Перейти к содержанию

GBU4, VS-KBPC и DB107 — выпрямительные мосты на 1, 3–8 и 4 А

Три семейства мостов, которые ставят после трансформатора в блоках питания и зарядных устройствах: GBU4 на 4 А в плоском корпусе GBU, квадратные VS-KBPC на 3, 6 и 8 А под винт и маленький DB107 на 1 А. Параметры — по даташитам Vishay (документы 88614, 93585, 93586) и Diodes (DS21211), с расчётом нагрева при 2 А.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

GBU4, VS-KBPC и DB107 — готовые диодные мосты: четыре выпрямительных диода в одном корпусе с выводами «», «», «+» и «−». Их ставят после трансформатора в блоках питания, зарядных устройствах и усилителях, на входе импульсных источников и в защите от переполюсовки. Три семейства закрывают токи от 1 до 8 А: DB107 (Diodes) — 1 А в корпусе DB-1, GBU4 (Vishay) — 4 А в плоском корпусе GBU с отверстием под винт, VS-KBPC1, KBPC6 и KBPC8 (Vishay) — 3, 6 и 8 А в квадратном корпусе D-72.

Коротко

  • Обратное напряжение — от 50 до 1000 В в каждой серии, задаётся суффиксом: GBU4A…GBU4M, DB101…DB107, VS-KBPC605…KBPC610.
  • Средний выпрямленный ток — 1 А (DB107 при 40 °C), 3 А (GBU4 на плате при 40 °C) или 4 А (GBU4 на пластине при TC = 100 °C), 3/6/8 А (KBPC при TC = 50 °C).
  • Импульсный ток IFSM — 50 А у DB107 и KBPC1, 125 А у KBPC6 и KBPC8, 150 А у GBU4 (один полупериод).
  • Падение на диоде — 1,0 В при 4 А (GBU4), 1,1 В при 1 А (DB107), 1,1–1,2 В при 0,5 · IO (KBPC1, KBPC6), 1,0 В при 3 А (KBPC8); через мост ток идёт по двум диодам, то есть теряется около 2 В.
  • Тепловое сопротивление — GBU4: 22 °C/Вт кристалл–воздух на плате, 4,2 °C/Вт кристалл–корпус; KBPC8: 6 К/Вт кристалл–корпус; DB107: 40 К/Вт на плате.

Напряжения по суффиксам

VRRMVRMS (макс. напряжение вторички)Vishay GBU4Diodes DB10xVishay VS-KBPC
50 В35 ВGBU4ADB101KBPC1005, KBPC6005, KBPC8005
100 В70 ВGBU4BDB102KBPC101, KBPC601, KBPC801
200 В140 ВGBU4DDB103KBPC102, KBPC602, KBPC802
400 В280 ВGBU4GDB104KBPC104, KBPC604, KBPC804
600 В420 ВGBU4JDB105KBPC106, KBPC606, KBPC806
800 В560 ВGBU4KDB106KBPC108, KBPC608, KBPC808
1000 В700 ВGBU4MDB107KBPC110, KBPC610, KBPC810

VRMS — наибольшее действующее напряжение на входе моста. Для Vishay KBPC1 и KBPC6 в таблице Voltage Ratings стоит более осторожная «рекомендуемая» величина: 125 В для 400-вольтовой и 250 В для 600-вольтовой модели (для KBPC8 этого столбца нет). Для сети 230 В после трансформатора с запасом по выбросам берут не ниже 400 В, а на входе бестрансформаторного источника от сети — 600–1000 В; как связаны напряжение вторичной обмотки и напряжение после моста, разобрано в ответе «Какое напряжение даст мост» и в калькуляторе трансформатора.

Параметры

ПараметрGBU4 (Vishay)VS-KBPC1 / KBPC6 / KBPC8 (Vishay)DB107 (Diodes)
Средний выпрямленный ток IF(AV)4,0 А при TC = 100 °C на Al-пластине 40 × 40 × 1,5 мм; 3,0 А на плате при TA = 40 °C3 / 6 / 8 А при TC = 50 °C, резистивная или индуктивная нагрузка1,0 А при TA = 40 °C на плате
Ток при ёмкостной нагрузкене нормирован2,4 / 4,7 / 6,4 Ана 20 % меньше, то есть 0,8 А (наш расчёт по прим. 3)
Импульсный ток IFSM (один полупериод)150 А50 / 125 / 125 А при 10 мс; 55 / 137 / 137 А при 8,3 мс50 А
I²t для выбора предохранителя93 А²с (t < 8,3 мс)12,5 / 78 / 110 А²с при 10 мсне указан
Прямое падение на диоде VF, макс.1,0 В при 4,0 А1,1 / 1,2 В при IFM = 0,5 · IO; 1,0 В при 3,0 А (KBPC8), 25 °C1,1 В при 1,0 А
Обратный ток на диоде IR, макс.5 мкА при 25 °C; 500 мкА при 125 °C10 мкА при 25 °C; 1,0 мА при 150 °C (типичные)10 мкА при 25 °C; 1,0 мА при 100 °C
Ёмкость перехода CJ, тип.57 пФ при 4 В, 1 МГц——
RθJA / RθJC22 °C/Вт (плата, площадки 12 × 12 мм, выводы 9,5 мм) / 4,2 °C/ВтKBPC1, KBPC6: не указано, ток задан графиком от температуры корпуса; KBPC8: — / 6 К/Вт40 К/Вт (плата, площадки 13 × 13 мм) / —
Температура кристалла TJ−55…+150 °C−40…+150 °C (KBPC8: −55…+150 °C)−55…+150 °C
Изоляция корпуса1500 В (действ.)——
Корпус, массаGBU, 3,6–3,9 гD-72, 5–6 гDB-1, 1,0 г

Условия измерения важны: 4 А у GBU4 — это ток на радиаторе, 3 А — на плате; у KBPC токи заданы при температуре корпуса 50 °C, без радиатора они недостижимы. Для KBPC1 падение нормировано «при 0,5 · IO», то есть 1,1 В уже при 1,5 А; для KBPC8 — 1,0 В при 3 А, и только для него Vishay даёт тепловое сопротивление кристалл–корпус 6 К/Вт.

Выводы

Корпуса мостов нестандартные, поэтому вместо схемы корпуса — порядок выводов по чертежам даташитов. Полярность во всех трёх сериях нанесена на корпус, и сверять её надо с маркировкой, а не с памятью: порядок у разных серий разный.

КорпусВидПорядок выводовПримечание
GBU (GBU4)на маркировку, выводы вниз, слева направо− ~ ~ +«+» у скошенного угла корпуса; четыре вывода в ряд, отверстие под винт M3 над ними
DB-1 (DB107)сверху, на маркировкуверхний ряд ~ ~, нижний ряд + −четыре вывода квадратом с шагом около 5 мм; «+» и «−» в одном ряду, «~» в другом
D-72 (VS-KBPC)сверху«+», «−», «», «» по меткам на корпусеквадрат 15–17 мм с отверстием под винт в центре; выводы под пайку: у KBPC1 Ø 0,7–0,9 мм длиной не меньше 22 мм, у KBPC6 и KBPC8 — Ø 0,9–1,1 мм длиной не меньше 25,4 мм

У GBU4 Vishay нормирует момент затяжки: не больше 10 см·кг, рекомендуется 5,7 см·кг; изоляция корпуса от выводов — 1500 В (действ.), поэтому мост можно прижимать к радиатору без изолирующей прокладки.

Нагрев: расчёт при 2 А

В мосте в каждый полупериод ток идёт через два диода, и потери считают по двум падениям: P ≈ 2 · VF · IF(AV). Для GBU4 при 2 А с наибольшим падением 1,0 В получается P ≈ 2 · 1,0 · 2 = 4 Вт (наш расчёт; по графику прямой характеристики при 2 А падение меньше 1 В, так что это верхняя оценка). На плате без радиатора с RθJA = 22 °C/Вт кристалл перегреется на 4 · 22 ≈ 88 °C: при 40 °C внутри корпуса прибора — около 128 °C, ниже предела 150 °C, но без запаса на пыль и соседние горячие детали. С радиатором остаётся только RθJC = 4,2 °C/Вт: 4 · 4,2 ≈ 17 °C над температурой корпуса. Так же считают нагрев любого моста; подобрать радиатор поможет калькулятор.

Для DB107 при полном токе 1 А потери P ≈ 2 · 1,1 · 1 = 2,2 Вт, а с RθJA = 40 К/Вт перегрев — 88 К: отсюда и ограничение 1 А при 40 °C. С конденсатором фильтра ток ещё снижают: при 0,8 А потери падают до 1,76 Вт. Импульсный ток при зарядке пустого конденсатора в момент включения ограничен IFSM: 50 А для DB107 на один полупериод, 150 А для GBU4 — при большом конденсаторе и низкоомной обмотке между мостом и конденсатором ставят термистор или резистор.

Типичное включение

  • Вторичная обмотка трансформатора — на два вывода «~»; к «+» и «−» — конденсатор фильтра и нагрузка. Выбор обмотки — в калькуляторе трансформатора.
  • Напряжение моста — не ниже 1,4 · VRMS обмотки плюс запас на выбросы: для 24 В обмотки хватает 100 В, но 400-вольтовая модель стоит столько же и держит помехи из сети.
  • Средний ток моста — не меньше тока нагрузки с запасом: на плате без радиатора у GBU4 это 3 А, у DB107 — 1 А, при ёмкостной нагрузке на 20 % меньше.
  • Предохранитель выбирают по I²t моста: у GBU4 93 А²с, у KBPC6 78 А²с — вставка должна сгорать раньше. Мост на 3 А из выводных диодов собирают из четырёх 1N5400–1N5408.

Частые ошибки

  • Ток берут по заголовку. «4 А» у GBU4 — на радиаторе при корпусе 100 °C. На плате без радиатора это 3 А, а с конденсатором фильтра — около 2,4 А (наш расчёт по правилу «минус 20 %»).
  • Путают выводы. У GBU «+» и «−» по краям, у DB-1 — в одном ряду. Перевёрнутый мост с конденсатором даёт короткое замыкание вторички.
  • Не считают падение. На мосте теряется около 2 В: при 9 В вторичной обмотке после моста и конденсатора остаётся не 12,7, а около 10,7 В под нагрузкой.
  • Забывают про импульс включения. Конденсатор 10 000 мкФ прямо на мосте без токоограничения может превысить IFSM 50 А у DB107.
  • Ставят KBPC без прижима. 6 и 8 А у KBPC6 и KBPC8 — при температуре корпуса 50 °C, то есть на радиаторе. Как связаны тепловое сопротивление и ток — в отдельной статье.

Другие диоды и их параметры — в разделе «Диоды».

Частые вопросы

Что означают буквы в названии GBU4A, GBU4J, GBU4M?

Обратное напряжение: A — 50 В, B — 100 В, D — 200 В, G — 400 В, J — 600 В, K — 800 В, M — 1000 В. Остальные параметры у всей серии одинаковые: 4 А, импульс 150 А, падение 1,0 В на диод. У DB101–DB107 и VS-KBPCx005…x10 тот же ряд напряжений записан цифрами: DB107 и KBPC610 — 1000 В, DB104 и KBPC604 — 400 В.

Выдержит ли GBU4 ток 4 А без радиатора?

Нет. 4 А Vishay гарантирует при температуре корпуса 100 °C, то есть на алюминиевой пластине 40 × 40 мм. На плате без радиатора, с площадками 12 × 12 мм и выводами 9,5 мм, предел — 3 А при 40 °C окружающего воздуха. Тепловое сопротивление кристалл–воздух при этом 22 °C/Вт, а на каждом из двух проводящих диодов падает до 1 В.

Можно ли поставить мост на 4 А вместо DB107 на 1 А?

По току — да, по корпусу — нет: DB107 стоит в маленьком DB-1 с шагом выводов около 5 мм, GBU4 — в плоском корпусе с четырьмя выводами в ряд под винт. Diodes сами пометили DB101–DB107 как не рекомендованные для новых разработок и предлагают DF005M–DF10M в корпусе DFM. При замене сверяйте расположение «~», «+» и «−» по маркировке на корпусе.

Почему при конденсаторе после моста ток нужно снижать?

Конденсатор фильтра заряжается короткими импульсами на вершинах синусоиды, и при том же среднем токе действующий ток через диоды выше, а значит, больше нагрев. Diodes для DB107 требует снижать ток на 20 %, Vishay для KBPC даёт отдельную строку: 2,4 А вместо 3 А и 4,7 А вместо 6 А. Для GBU4 такой строки нет — ориентируйтесь на те же 20 %.

Источники

  1. Vishay General Semiconductor. GBU4A thru GBU4M: Glass Passivated Single-Phase Bridge Rectifier (Document Number 88614, revision 13-Jul-2020) — Primary Characteristics и Maximum Ratings — VRRM 50…1000 В по суффиксам A, B, D, G, J, K, M, VRMS 35…700 В, IF(AV) 4,0 А при TC = 100 °C на алюминиевой пластине 40 × 40 × 1,5 мм и 3,0 А при TA = 40 °C на плате, IFSM 150 А, I²t 93 А²с, TJ −55…+150 °C; Electrical Characteristics — VF 1,0 В при 4,0 А, IR 5 мкА при 25 °C и 500 мкА при 125 °C, CJ 57 пФ; Thermal — RθJA 22 °C/Вт на плате с площадками 12 × 12 мм, RθJC 4,2 °C/Вт; корпус GBU, выводы − ~ ~ +, «+» у скошенного угла
  2. Vishay Semiconductors. VS-KBPC1, VS-KBPC6 Series: Single Phase Rectifier Bridge, 3 A, 6 A (Document Number 93585, revision 18-May-2018) — Major Ratings — IO 3 и 6 А при TC = 50 °C (2,4 и 4,7 А при ёмкостной нагрузке), IFSM 50 и 125 А при 10 мс, I²t 12,5 и 78 А²с, TJ −40…+150 °C; Voltage Ratings — VRRM 50…1000 В по суффиксам 005, 01, 02, 04, 06, 08, 10, рекомендуемое VRMS 20…500 В; VFM 1,1 и 1,2 В при IFM = 0,5 · IO; IRM 10 мкА при 25 °C и 1,0 мА при 150 °C (типичные); корпус D-72, RthJC в таблице не указано, масса 5 и 6 г; чертёж D-72 — документ 95250
  3. Vishay Semiconductors. VS-KBPC8 Series: Single Phase Rectifier Bridge, 8 A (Document Number 93586, revision 18-May-2018) — Major Ratings — IO 8 А при TC = 50 °C и 6,4 А при ёмкостной нагрузке, IFSM 125 А при 50 Гц и 137 А при 60 Гц, I²t 110 А²с при 50 Гц, TJ −55…+150 °C; Forward Conduction — VFM 1,0 В при IFM = 3,0 А, IRM 10 мкА при 25 °C и 1,0 мА при 150 °C; Thermal — RthJC 6 К/Вт, масса 6 г
  4. Diodes Incorporated. DB101–DB107: 1.0A Glass Passivated Bridge Rectifier (DS21211 Rev. 5-3) — Maximum Ratings and Electrical Characteristics — VRRM 50…1000 В для DB101–DB107, I(AV) 1,0 А при TA = 40 °C, IFSM 50 А, VF 1,1 В при 1,0 А на элемент, IR 10 мкА при 25 °C и 1,0 мА при 100 °C, RθJA 40 К/Вт на плате с площадками 13 × 13 мм, TJ −55…+150 °C; примечание 3 — при ёмкостной нагрузке ток снижать на 20 %; корпус DB-1, полярность нанесена на корпус; пометка «не рекомендуется для новых разработок, замена DF005M–DF10M»
Страница помогла?

Нашли ошибку? ·

Смотрите также