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Aus der Beschreibung des Funktionsprinzips der meisten elektronischen Schaltungen, mit denen wir in der Praxis zu tun haben, können wir lernen, dass sie zum Betrieb eine Gleichspannungsversorgung benötigen. Wir können die Gleichspannung aus einer Batterie oder aus einem Netzteil beziehen, das die Wechselspannung in Gleichspannung umwandelt. In solchen Stromversorgungen wird die Spannung, nachdem sie auf einen geeigneten Wert reduziert wurde, zunächst gleichgerichtet, um den zeitlichen Verlauf der Spannung umzuwandeln. Dazu verwenden wir Silizium-Diodenbrücken wie die KBPC5010, an deren Beispiel wir das Funktionsprinzip einer Diodenbrücke zur Gleichrichtung einer Wechselspannung in eine unidirektionale Wechselspannung erläutern werden. Übersetzt mit.
Brücke in der Elektronik
Wenn wir in der Elektronik einen Teil einer Schaltung in einer Brückentopologie beschreiben, meinen wir einen Teil einer Schaltung, der vier Anschlüsse hat. Dies gilt auch für eine Diodenbrücke, bei der eine Wechselspannung in eine unidirektionale Wechselspannung umgewandelt wird, die von einer Gleichspannung zu unterscheiden ist, da dies nur ein Schritt bei der Umwandlung dieser Spannung in eine Gleichspannung ist.
Aufbau und Funktionsweise einer Diodenbrücke
Die Gleichrichterbrücke wird von vier Dioden und einem Lastwiderstand gebildet, der die Ziellast darstellt. Die vier Dioden sind in einer geschlossenen Schleife geschaltet, um den Wechselstrom in unidirektionalen Wechselstrom umzuwandeln. Der Hauptvorteil dieser Schaltung besteht darin, dass kein Transformator mit Mittelanzapfung erforderlich ist, der in der Regel teurer ist als ein Transformator mit einer Standardwicklung ohne Mittelanzapfung. Dadurch werden Kosten und Größe reduziert. An die Klemmen A und B wird eine Eingangsspannung in Form einer sinusförmigen Wechselspannung, auch bekannt als Wechselspannung, angelegt. Am Ausgang der Brücke sind die Dioden so angeordnet, dass während jeder Halbperiode der positiven Periode der Sinuswelle der Strom durch die Dioden D1 und D3 fließt, während die Dioden D2 und D4 sich im invertierten Zustand befinden. Während der negativen Halbperiode ist die Situation analog, aber dann leiten die Dioden D2 und D4, während D1 und D3 im neutralen Zustand sind.
Infolgedessen hat die Spannung am Ausgang der Brücke und damit auch an der an den Ausgang angeschlossenen Last die Form einer unidirektionalen Wechselspannung. Wenn sich die Polarität der Versorgungsspannung ändert, kommt es zu einer vorübergehenden Aufladung der Dioden, die eine leichte Rückwärtsleitung der Dioden verursacht, aber dieses Phänomen hat nur einen vernachlässigbaren Einfluss auf den Betrieb der Diodenbrücke, so dass es ignoriert werden kann.
Merkmale einer Diodenbrücke
Für die Berechnung von Diodenbrückenschaltungen sind mehrere Parameter von besonderer Bedeutung. Dazu gehört der Restwelligkeitsfaktor, der den Grad der Glättung der Gleichspannung am Gleichrichterausgang bestimmt. Er wird durch den Rauschpegel der Ausgangsgleichspannung bestimmt, die eine vernachlässigbare Restwelligkeit aufweist. Ist die Restwelligkeit am Ausgang hingegen sehr hoch, spricht man von einer Gleichspannung mit hoher Restwelligkeit. Mathematisch gesehen ist der Restwelligkeitsfaktor definiert als das Verhältnis der Restwelligkeitsspannung zu einer vollkommen reinen, rauschfreien Gleichspannung. Bei Diodenbrücken beträgt der Restwelligkeitsfaktor in der Regel 0,48. Die Spitzensperrspannung ist die maximale Spannung, die eine einzelne Diode in Durchlassrichtung aushalten kann, wenn an der Kathode eine höhere Spannung als an der Anode derselben Diode anliegt. Zur Erinnerung: In der positiven Halbperiode der Sinuswelle befinden sich die Dioden D1 und D3 im leitenden Zustand, während sich die Dioden D2 und D4 im Sperrzustand befinden. In der negativen Halbperiode der Sinuswelle tauschen diese Diodenpaare den Leitungszustand.
Wirkungsgrad der Diodenbrücke
Der Wirkungsgrad einer Diodenbrücke bestimmt, wie effektiv die Diodenbrücke Wechselstrom in unidirektionalen Gleichstrom umwandelt. Er ist definiert als das Verhältnis zwischen der DC-Ausgangsleistung und der AC-Ausgangsleistung. Der maximale Wirkungsgrad eines Brückengleichrichters beträgt etwa 81%.
KBPC5010 Diodenbrücke - wichtige technische Parameter
Mechanische Parameter:
- Gehäuse: Metall, elektrisch isoliert
- Epoxidharz: Flammschutzmittel UL 94V-0
- Anschlussklemmen: Plattierte Faston Anschlüsse 0,25″ (6,35 mm), gelötet nach MIL-STD-202E, garantierte Methode 208
- Polarisation: Gekennzeichnet durch den Buchstaben A
- Montageposition: beliebig
- Gewicht: 17 g
Zulässige elektrische Parameter:
- Maximale Spitzensperrspannung: Vrrm = 1000 V
- Maximale Brückeneingangsspannung RMS: Vrms = 560 V
- Maximale DC-Sperrspannung: VDC = 1000 V
- Maximaler durchschnittlicher gleichgerichteter Ausgangsstrom bei Tc = 55*C: Io = 50 A
- Maximaler Stoßstrom: Ip = 400A
- Maximaler Spannungsabfall an einer einzelnen Diode für 25A DC: 1,1 V
