Дыёдны мост

Дыёдныя масты ў розных карпусах

Дыёдны мост — электрычная прылада, электрычная схема для пераўтварэння пераменнага току ў пульсуючы (пастаянны). Выпростванне з дапамогай дыёднага моста называецца двухпаўперыядным.

Існуюць аднафазныя і шматфазныя масты. Аднафазны мост выконваецца па маставой схеме Грэтца. Першапачаткова ў ёй выкарыстоўваліся электравакуумныя дыёды, і гэтая схема лічылася складаным і дарагім рашэннем, замест яе звычайна ўжывалася схема Міткевіча, у якой другасная абмотка трансфарматара мае сярэдні вывад. Цяпер, калі паўправадніковыя дыёды сталі таннейшымі і даступныя практычна ўсім, у большасці выпадкаў ужываецца маставая схема, за выключэннем некаторых нізкавольтных выпрамнікаў, дзеючых паводле схемы Міткевіча, якая мае адносна большы ККД.

Замест дыёдаў ў схеме могуць прымяняцца выпрамляльныя вентылі любых тыпаў, напрыклад селенавыя выпрамнікі, ртутныя вентылі і іншыя, прынцып дзеяння схемы ад гэтага не змяняецца.

Таксама ў плячах маста выкарыстоўваюць кіраваныя вентылі, напрыклад, тырыстар або ігнітроны, пры гэтым магчыма кіраванне выхадным напружаннем выпрамляльніка з дапамогай фазаімпульснага кіравання вентылямі.

Гісторыя

Выпрамляльны мост з патэнта Полака. У якасці выпрамляльнах вентыляў выкарыстаны электрахімічныя выпрамляльныя ячэйкі.

Схема выпроствальнага маста была вынайдзена польскім электратэхнікам Каралем Полакам і запатэнтавана ў снежні 1895 года ў Вялікабрытаніі, і ў студзені 1896 года ў Германіі.

У 1897 годзе нямецкі фізік Леа Грэтц незалежна ад папярэднікаў вынайшаў і апублікаваў апісанне аналагічнай схемы. Публікацыя Грэтца стала шырока вядомай электратэхнікам таго часу, таму гэтую схему і цяпер часта называюць схема Грэтца або мостам Грэтца.

У 1924 годзе савецкі электратэхнік А. М. Ларыёнаў вынайшаў маставую схему двухпаўперыяднага выпрамніка трохфазнага току, названую яго імем.

Прынцып дзеяння

Кірунак току і адкрытыя дыёды пры выпрамленні абедзвюх паўхваляў уваходнага напружання.

Аднафазны мост (схема Грэтца)

На ўваход ($\sim U$) падаецца пераменнае напружанне, не абавязкова сінусоіднае. У адным з паўперыядаў адкрыты два дыёды ў процілеглых плячах моста, і ток праходзіць толькі праз гэтыя 2 дыёды, а 2 іншых у іншай пары процілеглых плячэй пры гэтым зачыненыя. На іншым паўперыядзе адкрываюцца два іншых дыёды і іншая пара дыёдаў замыкаецца. У нагрузцы $R_{L}$ ток у абодвух паўперыядах цячэ ў адным кірунку, — дыёдны мост пераўтворыць пераменны ток у пульсавалы пастаянны.

Так як з нагрузкай заўсёды паслядоўна ўключаны 2 дыёды, на кожным з якіх у адкрытым стане падае частка ўваходнага напружання $U_{rd},$ то максімальнае пульсуючае напружанне на нагрузцы $U_{R_{L}max}$ заўсёды менш амплітуды ўваходнага напружання $U_{0}$ на падвоенае прамое падзенне напружання на дыёдзе. Амплітуда пераменнага напружання больш эфектыўнага напружання $U_{eff}$ ў ${\sqrt {2}}$ разы:

$U_{R_{L}max}=U_{0}-2\ U_{rd}={\sqrt {2}}\ U_{eff}-2\ U_{rd}.$

Велічыня падзення напружання на адным дыёдзе залежыць ад паўправадніковага матэрыялу і тыпу дыёда так, напрыклад, у крамянёвых дыёдаў з p-n-пераходам прамое падзенне пры малых токах праз дыёд складае ≈0,6 В пры токах блізкіх да гранічна дапушчальным для канкрэтнага прыбора ≈1 В. У германіевых дыёдаў і дыёдаў Шоткі ≈0,3 В (≈0,6 В) і ≈0,2 В (≈0,4 В) адпаведна. Страты энергіі, выкліканыя прамым падзеннем напружання на дыёдах зніжаюць ККД выпрамніка, асабліва гэта зніжэнне істотна пры выпрамленні нізкіх напружанняў. Напрыклад, крыніца сілкавання з дыёдным мостам на крамянёвых дыёдах з p-n-пераходам на 5 В і токам 10 А (выхадныя магутнасць 50 Вт) будзе мець ККД не больш 70 %. Таму ў нізкавольтных моцнатокавых выпрамніках ўжываюць у асноўным дыёды Шоткі або схемы актыўнага выпрамлення з дапамогай актыўных кіраваных ключоў, напрыклад, магутных палявых транзістараў.

Анімацыя прынцыпу працы моста Гретца.

Частата пульсацый $f_{p}$ выпрамленага напружання роўная падвоенай частаце пераменнага напружання сілкавання $f_{0}$:

$f_{p}=2\ f_{0}.$

Сярэдні ток $I_{dm}$ праз любы дыёд пры сярэднім току нагрузкі $I_{R_{L}}$:

Далей формулы прыведзены ў здагадцы, што прамое падзенне на дыёдах роўна 0.

Размах пульсацый $U_{p}$ (рознасць напружанняў паміж максімальным і мінімальным значэннямі) на выхадзе моста без згладжваючага ёмістага фільтра:

$U_{p}=U_{0}={\sqrt {2}}\ U_{eff}\approx 1{,}41\ U_{eff}.$

Максімальнае адваротнае напружанне $U_{r}$ на дыёдзе пры працы моста на ёмістную нагрузку:

$U_{r}=U_{0}={\sqrt {2}}\ U_{eff}.$

Сярэдняе значэнне ${\overline {U}}$ выпрамленнага напружання:

${\overline {U}}={\frac {2\ U_{0}}{\pi }}={\frac {2{\sqrt {2}}\ U_{eff}}{\pi }}\approx 0{,}64\ U_{0}\approx 0{,}9\ U_{eff}.$