Для преобразования напряжения с двумя полупериодами без потерь применяют четыре диода, соединённых в замкнутый контур. Такая конструкция обеспечивает двустороннюю проводимость, пропуская ток в одном направлении независимо от полярности на входе.
Ключевое преимущество – отсутствие необходимости в центральном отводе вторичной обмотки трансформатора. Потери мощности снижаются до 0.7–1.2 В на каждом диоде, что в два раза эффективнее однополупериодных вариантов.
Практическая реализация: диоды подключают попарно – аноды двух элементов соединяют с минусом нагрузки, катоды другой пары – с плюсом. Оставшиеся концы связывают с источником переменного напряжения. При такой компоновке ток проходит через два диода за каждый полупериод, сохраняя полярность на выходе.
Сборка конструкции из четырёх диодов
Для сборки потребуются: 4 кремниевых диода (1N4007 или аналогичные), монтажная плата, паяльник, провода. Диоды соединяются в замкнутый контур: анод первого подключается к катоду второго, анод второго – к катоду третьего, анод третьего – к катоду четвёртого, анод четвёртого – к катоду первого.
Порядок подключения
1. Входные клеммы: точки соединения анода первого диода и катода второго – это один вход (~), анода третьего и катода четвёртого – второй вход (~).
2. Выходные клеммы: катоды первого и третьего диодов соединяются для «+», аноды второго и четвёртого – для «-«.
Проверка
Подайте переменное напряжение 12–24 В на вход, замерьте выход мультиметром. Если полярность постоянного напряжения соответствует ожидаемой, а пульсации не превышают 10% – конструкция собрана верно.
Ошибки: перегрев диодов указывает на неправильную полярность или превышение допустимого тока. Для нагрузок свыше 1 А добавьте радиаторы.
Преобразование переменного напряжения в постоянное с помощью диодного моста
Диодный мост изменяет полярность входного сигнала так, чтобы на выходе оставался ток одного направления. Для этого используются четыре полупроводниковых элемента, соединённых в замкнутый контур.
Процесс выпрямления
- При положительной полуволне переменного напряжения ток проходит через два диода, подключённых в прямом направлении.
- Отрицательная полуволна замыкается через другую пару, сохраняя направление движения зарядов в нагрузке.
- Частота пульсаций на выходе вдвое выше, чем у входного сигнала (100 Гц для сети 50 Гц).
Ключевые параметры
- Пиковое обратное напряжение на диодах не должно превышать 70% от максимального значения.
- Ёмкость сглаживающего конденсатора подбирается из расчёта 2000–3000 мкФ на 1 А тока нагрузки.
- Падение напряжения на кремниевых элементах составляет 0.7–1.2 В на каждом.
Для снижения пульсаций параллельно нагрузке устанавливают электролитический конденсатор. Его номинальное напряжение берут с запасом 20–30% от амплитуды выпрямленного сигнала.
Как собрать конструкцию на диодах
Для монтажа потребуются 4 полупроводниковых элемента с допустимым обратным напряжением не ниже 1,5–2 раза от входного. Например, для сети 12 В подойдут 1N4007 (1000 В, 1 А).
Порядок соединения компонентов
Расположите диоды в форме замкнутого контура:
- Анод первого соедините с катодом второго
- Анод третьего – с катодом четвёртого
- Свободные катоды (первого и третьего) – к плюсу нагрузки
- Свободные аноды (второго и четвёртого) – к минусу
Подача переменного напряжения осуществляется в оставшиеся узлы соединений. Для защиты от всплесков добавьте конденсатор 100–470 мкФ параллельно нагрузке.
Проверка работоспособности
Подключите мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения к выходным контактам. При подаче 12 В переменного тока прибор должен показать ≈10,8 В. Разница обусловлена падением на p-n переходах.
Преобразование переменного напряжения в постоянное
Ключевая задача – изменение направления движения зарядов. Для этого четыре диода соединены так, что ток проходит только в нужную сторону. Два элемента открываются на положительной полуволне, два других – на отрицательной.
Полярность на выходе сохраняется независимо от фазы входа. Потери составляют около 1,4 В из-за падения на p-n переходах. Для снижения нагрева выбирайте диоды с запасом по току минимум 20%.
Частота пульсаций равна удвоенной сетевой – 100 Гц при 50 Гц на входе. Это требует меньшей ёмкости фильтрующего конденсатора по сравнению с однополупериодными вариантами.
