Как обозначается диодный мост на схеме

Диодный мост

Одной из важнейших частей электронных приборов питающихся от сети переменного тока 220 вольт является так называемый диодный мост. Диодный мост – это одно из схемотехнических решений, на основе которого выполняется функция выпрямления переменного тока.

Как известно, для работы большинства приборов требуется не переменный ток, а постоянный. Поэтому возникает необходимость в выпрямлении переменного тока.

Например, в составе блока питания, о котором уже заходила речь на страницах сайта, присутствует однофазный полномостовый выпрямитель – диодный мост. На принципиальной схеме диодный мост изображается следующим образом.

Схема диодного моста

Это так называемый однофазный выпрямительный мост, один из нескольких типов выпрямителей, которые активно применяются в электронике. С его помощью производят двухполупериодное выпрямление переменного тока.

В железе это выглядит следующим образом.

Диодный мост из отдельных диодов S1J37

Схему эту придумал немецкий физик Лео Гретц, поэтому данное схемотехническое решение иногда называют «схема Гретца» или «мост Гретца». В электронике данная схема применяется в настоящее время повсеместно. С появлением дешёвых полупроводниковых диодов эту схему стали применять всё чаще и чаще. Сейчас ею уже никого не удивишь, но в эпоху радиоламп «мост Гретца» игнорировали, поскольку она требовала применения аж 4 ламповых диодов, которые стоили по тем временам довольно дорого.

Как работает диодный мост?

Пару слов о том, как работает диодный мост. Если на его вход (обозначен значком «

») подать переменный ток, полярность которого меняется с определённой частотой (например, с частотой 50 герц, как в электросети), то на выходе (выводы «+» и «-») мы получим ток строго одной полярности. Правда, этот ток будет иметь пульсации. Частота их будет вдвое больше, чем частота переменного тока, который подаётся на вход.

Таким образом, если на вход диодного моста подать переменный ток электросети (частота 50 герц), то на выходе получим постоянный ток с пульсациями частотой 100 герц. Эти пульсации нежелательны и могут в значительной степени помешать работе электронной схемы.

Чтобы «убрать» пульсации необходимо применить фильтр. Простейший фильтр – это электролитический конденсатор достаточно большой ёмкости. Если взглянуть на принципиальные схемы блоков питания, как трансформаторных, так и импульсных, то после выпрямителя всегда стоит электролитический конденсатор, который сглаживает пульсации тока.

Обозначение диодного моста на схеме.

На принципиальных схемах диодный мост может изображаться по-разному. Взгляните на рисунки ниже – всё это одна и та же схема, но изображена она по-разному. Думаю, теперь взглянув на незнакомую схему, вы с лёгкостью обнаружите его.

Диодная сборка.

Диодный мост во многих случаях обозначают на принципиальных схемах упрощённо. Например, вот так.

Обычно, такое изображение либо служить для того, чтобы упростить вид принципиальной схемы, либо для того, чтобы показать, что в данном случае применена диодная выпрямительная сборка.

Сборка диодного моста (или просто диодная сборка) – это 4 одинаковых по параметрам диода, которые соединены по схеме мостового выпрямителя и запакованы в один общий корпус. У такой сборки 4 вывода. Два служат для подключения переменного напряжения и обозначаются значком «

». Иногда могут иметь обозначение AC (Alternating Current — переменный ток).

Оставшиеся два вывода имеют обозначения « + » и « — ». Это выход выпрямленного, пульсирующего напряжения (тока).

Диодная сборка выпрямительного моста является более технологичной деталью. Она занимает меньше места на печатной плате. Для робота-сборщика на заводе проще и быстрее установить одну монолитную деталь вместо четырёх. Ещё одним из плюсов такой сборки можно считать то, что при работе все диоды внутри неё находятся в одном тепловом режиме.

Также стоит отметить и то, что сборки, порой, стоят дешевле, чем четыре отдельных диода. Но и в бочке мёда должна быть ложка дёгтя. Минус диодных сборок в том, что если выходит из строя хотя бы один диод, то менять её придётся полностью. Поэтому не лишним будет научиться проверять диодный мост мультиметром.

Думаю понятно, что в случае отдельных диодов нужно просто заменить один неисправный диод, что, соответственно, обойдётся дешевле.

В реальности сборка диодного моста может выглядеть вот так.

Диодная сборка KBL02 на печатной плате

Диодная сборка RS607 на плате компьютерного блока питания

А вот так выглядит диодная сборка DB107S для поверхностного (SMD) монтажа. Несмотря на свои малые размеры, сборка DB107S выдерживает прямой ток 1 A и обратное напряжение в 1000 V.

Более мощные выпрямительные диодные мосты требуют охлаждения, так как при работе они сильно нагреваются. Поэтому их корпус конструктивно выполнен с возможностью крепления на радиатор. На фото – диодный мост KBPC2504, рассчитанный на прямой ток 25 ампер.

Естественно, любую мостовую сборку можно заменить 4-мя отдельными диодами, которые соответствуют нужным параметрам. Это бывает необходимо, когда нужной сборки нет под рукой.

Иногда это вводит новичков в замешательство. Как же правильно соединить диоды, если предполагается изготовление диодного моста из отдельных диодов? Ответ изображён на следующем рисунке.

Условное изображение диодного моста и диодной сборки

Как видим всё довольно просто. Чтобы понять, как нужно соединить диоды, нужно вписать в стороны ромба изображение диода.

На принципиальных схемах и печатных платах диодный мост могут обозначать по-разному. Если используются отдельные диоды, то рядом с ними просто указывается сокращённое обозначение – VD, а рядом ставиться его порядковый номер в схеме. Например, вот так: VD1 – VD4. Иногда применяется обозначение VDS. Данное обозначение указывается обычно рядом с условным обозначением выпрямительного моста. Буква S в данном случае подразумевает, что это сборка. Также можно встретить обозначение BD.

Где применяется схема диодного моста?

Мостовая схема активно применяется практически в любой электронике, которая питается от однофазной электросети переменного тока (220 V): музыкальных центрах, DVD-проигрывателях, кинескопных и ЖК-телевизорах. . Да где его только нет! Кроме этого, он нашёл применение не только в трансформаторных блоках питания, но и в импульсных. Примером импульсного блока питания, в котором применяется данная схема, может служить рядовой компьютерный блок питания. На его плате легко обнаружить либо выпрямительный мост из отдельных мощных диодов, либо одну диодную сборку.

Вы легко найдёте диодный мост на печатных платах электро-пускорегулирующих аппаратов (ЭПРА) или по-простому «балластах», а также в компактных люминесцентных лампах (КЛЛ).

В сварочных аппаратах можно обнаружить очень мощные диодные мосты, которые крепятся к теплоотводу. Это лишь несколько примеров того, где может применяться данное схемотехническое решение.

Как подписать диодный мост на схеме электрической принципиальной и в перечне элементов?

Вот по заданию «слепышу» нарисовал схему, а как обозначить «Диодный мост Д20 ЩТЗ. 362.003 ТУ» нигде толком найти не могу.

С2 и С3 последовательно с мостиком — это круто) И все остальное тоже.. .

Не правильно вас учат, так и останутся в голове уроки рисования, а суть то схемы немаловажна. Обозначения выше правильны.

Схемы подключения диодного моста

Для выпрямления переменного электрического напряжения в электротехнике и электронике используются различные схемы на диодах – элементах с односторонней проводимостью. Выпрямитель можно построить различными способами, но наибольшей популярностью пользуется включение вентилей по мостовой схеме.

Определение диодного моста и его роль в электрических схемах

Диодным мостом называется узел, предназначенный для двухполупериодного выпрямления переменного тока и составленный из нескольких диодов (вентилей). Происхождение термина затерялось в глубине десятилетий, но понятие используется до сих пор, и применяется не только к схемам выпрямления, а к широкому классу четырехполюсников, имеющих симметричную структуру.

В электротехнике и электронике применение получили измерительные мосты, составленные из образцовых резисторов, конденсаторов и т.п. Для организации электрических фильтров применяют мосты Вина, Овена и т.п.

Область назначения диодных мостов – эффективное (с наибольшим использованием мощности источника питания) выпрямление электрического тока. Мостовой выпрямитель позволяет получить высокий КПД преобразования простыми и недорогими способами.

Принцип работы

Диод в цепях переменного тока работает одинаково – пропускает ток в одну сторону и не пропускает в другую. Но комбинацией нескольких вентилей можно добиться различной работы готовой схемы.

В выпрямительных схемах

Самая простая выпрямительная схема

Принципиально для выпрямления переменного тока достаточно одного диода. Он будет пропускать положительную волну синусоидального напряжения и не пропускать отрицательную (будет ее «срезать»). Этот способ имеет существенный недостаток – половина мощности источника питания не используется. Второй минус – форма выходного напряжения далека от прямой линии, для сглаживания придется использовать громоздкий фильтр.

Форма входного и выходного напряжения простого выпрямителя

Этот недостаток можно исправить, включив два выпрямителя параллельно. Для этого понадобится трансформатор с двумя обмотками, включенными последовательно.

Выпрямительная схема со средней точкой

В этом случае диод VD1 пропускает положительную волну, второй – отрицательную. Через нагрузку Rload проходят оба полупериода тока в одном направлении. Минус схемы – требуется трансформатор с отводом.

Красная линия – форма тока в нагрузке

Этого же результата можно добиться и без отвода во вторичной обмотке, используя схему диодного моста. В однофазном варианте для этого достаточно четырех вентилей.

Однофазный диодный мост

Положительная волна синусоиды пойдет по пути, обозначенному красными стрелками:

• диод VD2;
• нагрузка;
• диод VD3.

Отрицательная по пути, маркированному зелеными стрелками:

• VD4;
• нагрузка;
• VD1.

Очевидно, что в течение любого полупериода ток через нагрузку идет в одном направлении.

Для трехфазной системы можно использовать несколько разновидностей выпрямительных мостов. Наиболее распространена схема Ларионова. Она тоже имеет две разновидности:

1. Для вторичных обмоток трехфазного трансформатора, включенных «звездой».
2. Для вторичных обмоток, включенных «треугольником).

В большинстве случаев вторичная обмотка трансформаторов с выходным уровнем 380 вольт включается «звездой» для организации заземления нейтрали, поэтому работа схемы трехфазного выпрямителя будет рассмотрена для этого случая.

На самом деле, схема соединения в мостик для обоих вариантов является одинаковой, но есть отличия в работе и форме выходного напряжения.

Схема трехфазного мостика

В этом случае в нагрузке складываются три тока каждой фазы, сдвинутые между собой на 120 градусов. Это позволяет получить наименьшие, по сравнению с однофазной схемой, пульсации.

Входные и выходные напряжения для схемы Ларионова

В преобразовании переменного тока в постоянный ток

По какой схеме ни был бы собран выпрямительный мост, ток на его выходе не будет полноценным постоянным. Чтобы довести пульсирующий ток до такого состояния, пульсации надо сгладить. Для этого чаще всего применяют конденсаторы. Их подключают параллельно выходу диодного моста.

Если рассматривать несколько упрощенно, конденсатор работает так:

• во время пика пульсаций он заряжается, сглаживая выброс;
• во время минимума разряжается в нагрузку, подпитывая ее.

В результате напряжение на выходе (и ток через нагрузку) становится близким к постоянному.

Форма входного, выходного без сглаживания и выходного сглаженного напряжения (сверху вниз)

Для сглаживания пульсаций пригодны и дроссели, включаемые параллельно с нагрузкой, но они имеют массу недостатков – габариты, вес дополнительное падение напряжения и т.п.

Виды диодных мостов и их распиновка

Диодный мост можно собрать из дискретных диодов, а можно использовать готовую сборку. Наиболее распространены мостовые сборки, в которых все соединения выполнены внутри, а наружу выведены только входные и выходные точки. К таким электронным компонентам относятся отечественные КЦ402 или КЦ405. Они имеют одинаковую внутреннюю схему, но различный тип выводов, однако их распиновка одинакова. Назначение выводов нанесено на корпусе (на рисунке показана и внутренняя структура диодной сборки). Если маркировка выводов отсутствует или стерлась, ее можно определить прозвонкой.

Распиновка КЦ405

Бывают сборки, у которых диоды внутри соединены не полностью, при монтаже мост придется спаять самостоятельно. Это лает больше свободы при конструировании и при разводке печатных плат.

Цоколевка, внутренняя схема (слева) и разводка печатной платы для сборки BAV99S

Основные параметры

Главными параметрами, по которым выбирается или рассчитывается диодный мост, являются наибольший допустимый ток или наибольшее допустимое обратное напряжение. В большинстве случаев этого достаточно для выбора элементов или готовой сборки.

Так как при работе мостового выпрямителя последовательно с нагрузкой всегда включены два открытых диода, в некоторых случаях может оказаться важным такая характеристика, как падение напряжения на элементе. У кремниевого вентиля оно составляет примерно 0,6 вольт. Для 220 вольт потеря 0,6х2=1,2 вольт значения не имеет и лежит в пределах нестабильности сетевого напряжения, для 12 вольт такое значение уже заметно, а для схем, где используется переменное напряжение в 3 вольта прямое падение в 1,2 вольта может иметь решающее значение. В таких случаях можно применить, например, диоды Шоттки. Для них этот параметр составляет 0,2..0,4 вольта.

Если мостик будет применяться в схеме импульсного преобразования, важным параметром может быть максимальная рабочая частота. Для применения в установках промышленной частоты (50 или 100 герц) применим, как правило, любой элемент, подходящий по остальным характеристикам.

Прочие параметры моста определяются стандартными характеристиками входящих в состав схемы диодов. Их можно посмотреть в справочниках.

Маркировка и обозначение на схемах

Диодный мост на схеме может быть обозначен как непосредственное соединение всех элементов. Полное начертание однофазного моста показано на рисунке.

Общепринятое графическое обозначение однофазного моста

Стандарты составления электрических схем требуют, чтобы все элементы и соединения были нарисованы горизонтально либо вертикально. УГО диодного моста относится к устоявшимся изображениям, поэтому для него разрешается чертить соединения под углом 45 градусов. Это делает структуру узла легкоузнаваемой.

Можно нарисовать двухполупериодный выпрямитель с применением канонических подходов. В этом случае он тоже легко узнается на схеме.

Варианты начертания однофазной мостовой схемы

Существует и другое (упрощенное) начертание однофазного мостика. В нем каждый элемент отдельно не показан, а заменен общим УГО диода.

Упрощенное УГО мостовой схемы

Существует и обобщенное обозначение выпрямительного узла, как преобразователя переменного напряжения в постоянное. Это УГО применяется редко.

Обобщенное УГО выпрямителя

Графическое обозначение трехфазного моста также вычерчивается в устоявшемся виде. Его легко визуально выделить на общей схеме.

Мост трехфазный

Обзор типовых схем включения диодного моста

Схема подключения диодного моста в целом стандартна. К выводам переменного тока подключается источник переменного тока. К выводам постоянного тока подключается нагрузка. Но есть смысл рассмотреть примеры применения мостового выпрямителя в различных практических применениях.

Для зарядного устройства

В зарядном устройстве аккумулятора не обязательно иметь сглаживающий конденсатор. Зато важно иметь возможность регулирования тока. В этом случае элементы фильтра не устанавливают, а диоды (или часть) заменяют тиристорами. Используя фазоимпульсный метод управления, можно регулировать усредненный ток заряда аккумулятора.

Фрагмент схемы зарядного устройства Кедр с управляемым диодным мостом

Для генератора

Автомобильный генератор вырабатывает переменный ток, который затем выпрямляется. Этот способ на первый взгляд кажется нерациональным, кажется, что проще применять генератор постоянного тока. Но такое решение связано с меньшей технической и экономической эффективностью, поэтому и здесь применяется мостовая схема выпрямления.

Схема выпрямления для автомобильного генератора

Условное обозначение диодов, варикапов, светодиодов на схемах

Диоды — простейшие полупроводниковые приборы, основой которых является электронно-дырочный переход (p-n-переход). Как известно, основное свойство p-n-перехода — односторонняя проводимость: от области p (анод) к области n (катод). Это наглядно передает и условное графическое обозначение полупроводникового диода : треугольник (символ анода) вместе с пересекающей его линией электрической связи образуют подобие стрелки, указывающей направление проводимости. Перпендикулярная этой стрелке черточка символизирует катод (рис. 1).

Буквенный код диодов — VD. Этим кодом обозначают не только отдельные диоды, но и целые группы, например, выпрямительные столбы (см. рис. 1, VD4). Исключение составляет однофазный выпрямительный мост, изображаемый в виде квадрата с соответствующим числом выводов и символом диода внутри (рис. 2, VD1). Полярность выпрямленного моста напряжения на схемах не указывают, так как ее однозначно определяет символ диода. Однофазные мосты, конструктивно объединенные в одном корпусе, изображают отдельно, показывая принадлежность к одному изделию в позиционном обозначении (см. рис. 2, VD2.1, VD2.2). Рядом с позиционным обозначением диода можно указывать и его тип.

На основе базового символа построены и условные графические обозначения полупроводниковых диодов с особыми свойствами. Чтобы показать на схеме стабилитрон, катод дополняют коротким штрихом, направленным в сторону символа анода (рис. 3, VD1). Следует отметить, что расположение штриха относительно символа анода должно быть неизменным независимо от положения обозначения стабилитрона на схеме (VD2—VD4). Это относится и к символу двуханодного (двустороннего) стабилитрона (VD5).

Аналогично построены условные графические обозначения туннельных диодов, обращенных и диодов Шотки — полупроводниковых приборов, используемых для обработки сигналов в области СВЧ. В символе туннельного диода (см. рис. 3, VD8) катод дополнен двумя штрихами, направленными в одну сторону (к аноду), в обозначении диода Шотки (VD10) — в разные стороны; в обозначении обращенного диода (VD9) — оба штриха касаются катода своей серединой.

Свойство обратно смещенного p-n-перехода вести себя как электрическая ёмкость использовано в специальных диодах — варикапах (от слов vari(able) — переменный и cap(acitor) — конденсатор). Условное графическое обозначение этих приборов наглядно отражает их назначение (рис. 3, VD6): две параллельные линии воспринимаются как символ конденсатора. Как и конденсаторы переменной ёмкости, для удобства варикапы часто изготовляют в виде блоков (их называют матрицами) с общим катодом и раздельными анодами. Для примера на рис. 3 показано обозначение матрицы из двух варикапов (VD1).

Базовый символ диода использован и в обозначении тиристоров (от греческого thyra — дверь и английского resistor — резистор) — полупроводниковых приборов с тремя p-n-переходами (структура р-n-p-n), используемых в качестве переключающих диодов. Буквенный код этих приборов — VS.

Тиристоры с выводами только от крайних слоев структуры называют динисторами и обозначают символом диода, перечеркнутым отрезком линии, параллельным катоду (рис. 4, VS1). Такой же прием использован и при построении обозначения симметричного динистора (VS2), проводящего ток (после его включения) в обоих направлениях. Тиристоры с дополнительным, третьим выводом (от одного из внутренних слоев структуры) называют тринисторами. Управление по катоду в обозначении этих приборов показывают ломаной линией, присоединенной к символу катода (VS3), по аноду — линией, продолжающей одну из сторон треугольника, символизирующего анод (VS4). Условное графическое обозначение симметричного (двунаправленного) тринистора получают из символа симметричного динистора добавлением третьего вывода (см. рис.4, VS5).

Из диодов, изменяющих свои параметры под действием внешних факторов, наиболее широко применяют фотодиоды. Чтобы показать такой полупроводниковый прибор на схеме, базовый символ диода помещают в кружок, а рядом с ним (слева вверху, независимо от положения) помещают знак фотоэлектрического эффекта — две наклонные параллельные стрелки, направленные в сторону символа (рис. 5, VD1—VD3). Подобным образом строятся обозначения любого другого полупроводникового диода, управляемого оптическим излучением. На рис. 5 в качестве примера показано условное графическое обозначение фотодинистора VD4.

Аналогично строятся условные графические обозначения светоизлучающих диодов, но стрелки, обозначающие оптическое излучение, помещают справа вверху, независимо от положения и направляют в противоположную сторону (рис. 6). Поскольку светодиоды, излучающие видимый свет, применяют обычно в качестве индикаторов, на схемах их обозначают латинскими буквами HL. Стандартный буквенный код D используют только для инфракрасных (ИК) светодиодов.

Для отображения цифр, букв и других знаков часто применяют светодиодные знаковые индикаторы. Условные графические обозначения подобных устройств в ГОСТе формально не предусмотрены, но на практике широко используются символы, подобные HL3, показанному на рис. 6, где изображено обозначение семисегментного индикатора для отображения цифр и запятой. Сегменты подобных индикаторов обозначаются строчными буквами латинского алфавита но часовой стрелке, начиная с верхнего. Этот символ наглядно отражает практически реальное расположение светоизлучающих элементов (сегментов) в индикаторе, хотя и не лишен недостатка; он не несет информации о полярности включения в электрическую цепь (поскольку подобные индикаторы выпускают как с общим анодом, так и с общим катодом, то схемы включения будут различаться). Однако особых затруднений это не вызывает, поскольку подключение общего вывода индикаторов обычно указывают на схеме. Буквенный код знаковых индикаторов — HG.

Светоизлучающие кристаллы широко используют в оптронах — специальных приборах, применяемых для связи отдельных частей электронных устройств в тех случаях, если необходима их гальваническая развязка. На схемах оптроны обозначают буквой U и изображают, как показано на рис. 7.

Оптическую связь излучателя (светодиода) и фотоприемника показывают в этом случае двумя стрелками, перпендикулярными к линиям электрической связи — выводам оптрона. Фотоприемником в оптроне могут быть фотодиод (см. рис. 7, U1), фототиристор U2, фоторезистор U3 и т. д. Взаимная ориентация символов излучателя и фотоприемника не регламентируется. При необходимости составные части оптрона можно изображать раздельно, но в этом случае знак оптической связи следует заменять знаками оптического излучения и фотоэффекта, а принадлежность частей к одному изделию показывать в позиционном обозначении (см. рис. 7, U4.1,U4.2).