Оказывается можно усовершенствовать даже такой нехитрый элемент, как диодный выпрямительный мост. Для уменьшения потерь мощности вместо выпрямительных диодов можно использовать транзисторы MOSFET-N и управлять ими микросхемой LTC4320, которая является идеальным диодным контроллером, работающим в мостовой схеме.
Основной причиной использования активной схемы является минимизация потерь мощности в выпрямителе. Даже если типичные выпрямительные диоды заменить диодами Шоттки, сравнение падения напряжения анод-катод с падением напряжения сток-исток транзистора MOSFET-N будет не в пользу диодов, особенно когда ток, протекающий через диод, составляет несколько ампер.
Схема модуля мостового выпрямителя на базе LTC4320 представлена на рисунке далее.
Схема активного выпрямительного моста
Цепь U1 управляет работой ключей Q1…Q4, а диоды DZ1 и DZ2 обеспечивают защиту от перенапряжения. Используемые здесь транзисторы позволяют нагружать мост током до 10 А при напряжении питания 12…24 В переменного тока.
Модуль собран на небольшой печатной плате, схема сборки которой показана на рисунке. По форме и расположению контактов плата соответствует типичному выпрямительному мосту. Выводы диодного моста выполнены из проволоки диаметром 1,5 мм. Для правильной работы схемы необходимо нагрузить ее фильтрующим конденсатором емкостью, зависящей от условий эксплуатации – у прототипа она не менее 3,3 мФ.
Для проверки LTC4320 были выполнены сравнительные измерения падения напряжения в прямом направлении с обычным полупроводниковым мостом на 200 В/10 А. Питание осуществлялось от тороидального трансформатора 12 В / 200 Вт, выход выпрямителей подключался к фильтрующему конденсатору 10 мФ / 25 В и активной нагрузке. Полученные результаты представлены в таблице.
Ток, при котором выпрямитель достигает 50°С, отмечен желтым цветом, а ток на 100°С – красным. Оба работают без радиаторов и охлаждаются за счет естественной циркуляции воздуха. Несмотря на использование легкодоступных транзисторов мощностью несколько выше рекомендованной, мост с Rds(on) работает исправно и может быть нагружен без дополнительного отвода тепла постоянным током 5 А, а после приклеивания небольшого теплоотвода даже 10 А.
Полученные результаты подтверждают смысл в использовании специализированных, «идеальных» выпрямительных систем, особенно когда надо минимизировать потери мощности.
