

Так же, рекомендую установить параллельно в цепь светодиод с последовательно включенным резистором. Светодиод будет сигнализировать о включенном зарядном. Резистор будет служить в качестве ограничителя тока, значит, мы можем регулировать яркость светодиода, изменяя сопротивление резистора. Резистор последовательно соединенный с светодиодов включаем параллельно в цепь первичной обмотки трансформатора . Резистор брать порядка 220 кОм, ведь 220 вольт все-таки… В простом варианте заражать аккумулятор емкостью 60 Ампер/час можно без тумблеров через одну лампочку в 60 ват. Можно взять 3 лампочки по 20 ват и соединить последовательно – то же самое выйдет, или взять две лампочки по 120 ват и соединить параллельно – выйдет так же 60 ватт. Теперь немного о зарядке. Если вы включили две лампочки и оди достаточно так светятся ярко, то аккумулятор полностью разряжен. Нужно аккумулятор зарядить до тех пор, пока не начнут лампочки гореть тускло. Как только лампочки начали светится тускло, то включаем еще один тумблер и у нас ток возрастает на 1,6 Ампера. Лампочки при этом начинают все три светиться ярче, так как сопротивление стало меньше по закону ома. И так включаем до конца.

Все устройство готово. Это самое простое зарядное устройство, которое есть вообще. Но помните, что это фактически самое простое зарядное и в нем нету защиты от перезаряда и прочих выкрунтасов, так что вам постоянно требуется следить за нагревом элементов.

Обязательно следите за показанием цифр на амперметре, следите за аккумулятором и напряжением на аккумуляторе, следите за диодным мостом чтобы не грелся и слегка посматривайте за трансформатором (тоже может греться). Если диодный мост греется, то установите на диодный мост радиатор (теплоотвод). При этом очень хорошо будет помазать термопастой теплоотвод и сам диодный мост, а потом плотно прижать. Ведь через пасту диоду будет легде отдавать тепло радиатору, что спасет жизнь диодного мостика. ))) Если у вас установлен диод или диоды, то есть специальные радиаторы такие полоской под диоды. Их просто прикручиваем болтами и все.

И напоследок

А мой совет, если у вас есть знания в области электроники и элекротехники, то лучше соберите импульсное зарядное устройство с защитой от короткого замыкания, перегрузок, переплюсовки, перезаряда, не дозаряда схему – она будет на много надежней данной представленной. Ведь если в данной схеме попутать плюс с минусом и поставить заряжать, то вы рискуете выкинуть этот аккумулятор.

Очень часто возникает проблема с зарядкой автомобильного аккумулятора, при этом зарядное устройство под рукой не имеется, как же быть в этом случае ? Сегодня я решил напечатать эту статью, где намерен пояснить все известные способы зарядки автомобильного аккумулятора, интересно правда ? Поехали!

СПОСОБ ПЕРВЫЙ — ЛАМПА И ДИОД

Это один из наиболее простых способов зарядки, поскольку «зарядное устройство» по идее состоит из двух компонентов — обыкновенной лампы накаливания и выпрямительного диода. Основной недостаток данной зарядки заключается в том, что диод срезает только нижний полупериод, следовательно на выходе устройства у нас не полностью постоянный ток, но зарядить таким током автомобильный аккумулятор можно!

Лампочка — самая обыкновенная, можно взять лампу 40/60/100 ватт, чем мощнее лампа, тем больше ток на выходе, по идее лампа тут только для токогашения.

Диод, как уже сказал для выпрямления переменного напряжения, он обязательно должен быть мощным, при этом должен быть рассчитан на обратное напряжение не менее 400 Вольт! Ток диода должен быть более 10А! это обязательное условие, очень советую диод установить на теплоотвод, возможно придется его дополнительно охлаждать.

И на рисунке вариант с одним диодом, правда в этом случае ток будет в 2 раза меньше, следовательно время зарядки увеличиться ( со 150 Ватной лампочкой, подсевший аккумулятор достаточно зарядить 5-10 часов, чтобы завести автомобиль даже в мороз)

Для увеличения тока заряда можно лампу накаливания заменить другой, более мощной нагрузкой — обогреватель, кипятильник и т.п.

СПОСОБ ВТОРОЙ — КИПЯТИЛЬНИК

Этот способ работает по тому же принципу, что и первый, за исключением того, что на выходе данного зарядного устройство ток полностью постоянный.

Основная нагрузка — кипятильник, при желании можно заменить лампой, как в первом варианте.

Диодный мост можно взять готовый, который можно найти в компьютерных блоках питания. ОБЯЗАТЕЛЬНО использовать диодный мост с обратным напряжением не менее 400Вольт с током НЕ МЕНЕЕ 5 Ампер, готовый мост установить на теплоотвод, поскольку он будет довольно сильно перегреваться.

Мост можно также собрать из 4-х мощных выпрямительных диодов, при этом напряжение и ток диодов должен быть таким, как в случае использования моста. Вообще, старайтесь использовать мощный выпрямитель, на столько мощный, на сколько это возможно, лишняя мощность никогда не помешает.

НЕ ИСПОЛЬЗОВАТЬ мощные диодные сборки ШОТТКИ от компьютерных блоков питания, они очень мощные, но обратное напряжение этих диодов порядка 50-60 Вольт, поэтому они сгорят.

СПОСОБ ТРЕТИЙ — КОНДЕНСАТОР

Этот способ мне нравиться больше всех, использование гасящего конденсатора делает процесс заряда более безопасным, а из емкости конденсатора определяется ток заряда. Ток заряда легко определить по формуле

I = 2 * pi * f * C * U,

где U — напряжение в сети (Вольт), C — емкость гасящего конденсатора (мкФ), f — частота переменного тока (Гц)

Для зарядки автомобильного АКБ нужно иметь довольно большой ток (десятая часть емкости аккумулятора, например — для АКБ 60 А, ток заряда должен быть 6А), но для получения такого тока нам понадобиться целая батарея из конденсаторов, поэтому ограничимся током 1,3-1,4А, для этого, емкость конденсатора должна быть в районе 20мкФ.
Конденсатор обязательно нужен пленочный, с минимальным рабочим напряжением не менее 250 Вольт, отличный вариант конденсаторы типа МБГО отечественного производства.

Разбор больше 11 схем для изготовления ЗУ своими руками в домашних условиях, новые схемы 2017 и 2018 года, как собрать принципиальную схему за час.

  1. По каким основным причинам происходит разрядка автомобильного аккумулятора на дороге?

А) Автомобилист вышел из транспорта и забыл выключить фары.

Б) Аккумуляторная батарея слишком нагрелась под воздействием солнечных лучей.

  1. Может ли аккумулятор выйти из строя, если автомобилем не пользуются долгое время (стоит в гараже без запуска)?

А) При долгом простое аккумуляторная батарея выйдет из строя.

Б) Нет, батарея не испортится, ее потребуется только зарядить и она снова будет функционировать.

  1. Какой источник тока используется для подзарядки АКБ?

А) Есть только один вариант — сеть с напряжением в 220 вольт.

Б) Сеть на 180 Вольт.

  1. Обязательно снимать аккумуляторную батарею при подключении самодельного устройства?

А) Желательно производить демонтаж батареи с установленного места, иначе возникнет риск повредить электронику поступлением большого напряжения.

Б) Необязательно снимать АКБ с установленного места.

  1. Если перепутать «минус» и «плюс» при подключении ЗУ, то аккумуляторная батарея выйдет из строя?

А) Да, при неправильном подключении, аппаратура сгорит.

Б) Зарядное устройство просто не включится, потребуется переместить на положенные места необходимые контакты.

Ответы:

  1. А) Не выключенные фары при остановке и минусовая температура – наиболее распространенные причины разряда АКБ на дороге.
  2. А) АКБ выходит из строя, если долго не подзаряжать ее при простое автомобиля.
  3. А) Для подзарядки применяется напряжение сети в 220 В.
  4. А) Не желательно производить зарядку батареи самодельным устройством, если она не снята с автомобиля.
  5. А) Не следует путать клеммы, иначе самодельный аппарат перегорит.

Аккумулятор на автотранспорте требуют периодической зарядки. Причины разряжения могут быть разные — начиная от фар, что хозяин забыл выключить, и до отрицательных температур в зимний период на улице. Для подпитки АКБ потребуется хорошее зарядное устройство. Такое приспособление в больших разновидностях представлено в магазинах автозапчастей. Но если нет возможности или желания покупки, то ЗУ можно сделать своими руками в домашних условиях. Имеется также большое количество схем — их желательно все изучить, чтобы выбрать наиболее подходящий вариант.

Определение: Зарядное устройство для автомобиля предназначается для передачи электрического тока с заданным напряжением напрямую в АКБ.

Ответы на 5 часто задаваемых вопросов

  1. Потребуется ли производить какие-то дополнительные меры, перед тем как приступать к зарядке аккумуляторной батареи на своём автомобиле? – Да, потребуется почистить клеммы, поскольку во время работы на них появляются кислотные отложения. Контакты очень хорошо нужно почистить, чтобы ток без трудностей поступал к батарее. Иногда автомобилисты используют смазку для обработки клемм, ее тоже следует убрать.
  2. Чем протереть клеммы зарядных устройств? — Специализированное средство можно купить в магазине или приготовить самостоятельно. В качестве самостоятельно изготовленного раствора используют воду и соду. Компоненты смешиваются и перемешиваются. Это отличный вариант для обработки всех поверхностей. Когда кислота соприкоснется с содой, то произойдет реакция и автомобилист обязательно ее заметит. Это место и потребуется тщательно протереть, чтобы избавиться от всей кислоты. Если клеммы ранее обрабатывались смазкой, то она убирается любой чистой тряпкой.
  3. Если на аккумуляторе стоят крышки, то их нужно вскрывать перед началом зарядки? — Если крышки имеются на корпусе, то их обязательно снимают.
  4. По какой причине необходимо откручивать крышечки с аккумуляторной батареи? — Это нужно, чтобы газы, образующиеся в процессе зарядки, беспрепятственно выходили из корпуса.
  5. Есть необходимость обращать внимание на уровень электролита в аккумуляторной батарее? – Это делается в обязательном порядке. Если уровень ниже требуемого, то необходимо добавить дистиллированную воду внутрь аккумулятора. Уровень определить не составит труда – пластины должны быть полностью покрыты жидкостью.

Ещё важно знать: 3 нюанса об эксплуатации

Самоделка по способу эксплуатации несколько отличается от заводского варианта. Это объясняется тем, что у покупного агрегата имеются встроенные функции, помогающие в работе. Их сложно установить на аппарате, собранном дома, а потому придется придерживаться нескольких правил при эксплуатации.

  1. Зарядное устройство, собранное своими руками не будет отключаться при полной зарядке аккумулятора. Именно поэтому необходимо периодически следить за оборудованием и подключать к нему мультиметр – для контроля заряда.
  2. Нужно быть очень аккуратным, не путать «плюс» и «минус», иначе зарядное устройство сгорит.
  3. Оборудование должна быть выключено, когда происходит соединение с зарядным устройством.

Выполняя эти простые правила, получится правильно произвести подпитку АКБ и не допустить неприятных последствий.

Топ-3 производителей зарядных устройств

Если нет желания или возможности своими руками собрать ЗУ, то обратите внимание на следующих производителей:

Фирмы хорошо зарекомендовали себя на рынке, а потому о надежности и функциональности переживать при покупке не следует.

Как избежать 2-х ошибок при зарядке аккумуляторной батареи

Необходимо соблюдать основные правила, чтобы правильно подпитать батарею на автомобиле.

  1. Напрямую к электросети аккумуляторную батарею запрещено подключать. Для этой цели и предназначается зарядные устройства.
  2. Даже если устройство изготавливается качественно и из хороших материалов, всё равно потребуется периодически наблюдать за процессом зарядки, чтобы не произошли неприятности.

Выполнение простых правил обеспечит надежную работу самостоятельно сделанного оборудования. Гораздо проще следить за агрегатом, чем после тратиться на составляющие для ремонта.

Самое простое зарядное устройство для АКБ

Схема 100% рабочего ЗУ на 12 вольт


Посмотрите на картинке на схему ЗУ на 12 В. Оборудование предназначается для зарядки автомобильных аккумуляторов с напряжением 14,5 Вольт. Максимальный ток, получаемый при заряде составляет 6 А. Но аппарат также подходит и для других аккумуляторов – литий-ионных, поскольку напряжение и выходной ток можно отрегулировать. Все основные компоненты для сборки устройства можно найти на сайте Aliexpress.

  1. dc-dc понижающий преобразователь.
  2. Амперметр.
  3. Диодный мост КВРС 5010.
  4. Концентраторы 2200 мкФ на 50 вольт.
  5. трансформатор ТС 180-2.
  6. Предохранители.
  7. Вилка для подключения к сети.
  8. «Крокодилы» для подключения клемм.
  9. Радиатор для диодного моста.

Трансформатор используется любой, по собственному усмотрению Главное, чтобы его мощность была не ниже 150 Вт (при зарядном токе в 6 А). Необходимо установить на оборудование толстые и короткие провода. Диодный мост фиксируется на большом радиаторе.

Схема ЗУ Рассвет 2

Посмотрите на картинке на схему зарядного устройства Рассвет 2. Она составлена по оригинальному ЗУ. Если освоить эту схему, то самостоятельно получится создать качественную копию, ничем не отличающуюся от оригинального образца. Конструктивно устройство представляет собой отдельный блок, закрывающийся корпусом, чтобы защитить электронику от влаги и воздействия плохих погодных условий. На основание корпуса необходимо подсоединить трансформатор и тиристоры на радиаторах. Потребуется плата, что будет стабилизировать заряд тока и управлять тиристорами и клеммы.

1 схема умного ЗУ

Посмотрите на картинке принципиальную схему умного зарядного устройства. Приспособление необходимо для подключения к свинцово-кислотным аккумуляторам, имеющим емкость — 45 ампер в час или больше. Подключают такой вид аппарата не только к аккумуляторам, что ежедневно используются, но также к дежурным или находящимся в резерве. Это довольно бюджетная версия оборудования. В ней не предусмотрен индикатор, а микроконтроллер можно купить самый дешевый.

Если имеется необходимый опыт, то трансформатор собирается своими руками. Нет необходимости устанавливать также и звуковые сигналы оповещения — если аккумулятор подключится неправильно, то загоревшаяся лампочка разряда будет уведомлять об ошибке. На оборудование необходимо поставить импульсный блок питания на 12 вольт — 10 ампер.

1 схема промышленного ЗУ


Посмотрите на схему промышленного зарядного устройства от оборудования Барс 8А. Трансформаторы используются с одной силовой обмоткой на 16 Вольт, добавляется несколько диодов vd-7 и vd-8. Это необходимо для того, чтобы обеспечить мостовую схему выпрямителя от одной обмотки.

1 схема инверторного устройства

Посмотрите на картинке схему инверторного зарядного устройства. Это приспособление перед началом зарядки разряжает аккумуляторную батарею до 10,5 Вольт. Ток используется с величиной С/20: «C» обозначает ёмкость установленного аккумулятора. После этого процесса напряжение повышается до 14,5 Вольт, при помощи разрядно-зарядного цикла. Соотношение величины заряда и разряда составляет десять к одному.

1 электросхема ЗУ электроника

1 схема мощного ЗУ


Посмотрите на картинке на схему мощного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора. Приспособление применяется для кислотных АКБ, имеющих высокую емкость. Устройство с легкостью заряжает автомобильный аккумулятор, имеющий емкость в 120 А. Выходное напряжение устройство регулируется самостоятельно. Оно составляет от 0 до 24 вольт. Схема примечательна тем, что в ней установлено мало компонентов, но дополнительные настройки при работе она не требует.

2 схемы советского ЗУ

Многие уже могли видеть советское зарядное устройство. Оно похоже на небольшую коробку из металла, и может показаться совсем ненадежной. Но это вовсе не так. Главное отличие советского образца от современных моделей — надежность. Оборудование обладает конструктивной мощностью. В том случае, если к старому устройству подсоединить электронный контроллер, то зарядник получится оживить. Но если под рукой такого уже нет, но есть желание его собрать, необходимо изучить схему.

К особенностям их оборудования относят мощный трансформатор и выпрямитель, с помощью которых получается быстро зарядить даже сильно разряженную батарею. Многие современные аппараты не смогут повторить этот эффект.

Схема зарядного устройства для аккумулятора

Данное зарядное устройство способен собрать любой начинающий, а все эти детали можно достать с любого старого приемника или другой электронной аппаратуры. Диоды, резисторы и конденсаторы так вообще е должно возникнуть проблем, ну а вот на счет микросхемы – ее нужно поискать или купить на радио рынке, она не дорогая. Микросхема работает при напряжении до 40 вольт и 1,5 Ампер, а это на выходе получается аж 60 ват. Но чтобы получить такую мощность, ваш трансформатор должен быть как минимум 60 ват отдавать на выходе со вторичной обмотки, а так же диодный мост должен выдерживать такую мощность, то есть должен быть рассчитан на напряжение 40 вольт и ток не менее 1,5 ампера. Самое вот основное что стоило сказать по схеме.

И еще стоит добавить, что выходная мощность будет зависеть от того, какую микросхему вы поставите – смотрите по каталогу. Соответственно можно поставить любую микросхему, которая будет стабилизировать ток, но каждая стабилизирует разный по величине ток и разное напряжение. Как правило выше 1,5-2 ампер не могут такие микросхемки состабилизировать ток, а если вам на выходе нужны большие токи до 10-20 ампер, то нужно ставить параллельно соединенные транзисторы, которые будут усиливать ток на выходе с микросхемы, который будет зависеть от количества соединенных транзисторов параллельно, ну и конечно же от питающего источника питания и диодного моста – его мощности. Ну вот и все из основного.

Принципиальная схема:

Другие варианты зарядных, которые отлично себя зарекомендовали:

С увеличением тока, за счёт дополнительного транзистора:

Давайте теперь поговорим о каждой детали зарядных устройств на LM317 отдельно и для чего она нужна, какая ее роль. Начнем непосредственно с сети и первичной обмотки трансформатора. С первичной обмотки трансформатора или как ее еще называют сетевой обмоткой – два провода выводят в вилку которая включатся в сеть. На фазный провод последовательно ставят предохранитель примерно на 0,5 ампер и ключ (тумблер). Предохранитель состоит из стеклянной колбочки и внутри которой находится волосок тоненький, который перегорает при превышении заданной величины тока, в данном случае это 0,5 ампер. Это относятся к аппаратам защиты.

Тумблер состоит из подвижных контактов и не подвижных. При замкнутом положении подвижные контакты соприкасаются с не подвижными и ток по цепи протекает, когда ручка тумблера в выключенном положении, то контакты разомкнуты и по цепи ток не проходит и напряжение не подается на схему. Это очень удобно, так как не нужно вилку то включать в сеть, то доставать с сети. Относятся тумблер к аппаратам управления. Первичная и вторичная обмотка имеет индуктивную связь и имеют магнитопровод, который собран из отдельных листов электротехнической стали. Магнитопровод проводит магнитный поток, а обычный проводник – ток. Магнитопровод собран из отдельных листов, чтобы уменьшить потери на вихревые токи.

И так, вторичной обмоткой мы снимаем напряжение и ток: за напряжение отвечает длинна провода, а за ток – диаметр, так что можете пермотать вторичку, если это необходимо, но чем выше напряжение захотите сделать, тем меньше ток сможете взять на выходе. Вот у вас если первичная обмотка может дать 50 ват, то вы при 5-ти вольтах получите 50/5=10 Ампер, а при 10 вольтах получите 50/10=5 ампер, соответственно при 50 вольтах на выходе ток будет 1 ампер, а при 100 вольтах ток составит 500 мА (0,5 А). Переменное напряжение со вторичной обмотки подаем на диодный мост, который выпрямляет ток или другими словами преобразовывает переменный ток в постоянный.

Советую купить этот диодный мост, так как он меньше, чем вы соберет сами из диодов и купленный мост легче установить на радиатор, чем каждый диод устанавливать на радиатор. Учтите, что диодный мост (каждый диод) должен рассчитан быть на заданное напряжение и нужный ток, в противном случае диодный мост будет сильно греться так не обеспечив вашу схему нужным током. Позаботьтесь об этом заранее. Это основная часть блока питания – силовая часть. Теперь перейдем к самой схемке – это все что после диодного моста.

Конденсатор электролит на 2200 мкф на напряжение 64 вольта. Емкость можно поставить и больше – лучше будет убирать пульсации сети. Далее мы видим светодиод включенный последовательно с резистором. Резистор служит в качестве ограничителя по току для светодиода. Было бы напряжение в 2 раза меньше, то и резистор установили бы тоже в два раза меньше по сопротивлению. Далее стоит керамический конденсатор на 0,1 микрофарат, который убирает пульсации более высоких частот, чем конденсатор электролит большой емкости. Кстати, если поставить очень много конденсаторов электролитов, общая емкость которых составит более 100 000 мкф, то можно вообще отказаться от стабилизатора. Теперь далее мы видим микросхему, у нее три ноги. Одна нога вход, вторая выход, а третьей ногой управляем коэффициентом усиления по напряжению – очень похоже на транзистор и его управление. Резистором Р1 мы управляем током, а значит управляем на выходе микросхемы напряжением. Резистор R2 и диод Д1 служит в качестве обратной связи.

Далее видим конденсатор не большой емкости электролитический, который убирает пульсации. Далее поставьте просто вольтметр на выходе и можно еще поставить амперметр последовательно в цепь, чтобы следить за током потребления. Когда ток потребления будет доходить до 1-1,5 ампера, то будите сразу знать, что микросхема греться, ведь она не должна нагреваться выше, чем 125 градусов. Установите это все в коробочку, выведите провода, светодиод, амперметр, вольтметр и пользуйтесь. Коробочку можно сделать самостоятельно, а можно найти уже готовую. Если будите делать самостоятельно: берем картон толстый и режем заготовки. Сверлим много мелких дырочек для радиатора, чтобы меньше грелся.

Если радиатор будет сильно греться, то можно установить кулер, который будет питаться от самого же блока питания. Тогда, на верхнюю стенку крепим куллер, а на нажнюю радиатор. Дырки должны быть сделаны и с верху (чтобы куллеру брать воздух), и снизу (чтобы выдувать теплый воздух). Установили радиатор с куллером, теперь склеиваем детали и делаем коробочку в виде прямоугольника. Включаем вилку в сеть и щелкаем тумбер – загорается светодиод, значит блок питания работает верно. Теперь можете регулировать нужное вам напряжение, показания которого видим на вольтметре и подключаем аппаратуру и следим за током. Нормальный ток будет в пределах 0,5-0,8 Ампер. И не забудьте микросхему установить на радиатор! Ну если конечно вы не будите работать при токе 200-250 мА.

А теперь о доработке схемы питания. Первым делом лучше всего установить еще один конденсатор — электролит на 6000 микрофарад – он уберет пульсации окончательно. Поставьте предохранитель на 1,5 Ампера – он защитит микросхему от перегрева при коротких замыканиях. Чтобы убрать помехи из сети, например работающей дрели, сварочного аппарата и так далее, установите на плюс сразу после диодного моста дросель. Возьмите ферритовый магнитопровод и намотайте на нем медную поволоку. При прохождении ока по такой катушке, на выходе ее уже не будет высокочастотных помех – дросель все уберет.

Диодный мост схема

В данной статье мы постараемся дать ответ, что же это, диодный мост схема его и каково предназначение. Как сразу слышно, в данном термине присутствует слово «диод». И действительно, главный компонент диодного моста это диоды, для которых основное свойство пропускать напряжение только в одном направлении. Именно по этой характеристике определяют работоспособность диодов.

Предназначение диодного моста — преобразовывать напряжение переменное в напряжение постоянное.

Схема диодного моста

Схема диодного моста состоит из правильно соединенных четырех диодов, а чтобы эта схема была работоспособной, к ней нужно правильно подключить переменное напряжение.

На схеме, как и на корпусе моста две точки для подачи переменного напряжения обозначены значком «~». А с двух других проводов или выходов, плюса и минуса, снимается постоянное напряжение.

Теоретически, сделать из переменного напряжения постоянное можно и одним диодом, но для практики такое выпрямление не желательно. Как известно диод пропускает напряжение, только превышающее ноль, в противоположном случае диод заперт, а переменное напряжение изменяет свою величину в течение времени. Вроде бы все понятно.

Но получается, что при таком методе получения из переменного напряжения постоянный ток, по этой «замечательной» схеме, диод оставляет только положительную полуволну, а отрицательную срезает. Вместе с ней он просто срезает половину мощности тока переменного напряжения. Такая потеря мощности — главный недостаток выпрямления тока одним диодом.

Вышеописанную ситуацию исправляет диодный мост схема которого разрабатывалась специально для того, чтобы отрицательную полуволну перевернуть. Получиться вторая положительная полуволна и вся мощность электрического тока будет сохранена. В результате диодный мост подает постоянный ток, с напряжением, пульсирующем в два раза большей частотой, чем частота сети переменного тока.

Уверен, схема в особом описании не нуждается, главное помнить, куда подключать переменное напряжение, а откуда получают постоянный ток. Теперь давайте посмотрим на работу диода и диодного моста на практике. На корпусе диода, практически любого производителя, катод помечен точкой или полоской. Для безопасности экспериментов используем трансформатор, выдающий двенадцать вольт.

На осциллографе видно, что максимальная амплитуда 16 с половиной вольт, следовательно, простые расчеты (делим на корень из двух максимальное амплитудное значение) говорят, что действующее напряжение имеет значение 11.8 В.

Теперь припаяем к проводу обмотки (вторичной, естественно) трансформатора диод и измеряем осциллографом. Видно, как диод срезал нижнюю, отрицательную часть графика напряжения. Соответственно, потерялась и половина мощности.

Теперь возьмем еще три таких же диода и собираем диодный мост. Подключаем к обмотке трансформатора диодный мост, там, где вход для переменного тока, а с двух оставшихся точек снимаем щупами прибора постоянное напряжение. Смотрим на осциллограф и видим на экране пульсирующее напряжение, но без потери мощности.

Как сделать диодный мост видео

Для того чтобы не возиться с диодами и пайкой, промышленность выпускает готовые диодные мосты в одном корпусе с четырьмя контактами, отечественные — побольше, а импортные покомпактнее. На диодных мостах советского производства промаркированы и контакты постоянного тока, и контакты для переменного напряжения.

Если подключить импортный диодный мост к переменному напряжению и осциллографу, вы увидите, что эта радиодеталь отлично работает, выдавая пульсирующий постоянный ток. Сам диодный мост если проверять, то только прозвонив каждый из четырех диодов.

Итак, теперь вы знаете для чего нужен в радиоэлектронике диодный мост схема и принцип действия которого описаны в данной статье. Следует отметить, что это весьма популярная деталь, широко применяемая в самой разнообразной радиоаппаратуре, подключаемой к электрической сети. Магнитофон, телевизор, зарядное устройство для мобилки — везде используется диодный мост.

Самодельное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора из БП АТХ, схемы

Многие автолюбители отлично знают, что для продления срока службы аккумуляторной батареи требуется периодическая ее подзарядка именно от зарядного устройства, а не от генератора автомобиля.

И чем больше срок службы аккумулятора, тем чаще его нужно заряжать, чтобы восстанавливать заряд.

Без зарядных устройств не обойтись

Для выполнения данной операции, как уже отмечено, используются зарядные устройства, работающие от сети 220 В. Таких устройств на автомобильном рынке очень много, они могут обладать различными полезными дополнительными функциями.

Однако все они выполняют одну работу – преобразуют переменное напряжение 220 В в постоянное – 13,8-14,4 В.

В некоторых моделях сила тока при зарядке регулируется вручную, но есть и модели с полностью автоматической работой.

Из всех недостатков покупных зарядных устройств можно отметить высокую их стоимость, и чем «навороченней» прибор, тем цена на него выше.

 

А ведь у многих под рукой есть большое количество электроприборов, составные части которых вполне могут подойти для создания самодельного зарядного устройства.

Да, самодельный прибор выглядеть будет не так презентабельно, как покупной, но ведь его задача – заряжать АКБ, а не «красоваться» на полке.

Одними из важнейших условий при создании зарядного устройства – это хоть начальное знание электротехники и радиоэлектроники, а также умение держать в руках паяльник и уметь правильно им пользоваться.

Далее рассмотрим несколько схем зарядных устройств для АКБ, которые можно создать из старых электроприборов или составных частей электроники.

ЗУ из лампового телевизора

Первой будет схема, пожалуй, самая простейшая, и справиться с ней сможет практически любой автолюбитель.

Для изготовления простейшего зарядного устройства понадобиться всего лишь две составные части – трансформатор и выпрямитель.

Главное условие, которым должно соответствовать зарядное устройство – это сила тока на выходе из прибора должна составлять 10% от емкости АКБ.

То есть, зачастую на легковых авто применяется батарея на 60 Ач, исходя из этого, на выходе из прибора сила тока должна быть на уровне 6 А. При этом напряжение 13,8-14,2 В.

Если у кого-то стоит старый ненужный ламповый советский телевизор, то лучше трансформатора, чем из него не найти.

Принципиальная схема зарядного устройства из телевизора имеет такой вид.

Зачастую на таких телевизорах устанавливался трансформатор ТС-180. Особенностью его являлось наличие двух вторичных обмоток, по 6,4 В и силой тока 4,7 А. Первичная обмотка тоже состоит из двух частей.

Вначале потребуется выполнить последовательное подключение обмоток. Удобство работ с таким трансформатором в том, что каждый из выводов обмотки имеет свое обозначение.

Для последовательного соединения вторичной обмотки нужно соединить между собой выводы 9 и 9\’.

А к выводам 10 и 10\’ – припаять два отрезка медного провода. Все провода, которые припаиваются к выводам должны иметь сечение не менее 2,5 мм. кв.

Что касается первичной обмотки, то для последовательного соединения нужно соединить между собой выводы 1 и 1\’. Провода с вилкой для подключения к сети нужно припаять к выводам 2 и 2\’. На этом с трансформатором работы завершены.

Далее нужно сделать диодный мост. Для этого потребуется 4 диода, способных работать с током в 10 А и выше. Для этих целей подойдут диодные мосты Д242 или аналоги Д246, Д245, Д243.

На схеме указано, как должно производится подключение диодов – к диодному мосту припаиваются провода, идущие от выводов 10 и 10\’, а также провода, которые будут идти к АКБ.

Не стоит забывать и о предохранителях. Один из них рекомендуется установить на «плюсовом» выводе с диодного моста. Этот предохранитель должен быть рассчитан на ток не более 10 А. Второй предохранитель (на 0,5 А) нужно установить на выводе 2 трансформатора.

Перед началом зарядки лучше проверить работоспособность устройства и проверить его выходные параметры при помощи амперметра и вольтметра.

Иногда бывает, что сила тока несколько больше, чем требуется, поэтому некоторые в цепь установить 12-вольтовую лампу накаливания с мощностью от 21 до 60 Ватт. Эта лампа «заберет» на себя излишки силы тока.

ЗУ из микроволновой печи

Некоторые автолюбители используют трансформатор от сломанной микроволновой печи. Но этот трансформатор нужно будет переделывать, поскольку он является повышающим, а не понижающим.

Необязательно, чтобы трансформатор был исправен, поскольку в нем зачастую сгорает вторичная обмотка, которую в процессе создания устройства все равно придется удалять.

Переделка трансформатора сводится к полному удалению вторичной обмотки, и намотки новой.

В качестве новой обмотки используется изолированный провод сечением не менее 2,0 мм. кв.

При намотке нужно определиться с количеством витков. Можно сделать это экспериментально – намотать на сердечник 10 витков нового провода, после чего к его концам подсоединить вольтметр и запитать трансформатор.

По показаниям вольтметра определяется, какое напряжение на выходе обеспечивают эти 10 витков.

К примеру, замеры показали, что на выходе есть 2,0 В. Значит, 12В на выходе обеспечат 60 витков, а 13 В – 65 витков. Как вы поняли, 5 витков добавляет 1 вольт.

Схема.

Ну а далее все делается, как описано выше – изготавливается диодный мост, производится соединение всех составных элементов и проверяется работоспособность.

Стоит указать, что сборку такого зарядного устройства лучше производить качественно, затем все составные части поместить в корпус, который можно изготовить из подручных материалов. Или смонтировать на основу.

Обязательно следует пометить где «плюсовой» провод, а где — «минусовой», чтобы не «переплюсовать», и не вывести из строя прибор.

ЗУ из блока питания АТХ (для подготовленных)

Более сложную схему имеет зарядное устройство, изготовленное из компьютерного блока питания.

Для изготовления устройства подойдут блоки мощностью не менее 200 Ватт моделей АТ или АТХ, которые управляются контроллером TL494 или КА7500. Важно, чтобы блок питания был полностью исправен. Не плохо себя показала модель ST-230WHF из старых ПК.

Фрагмент схемы такого зарядного устройства представлена ниже, по ней и будем работать.

Помимо блока питания также потребуется наличие потенциометра-регулятора, подстроечный резистор на 27 кОм, два резистора мощностью 5 Вт (5WR2J) и сопротивлением 0,2 Ом или один С5-16МВ.

Начальный этап работ сводится к отключению всего ненужного, которыми являются провода «-5 В», «+5 В», «-12 В» и «+12 В».

Резистор, указанный на схеме как R1 (он обеспечивает подачу напряжения +5 В на вывод 1 контроллера TL494) нужно выпаять, а на его место впаять подготовленный подстроечный резистор на 27 кОм. На верхний вывод этого резистора нужно подвести шину +12 В.

Вывод 16 контроллера следует отсоединить от общего провода, а также нужно перерезать соединения выводов 14 и 15.

В заднюю стенку корпуса блока питания нужно установить потенциометр-регулятор (на схеме – R10). Устанавливать его нужно на изоляционную пластину, чтобы он не касался корпуса блока.

Через эту стенку следует также вывести проводку для подключения к сети, а также провода для подключения АКБ.

Чтобы обеспечить удобство регулировки прибора из имеющихся двух резисторов на 5 Вт на отдельной плате нужно сделать блок резисторов, подключенных параллельно, что обеспечит на выходе 10 Вт с сопротивлением 0,1 Ом.

Далее изготовленная плата устанавливается в корпус и производится подключение всех выводов согласно схеме.

Затем следует проверить правильность соединения всех выводов и работоспособность прибора.

Финальной работой перед завершением сборки является калибровка устройства.

Для этого ручку потенциометра следует установить в среднее положение. После этого на подстроечном резисторе следует установить напряжение холостого хода на уровне 13,8-14,2 В.

Если все правильно выполнить, то при начале зарядки батареи на нее будет подаваться напряжение в 12,4 В с силой тока в 5,5 А.

По мере зарядки АКБ напряжение будет возрастать до значения, установленного на подстроечном резисторе. Как только напряжения достигнет этого значения, сила тока начнет снижаться.

Если все рабочие параметры сходятся и прибор работает нормально, остается только закрыть корпус для предотвращения повреждения внутренних элементов.

Данное устройство из блока АТХ очень удобно, поскольку при достижении полного заряда батареи, автоматически перейдет в режим стабилизации напряжения. То есть перезарядка АКБ полностью исключается.

Для удобства работ можно дополнительно прибор оснастить вольтметром и амперметром.

Итог

Это только несколько видов зарядных устройств, которые можно изготовить в домашних условиях из подручных средств, хотя вариантов их значительно больше.

Особенно это касается зарядных устройств, которые изготавливаются из блоков питания компьютера.

Если у вас есть опыт в изготовлении таких устройств делитесь им в комментариях, многие буду очень признательны за это.

устройство, принцип работы, обозначение на схеме

Наряду с линейными устройствами в электрической цепи можно встретить и нелинейные полупроводниковые элементы, имеющие самый разнообразный функционал в составе электронной схемы. Среди полупроводниковых приборов особое место занимает диодный мост, выполняющий роль преобразователя переменного напряжения в постоянное. Хоть для этих целей с тем же успехом может применяться и обычный диод, но сфера их применения существенно ограничивается рабочими параметрами одного элемента. Решить недостатки единичной детали помогла диодная сборка из нескольких, существенно отличающихся характеристиками и принципом работы.

Устройство и принцип работы

Диодный мост представляет собой электронную схему, собранную на основе выпрямительных диодов, который предназначен для преобразования подаваемого на него переменного тока в постоянный. Чаще всего в состав схемы включаются диоды Шоттки, но это не категоричное требование, поэтому в каком-либо конкретном случае может заменяться и другими моделями, подходящими по техническим параметрам. Схема моста из полупроводниковых диодов включает в себя четыре элемента для одной фазы. Диодный мостик может набираться как отдельными диодами, так и собираться единым блоком, в виде монолитного четырехполюсника.

Принцип работы диодного моста основывается на способности p – n перехода пропускать электрический ток только в одном направлении. Схема включения диодов в мост построена таким образом, чтобы для каждой полуволны создавался свой путь протекания электрического тока к подключенной нагрузке.

Рис. 1. Принцип работы диодного моста

Для пояснения выпрямления диодным мостом необходимо рассматривать работу схемы относительно формы напряжения на входе. Следует отметить, что кривая напряжения за один период имеет две полуволны – положительную и отрицательную. В свою очередь, каждая полуволна имеет процесс нарастания и убывания по отношению к максимальной точке амплитуды.

Поэтому работа выпрямительного устройства будет иметь такие этапы:

  • На вход выпрямительного моста, обозначенного буквами А и Б подается переменное напряжение 220В.
  • Каждая полуволна, подаваемая из электрической сети или от обмоток трансформатора, преобразуется в постоянную величину парой диодов, расположенных по диагонали.
  • Положительная полуволна будет проводиться парой диодов VD1 и VD4 и выдавать на выход моста полуволну в положительной области оси ординат.
  • Отрицательная полуволна будет выпрямляться парой диодов VD2 и VD3, с которых на том же выходе моста возникнет очередная полуволна в положительной области.

В связи с тем, что оба полупериода получают реализацию на выходе диодного моста, такое электронное устройство получило название двухполупериодного выпрямителя, также его называют схемой Гретца.

Обозначение на схеме и маркировка

На электрической схеме диодный мост может иметь различные варианты изображения. Чаще всего вы можете встретить такие обозначения:

Рис. 2. Обозначение на схеме

Первый вариант обозначения мостового выпрямителя используется, как правило, в тех ситуациях, когда электронный прибор представляет собой монолитную конструкцию, единую сборку. На схеме маркировка выполняется латинскими буквами VD, за которыми указывается порядковый номер.

Второй вариант наиболее распространен  для тех ситуаций, когда диодный мост состоит из отдельных полупроводниковых устройств, собранных в одну схему. Маркировка второго варианта, чаще всего, выполняется в виде ряда VD1 – VD4.

Следует также отметить, что вышеприведенное схематическое обозначение и маркировка хоть и имеет общепринятый характер, но может нарушаться при составлении схем.

Разновидности диодных мостов

В зависимости от количества фаз, которые подключаются к диодному мосту, различают однофазные и трехфазные модели. Первый вариант мы детально рассмотрели на примере схемы Гретца выше.

Трехфазные выпрямители, в свою очередь, разделяются на шести- и двенадцатипульсовые модели, хотя схема диодного моста у них идентична. Рассмотрим более детально работу диодного устройства для трехфазной схемы.

Рис. 3. Схема трехфазного диодного моста

Диодный мост, приведенный на рисунке выше, получил название схемы Ларионова. Конструктивно для каждой из фаз устанавливается сразу два диода в противоположном направлении друг относительно друга. Здесь важно отметить, что синусоида во всех трех фазах имеет смещение в 120° друг относительно друга, поэтому на выходах устройства при наложении результирующей диаграммы получится следующая картина:

Рис. 4. Напряжение выпрямленное трехфазным мостом

Как видите, в сравнении с однофазным выпрямителем на базе диодного моста картина получается более плавной, а скачки напряжения имеют значительно меньшую амплитуду.

Технические характеристики

При выборе конкретного диодного моста для замены в выпрямительном блоке или для любой другой схемы важно хорошо ориентироваться в основных технических параметрах.

Среди таких характеристик наиболее значимыми для диодного моста являются:

  • Амплитудное максимальное напряжение обратной полярности – это пороговое значение более которого уже произойдет необратимый процесс и полупроводник выйдет со строя. Обозначается как UАобр в отечественных моделях или V­rpm для зарубежных.
  • Среднее обратное напряжение – представляет собой номинальное значение электрической величины, которое может прикладываться в процессе эксплуатации. Имеет обозначение  Uобр в отечественных образцах или V­r(rms) для зарубежных диодных мостов.
  • Средний выпрямленный ток – обозначает действующую величину электрического тока на выходе диодного моста. На устройствах указывается как Iпр или Io для моделей отечественного или зарубежного производства соответственно.
  • Амплитудный выпрямленный ток – это максимальный ток на выходе выпрямителя, определяемый пиком полуволны на кривой, обозначается как Ifsm для пульсирующего тока на положительном и отрицательном выводе.
  • Падение напряжения в прямой полярности – определяет потерю напряжения от собственного сопротивления диодного моста. На устройстве обозначается как V­fm.

Если вы хотите выбрать модель на замену, допустим в сети 220 В, то главный параметр для диодного моста обратный ток и напряжение. Рабочие характеристики должны значительно превышать номинал сети, к примеру, при напряжении 220 В – диодный мост должен выдерживать около 400 В. По току подойдет и меньший запас, но его также следует предусмотреть.

Преимущества и недостатки

Кроме диодного моста существуют и другие способы преобразования переменного в постоянный ток. В сравнении с однополупериодным, двухполупериодное выпрямление обладает рядом преимуществ:

  • И отрицательная, и положительная полуволна синусоиды преобразуются в выходное напряжение, поэтому вся мощность трансформатора используется в наиболее оптимальной степени.
  • За счет большей частоты пульсации получаемое от диодного выпрямителя напряжение куда проще сглаживать при помощи фильтров.
  • Использование электроэнергии под нагрузкой уменьшает потери мощности на перемагничивание сердечника, возникающее из-за процессов взаимоиндукции в обмотках питающего трансформатора.
  • Гармоничное перераспределение кривой электротока и напряжения на выходе – за счет передачи каждого полупериода сразу двумя диодами в мосте, выходной параметр получается куда более равномерным.

К недостаткам диодного моста следует отнести и большее падение напряжения, в сравнении с однополупериодной схемой или выпрямителем с отводом из средней точки. Это обусловлено тем, что ток протекает сразу черед два полупроводниковых элемента и встречает омическое сопротивление от каждого из них. Такой недостаток может оказывать существенное влияние в слаботочных цепях, где доли ампера могут решать значение сигналов, режимы работы агрегатов и т.д. В качестве решения могут применяться диодные мосты с диодами Шотки, у которых падение прямого напряжения относительно ниже.  

Еще одним недостатком является сложность определения перегоревшего звена, так как при выходе со строя хотя бы одного диода вся схема будет продолжать работать. Понять, что один из полупроводниковых элементов выпал из цепи можно лишь с помощью измерений, далеко не всегда прибор или схема отреагируют при сбое видимой неисправностью.

Практическое применение

На практике диодный мост имеет довольно широкий спектр применения – это и цифровая техника, блоки питания в персональных компьютерах, ноутбуках, различных устройствах, автомобильных генераторах, питающихся от низкого постоянного напряжения. Помимо этого их можно встретить в системах звуковоспроизведения, измерительной техники, теле- радиовещания, они устанавливаются в ряде различных устройств по всему дому. Для лучшего понимания роли диодного моста в этих приборах мы рассмотрим несколько конкретных схем, в которых он применяется.

Примеры схем с диодным мостом и их описание

Одна из наиболее простых схем с применением диодного моста – это зарядное устройство, применяемое для оборудования, питаемого низким напряжением. Один из таких вариантов рассмотрим на следующем примере

Рис. 5. Схема зарядного устройства

Как видите на рисунке, от понижающего трансформатора Т1 напряжение из переменного 220В преобразуется в переменное на уровне 7 – 9В. После этого пониженное напряжение подается на диодный мост VD, от которого выпрямленное через сглаживающий конденсатор С1 на микросхему КР. От микросхемы выпрямленное напряжение стабилизируется и выдается на клеммы разъема.

Рис. 6. Схема карманного фонаря

На рисунке выше приведен пример схемы карманного фонаря, данная модель подключается к бытовой сети 220В через розетку, что представлено соединением разъема Х1 и Х2. Далее напряжение подается на мост  VD, а с него уже на микросхему DA1, которая при наличии входного питания сигнализирует об этом через светодиод HL1. После этого напряжение питания приходит на аккумулятор GB, который заряжается и затем используется в качестве основного источника питания для лампы фонарика.

Пример схемы сварочного агрегата

Здесь представлен пример схемы сварочного агрегата, в котором диодный мост устанавливается сразу после понижающего трансформатора для выпрямления электрического тока. Из-за сложности схемы дальнейшее рассмотрение работы устройства нецелесообразно. Стоит отметить, что существуют и другие устройства с еще более сложным принципом работы – импульсные блоки питания, ШИМ модуляторы, преобразователи и т.д.

Устройство и работа выпрямительного диода. Диодный мост

Физические свойства p-n перехода

Главным элементом, использующимся при создании выпрямительного узла, является диод. В основе его работы лежит электронно-дырочный переход (p-n).

Общепринятое определение гласит: p-n переход — это область пространства, находящаяся на границе соединения двух полупроводников разного типа. В этом пространстве образуется переход n-типа в p-тип. Значение проводимости зависит от атомного строения материала, а именно от того, насколько прочно атомы удерживают электроны. Атомы в полупроводниках располагаются в виде решётки, а электроны привязаны к ним электрохимическими силами. Сам по себе такой материал является диэлектриком. Он или плохо проводит ток, или не проводит его совсем. Но если в решётку добавить атомы определённых элементов (легирование), физические свойства такого материала кардинально изменяются.

Примешанные атомы начинают образовывать, в зависимости от своей природы, свободные электроны или дырки. Образованный избыток электронов формирует отрицательный заряд, а дырок — положительный.

Избыток заряда одного знака заставляет носителей отталкиваться друг от друга, в то время как область с противоположным зарядом стремится притянуть их к себе. Электрон, перемещаясь, занимает свободное место, дырку. При этом на его старом месте также образовывается дырка. В результате чего создаётся два потока движения зарядов: один основной, а другой обратный. Материал с отрицательным зарядом в качестве основных носителей использует электроны, его называют полупроводником n-типа, а с положительным зарядом, использующим дырки, p-типа. В полупроводниках обоих типов неосновные заряды образуют ток, обратный движению основных зарядов.

В радиоэлектронике из материалов для создания p-n перехода используется германий и кремний. При легировании кристаллов этих веществ образуется полупроводник с различной проводимостью. Например, введение бора приводит к появлению свободных дырок и образованию p-типа проводимости. Добавление фосфора, наоборот, создаст электроны, и полупроводник станет n-типа.

Суть заряда автомобильного аккумулятора

У любого зарядного устройства основной функцией является восстановление работоспособности аккумуляторной батареи. Сегодня предлагается множество зарядок как постоянным, так и импульсным током. Важным параметром является ток заряда, который, как правило, выбирают равным 1/10 от емкости батареи. Например, если батарея имеет 60 А/ч, то ток заряда должен быть 6 А.

Нужно учитывать, что прибегать к заряду АКБ высокими токами не стоит, поскольку возникает сульфатация (покрытие пластин сульфатом свинца) и последующий выход батареи из строя. Поэтому заряжать лучше малыми токами, что продлевает срок службы детали. Во время заряда нужно контролировать ток, избегая перезаряда. Иначе электролит может закипеть, что также приведет к сульфатации пластин, либо жидкость может вовсе выкипеть.

При правильной зарядке ток постепенно должен падать, а напряжение повышаться.


Принцип работы диода

Диод — это полупроводниковый прибор, имеющий малое сопротивление для тока в одном направлении, и препятствующий его прохождению в обратном. Физически диод состоит из одного p-n перехода. Конструктивно представляет собой элемент, содержащий два вывода. Вывод, подключённый к p-области, называется анодом, а соединённый с n-областью — катодом.

При работе диода существует три его состояния:

  • сигнал на выводах отсутствует;
  • он находится под действием прямого потенциала;
  • он находится под действием обратного потенциала.

Прямым потенциалом называется такой сигнал, когда плюсовой полюс источника питания подключён к области p-типа полупроводника, другими словами, полярность внешнего напряжения совпадает с полярностью основных носителей. При обратном потенциале отрицательный полюс подключён к p-области, а положительный к n.

В области соединения материала n- и p-типа существует потенциальный барьер. Он образуется контактной разностью потенциалов и находится в уравновешенном состоянии. Высота барьера не превышает десятые доли вольта и препятствует продвижению носителей заряда вглубь материала.

Если к прибору подключено прямое напряжение, то величина потенциального барьера уменьшается и он практически не оказывает сопротивление протеканию тока. Его величина возрастает и зависит только сопротивления p- и n- области. При прикладывании обратного потенциала, величина барьера увеличивается, так как из n-области уходят электроны, а из p-области дырки. Слои обедняются и сопротивление барьера прохождению тока возрастает.

Основным показателем элемента является вольт-амперная характеристика. Она показывает зависимость между приложенным к нему потенциалом и током, протекающим через него. Представляется эта характеристика в виде графика, на котором указывается прямой и обратный ток.

Из чего должен состоять прибор?

Основными элементами любого заряжающего устройства являются:

  1. Преобразователь сетевого напряжения 220 В – катушка либо трансформатор. Его задача – обеспечить напряжение, приемлемое для подзарядки батареи, составляющее 12-15 В.
  2. Выпрямитель. Он превращает переменный ток бытовой электросети в постоянный, необходимый для восстановления заряда аккумулятора.
  3. Выключатель и предохранитель.
  4. Провода с клеммами.

Заводские аппараты дополнительно оснащаются приборами для измерения напряжения и тока, защитными элементами и таймерами. Самодельное зарядное устройство тоже можно усовершенствовать до уровня заводского при условии, что вы владеете познаниями в электротехнике. Если вам знакомы только азы, то в домашних условиях сможете собрать следующие примитивные конструкции:

  • зарядку из адаптера для ноутбука;
  • зарядник из деталей от старой бытовой техники.

Подзарядка с помощью адаптера для ноутбука

В устройствах для питания ноутбуков уже встроен преобразователь и выпрямитель. Вдобавок там есть элементы стабилизации и сглаживания выходного напряжения. Чтобы использовать их в качестве заряжающего прибора, следует проверить величину этого напряжения. Она должна составлять не менее 12 В, иначе автомобильный аккумулятор на зарядится.

Для проверки необходимо вставить вилку адаптера в розетку и соединить плюсовую клемму вольтметра с контактом, находящимся внутри круглого штекера. Минусовый контакт расположен снаружи. Если вольтметр показал 12 В и более, то подключите адаптер к батарее следующим образом:

  1. Возьмите 2 медных провода, зачистите их концы и прикрепите к контактам штекера.
  2. «Минусовую» клемму аккумулятора присоедините к проводу от наружного контакта адаптера.
  3. Провод от внутреннего контакта подключите к «плюсовой» клемме.
  4. В разрыв «плюсового» провода поставьте маломощную автомобильную лампочку на 12 В, она послужит балластным сопротивлением.
  5. Откройте крышку батареи либо отвинтите пробки и включите адаптер в сеть.

Схема простого выпрямителя

Синусоидальное напряжение представляет собой периодический сигнал, изменяющийся во времени. С математической точки зрения он описывается функцией, в которой начало координат соответствует времени равным нулю. Сигнал состоит из двух полуволн. Находящаяся полуволна в верхней части координат относительно нуля называется положительным полупериодом, а в нижней части — отрицательным.

При подаче переменного напряжения на диод через подключённую к его выводам нагрузку, начинает протекать ток. Этот ток обусловлен тем, что в момент поступления положительного полупериода входного сигнала диод открывается. В этом случае к аноду прикладывается положительный потенциал, а к катоду отрицательный. При смене волны на отрицательный полупериод диод запирается, так как меняется полярность сигнала на его выводах.

Таким образом, получается, что диод как бы отрезает отрицательную полуволну, не пропуская её на нагрузку и на ней появляется пульсирующий ток только одной полярности. В зависимости от частоты приложенного напряжения, а для промышленных сетей она составляет 50 Гц, изменяется и расстояние между импульсами. Такого вида ток называется выпрямленным, а сам процесс —однополупериодным выпрямлением.

Выпрямляя сигнал, используя один диод, можно питать нагрузку, не предъявляющую особых требований к качеству напряжения. Например, нить накала. Но если запитать, например, приёмник, то появится низкочастотный гул, источником которого и будет промежуток, возникающий между импульсами. В некоторой мере для избавления от недостатков однополупериодного выпрямления совместно с диодом применяется параллельно включённый нагрузке конденсатор. Этот конденсатор будет заряжаться при поступлении импульсов и разряжаться при их отсутствии на нагрузку. А значит, чем больше значение ёмкости конденсатора, тем ток на нагрузке будет более сглажен.

Но наибольшего качества сигнала возможно достичь, если использовать для выпрямления одновременно две полуволны. Устройство, позволяющее это реализовать, получило название диодный мост, или по-другому — выпрямительный.

Как избежать 2-х ошибок при зарядке аккумуляторной батареи

Необходимо соблюдать основные правила, чтобы правильно подпитать батарею на автомобиле.

  1. Напрямую к электросети аккумуляторную батарею запрещено подключать. Для этой цели и предназначается зарядные устройства.
  2. Даже если устройство изготавливается качественно и из хороших материалов, всё равно потребуется периодически наблюдать за процессом зарядки, чтобы не произошли неприятности.

Выполнение простых правил обеспечит надежную работу самостоятельно сделанного оборудования. Гораздо проще следить за агрегатом, чем после тратиться на составляющие для ремонта.

Самое простое зарядное устройство для АКБ

Диодный мост

Такое устройство представляет собой электрический прибор, служащий для преобразования переменного тока в постоянный. Словосочетание «диодный мост» образуется из слова «диод», что предполагает использование в нём диодов. Схема диодного моста выпрямителя зависит от сети переменного тока, к которой он подключается. Сеть может быть:

  • однофазной;
  • трёхфазной.

В зависимости от этого и выпрямительный мост называется мостом Гретца или выпрямителем Ларионова. В первом случае используется четыре диода, а во втором прибор собирается уже на шести.

Первая схема выпрямительного прибора собиралась на радиолампах и считалась сложным и дорогим решением. Но с развитием полупроводниковой техники диодный мост полностью вытеснил альтернативные способы выпрямления сигнала. Вместо диодов редко, но ещё применяются селеновые столбы.

Конструкции и характеристики прибора

Конструктивно выпрямительный мост выполняется из набора отдельных диодов или литого корпуса, имеющего четыре вывода. Корпус может быть плоского или цилиндрического вида. По принятому стандарту, значками на корпусе прибора отмечаются выводы подключения переменного напряжения и выходного постоянного сигнала. Выпрямители, имеющие корпус с отверстием, предназначены для крепления на радиатор. Основными характеристиками выпрямительного моста являются:

  1. Наибольшее прямое напряжение. Это максимальная величина, при которой параметры прибора не выходят за границы допустимых.
  2. Наибольшее допустимое обратное напряжение. Это максимальное импульсное напряжение, при котором мост длительно и надёжно работает.
  3. Наибольший рабочий ток выпрямления. Обозначает средний ток, протекающий через мост.
  4. Максимальная частота. Частота подаваемого на мост напряжения, при которой прибор работает эффективно и не превышает допустимый нагрев.

Превышение значений характеристик выпрямителя приводит к резкому сокращению срока его службы или пробою p-n переходов. Необходимо отметить такой момент, что все параметры диодов указываются для температуры окружающей среды 20 градусов. К недостаткам применения мостовой схемы выпрямления относят большее падение напряжения, по сравнению с однополупериодной схемой, и более низкое значение коэффициента полезного действия. Для уменьшения величины потерь и снижения нагрева мосты часто изготавливают с применением быстрых диодов Шотки.

Схема подключения устройства

На электрических схемах и печатных платах диодный выпрямитель обозначается в виде значка диода или латинскими буквами. Если выпрямитель собран из отдельных диодов, то рядом с каждым ставится обозначение VD и цифра, обозначающая порядковый номер диода в схеме. Редко используются надписи VDS или BD.

Диодный выпрямитель может подключаться напрямую к сети 220 вольт или после понижающего трансформатора, но схема включения его остаётся неизменной.

При поступлении сигнала в каждом из полупериодов ток сможет протекать только через свою пару диодов, а противоположная пара будет для него заперта. Для положительного полупериода открытыми будут VD2 и VD3, а для отрицательного VD1 и VD4. В итоге на выходе получится постоянный сигнал, но его частота пульсации будет увеличена в два раза. Для того чтобы уменьшить пульсацию выходного сигнала, используется, как и в случае с одним диодом, параллельное включение конденсатора С1. Такой конденсатор ещё называют сглаживающим.

Но случается так, что диодный мост ставится не только в переменную сеть, но и подключается в уже выпрямленную. Для чего нужен диодный мост в такой цепи, станет понятно, если обратить внимание в каких схемах используется такое его включение. Эти схемы связаны с использованием чувствительных радиоэлементов к переполюсовке питания. Использование моста позволяет осуществить простую, но эффективную защиту «от дурака». В случае ошибочного подключения полярности питания радиоэлементы, установленные за мостом, не выйдут из строя.

Проверка на работоспособность

Такой тип электронного прибора можно проверить, не выпаивая из схемы, так как в конструкциях устройств никакое его шунтирование не используется. В случае выпрямителя, собранного из диодов, проверяется каждый диод в отдельности. А в случае с монолитным корпусом измерения проводятся на всех четырёх его выводах.

Суть проверки сводится к прозвонке мультиметром диодов на короткое замыкание. Для этого выполняются следующие действия:

  1. Мультиметр переключается в режим позвонки диодов или сопротивления.
  2. Штекер одного провода (чёрного) вставляется в общее гнездо тестера, а второго (красного) в гнездо проверки сопротивления.
  3. Щупом, подключённым чёрным проводом, дотроньтесь до первой ножки, а щупом красного провода до третьего вывода. Тестер должен показать бесконечность, а если поменять полярность проводов, то мультиметр покажет сопротивление перехода.
  4. Минус тестера подается на четвёртую ногу, а плюс на третью. Мультиметр покажет сопротивление, при смене полярности бесконечность.
  5. Минус на первую ногу, плюс на вторую. Тестер покажет открытый переход, при смене – закрытый.

Такие показания тестера говорят об исправности выпрямителя. В случае отсутствия мультиметра можно воспользоваться обычным вольтметром. Но при этом придётся подать питание на схему и замерить напряжение на сглаживающем конденсаторе. Его величина должна превышать входное в 1,4 раза.

Бестрансформаторное зарядное устройство

Бестрансформаторная схема простого зарядного устройства для зарядки кислотных аккумуляторов с емкостью от 0,5 до 120 Ампер

Интересной по конструкции является схема самодельного устройства, которое не имеет трансформатора. Его роль в данном устройстве выполняет набор конденсаторов, рассчитанных на напряжение в 250 В. Таких конденсаторов должно быть не менее 4. Сами конденсаторы подключаются параллельно.

К набору конденсаторов параллельно подключается резистор, предназначенный для гашения остаточного напряжения после отключения прибора от сети.

Далее потребуется диодный мост для работы с допустимым током не менее 6 А. Он подключается в схему после набора конденсаторов. А далее уже к нему подсоединяются провода, которыми устройство будет подключаться к АКБ.

Автолюбители, не меняющие машины каждые 2 года, рано или поздно сталкиваются с разрядкой аккумуляторной батареи. Это случается как по причине ее износа, так и по вине других элементов бортовой электросети. Чтобы и дальше эксплуатировать аккумулятор, нужно постоянно его подзаряжать. Вариантов здесь два: купить для этой цели прибор заводского изготовления либо собрать зарядное устройство (ЗУ) для автомобиля своими руками.

Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками

     

    1.

    Что вам понадобится
    • Дрель
    • Паяльник
    • Ножовка по металлу
    • Клей момент
    • Трансформатор
    • Корпус блока питания компьютера
    • Медный провод
    • Отвертка
    • Предохранитель
    • Диодный мост
    • Радиатор от микропроцессора компьютера
    • Термопаста
    • Вольтметр
    • Электролитический конденсатор
    • Зажимы типа крокодил
    • Электровилка
    • Плотный картон

     

    2. Наглядная схема

    Чтобы вам было легче представить, как сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками, предлагаем примерную схему. Это лишь один из множества вариантов, который мы взяли за основу для данной статьи. Есть более простые устройства, но зачастую они не способны выдавать стабильный ток. А сложные в сборке схемы могут лишь запутать тех, кто впервые столкнулся с подобной задачей. Способ, который мы опишем в этой статье, будет интересен как увлеченным радиотехникам, так и тем, кто имеет небольшой опыт в сборке электротехнических приборов. Причем создание такого зарядного устройства для автомобильного аккумулятора своими руками не потребует больших вложений. Необходимые детали для него вы можете найти дома, на балконе, в гараже или у знакомых.

    На рисунке ниже представлена схема, по которой будет собрано устройство. Основными элементами являются: 1 – понижающий трансформатор, 2 – диодный мост, 3 – вентилятор для охлаждения трансформатора и диодного моста, 4 – вольтметр, 5 – электролитический конденсатор, 6 – предохранитель.

    Рис. Примерная схема зарядного устройства

     

    3. Описание сборки

    Подготовка трансформатора

    За основу берем высоковольтный трансформатор и превращаем его в понижающий. Ведь зарядное устройство должно выдавать ток с меньшим значением, чем в электросети. Необязательно покупать трансформатор в магазине. Можно извлечь его из старого лампового телевизора, если таковой имеется у вас в гараже либо на даче. Вполне подойдет трансформатор от микроволновой печи. Обычно его мощность не превышает 1 кВт. Проверьте его работоспособность прежде, чем встраивать в схему. Подсоедините его к электросети на 220 В – при подаче тока на клеммы должен послышаться небольшой гул. Это свидетельствует о том, что прибор исправен и может быть использован в составе рабочей электрической схемы.

    Первым делом необходимо удалить высоковольтную верхнюю обмотку. Ножовкой по металлу спилите ее. При этом действуйте аккуратно, чтобы не задеть первичную обмотку, которая должна остаться нетронутой. Остатки верхней обмотки нужно извлечь из корпуса. Сначала их можно высверлить дрелью, а затем выбить с помощью тупого предмета, например, долота с молотком. В итоге должно получиться два пустых отверстия – окошечка.

    Намотка провода

    Полученные окошки в корпусе трансформатора станут основой для намотки провода. Сечение провода выбирайте в зависимости от того, насколько емкие аккумуляторы предстоит заряжать. Чем больше емкость и вольтаж, тем толще должен быть провод.

    Подсказка: количество витков провода рассчитывается по сечению провода. Например, для проводов в 1,5 – 3 мм с частотой 50 Гц на напряжение в 1 В необходимо 5 витков. Чтобы собрать зарядное устройство на 18 В, придется сделать 90 витков.

    Намотку провода осуществляют следующим образом. В окошко с левой стороны вставляется провод с запасом примерно в 10 см в лицевой части трансформатора. Оставшийся длинный конец продевается во второе окошко сзади корпуса и выполняется намотка по часовой стрелке. Делать это нужно аккуратно, виток к витку.

    Установка элементов охлаждения

    В качестве корпуса для зарядного устройства будет использоваться корпус блока питания компьютера. Установленный на нем вентилятор нужно снять, открутив крепления отверткой, и перевернуть задом наперед. Воздух должен задуваться внутрь для охлаждения трансформатора и диодного моста.

    Отдельно стоит сказать про диодный мост. Сила тока его может составлять от 10 до 50 А. Для аккумуляторов небольшой емкости можно использовать элемент на 10 А. В этом случае ему не требуется дополнительного охлаждения – его можно установить непосредственно на стенку корпуса блока с внутренней стороны. Другое дело, если вы используете диодный мост с большим значением. Тогда, чтобы он не сгорел от перегрева в процессе работы зарядного устройства, нужно установить его на радиатор. Подойдет радиатор от компьютера, который охлаждает микропроцессор. Из-за значительных габаритов эта деталь вместе с диодным мостом не уместятся внутри корпуса, поэтому нужно закрепить их снаружи. Крепление диодного моста к радиатору осуществляется с использованием термопасты.

    Сборка всех деталей в корпусе

    Все элементы соединяются согласно схеме зарядного устройства. В разрез одного из проводов от трансформатора устанавливается предохранитель на 15 А. Можно взять автомобильный предохранитель. Он защищает от короткого замыкания, так как на этом участке напряжение высокое. Затем в схему включаются диодный мост,  вентилятор охлаждения, вольтметр, конденсатор. Можно использовать конденсатор на 16 или 25 В с емкостью от 3000 до 10 000 мкФ. Чем больше емкость, тем ровнее будет ток на выходе собранного устройства. Для подключения к клеммам аккумулятора необходимо присоединить провода с зажимами типа крокодил.

    Когда все элементы схемы соединены между собой, их фиксируют на корпусе. Особое внимание уделите установке трансформатора. Вырежьте под его размер две картонки. Одну положите на дно корпуса, под трансформатор, вторую разместите сверху. Это поможет снизить вибрации и гудение во время работы. Крышку блока можно посадить на клей, чтобы она тоже не дребезжала.

    Тестирование

    Чтобы проверить собранное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками, не спешите сразу подключать его к батарее. Попробуйте на галогенной лампочке. Подведите к ней крокодилы и подайте ток – она должна гореть без затухания и сильного мерцания. Так вы убедитесь в качестве подаваемого тока и можете попробовать зарядить аккумулятор. Окончание заряда можно контролировать по показаниям вольтметра.

    Стоит сказать, что самодельное зарядное устройство вполне способно восполнить заряд севшего аккумулятора и годится для частных нужд. Чтобы прибор удовлетворял требованиям безопасности и эффективности, надо быть точно уверенным в своих действиях и в правильности подобранных деталей. Если вы не хотите рисковать, то сборку можете провести в качестве эксперимента, а  зарядное устройство лучше купить в магазине.

     

    4. Видео по теме

     

    5. Интересные статьи

    Как зарядить автомобильный аккумулятор в домашних условиях?

    Как сделать самодельный металлоискатель своими руками

    Виды и особенности автомобильных домкратов

    Как заменить масло в двигателе: пошаговая инструкция и советы автомобилисту

    Как выбрать автомобильный компрессор?

    Описание схемы зарядного устройства

    Схема выпрямителя
    Схема двухполупериодного выпрямителя с диодным мостом используется для схемы выпрямителя, которая преобразует переменный ток в постоянный. Даже если переменное напряжение на входе меняется на положительное и отрицательное, напряжение, которое прикладывается к нагрузке, всегда будет положительным диодным мостом. Напряжение, подаваемое на нагрузку, не является чистым постоянным током. Это называется пульсацией напряжения.
    В этой схеме, чтобы уменьшить пульсации напряжения, конденсатор подключен к нагрузке параллельно.Даже если напряжение, выходящее из диодного моста, становится небольшим, постоянное напряжение, подаваемое на нагрузку, стабилизируется за счет разряда электричества, накопленного в конденсаторе.
    AC100V сбрасывается на AC24V с трансформатором. В случае переменного тока напряжение отображается в RMS (среднеквадратичное значение). Если оно изменится на напряжение постоянного тока, оно станет около 30 В.

    Схема управления напряжением
    Это схема, которая контролирует максимальное напряжение заряда, чтобы предотвратить перезарядку аккумулятора.
    Для цепи управления используется 3-контактный регулируемый регулятор (LM317).
    Левый рисунок — это основная схема регулятора. Напряжение между Vout и ADJ является фиксированным и стандартно составляет 1,25 В.
    Управление выходным напряжением осуществляется по значению R2.
    Выходное напряжение (Vout) рассчитывается по следующей формуле.
    Vout = 1,25 (1 + R2 / R1) + I ADJ (R2)
    I ADJ — это ток, который течет с вывода Adj и составляет несколько 10 А. Следовательно, этим можно пренебречь.
    В LM3xx есть условие определения сопротивления для управления напряжением. Это регулирование нагрузки. Для нормальной работы устройства требуется ток нагрузки 10 мА или более. Поэтому рекомендуется установить значение R1 на 120 Ом или меньше.

    R1 в этой цепи установлен на 100 Ом. R2 в приведенном выше объяснении превращается в VR1 + R2 схемы.
    В реальной цепи R2 составляет 560 Ом, а VR1 — 2 кОм.
    Если VR1 равен 0 Ом, выходное напряжение будет следующим.
    Vout = 1.25 (1 + 560/100) = 1,25 x 6,6 = 8,25 В
    В случае, если VR1 составляет 2 кОм, выходное напряжение будет следующим.
    Vout = 1,25 (1 + 2,560 / 100) = 1,25 x 25,6 = 32 В
    Следовательно, выходное напряжение этой цепи можно регулировать в диапазоне от 8 В до 32 В.
    Поскольку за этой цепью вставлена ​​цепь управления током, конечное выходное напряжение зарядного устройства снижается на 2-3 В.

    Цепь управления током
    7805 — это ИС-схема для стабилизации напряжения включения. Однако на этот раз эта ИС используется как цепь, которая обеспечивает постоянство тока.
    Левый рисунок нарисован в стиле управления напряжением для облегчения понимания.
    Даже если он изменяет входное напряжение, 7805 работает так, что напряжение между клеммой заземления (G) и выходной клеммой (O) может быть установлено на 5 В. Если резистор R3 подключен между O-G, ток, протекающий в R3, будет установлен на I = 5 В / R3. Следовательно, ток, который течет в R3, становится фиксированным.
    Поскольку ток, который течет в R3, течет также в нагрузку, если значение R3 не изменяется, ток, который течет в нагрузку, фиксируется. И наоборот, если R3 изменяется, ток, протекающий в нагрузку, изменяется.

    Эта цифра представляет собой схему, использованную на этот раз.
    Сначала я определился со стоимостью R3. В этом зарядном устройстве, поскольку максимальный ток установлен на 500 мА, в качестве R3 он составляет 5 В / 0,5 А = 10 Ом. Когда через резистор 10 Ом протекает ток 500 мА, потребляемая мощность резистора составляет I 2 xR = 0,5 2 A x 10 Ом = 2,5 Вт. Я использую цементный резистор 5 Вт из соображений безопасности.
    Затем я вычислил значение VR2.Я предполагал, что ток контролируется не менее 80 мА. Следовательно, R3 + VR2 составляет 5 В / 0,08 А = 62,5 Ом. R3 был 10 Ом, поэтому значение VR2 было установлено на 50 Ом. Когда ток 80 мА протекает на 50 Ом, потребляемая мощность резистора составляет 0,08 2 x 50 = 0,32 Вт. Я использую переменный резистор 2 Вт из соображений безопасности.
    Также можно использовать LM317 для цепи управления током. Однако есть ошибка. В LM317 напряжение между O-G составляет 1,25 В. В этом случае сопротивление для установки значения тока 500 мА равно 1.25 В / 0,5 А = 2,5 Ом. Это 15,6 Ом для 80 мА. По сравнению с 7805 это небольшое значение. Текущее управление станет затруднительным, если принять во внимание погрешность сопротивления.
    Более того, если используется стабилизатор с высоким выходным напряжением, потребляемая мощность резистора для управления увеличится еще больше. Например, когда используется регулятор на 12 В, сопротивление для создания тока 500 мА составляет 12 В / 0,5 А = 24 Ом. А электрическая мощность, потребляемая резистором, составляет 6Вт. По указанной выше причине я использую 7805 для текущего контроля.

    R4 и C3 могут не иметь необходимости. В этой схеме используется диод для предотвращения обратного тока от батареи. Что касается диода, то его состояние включено (состояние, при котором ток течет) и состояние выключения (состояние, при котором ток не течет) были уточнены. Если напряжение аккумулятора увеличивается при зарядке и становится выше, чем напряжение зарядного устройства, ток не будет течь из зарядного устройства. Затем напряжение батареи падает по этой причине, и ток снова начинает течь от зарядного устройства. Он будет колебаться, если такое произойдет на короткое время.Итак, чтобы подавить резкую смену напряжения зарядного устройства, я поставил С3. R4 ставится для разряда С3. Однако похоже, что на самом деле напряжение батареи меняется не так быстро. Поэтому считаю, что это вполне удовлетворительно, даже если C3 и R4 не использовать.

    Выходная цепь

    В качестве выходной цепи этого зарядного устройства используются вольтметр, амперметр и диод предотвращения обратного тока.
    Поскольку некоторый ток течет также и в вольтметр, его следует поставить впереди амперметра.
    Диод предотвращения обратного тока предназначен для защиты от обратного протекания тока к зарядному устройству от батареи при отключении 100 В переменного тока, когда зарядное устройство подключено к батарее.

    Обычное зарядное устройство с мостовым выпрямителем и понижающим прерывателем

    Контекст 1

    . .. основной тип зарядного устройства, которое может заряжать аккумуляторы, показан на рис. 1. Обычное зарядное устройство для аккумуляторов состоит из двух различных схем преобразователя. , которые представляют собой мостовой выпрямитель и понижающий прерыватель….

    Контекст 2

    … обычный мостовой выпрямитель показан на Рис. 9, как показано ниже. Мостовой выпрямитель преобразует синусоидальное входное напряжение переменного тока (AC) в напряжение постоянного тока через мостовой диод. Если конденсатор не добавлен в схему выпрямителя, синусоидальное входное напряжение преобразуется в напряжение постоянного тока, как показано на рис. 11. Выходное напряжение мостового выпрямителя рассчитывается по формуле. …

    Контекст 3

    … это пиковое напряжение. Если конденсатор добавлен, но к выходному напряжению не подключена нагрузка, выходное напряжение будет выглядеть, как показано на рис.12 (NL). Конечное выходное напряжение без нагрузки представляет собой прямую линию. Однако, когда он загружен, выходное напряжение (WL) колеблется. Если входной ток схемы мостового выпрямителя проверяется на полное гармоническое искажение, значение THD составляет 199,2%, как показано на рис. 14. Это значение слишком далеко от ожидаемого, поскольку может возникнуть обратная связь …

    Контекст 4

    … нагрузка подключена к выходному напряжению, выходное напряжение будет иметь вид как показано на рис. 12 (NL). Конечное выходное напряжение без нагрузки представляет собой прямую линию.Однако, когда он загружен, выходное напряжение (WL) колеблется. Если входной ток схемы мостового выпрямителя проверяется на полное гармоническое искажение, значение THD составляет 199,2%, как показано на рис. 14. Это значение слишком далеко от ожидаемого, так как это может вызвать обратный шум в сеть переменного тока. …

    Контекст 5

    … Второй элемент предлагаемого зарядного устройства представляет собой многоуровневый инвертор, как показано на рис. 15. Первоначально многоуровневый инвертор будет использовать напряжение питания постоянного тока для входа и производят переменное напряжение на выходе.Однако для этого конкретного приложения для зарядки аккумулятора (как в зарядном устройстве) инвертор питается конденсатором от мостового выпрямителя на входе и вырабатывает переменное напряжение на выходе. Многоуровневый …

    Контекст 6

    … инвертор будет использовать постоянное напряжение питания на входе и вырабатывать переменное напряжение на выходе. Однако для этого конкретного приложения для зарядки аккумулятора (как в зарядном устройстве) на инвертор подается напряжение конденсатора от мостового выпрямителя на входе и вырабатывается переменное напряжение на выходе.Многоуровневый инвертор выдает выходной сигнал, как показано на рис. 16. Однако, если выходной сигнал фильтруется, он создает синусоидальное напряжение. Входной ток этого многоуровневого инвертора показан на рисунке 17 ниже. Если входной переменный ток проверяется на THD, результат будет показан на рис. 18. Значение THD составляет 3,15%, и это приемлемо. …

    Контекст 7

    … (как в зарядном устройстве для аккумуляторов) инвертор питается конденсаторным напряжением от мостового выпрямителя на входе и вырабатывает переменное напряжение на выходе.Многоуровневый инвертор выдает выходной сигнал, как показано на рис. 16. Однако, если выходной сигнал фильтруется, он создает синусоидальное напряжение. Входной ток этого многоуровневого инвертора показан на рисунке 17 ниже. Если входной переменный ток проверяется на THD, результат будет показан на рис. 18. Значение THD составляет 3,15%, и это приемлемо. …

    Контекст 8

    … выпрямитель на входе и выдает переменное напряжение на выходе. Многоуровневый инвертор выдавал выходной сигнал, показанный на рис.16. Однако, если выходной сигнал фильтруется, он дает синусоидальное напряжение. Входной ток этого многоуровневого инвертора показан на рисунке 17 ниже. Если входной переменный ток проверяется на THD, результат будет показан на рис. 18. Значение THD составляет 3,15%, и это приемлемо. …

    Контекст 9

    … третьим элементом предлагаемого зарядного устройства является понижающий прерыватель, как показано на рисунке 19 ниже. Задача понижающего прерывателя — регулировать уровень выходного напряжения до желаемого напряжения для зарядки аккумулятора.БТИЗ используется для прерывания входного напряжения, чтобы получить желаемое напряжение на выходе понижающего прерывателя. Катушка индуктивности используется для задержки тока, а конденсатор — для задержки напряжения. …

    Контекст 10

    … Были созданы две имитационные модели для исследования производительности каждого зарядного устройства, как показано на рисунках 21 и 22 ниже. Суммарные гармонические искажения проверяются с использованием входного переменного тока для обоих зарядных устройств, и результат показан на рис.27 и 28. Многоуровневый выпрямитель имеет более низкий коэффициент нелинейных искажений, который составляет 4,68, по сравнению с мостовым выпрямителем, который составляет 49,63.

    Замена селенового выпрямителя в старом автомобильном зарядном устройстве

    Это мой первый пост здесь, и я просто наткнулся на ваш пост, так как мне нравится искать автомобильные зарядные устройства. Ответить на два вопроса и предложить способ улучшить зарядное устройство с минимальными изменениями (в конце).

    Q1 : Можно ли заменить селеновые выпрямители кремниевыми?

    A1 : Однозначно ДА, в большинстве случаев подобный ремонт должен заменять.Это будет модернизация, которая заставит любое зарядное устройство работать лучше. НО следует позаботиться о том, чтобы правильно выбрать размер выпрямителя. Я считаю, что выбранный мост KBPC2510 достаточно надежен для вашего зарядного устройства, так как он рассчитан на 25 А, а на передней панели указано 10–12 А.

    Q2 : Почему напряжение кажется выше ожидаемого, как вы измерили и сказали: «Установка 6В и 12В дала мне разомкнутую цепь 6,9В / 11,9В, а при подключении к батарее выходы выросли с 6,8-8В для батареи 6В и 14-15В. 8V. »

    A2 : Похоже, ваше старое зарядное устройство в основном состоит из трансформатора и выпрямителя. В нем нет фильтрующих конденсаторов или регулирующих компонентов. Этот случай может быть подтвержден, поскольку вы могли измерить напряжение «холостого хода» с помощью мультиметра в напряжении постоянного тока, когда измеряется среднее значение постоянного напряжения , которое может несколько отличаться от действительного среднеквадратичного значения. Выпрямленный синусоидальный сигнал со средним значением 11,9 В имеет значение PEAK, которое в Sqrt (2) раз больше: V_peak = 1.414 x V_avg = 1,414 x 11,9 В = 16,8 В Но мостовой выпрямитель имеет падение напряжения на двух диодах (2 x 0,7 В), поэтому максимальное ожидаемое напряжение зарядки составляет:

    V_max12 = V_peak — 1,4 В = 15,4 В

    Если вы повторите это для настроек 6 В, вы найдете:

    V_max6 = (6,9 x 1,414) — 1,4 = 8,3 В

    Эти небольшие различия между рассчитанными выше и измеренными значениями могут быть вызваны [Среднее x среднеквадратичное значение] и небольшими отклонениями в характеристиках диодов. Таким образом, батарея ведет себя как большой конденсатор, а напряжение батареи близко к пиковым расчетным напряжениям.

    ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ с этим типом зарядного устройства — и способы их устранения:

    1. Не имеет защиты от короткого замыкания. Ситуация может ухудшиться, если старый трансформатор имеет слишком большой размер и может выдавать токи короткого замыкания более 25-30 А. Это привело бы к перегрузке по току для современных мостовых выпрямителей, менее прощающих злоупотребления (и порки), чем оригинальные селеновые.
    2. Не имеет защиты от обратной полярности. Это также может привести к серьезной перегрузке по току и повреждению кремниевого мостового выпрямителя.
    3. Не ограничивает ток для сильно разряженных аккумуляторов.
    4. Конечное напряжение зарядки может быть слишком высоким, что может привести к выделению газа в аккумуляторе и сокращению срока его службы.

    Возможные решения на случай непредвиденных обстоятельств , а сохраняя свою первоначальную и старинную простоту и прочность:

    1. Установите фары 12 В последовательно — Установка 2 или 3 ламп дальнего света параллельно между ними (каждая около 50 Вт), последовательно с одним из кабелей зарядного устройства, может ограничить максимальный ток зарядки до менее 8 А или 12 А. Это защищает от короткого замыкания клемм = лампы загораются с полной яркостью 90%. Это также защищает, если клеммы в батарее соединены с обратной полярностью, лампы будут включаться, даже если зарядное устройство отключено (выключено), или лампы будут гореть «слишком ярко», если зарядное устройство уже включено. Это также ограничивает конечный ток зарядки и дает больше времени для отключения зарядного устройства при достижении желаемого напряжения батареи.
    2. Установить последовательно дополнительные выпрямительные диоды — Измерено 15.От 4 до 15,8 В несколько слишком много для зарядки большинства аккумуляторов на 12 В. Конечное напряжение должно составлять около 14,4 В для объемной зарядки. Один из способов добиться этого — использовать такое же падение напряжения от 0,7 В до 1,4 В с помощью другого мостового выпрямителя, выбрав
      • от отрицательного к положительному (2 диода последовательно, работающих параллельно), чтобы получить падение 1,4 В, или
      • от закороченных клемм переменного тока к положительной клемме (2 диода параллельно) для 0,7 В.

    Примечание для Управление перегревом:

    Оба выпрямительных моста должны иметь теплоотвод, возможно, даже с принудительной конвекцией (охлаждение вентилятором.) Тепло, выделяемое фарами, также выиграет от принудительной конвекции.

    Надеюсь, эти комментарии помогут вам и другим товарищам.

    Схема зарядного устройства для сотового телефона

    Мобильные телефоны обычно заряжаются от источника постоянного тока с регулируемым напряжением 5 В , поэтому в основном мы собираемся создать источник постоянного тока с регулируемым напряжением 5 В от 220 переменного тока. Этот источник постоянного тока может использоваться для зарядки мобильных устройств, а также в качестве источника питания для цифровых схем, макетных схем, микросхем, микроконтроллеров и т. Д.

    Вы также можете построить 6 В постоянного тока, 9 В, 12 В, 15 В и т. Д., Используя соответствующий трансформатор, конденсатор и регулятор напряжения. Основная концепция осталась прежней, вам просто нужно установить радиатор для более высокого напряжения и тока.

    Эта схема в основном состоит из понижающего трансформатора, двухполупериодного мостового выпрямителя и микросхемы стабилизатора напряжения 5 В (7805). Мы можем разделить эту схему на четыре части: (1) понижающее напряжение переменного тока (2) выпрямление (3) фильтрация (4) регулирование напряжения.

    1. Понижающее напряжение переменного тока

    Поскольку мы преобразуем 220 В переменного тока в 5 В постоянного тока, сначала нам понадобится понижающий трансформатор для снижения такого высокого напряжения.Здесь мы использовали понижающий трансформатор 9-0-9 1А, который преобразует 220В переменного тока в 9В переменного тока. В трансформаторе есть первичная и вторичная катушки, которые повышают или понижают напряжение в зависимости от количества витков в катушках.

    Выбор подходящего трансформатора очень важен. Номинальный ток зависит от требований по току Цепь нагрузки (цепь, которая будет использовать генерирующий постоянный ток). Номинальное напряжение должно быть больше требуемого напряжения. Значит, если нам нужно 5 В постоянного тока, трансформатор должен иметь номинальное значение как минимум 7 В, потому что стабилизатору напряжения IC 7805 нужно как минимум на 2 В больше i.е. 7 В для обеспечения напряжения 5 В.

    2. Исправление

    Выпрямление — это процесс удаления отрицательной части переменного тока (AC), следовательно, создания частичного постоянного тока. Этого можно добиться, используя 4 диода. Диоды позволяют току течь только в одном направлении. В первом полупериоде переменного тока диоды D2 и D3 смещены в прямом направлении, а D1 и D4 смещены в обратном направлении, а во втором полупериоде (отрицательная половина) диоды D1 и D4 смещены в прямом направлении, а D2 и D3 смещены в обратном направлении.Эта комбинация преобразует отрицательный полупериод в положительный.

    На рынке доступен двухполупериодный мостовой выпрямитель, который состоит из 4 внутренних диодов. Здесь мы использовали этот компонент.

    3. Фильтрация

    Выходной сигнал после выпрямления не является надлежащим постоянным током, это колебательный выход с очень высоким коэффициентом пульсаций. Нам не нужен этот пульсирующий выход, для этого мы используем конденсатор.Конденсатор заряжается до тех пор, пока форма волны не достигнет своего пика, и разряжается в цепи нагрузки, когда форма волны становится низкой. Таким образом, когда выходная мощность становится низкой, конденсатор поддерживает правильное напряжение в цепи нагрузки, тем самым создавая постоянный ток. Теперь, как рассчитать значение этого конденсатора фильтра. Вот формулы:

    C = I * т / В

    C = рассчитываемая емкость

    I = максимальный выходной ток (допустим, 500 мА)

    t = 10 мс,

    Мы получим волну с частотой 100 Гц после преобразования 50 Гц переменного тока в постоянный через двухполупериодный мостовой выпрямитель. Поскольку отрицательная часть импульса преобразуется в положительную, один импульс будет считаться двумя. Таким образом, период времени будет 1/100 = 0,01 секунды = 10 мс

    В = Пиковое напряжение — напряжение, подаваемое на микросхему регулятора напряжения (+2 больше номинального значения означает 5 + 2 = 7)

    9-0-9 — это среднеквадратичное значение преобразований, поэтому пиковое напряжение составляет Vrms * 1,414 = 9 * 1,414 = 12,73 В

    Теперь 1,4 В будет падать на 2 диода (0,7 на диод), так как 2 будут смещены вперед для полуволны.

    Итак, 12,73 — 1,4 = 11,33 В

    Когда конденсатор разряжается в цепи нагрузки, он должен обеспечивать работу микросхемы 7805 В напряжением 7 В, поэтому в итоге V будет:

    В = 11.33-7 = 4,33 В

    Итак, теперь C = I * t / V

    C = 500 мА * 10 мс / 4,33 = 0,5 * 0,01 / 4,33 = 1154 мкФ ~ 1000 мкФ

    4. Регулирование напряжения

    Стабилизатор напряжения IC 7805 используется для обеспечения регулируемого напряжения 5 В постоянного тока. Входное напряжение должно быть на 2 В больше, чем номинальное выходное напряжение для правильной работы ИС, это означает, что необходимо как минимум 7 В, хотя он может работать в диапазоне входного напряжения 7-20 В. В регуляторах напряжения есть все схемы, обеспечивающие надлежащий регулируемый постоянный ток.К выходу 7805 следует подключить конденсатор емкостью 0,01 мкФ, чтобы устранить шум, возникающий при переходных изменениях напряжения.

    Вот полная принципиальная схема зарядного устройства сотового телефона :

    Вы должны быть очень осторожны при построении этой схемы, так как здесь задействована сеть переменного тока 220 В.

    Устранение неисправностей диодного моста выпрямителя

    В этой статье будут рассмотрены различные неисправности выпрямителя с диодным мостом, чтобы дать некоторое представление об устранении неисправностей источника питания переменного / постоянного тока.

    Источники питания переменного / постоянного тока широко используются в различных типах электронного оборудования. Когда кто-то терпит неудачу, как мы можем определить причину?

    В этой статье мы рассмотрим пример блока питания и расскажем о некоторых возможных причинах его выхода из строя.

    Пример источника питания переменного / постоянного тока

    Для эффективного поиска и устранения неисправностей вам необходимо разбираться в своей схеме. Мы будем работать с примером источника переменного / постоянного тока, который преобразует 230 В переменного тока в 5 В постоянного тока.Его блок-схема показана на рисунке 1 ниже.

    Рис. 1. Изображение любезно предоставлено NUS.

    Во-первых, давайте сначала кратко рассмотрим каждый из этих блоков.

    Трансформатор

    Трансформатор преобразует электрическую сеть высокого напряжения в более низкое переменное напряжение. Например, если мы хотим генерировать 12 В постоянного тока, трансформатор может быть спроектирован для генерации переменного напряжения с амплитудой 22 В, как показано на рисунке 2.

    Рисунок 2
    Выпрямитель

    Выпрямитель преобразует переменное напряжение в постоянное, как показано на рисунке 3. Это делается путем инвертирования отрицательной части переменного напряжения для генерации положительного напряжения. Результатом является постоянное напряжение, потому что ток теперь может течь только в одном направлении через гипотетическую нагрузку (не показана на рисунке). Однако по-прежнему существуют большие колебания напряжения и тока, и его нельзя использовать в качестве источника постоянного тока для питания электронных схем.На рисунке 3 показано очень важное свойство выхода выпрямителя: поскольку отрицательная часть перевернута на положительные значения, выход выпрямителя представляет собой периодический сигнал с периодом, который составляет половину периода входа. Следовательно, если входной сигнал является сигналом с частотой 50 Гц, выходная частота будет 100 Гц. Это наблюдение может быть полезно при поиске и устранении неисправностей источника питания переменного / постоянного тока.

    Рисунок 3
    Фильтр

    Чтобы избавиться от больших колебаний, мы применяем фильтр нижних частот к выходу выпрямителя.Фильтр будет давать формы сигналов, похожие на красные кривые на рисунке 4.

    Рис. 4
    Регулятор

    Поскольку все еще есть некоторые пульсации, мы можем применить выходной сигнал фильтра к регулятору, который использует концепции обратной связи для дальнейшего подавления колебаний и генерирования желаемого постоянного напряжения.

    Давайте рассмотрим неисправности, связанные с диодным мостом выпрямителя и фильтром нижних частот, как показано на рисунке 5.

    Рисунок 5

    Теперь, когда мы знакомы с нашим примером, мы можем начать обсуждение некоторых общих проблем, которые могут потребоваться для устранения неполадок.

    Проблема: отказал открытый диод

    В каждом полупериоде входа $$ V_ {AC1} $$ горят два из четырех диодов. Например, когда $$ V_ {AC1} $$ положительный, D1 и D2 будут проводить ток, в то время как D3 и D4 блокируют (обратный) ток. В следующем полупериоде D3 и D4 будут проводить.Если какой-либо из этих четырех диодов имеет разрыв цепи, соответствующий полупериод будет пропущен, и схема будет действовать как полуволновой выпрямитель. На рисунке 6 показано влияние неисправного открытого диода на выходное напряжение.

    Рисунок 6

    Как видите, величина ряби увеличилась примерно в два раза. Кроме того, кривая, относящаяся к вышедшему из строя диоду, имеет период, в два раза превышающий период синей кривой, потому что неисправная схема действует как полуволновой выпрямитель.Следовательно, при отказе открытого диода частота $$ V_ {DC1} $$ будет такой же, как VAC1. В исправной цепи пульсации возникают с частотой, вдвое превышающей входную частоту. С помощью осциллографа мы легко можем проверить работу выпрямителя на диодном мосту. Если частота электросети составляет 50 Гц, частота колебаний должна составлять 100 Гц. Это пример случаев, когда осциллограф намного полезнее мультиметра.

    Проблема: закороченный диод

    В предыдущем разделе мы предположили, что диод имеет разрыв цепи.Однако неисправный диод тоже может закоротить. В этом случае диод будет иметь небольшое сопротивление в обоих направлениях. Распространенные причины выхода из строя диода — чрезмерный прямой ток и большое обратное напряжение. Обычно большое обратное напряжение приводит к короткому замыканию диода, а перегрузка по току приводит к его отказу.

    Давайте посмотрим, как закороченный диод повлияет на двухполупериодный выпрямитель. Предположим, что D1 на рисунке 5 закорочен, и теперь схема имеет вид, показанный на рисунке 7.

    Рисунок 7

    Предположим, что $$ V_ {AC1} $$ положительный.В этом случае D2 будет включен, а D3 и D4 будут иметь обратное смещение. Ток будет течь через нагрузку и диод D2 обратно во вторичную обмотку трансформатора, как показано на рисунке 5. Следовательно, если предположить, что диоды идеальны и имеют нулевое прямое падение напряжения, положительный полупериод не будет влияет закороченный диод. Но как насчет отрицательного полупериода? Когда $$ V_ {AC1} $$ станет отрицательным, D3 включится. Ток будет течь обратно к трансформатору через закороченный диод, а не через нагрузку.Следовательно, $$ V_ {DC1} $$ будет равен нулю, и большое напряжение будет непосредственно приложено к D3. Чрезмерный прямой ток может привести к отказу D3 при открытии. Трансформатор и закороченный диод (D1) — два других компонента, которые могут сгореть.

    Проблема: Старение конденсатора фильтра

    В источниках питания переменного / постоянного тока обычно используются электролитические конденсаторы для подавления пульсаций. Эти конденсаторы обладают высокой емкостью для данного рабочего напряжения (они имеют почти самую высокую доступную емкость, помноженную на напряжение или CV). Кроме того, такое высокое резюме достигается за доступную цену.

    Несмотря на эти преимущества, у электролитических конденсаторов есть свои ограничения. Одним из основных недостатков является то, что они имеют гораздо более короткий срок службы, чем другие конденсаторы. Это связано с тем, что электролит внутри конденсатора со временем испаряется, и емкость уменьшается. К концу срока службы конденсатора емкость уменьшится примерно на 20%.

    Также стоит отметить, что эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора (ESR) увеличивается по мере использования.Чем больше СОЭ, тем больше тепла выделяется, и тепло является основным фактором, который может ускорить испарение электролита. Это приведет к возникновению теплового разгона.

    Дело в том, что электролитические конденсаторы, вероятно, являются первыми компонентами, которые выйдут из строя в правильно спроектированной электронной системе. Разработчик игнорирует эту проблему надежности, чтобы просто снизить затраты. По мере старения емкость будет уменьшаться, и на $$ V_ {DC1} $$ будут появляться более сильные колебания. Мы использовали $$ C_L = 220 мкФ $$ и $$ R_L = 1 k \ Omega $$ для создания графики этой статьи.Давайте уменьшим $$ C_L $$ на 20%, чтобы визуализировать эффект старения конденсатора (мы игнорируем увеличение ESR, чтобы упростить задачу). При $$ C_L = 176 мкФ $$ получаем красную кривую на рисунке 8.

    Рисунок 8

    Как и ожидалось, конденсатор меньшего размера приводит к большим колебаниям. Следовательно, когда пульсации больше, чем ожидалось, мы должны проверить частоту пульсаций: если частота вдвое превышает входную частоту, диоды работают правильно и, вероятно, что-то не так с конденсатором.

    Проблема: Закороченный конденсатор фильтра

    Электролитические конденсаторы обычно выходят из строя. Фактически, слой оксида алюминия, который образует диэлектрик конденсатора, имеет свойство самовосстановления и обычно может немедленно исправить крошечное замыкание. Тем не менее, все еще есть вероятность появления дырявого конденсатора, когда относительно небольшой резистор появляется параллельно конденсатору. Если это сопротивление утечки настолько мало, конденсатор будет казаться закороченным. Приложение обратного напряжения к конденсатору может привести к утечке компонента.Что-то, что может случиться при первом производстве платы. В этом случае схему можно смоделировать, как показано на рисунке 9.

    Рисунок 9

    Резистор утечки ускорит разрядку конденсатора, поэтому у нас будет более крупная пульсация, похожая на красные кривые на рисунке 8. Если резистор утечки настолько мал, выход будет закорочен на массу. Следовательно, закороченный конденсатор может привести к отказу диодов или трансформатора.

    Заключение

    В этой статье мы рассмотрели различные неисправности выпрямителя с диодным мостом, чтобы дать некоторое представление об устранении неисправностей источника питания переменного / постоянного тока. Мы увидели, что частота пульсаций на выходе может быть проверена, чтобы проверить, правильно ли работает диодный мост. Кроме того, величина пульсации может дать нам некоторое представление о проблемах конденсатора фильтра.

    Какие еще темы по устранению неполадок вы хотели бы обсудить? Дайте нам знать в комментариях ниже.

    Как работает мостовой выпрямитель — шаг за шагом

    Мостовые выпрямители

    Что такое выпрямитель?

    В электронной промышленности одним из наиболее популярных применений полупроводниковых диодов является преобразование сигнала переменного тока (AC) любой частоты, которая обычно составляет 60 или 50 Гц, в сигнал постоянного тока (DC). Этот сигнал постоянного тока может использоваться для питания электронных устройств, а не батарей.Схема, которая преобразует переменный ток в сигнал постоянного тока, обычно состоит из особого набора блокированных диодов и известна как выпрямитель. В схемах питания обычно используются два типа выпрямительных схем — полуволновые и двухполупериодные. Полупериодные выпрямители допускают только половину цикла, тогда как двухполупериодные выпрямители допускают прохождение как верхней, так и нижней половины цикла, преобразуя нижнюю половину в ту же полярность, что и верхняя. Это различие между ними показано на рисунке 1.

    Рисунок 1: Разница между выходами полу- и двухполупериодных выпрямителей

    Между двумя типами двухполупериодный выпрямитель более эффективен, поскольку он использует полный цикл входящей формы волны. Существует два типа двухполупериодных выпрямителей: двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением, для которого требуется трансформатор с центральным ответвлением, и мостовой выпрямитель, для которого не требуется трансформатор с центральным ответвлением. В этой статье будет обсуждаться мостовой выпрямитель, поскольку он является наиболее популярным и обычно поставляется в виде предварительно собранных модулей, что упрощает их использование.

    В мостовых выпрямителях

    используются четыре диода, которые грамотно расположены для преобразования напряжения питания переменного тока в напряжение питания постоянного тока. Выходной сигнал такой схемы всегда имеет одинаковую полярность независимо от полярности входного сигнала переменного тока. На рисунке 2 изображена схема мостового выпрямителя с блокированными диодами по мостовой схеме. Сигнал переменного тока подается на входные клеммы a и b, а на выходе наблюдается через нагрузочный резистор R1.

    Рисунок 2 Мостовой выпрямитель с нагрузочным резистором

    Давайте посмотрим, как эта схема выпрямителя реагирует на сигнал переменного тока с изменением полярности в каждом цикле:

    1. В первом положительном полупериоде сигнала переменного тока диоды D2 и D3 смещаются в прямом направлении и начинают проводить.В то же время диоды D1 и D4 будут иметь обратное смещение и не будут проводить. Ток будет проходить через нагрузочный резистор через два диода с прямым смещением. Напряжение на выходе будет положительным на клемме d и отрицательным на клемме c.
    2. Теперь, в течение отрицательного полупериода сигнала переменного тока, диоды D1 и D4 будут смещены в прямом направлении, а диоды D2 и D3 будут смещены в обратном направлении. Положительное напряжение появится на аноде D4, а отрицательное напряжение будет подаваться на катод D1.Здесь стоит отметить, что ток, протекающий через нагрузочный резистор, будет иметь то же направление, что и при положительном полупериоде. Следовательно, независимо от полярности входного сигнала полярность на выходе всегда будет одинаковой. Мы также можем сказать, что отрицательный полупериод сигнала переменного тока был инвертирован и проявляется как положительное напряжение на выходе.

    Как конденсатор работает как фильтр?

    Тем не менее, это выходное напряжение одной полярности не является чистым напряжением постоянного тока, поскольку оно пульсирующее, а не прямолинейное по своей природе. Эта проблема быстро решается путем подключения конденсатора параллельно нагрузочному резистору, как показано на рисунке 3. В этой новой конструкции положительный полупериод заряжает конденсатор через диоды D2 и D3. А во время отрицательного полупериода конденсатор перестанет заряжаться и начнет разряжаться через нагрузочный резистор.

    Рисунок 3 Мостовой выпрямитель с нагрузочным резистором и фильтрующим конденсатором

    Этот процесс известен как фильтрация, и конденсатор действует как фильтр.Конденсатор улучшил пульсирующий характер выходного напряжения, и теперь он будет иметь только пульсации. Эта форма сигнала теперь намного ближе к форме чистого напряжения постоянного тока. Форму сигнала можно улучшить, используя другие типы фильтров, такие как L-C-фильтр и круговой фильтр.

    Типы мостовых выпрямителей

    Только что обсужденный мостовой выпрямитель является однофазным, однако его также можно расширить до трехфазного выпрямителя. Эти два типа можно разделить на полностью управляемые, полууправляемые или неуправляемые мостовые выпрямители.Схема, которую мы только что обсуждали, является неконтролируемой, поскольку мы не можем контролировать смещение диода, но если все четыре диода заменить тиристором, его смещение можно контролировать, управляя его углом зажигания через его сигнал затвора. В результате получается полностью управляемый мостовой выпрямитель. В полууправляемом мостовом выпрямителе половина схемы содержит диоды, а другая половина — тиристоры.

    Применение мостового выпрямителя
    • Для подачи поляризованного постоянного напряжения постоянного тока при сварке.
    • Внутренние блоки питания
    • Зарядное устройство внутри аккумулятора
    • Внутри ветряных турбин
    • Для определения амплитуды модулирующих сигналов
    • Для преобразования высокого переменного напряжения в низкое постоянное напряжение

    Схема мостового выпрямителя

    — Конструктивные особенности и советы »Электроника

    Мостовой выпрямитель, состоящий из четырех диодов, обеспечивает двухполупериодное выпрямление без использования трансформатора с центральным ответвлением.


    Цепи диодного выпрямителя Включают: Цепи диодного выпрямителя
    Полуволновой выпрямитель Двухполупериодный выпрямитель Двухдиодный двухполупериодный выпрямитель Двухполупериодный мостовой выпрямитель Синхронный выпрямитель


    Мостовой выпрямитель — это электронный компонент, который широко используется для обеспечения двухполупериодного выпрямления, и, возможно, это наиболее широко используемая схема для этого приложения.

    Схема, использующая четыре диода в качестве мостового выпрямителя, имеет характерный формат, принципиальная схема которого основана на квадрате с одним диодом на каждой ножке.

    Благодаря своим характеристикам и возможностям, двухполупериодный мостовой выпрямитель используется во многих линейных источниках питания, импульсных источниках питания и других электронных схемах, где требуется выпрямление.

    Типовой мостовой выпрямитель для монтажа на печатную плату

    Цепи мостового выпрямителя

    Схема основной схемы мостового выпрямителя имеет блок мостового выпрямителя в центре. Он состоит из мостовой схемы с четырьмя диодами. Это могут быть отдельные диоды, или также легко получить мостовые выпрямители в виде единого электронного компонента.

    Двухполупериодный выпрямитель с использованием мостового выпрямителя

    Мостовой выпрямитель обеспечивает двухполупериодное выпрямление и имеет преимущество перед двухполупериодным выпрямителем, использующим два диода, в том, что в трансформаторе не требуется центральный отвод. Это означает, что для обеих половин цикла используется одна обмотка.

    Электронные компоненты

    с обмоткой дороги, а наличие центрального ответвителя означает, что для обеспечения двухполупериодного выпрямления необходимы две идентичные обмотки, каждая из которых обеспечивает полное напряжение.Это удваивает количество витков и увеличивает стоимость трансформатора. Это может быть особенно важно при разработке линейных источников питания или других электронных устройств.

    Чтобы увидеть, как работает двухполупериодный выпрямитель на мостовых диодах, полезно увидеть ток, протекающий в течение полного цикла входящей формы волны.

    Двухполупериодный мостовой выпрямитель, показывающий протекание тока

    В большинстве приложений источников питания, будь то линейные регуляторы напряжения или импульсные источники питания, выход мостового выпрямителя будет подключен к сглаживающему конденсатору как часть нагрузки.

    Эти электронные компоненты принимают заряд во время высоковольтных частей сигнала, а затем отдают заряд на нагрузку при падении напряжения. Таким образом, они обеспечивают более постоянное напряжение, чем прямой выход мостового выпрямителя. Это позволяет другим схемам, таким как линейные регуляторы напряжения и импульсные источники питания, работать правильно.

    Примечание по сглаживанию конденсатора источника питания:
    Конденсаторы

    используются во многих источниках питания как для линейных регуляторов напряжения, так и для импульсных источников питания для сглаживания выпрямленной формы волны, которая в противном случае варьировалась бы от пикового напряжения формы волны до нуля. Сглаживая форму волны, можно запускать электронные схемы из нее.

    Подробнее о Конденсаторное сглаживание.

    Что касается мостового выпрямителя и его диодов, включение конденсатора означает, что ток, проходящий через диоды, будет иметь значительные пики по мере заряда конденсатора.

    Период, в течение которого конденсатор источника питания заряжается

    При выборе электронных компонентов для мостового выпрямителя необходимо убедиться, что они могут выдерживать пиковые уровни тока.

    Мостовые выпрямители

    Компоненты мостового выпрямителя могут быть разных форм. Их можно сделать с помощью дискретных диодов. Кольцо из четырех диодов легко может быть выполнено как на бирке, так и в составе печатной платы. Необходимо следить за тем, чтобы диоды достаточно вентилировались, так как они могут рассеивать тепло под нагрузкой.

    Схема мостового выпрямителя и маркировка

    В качестве альтернативы мостовые выпрямители поставляются в виде отдельных электронных компонентов, содержащих четыре диода в едином блоке или корпусе. Четыре соединения выведены и помечены «+», «-» и «~». Соединение «~» используется для подключения к переменному входу. Соединения + и — очевидны.

    Некоторые из этих мостовых выпрямителей предназначены для монтажа на печатной плате и могут иметь провода для монтажа в сквозные отверстия. Другие могут быть устройствами для поверхностного монтажа.

    Некоторые мостовые выпрямители заключены в корпуса большего размера и предназначены для установки на радиаторе. Поскольку эти выпрямители спроектированы так, чтобы пропускать значительный ток, они могут рассеивать значительное количество тепла в результате падения напряжения на диодах, а также внутреннего сопротивления объемного кремния, используемого для диодов.

    Рекомендации по проектированию схемы мостового выпрямителя

    При использовании мостового выпрямителя для обеспечения выхода постоянного тока из входа переменного тока необходимо учитывать несколько моментов:

    • Падения напряжения: Не следует забывать, что ток, протекающий в мостовом выпрямителе, будет проходить через два диода. В результате выходное напряжение упадет на эту величину. Поскольку в большинстве мостовых выпрямителей используются кремниевые диоды, это падение будет минимум 1.2 вольта и будет увеличиваться с увеличением тока. Соответственно, максимальное выходное напряжение, которое может быть достигнуто, составляет минимум 1,2 вольт от пикового напряжения на входе переменного тока.
    • Рассчитайте количество тепла, рассеиваемого в выпрямителе: Напряжение на диодах будет падать минимум на 1,2 В (при использовании стандартного кремниевого диода), которое будет расти по мере увеличения тока. Это результат стандартного падения напряжения на диоде, а также сопротивления внутри диода.Обратите внимание, что ток проходит через два диода внутри моста в течение любого полупериода. Сначала один комплект из двух диодов, затем другой.

      Чтобы увидеть падение напряжения для предполагаемого уровня тока, стоит обратиться к паспорту диодов мостового выпрямителя или всего электронного компонента мостового выпрямителя.

      Падение напряжения и ток, протекающий через выпрямитель, вызывают нагрев, который необходимо отводить. В некоторых случаях его можно легко рассеять за счет воздушного охлаждения, но в других случаях мостовой выпрямитель может потребоваться прикрутить болтами к радиатору.Многие мостовые выпрямители для этой цели крепятся болтами к радиатору.

    • Пиковое обратное напряжение: Очень важно убедиться, что максимальное обратное напряжение мостового выпрямителя или отдельных диодов не превышается, в противном случае диоды могут выйти из строя.

      Рейтинг PIV диодов в мостовом выпрямителе меньше, чем требуется для конфигурации с двумя диодами, используемой с трансформатором с центральным ответвлением. Если пренебречь падением диода, мостовому выпрямителю требуются диоды с половиной PIV-рейтинга выпрямителя с центральным отводом для того же выходного напряжения.Это может быть еще одним преимуществом использования этой конфигурации.

      Пиковое обратное напряжение на диодах равно пиковому вторичному напряжению V сек , потому что в течение одного полупериода диоды D1 и D4 проводят ток, а диоды D2 и D3 имеют обратное смещение.

      Двухполупериодный мостовой выпрямитель, показывающий обратное пиковое напряжение

      Предполагая идеальные диоды, на которых нет падения напряжения — хорошее предположение для этого объяснения. Используя это, можно увидеть, что точки A и B будут иметь такой же потенциал, как и точки C и D.Это означает, что пиковое напряжение от трансформатора появится на нагрузке. Такое же напряжение появляется на каждом непроводящем диоде.

    Мостовые выпрямители — это идеальный способ обеспечить выпрямленный выход на переменном входе. Мостовой выпрямитель обеспечивает двухполупериодный выпрямленный выход, что во многих случаях позволяет достичь лучших характеристик.

    Мостовой выпрямитель с разделенным питанием

    Для многих схем, таких как операционные усилители, могут потребоваться разделенные источники питания от линейного источника питания.Можно очень легко создать разделенное питание для этих и других приложений, используя двухполупериодный мостовой выпрямитель. Хотя он возвращается к использованию разделенного трансформатора, то есть с центральным ответвлением, может быть стоит получить импульсный или линейный источник питания с комбинацией как отрицательного, так и положительного источников с использованием мостового выпрямителя.

    Двухполупериодный мостовой выпрямитель с двойным питанием

    Схема работает эффективно и рационально, поскольку обе половины входной формы волны используются в каждой секции вторичной обмотки трансформатора.

    Мостовой выпрямитель с двойным питанием требует использования трансформатора с центральным ответвлением, но для обеспечения двойного питания часто требуется вторая обмотка.

    Схема двухполупериодного выпрямителя, основанная на диодном мосту, работает хорошо и используется в большинстве приложений двухполупериодного выпрямителя. Он использует обе половины формы волны в обмотке трансформатора и, как следствие, снижает тепловые потери для данного уровня выходного тока по сравнению с другими решениями.

Оставить комментарий