پل دیودی چیست؟ پل دیود یکی از مدارهای پرکاربرد در الکترونیک مقدماتی و پیشرفته است که تقریبا می توان آن را در اکثر بردهای تغذیه مشاهده کرد. اما این مدار چیست؟ نحوه کارکرد و مزایای آن چگونه است؟ در این قسمت با ما باشید تا به معرفی کامل پل های دیودی بپردازیم و در انتها نیز با نحوه تست و علل خرابی آن آشنا شویم.

پل دیود چگونه کار می کند؟

در ابتدا می خواهیم این پرسش پاسخ دهیم که پل دیود چیست؟ و چطور کار می کند.

پل دیودی که به آن Diode Bridge نیز گفته می شود، مداری است که معمولا از 4 دیود تشکیل شده و در آن عملیات یکسو سازی جریان متناوب (AC) به جریان مستقیم (DC با قطبیت ثابت) انجام می گیرد.

این نوع مدار که شماتیک آن را نیز در ادامه مشاهده می کنید، دارای دو پایه ورودی و خروجی است.

یکسو کننده های پل معمولا در منابع تغذیه برای تبدیل برق اصلی از پریز دیواری به برق DC استفاده می شوند. این قطعات می توانند توسط دستگاه های الکترونیکی خانگی مانند ضبط صوت، رایانه یا تلویزیون شما استفاده شوند.

حال راجع به اینکه طرز کار پل دیود چیست؟ باید به یک نمونه ساده و رایج آن اشاره کرد که در تصویر زیر آمده است. در قسمت ورودی این مدار، منبع ولتاژ AC قرار دارد که جریانی را به صورت سینوسی وارد می کند.

از آنجایی که این نوع سیگنال ها دارای دو بخش مثبت و منفی هستند، هر بخش سیگنال از یک مسیر متفاوت به خروجی هدایت می شود.

ساختار پل دیود بدین گونه است که بخش مثبت سیگنال (مطابق شکل) از دیود D1 عبور کرده و پس از گذر از مصرف کننده (Load)، از طریق دیود D2 بازمی گردد و چرخه مدار را تکمیل می کند.

از سوی دیگر بخش منفی سیگنال از دیود D3 عبور کرده و جریان آن با جریان بخش مثبت همراه می شود. در هر کدام از این حالات، 2 دیود دیگر در بایاس معکوس قرار دارند و جریان را هدایت نمی کنند.

همچنین  در رابطه با این سوال که ولتاژ خروجی پل دیود چیست؟ باید به 2 فرمول زیر اشاره کرد:

• 0.9 ضربدر ولتاژ RMS یا
• 0.637 ضربدر ولتاژ ماکزیمم.

انواع پل دیود ؟

حال بایستی راجع به اینکه انواع پل دیود چیست؟ مطالبی را بیان کرد. یکسو کننده های پل را می توان بر اساس معیارهای ساده به چند نوع مختلف طبقه بندی کرد.

در ادامه ما آنها را به انواع یکسو کننده های تک فاز، یکسو کننده های سه فاز، یکسو کننده های کنترل شده و یکسو کننده‌های کنترل نشده تقسیم کرده ایم. البته باید گفت برخی از این موارد را می توان با هم ترکیب کرد.

پل دیود تک و سه فاز

• اولین مورد از انواع پل دیود چیست؟، مدل های تک فاز و سه فاز آنها هستند. اکثر یکسو کننده ها به حالت تک و سه فاز تقسیم می‌شوند. تعیین نوع پل دیود در این حالت براساس منبع تغذیه شما است. اگر ورودی شما به صورت تک فاز است (در غالب کاربردها)، باید از یکسو کننده تک فاز استفاده کنید. در بسیاری از محیط‌های صنعتی، منابع تغذیه سه فاز رایج هستند و شما باید از یکسو کننده سه فاز استفاده کنید.

یکسو کننده‌های پل کنترل نشده

• یکسو کننده‌های پل کنترل نشده رایج‌ترین مدلی هستند که در لوازم الکترونیکی و برق پیدا می کنید. شماتیک آنها فقط بر اساس دیودها بوده و از هیچ قطعه اضافی برای تنظیم ولتاژ یا جریان استفاده نمی‌کنند. این نوع مدارها عموما در منابع تغذیه ثابت یافت می‌شوند.

یکسو کننده های پل کنترل شده

• در پاسخ دیگر راجع به اینکه انواع پل دیود چیست؟، باید به یکسو کننده های پل کنترل شده اشاره نمود. دیودها با قطعات حالت جامد مانند یکسو کننده های کنترل شده سیلیکونی (SCR) یا تریستورها جایگزین می‌شوند. این دستگاه ها قادر به تغییر ولتاژ خروجی هستند. این کار می‌تواند برای استفاده در منابع تغذیه متغیر که نیاز به تطبیق با بارهای مختلف دارند بسیار مفید باشد.

مزایای استفاده از پل دیودی

قبل از اینکه بخواهیم راجع به اینکه نحوه عملکرد پل دیود چیست؟ صحبت کنیم، بهتر است ابتدا مزایای استفاده از این نوع قطعه را با هم بررسی کنیم که عبارتند از:

• استفاده از این نوع یکسوکننده ها که به صورت تمام موج هستند، کارایی بالاتری نسبت به یکسو کننده های نیم موج دارند.
• با توجه به ساختار و کاربردهای پل دیود باید گفت این قطعات می توانند جریان AC را راحت تر به جریان DC تبدیل کنند.
• استفاده از این نوع قطعات نسبت به یکسو کننده های نیم موج، از اعوجاج کمتری برخوردار هستند.
• کارایی ، وظیفه پل دیود بیشتر است. چراکه سیگنال ها را در روند اصلاح جریان هدر نداده و اتلاف انرژی کمتری دارند.

 نحوه عملکرد یکسوساز پل دیودی

با پرداختن به موضوعات مقدماتی و اینکه مشخصات پل دیود چیست؟ حال لازم است عملکرد این مدار را بررسی کنیم.

در این حالت ابتدا بایستی با مفهوم و عملکرد دیودها آشنا شوید. دیود قطعه ای است که جهت جریان را کنترل می کند.

این نوع قطعات دارای 2 پایه هستند که پایه اول آند (پایه مثبت – Anode) و پایه دوم کاتد (پایه منفی – Cathode) نام دارند.

در صورتی که ولتاژ ورودی به این قطعه در جهت مستقیم باشد و به ولتاژ آستانه VF برسد، هدایت جریان شروع می‌شود.

در صورتی که سیگنال در جهت معکوس (از پایه منفی به مثبت) وارد شود، تا زمانی که از حد ولتاژ شکست (Vbr) عبور نکند، دیود اجازه عبور آن را در این مسیر نمی‌دهد.

نحوه عملکرد پل دیود چیست؟ در واقع یکسوساز پل تک فاز با قرار دادن چهار دیود روی یک مصرف کننده کار می کند.

در نیم سیکل مثبت جریان AC دیودهای D3 و D4 بایاس مستقیم هستند (جریان عبور داده می شود)، و دیودهای D1 و D2 بایاس معکوس هستند (جریان مسدود می شود).

در نیم سیکل منفی D1 و D2 بایاس مستقیم می شوند، در حالی که دیودهای D3 و D4 بایاس معکوس می شوند (دقیقا برعکس برعکس سیکل مثبت).

در کنار توصیف این موضوع که کارکرد پل دیود چیست؟ توجه کنید که این قطعات به تنهایی نمی توانند سیگنال AC را تبدیل کنند.

این مدار فقط AC را به یک پالس موج DC (یا نوسان DC) تبدیل می کند (تا بخش دوم از تصویر زیر). در ادامه این کار شماست که برای تمیز کردن پالس و ایجاد سیگنال DC بهینه (بدون نویز و اعوجاج) از خازن ها استفاده کنید.

همچنین شما می توانید از یک تنظیم کننده ولتاژ در مدار استفاده کنید تا خروجی سیگنال را ثابت نگه دارد. حتی در هنگام بالا یا پایین رفتن ولتاژ ورودی به دلیل نوسانات در شبکه این کار می تواند سیگنال خروجی را حفظ کند.

• مهم ترین ابزار مورد نیاز در تعمیر برد + ویدیو آموزشی
• انواع قطعات الکترونیکی + کاربرد ( معرفی جامع )
• رله چیست و چه کاربردی دارد ؟ | مهندس نابغه
• روش های تشخیص علائم خرابی برد لباسشویی
• پل دیود چیست؟ مزایا و نحوه عملکرد آن

روش تست پل دیود چیست؟

روش های تست پل دیود چیست؟ پاسخ به این سوال در ادامه مبحث قبلی و با استفاده از یک مولتی متر، می تواند به طور عمیق تر شما را با طرز کارکرد آن نیز آشنا کند. نحوه تست پل دیود به شرح زیر می باشد:

• ابتدا در اولین قدم، لازم است ایمنی را رعایت کنید. پس مطمئن شوید که سیم های تغذیه (سیم های قرمز و سیم های سیاه) را از یکسو کننده پل جدا نمایید. همچنین برای تست دقیق و اصولی، خازن های متصل را نیز در صورت وجود، دشارژ کنید. حال لازم است تا یک مولتی متر را به کار بگیرید. سلکتور آن را بر روی گزینه تست دیود قرار دهید. (همانند شکل) سپس پراب های قرمز و مشکی را در به ترتیب به ترمینال های ولتاژ (mv) و زمین (gnd) مولتی متر متصل کنید.

• در قدم بعدی بایستی سلامت دیود ها را چک کنید. برای این کار پراب قرمز (mv) را به سر آند و پراب مشکی (زمین) را به سر کاتد هر دیود متصل کنید. در این حالت شما می توانید افت ولتاژ (در حدود 0.4 – 0.5 ولت) را مشاهده کنید که می بایست با مقدار درج شده در دیتاشیت آن قطعه برابر باشد.

• روش دیگری که می توان در پاسخ به اینکه راه های تست پل دیود چیست؟ بیان نمود، چک کردن اتصالات داخلی پل دیود است. در این حالت بایستی مولتی را در حالت تست دیود گذاشته، سپس بایستی پراب مثبت و منفی را به ترتیب به پایه های ورودی AC قرار دهید. همچنین پراب ها را به صورت معکوس به ورودی AC متصل کنید. در هردو حالت نباید مولتی متر شما عددی غیر 1 یا OL نشان داده یا بوق بزند. چراکه این دو پایه ورودی از یکدیگر ایزوله هستند و بهم متصل نیستند.

• روش سوم از نحوه تست و عیب یابی پل دیود، بررسی مقاومت های دیود ها است. در این حالت بایستی مولتی متر را بر روی سلکتور محاسبه مقاومت قرار دهید. حال بایستی مقاومت هر پایانه مجاور را بررسی کنید. (بالا و راست / بالا و چپ / پایین و راست / پایین و چپ) در این حالت مقاومت بایاس های مستقیم در حدود 1000 اهم تا 10 مگا اهم است. در حالت معکوس بایستی مقاومت OL باشد.

شما می توانید در پل دیود smd که بر روی برد قرار دارند، پراب ها را به پایه های آن متصل کنید.

علت سوختن پل دیود چیست؟

علل خراب شدن پل دیود چیست؟ در این راستا می توان به عوامل مختلفی اشاره کرد که برخی از آنها عبارتند از:

• اولین و مهم ترین دلیلی که می توان در این قسمت بیان کرد، استفاده از پل دیود ها با ظرفیت های پایین است. بهتر است همیشه ولتاژ و جریان پل دیود ها با مقداری فاصله، بیشتر از مقدار ورودی مدار باشد. همواره نسبت به خواندن پل دیود و اطلاعات آن پیش از استفاده اقدام کنید.

• جریان کشی عامل دیگری است که می تواند دلیلی بر خراب شدن پل دیود باشد. در این حالت ممکن است خازن اتصال کوتاه شده و جریان زیادی را از تغذیه دریافت کند که باعث سوختن پل دیود خواهد شد.

• برخی از افراد ممکن است در هنگام کارکردن برد، خازن را قرار دهند که در زمان اولیه خازن جریان کشی بالایی دارد.

جمع بندی کلی

در یک جمع بندی کلی راجع به اینکه پل دیود چیست؟ باید گفت، این قطعه یکی از مدارهای پرکاربرد در الکترونیک است. به طور معمول 4 دیود در آن عملیات هدایت جریان های AC در بخش مثبت و منفی را (2 به 2) برعهده دارند.

شما می توانید انواع پل دیود را در بازار در مدل های پل دیودهای شانه ای، مربع، طرح آی سی، گرد تهیه کنید.

ممکن است در شماتیک این نوع مدارها نیز خازن هایی را مشاهده کنید که در انتها باید گفت این قطعات برای DC کردن سیگنال خروجی پل دیود به کار می روند.

شکل سیگنال خروجی این قطعه به صورت کوه های متوالی است که می توان آنها را با کمک خازن و یک مقاومت، به عنوان یک فیلتر به شکل موج DC نزدیک تر کرد. این کار همچنین می تواند با فیلتر های دیگر مانند L-C نیز انجام شود.