Es gibt eine Reihe von Schaltplänen, die ich zu interpretieren versuche, die Brückengleichrichter haben. In der Komponentenliste werden sie jedoch einfach als "D1-D4-Gleichrichtereinheit" ohne spezifische Werte aufgeführt.
Wie interpretiere ich die spezifischen Gleichrichterparameter? Muss es speziell auf die Eingangsspannung und Stromstärke der Schaltung abgestimmt werden? oder muss es nur überschritten werden?
Gibt es eine Grenze dafür, wie weit der Gleichrichter die Schaltung überschreiten kann? Zum Beispiel habe ich einen Schaltplan, der 12 V / 2 A zeichnet. Ich habe einen Gleichrichter zur Hand, der für 1000 V / 10 A ausgelegt ist. Wenn ich das in meinem 12V / 2A-Stromkreis verwenden würde, würde irgendetwas explodieren? Ich vermute nicht...
Wenn ich dann meinen eigenen Gleichrichter herstellen möchte, wie wähle ich die Dioden aus? wähle ich einfach vier passende Dioden mit denselben Parametern aus, die der Gleichrichter haben soll (z. B. 4 12-V-/4-A-Dioden, um einen 12-V-/4-A-Gleichrichter herzustellen)? oder gibt es eine andere Formel für die Auswahl der Teile des Gleichrichters?
Für die Auswahl des Brückengleichrichters : Wählen Sie Teile aus, die die erforderliche maximale Spannung und den erforderlichen Strom deutlich überschreiten, wie unten beschrieben.
Für eine Sinuswellenausgabe von einem Transformator wäre die erforderliche Spannung sqrt(2)=1,4142-mal die Nennausgangsspannung des Transformators, da Transformatoren für die Effektivspannung und nicht für die Spitzenspannung ausgelegt sind. Außerdem sind Transformatoren normalerweise, aber nicht immer, niedriger als die tatsächliche Spannung, die sie ohne Last an der Sekundärseite erzeugen: Diese fällt auf die Nennspannung, wenn der Transformator den Nennvolllaststrom führt. Um auf der sicheren Seite zu sein, funktioniert für mich daher etwa die 2,5-fache Trafo-Nennspannung.
Auch für die Stromberechnung ist das 2,5-fache des erwarteten Laststroms gesund - da die Brücke dem anfänglichen Stromstoß standhalten müsste, wenn alle der Brücke folgenden Reservoirkondensatoren nach dem Einschalten aufgeladen werden.
Jetzt, da Sie die Spannungs- und Stromwerte haben, nach denen Sie suchen müssen, zeigt Ihnen die Auflistung der verfügbaren Teile möglicherweise Teile mit höheren Nennwerten, die billiger sind als die, die nur Ihre Anforderungen erfüllen. Wählen Sie also einfach die Teile mit den höheren Nennwerten.
In örtlichen Geschäften in der Nähe meines Wohnortes wird beispielsweise eine BR68-Brücke trotz der viel höheren Bewertung für weniger als die Hälfte einer BR36 verkauft. Dies liegt an Skaleneffekten - das BR68-Teil wird hier einfach häufiger verwendet.
Eine weitere Überlegung ist jedoch die physische Größe / das PCB-Layout: Höher bewertete Brücken neigen dazu, größer zu werden. Außerdem sind SIP-Pin-Put-Module manchmal einfach bequemer auf der Leiterplatte als quadratische Pinbelegungen, wenn vertikaler Platz kein Problem darstellt.
Für die diskrete Diodenauswahl : Es gelten die gleichen Berechnungen wie für die Brücke. Der Hauptvorteil der Verwendung diskreter Teile besteht darin, dass die Wärmeableitung etwas weniger störend ist, da jede Diode ihren eigenen umgebenden Raum hat, um die Wärme abzuleiten.
Ein kleiner zusätzlicher Vorteil ist die Möglichkeit, sich bei Bedarf etwas kreativen PCB-Layouts hinzugeben, anstatt gezwungen zu sein, einen bestimmten zusammenhängenden Bereich auf der Platine aufzugeben.
Bei klassischen Gleichrichtern möchte man die Leistungsanforderungen übertreffen.
Im Diodendatenblatt sehen Sie Dinge wie den Durchlassspannungsabfall in Bezug auf den Strom und die Temperaturwiderstände der Diode. Sie sehen auch den Abschnitt mit dem Namen absolute Höchstbewertungen. Sie möchten diesen Zahlen niemals nahe kommen! Wenn Sie eine Diode richtig auswählen möchten, lesen Sie den Spannungsabfall bei dem Strom, an dem Sie interessiert sind. Dann multiplizieren Sie die Spannung mit dem Strom, um die von der Diode verbrauchte Leistung zu sehen. Wenn Sie die Leistung mit dem Wärmewiderstand multiplizieren, sehen Sie, wie hoch die Temperatur der Diode im Vergleich zur Außentemperatur sein wird. Dieser Wert muss niedriger sein als die maximale Temperatur der Diode oder sie stirbt. Bei höheren Strömen können Sie die Diode am Kühlkörper anbringen, um eine höhere Wärmeableitung zu erzielen.
Mal sehen, was passiert, wenn wir die 4-A-Anforderung nehmen und sie auf eine Diode anwenden. Als Beispiel verwende ich die BYW29/200- Diode mit einem maximalen Strom von 8 A und einer Spannung von 200 V. Wenn wir uns das Diagramm im Datenblatt ansehen, können wir sehen, dass bei 4 A die Durchlassspannung etwa 0,7 V betragen wird Die von der Diode verbrauchte Leistung beträgt 2,8 W. Die maximale Sperrschichttemperatur beträgt +175 C. Als nächstes haben wir den thermischen Widerstand zwischen Sperrschicht und Umgebung, der 60 C/W beträgt. Also multiplizieren wir die 2,8 W mit 60 C/W und erhalten 168 C. Das ergibt die maximale Umgebungstemperatur von nur 7 C! Wie wir sehen können, ist die Diode ohne Kühlung ziemlich schwer zu verwenden.
Wie verwenden wir es also? Nun, wir fügen einen Kühlkörper hinzu. Ein weiterer interessanter Hinweis im Datenblatt ist der Wärmewiderstand zwischen Verbindung und Gehäuse, der 3 C/W beträgt. Dazu addieren wir den Wärmewiderstand des Kühlkörpers. In diesem Beispiel verwende ich einen, dessen Wärmewiderstand 9,6 C/W beträgt (möglicherweise sehen Sie den Wärmewiderstand auch in K/W, aber denken Sie daran, dass ein Grad Celsius und ein Kelvin dieselbe Größenordnung haben). Um sicherzustellen, dass wir einen guten Kontakt zwischen dem Kühlkörper und der Diode haben, verwenden wir auch etwas Wärmeleitpaste. Wenn Sie den Wärmewiderstand der Paste haben, addieren Sie ihn zum Rest der Wärmewiderstände. Wenn Sie dies nicht tun, wenden Sie einfach einen "Fudge-Faktor" an. Wir haben also einen Wärmewiderstand von 12,6 C/W und eine Leistung von 2,8 W. Das ergibt einen Anstieg der Sperrschichttemperatur um 35,28 C. Da ich den Wärmeleitpastenwiderstand nicht hatte, habe ich
Als nächstes ein bisschen über die Spannung. Denken Sie daran, dass die Spannung Ihres Transformators von der Last abhängt. Bei unbelastetem Trafo kann er deutlich höher sein als bei Volllasttrafo. Als nächstes haben Sie auch die gleichgerichtete und gefilterte Spannung. Viele Leute hier verwenden "Faustregeln", um zu bestimmen, welche Komponenten verwendet und welche Werte verwendet werden sollen. Schauen wir uns noch einmal das 12-V-Beispiel an. Ich nehme diese 12 V als Effektivwert der Spannung des Transformators bei Volllast. Die maximale Spannung liegt bei etwa 17 V, wenn der Transformator auf Volllast steht. Wenn der Transformator ohne Last ist, könnte er hoch gehen und 30 V bis 40 V wären hier nicht allzu überraschend. Andererseits vertragen viele Dioden solche Spannungen problemlos. Beispielsweise hat selbst die einfachste 1N4001-Diode eine maximale Wiederholungsspannung von 50 V. DieBYW29/200 aus dem vorherigen Beispiel hat eine maximale Wiederholungsspannung von 200 V, sodass Sie sich dort keine großen Sorgen machen müssen. Stellen Sie einfach sicher, dass Sie die höchste Spannung, die Sie in der Schaltung sehen, um etwa 20 V bis 30 V überschreiten, und Sie sind sicher.
Am Ende wäre eine einfache Methode, um nach der richtigen Diode zu suchen, einfach den benötigten Strom mit 2 zu multiplizieren und nach Dioden zu suchen, die für diesen Strom oder höher ausgelegt sind. Schauen Sie sich dann die maximalen Temperaturen und Wärmewiderstände an, um zu sehen, welche Art von Kühlung erforderlich ist.
Jarek T