Penyearah jembatan: 4 dioda vs. chip tunggal?

Saya perhatikan (di antara penggemar audio DIY setidaknya) bahwa ketika tiba saatnya untuk merancang catu daya untuk penguat, DAC atau apa pun yang daftar bagian pasti akan mencakup sesuatu seperti "4 x MUR860 dioda" demi membangun penuh penyearah jembatan gelombang (MUR860 adalah pilihan yang sangat populer).

Namun, Anda mendapatkan "chip" penyearah jembatan all-in-one yang pada dasarnya menyertakan 4 dioda dalam konfigurasi jembatan yang benar, dan:

1. sering disimpan dalam selongsong logam yang dapat didinginkan jika perlu
2. biasanya dapat menangani voltase / peringkat arus yang jauh lebih tinggi
3. menempati ruang fisik / PCB kurang dari 4 dioda diskrit
4. seringkali berharga kurang dari 4 dioda diskrit!

Pertanyaan : Apakah ada manfaat menggunakan dioda terpisah di atas chip penyearah jembatan tunggal, dan jika tidak, mengapa tampaknya sangat populer untuk melakukannya? Apakah ini hanya tentang kepuasan "membuatnya sendiri", atau mungkin beberapa audiophoolery sedang bekerja? Terima kasih!

Tidak percaya saya menulis semua omong kosong tentang dioda ...

MUR860 memang akan terdengar lebih baik, tetapi penjelasannya agak halus:

Silikon dioda tidak mati secara instan. Ketika tegangan melintasi dioda menjadi negatif, arus masih mengalir ke arah sebaliknya untuk waktu yang singkat, sampai muatan yang tersimpan di dalam dioda dihapus. Ketika ini selesai, dioda mati.

Dioda yang berbeda memiliki karakteristik pemulihan yang sangat berbeda, seperti yang ditunjukkan dalam plot lingkup ini:

( sumber )

Saat ini memang pergi negatif ("salah" arah untuk dioda) untuk waktu yang disebut "waktu pemulihan". Yang merah membutuhkan waktu lebih lama.

Dalam konverter DC-DC, sangat penting untuk memiliki dioda yang mati dengan cepat. Bayangkan menggunakan 1N4001 tua yang baik, dengan waktu pemulihan trr = 30μs dalam konverter DC-DC yang berjalan pada 200kHz (waktu siklus 5μs). Bahkan tidak punya waktu untuk mematikan. Tidak akan berhasil sama sekali. Inilah sebabnya mengapa konverter DC-DC menggunakan dioda yang jauh lebih cepat.

Sekarang, kembali ke hal-hal audio Anda. Periksa jejak merah dan ungu di atas, Anda akan melihat bahwa yang merah membutuhkan waktu lebih lama, tetapi mematikan arus dengan lembut. Yang ungu mati sangat tajam, dengan di / dt besar (4 Amps di seperti 10ns). Itu tidak terjadi seperti ini dalam penyearah 50Hz, saat ini tidak punya waktu untuk pergi ke amp sebelum dioda mati, hanya beberapa mA. Tetapi Anda mendapatkan idenya.

Setelah dioda mati, sekarang kapasitor. Apapun induktansi yang ada di jejak, kabel, dll, sekitar akan membentuk sirkuit tangki LC dengannya, dan cincin.

Jumlah dering tergantung pada ketajaman belokan, dan arus saat belokan terjadi. Dioda pemulihan cepat-lunak menghasilkan lebih sedikit deringan.

Sekarang, dering ini biasanya pada frekuensi yang agak tinggi. Di / dt tajam saat belokan menghasilkan noise RF pita lebar. Ini akan memasangkan ke sirkuit terdekat, menambahkan semua jenis kebisingan dan sampah ke sinyal sensitif. Ini bukan audiophoolery, hanya rekayasa.

Yang mengatakan, MUR860 mahal, sehingga Anda dapat menggunakan dioda murah dengan pemulihan payah lambat, jika Anda meletakkan topi di atasnya untuk menyerap lonjakan kebisingan mematikan. Setiap tuner bertenaga AM / FM melakukan hal ini, serta sebagian besar perlengkapan audio konsumen. Pabrikan tidak akan memasukkan bagian kecuali jika diperlukan! Semuanya dioptimalkan biaya. Tetapi tanpa penutup, tuner akan diatasi oleh kebisingan, dan tidak menerima radio.

Anda kemudian dapat menambahkan snubber pada transformator sekunder untuk meredam dering LC.

Pertanyaan: Apakah ada manfaat menggunakan dioda terpisah pada chip penyearah jembatan tunggal

Manfaatnya adalah Anda dapat memilih pemulihan cepat-lunak, atau dioda schottky. Canode diode bridges biasanya terdiri dari dioda ultra-lambat.

dan jika tidak, mengapa tampak begitu populer untuk melakukannya?

Karena berhasil. Perhatikan bahwa 4 caps, masing-masing 3 sen, bekerja dengan baik, tetapi faktor membual kurang. Dioda cepat lebih seksi dan mencetak lebih banyak poin minyak ular.

EDIT , jejak lama dari harddisk saya ... BYV27-150 dioda cepat murah, transformator 12V 10VA kecil.

Biru adalah transformator sekunder. Bagian atas rata adalah ketika dioda aktif, kapasitor suplai sedang diisi, membatasi tegangan pada transformator sekunder karena hambatan belitan internalnya. Jejak biru membuat langkah mundur ketika dioda mati. Sangat jelas, turun 1V, tidak bisa dilewatkan!

Note diode hanya mati di puncak gelombang sinus jika beban menarik arus nol. Ketika beban menarik arus, yang biasanya terjadi, dioda mati setelah puncak.

Sekarang, saya suka menonton ini melalui filter highpass (jejak kuning di bawah). Amplitudo dilemahkan, karena filter highpass harus menggunakan topi kecil, sekitar 100pF, atau hal itu akan mengabaikan apa yang ingin saya amati, sehingga kapasitansi input lingkup berinteraksi dengannya. Tetapi bentuk umum dari sinyal harus baik-baik saja. Perhatikan lonjakan tajam jahat diikuti oleh dering HF. Dioda Qrr yang lebih tinggi seperti 1N4001 akan jauh lebih buruk.

EDIT 2

Saya telah memulihkan amp tua, mengubah elektrolitik dari tahun 1979 ... dan amp ini tidak memiliki tutup di jembatan dioda. Mungkin karena tidak memiliki tuner AM. Lagi pula, cara untuk melakukan ini adalah Anda menempelkan probe lingkup pada isolator salah satu kabel sekunder transformator. Tidak perlu melakukan kontak apa pun (kecuali membumikan probe dengan jelas) Sampah ini menyambung melalui isolasi kawat dan masuk ke probe lingkup.

Itu lonjakan pemulihan penyearah. Sayangnya, ini muncul sebagai mode umum pada kabel transformator, yang berarti keseluruhan gulungan sekunder bertindak sebagai antena dan akan secara kapasitif memasangkan paku ke sirkuit di dekatnya. Barang dengan impedansi tinggi seperti pot volume adalah korban utama.

Ini mungkin mengapa amp ini memiliki transformator yang terlindung di dalam kaleng logam. Akan lebih murah untuk menempatkan topi di dioda IMO ...

Sekarang, tentu saja tegangan sekunder juga dapat diukur, dengan cara menempelkan probe pada terminal PCB:

Ini memiliki tampilan yang biasa: flat top, lalu lonjakan dan drop instan turun beberapa volt ketika dioda mati. Memperbesar lonjakan:

Jadi, kabel transformator sekunder memiliki 22 lonjakan paku padanya (!!!!) dengan waktu penelitian yang agak cepat 2μs.

Masalahnya bukanlah dioda yang terlalu lambat untuk perbaikan yang tepat (jelas, perbaikan itu berfungsi dengan baik). Masalahnya terjadi ketika paku ini berpasangan ke beberapa sirkuit sensitif. Ini sulit untuk dihindari, karena mereka muncul sebagai mode umum pada kabel transformator.

EDIT LAIN

Ketika osiloskop tidak setuju dengan simulator, satu atau keduanya bisa salah, namun selalu membantu untuk memodelkan rangkaian nyata (yaitu, memperhitungkan induktansi transformator) dan menonton parameter sim ...

Ini berfungsi seperti yang diharapkan. Karena induktansi transformator (tegangan jeda arus), dioda mati sedikit lebih lambat dari yang diharapkan dari perbandingan visual dari tegangan tanpa beban transformator (hitam) dan tegangan kapasitor (hijau). Dioda yang sempurna juga akan mati pada saat yang sama, maka tegangan sekunder transformator akan turun kembali ke nilai yang diturunkan. Ini normal.

Apa yang ditambahkan pemulihan adalah sejumlah kecil waktu untuk arus dioda berubah menjadi negatif. Jadi, ketika blok dioda, arus induktor tidak nol, melainkan beberapa mA. Ini tidak banyak, karena 50Hz sangat lambat.

Namun, ketika dioda mati, induktor cukup besar untuk menghasilkan lonjakan tegangan negatif yang tajam yang menyebabkan dering di tangki LC yang dibentuk oleh induktansi dan kapasitansi dioda, yang merupakan masalah EMI.

Dalam kehidupan nyata, dering jauh lebih pendek daripada yang ditunjukkan di sini, karena induktor memiliki banyak kerugian pada frekuensi tinggi. Di sini berdering sekitar 1MHz.

Menggunakan dioda yang lebih cepat (Qrr rendah) membuatnya mati pada arus negatif yang lebih rendah, sehingga mengurangi jumlah energi yang tersedia untuk merangsang dering. Soft recovery diode menghasilkan langkah lancar, yang memiliki efek yang sama. Jadi, dioda pemulihan cepat / lunak berfungsi untuk mengurangi masalah EMI di sini. Tetapi perbaikan yang lebih murah adalah dengan hanya menempatkan topi di dioda. Ini juga berfungsi dengan baik.

Jejak merah tanpa topi dan tanpa snubber. Berdering pada 1MHz. Menambahkan tutup 10nF di dioda menurunkan frekuensi dering ke 100kHz (hijau) yang tidak lagi menjadi masalah, ini juga memperhalus tepi, sehingga masalah EMI hilang. Biru dengan snubber ditambahkan (R3 / C3). Jauh lebih bersih, tetapi tidak sepenuhnya diperlukan. Kehilangan besi transformator sebagian besar akan meredamnya pula.

Ringkasan: Dioda superfast menyebabkan lebih sedikit noise, tetapi itu hanya karena efek samping yang halus: mereka membuat lebih sedikit arus (dan energi) menumpuk di induktor sebelum dimatikan, pada titik mana energi yang tersimpan induktor diubah menjadi dering. Menyerap energi induktor dalam sebuah kapasitor dan membuangnya di snubber resistor sama baiknya, pada kenyataannya itu bekerja lebih baik untuk lebih sedikit uang ... yang berarti tidak ada keuntungan biaya / manfaat nyata untuk dioda superfast yang mahal. Tapi mereka berhasil. Itu bukan solusi optimal.

Hampir selalu jenis penyearah jembatan yang Anda tunjukkan tidak lebih murah daripada dioda individual dan berisi dioda yang sama yang mungkin Anda gunakan dalam jembatan diskrit. Unit yang dibentuk adalah:
1. Biasanya pemasangan sekrup tunggal untuk membuat perakitan fisik di mana tidak ada PCB lebih mudah.
2. Lebih mudah untuk memasang pada heatsink ketika dalam wadah Aluminium (ukuran lebih besar) dan Anda dapat memiliki koneksi Tab untuk kabel fisik yang mudah. 3. Biasanya untuk penggunaan di bawah 400 Hz

TO220 dan sejenisnya akan mengandung dioda diskrit berikat dan tidak berkapsul. Faktor bentuk ini jauh lebih mudah untuk ditangani (baik manusia dan perakitan mesin)

The MUR860 adalah TIDAK penyearah jembatan namun dan akan tidak mungkin untuk digunakan dalam aplikasi yang sama yang Anda lihat rectifier jembatan dibentuk digunakan. Ini adalah pasangan dioda kecepatan tinggi yang digunakan untuk mengalihkan catu daya dan perangkat yang relatif khusus.

Saat melihat kinerja penyearah yang beroperasi pada 50/60 Hz Anda dapat menggunakan simulator sirkuit CircuitLab.

Berikut adalah penyearah setengah gelombang sederhana menggunakan dioda 1N4001. Ini memiliki waktu pemulihan terbalik yang sangat buruk, tetapi tidak penting pada 50/60 Hz. Saya telah menambahkan beberapa hambatan seri ke sumber AC karena dalam simulator ini ini bukan bagian dari elemen sumber.

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Jika Anda menjalankan simulasi, Anda akan melihat bahwa tidak ada pemulihan pemulihan saat ini terlihat. Ini karena pada 50/60 Hz laju perubahan sumber tegangan sangat rendah sehingga energi yang tersimpan di persimpangan mudah hilang.

Cerita berubah jika Anda meningkatkan frekuensi, dan hanya 1 kHz waktu pemulihan terbalik menjadi faktor. Jika Anda memeriksa kurva Anda akan melihat bahwa I (RR) adalah sekitar 130 mA.

Jika kita melangkah lebih jauh ke 20 kHz, Anda dapat melihat bahwa dioda sangat terganggu oleh penyimpanan biaya persimpangan dan membalikkan waktu pemulihan.

Jadi sementara waktu pemulihan Reverse adalah masalah serius pada frekuensi tinggi, pada 50/60 Hz mereka tidak. Ini terutama karena tingkat perubahan tegangan (dv / dt) sangat jauh lebih rendah pada frekuensi rendah.

Bisakah Anda memasukkan dioda pemulihan cepat ke aplikasi penyearah 50/60 Hz, tentu saja bisa. Apakah Anda melihat ada peningkatan ..... sangat diragukan.

Saya akan menantang siapa pun untuk menemukan alasan yang bagus untuk menggunakan dioda cepat dalam jenis aplikasi ini.