各種整流電路詳解(推薦)

1、各種整流電路橋式整流電路圖及工作原理介紹橋式整流電路如圖 1所示,圖(a 、 (b 、 (c 是橋式整流電路的三種不同畫法。由電源變壓器、四只整流二 極管 D14 和負(fù)載電阻 RL 組成。四只整流二極管接成電橋形式,故稱橋式整流。 圖 1 橋式整流電路圖橋式整流電路的工作原理如圖 2所示。圖 2 橋式整流電路原理圖在 u2的正半周, D1、 D3導(dǎo)通, D2、 D4截止,電流由 TR 次級(jí)上端經(jīng) D1 RL D3回到 TR 次級(jí)下端,在負(fù)載 RL 上得到一半波整流電壓;在 u2的負(fù)半周, D1、 D3截止, D2、 D4導(dǎo)通,電流由 Tr 次級(jí)的下端經(jīng) D2 RL D4 回 到 Tr 次級(jí)上端

2、,在負(fù)載 RL 上得到另一半波整流電壓。這樣就在負(fù)載 RL 上得到一個(gè)與全波整流相同的電壓波形,其電流的計(jì)算與全波整流相同,即流過每個(gè)二極管的平均電流為:ID = IL/2 = 0.45 U2/RL什么叫硅橋 , 什么叫橋堆目前,小功率橋式整流電路的四只整流二極管,被接成橋路后封裝成一個(gè)整流器件,稱 " 硅橋 " 或 " 橋堆 " ,使用 方便,整流電路也常簡(jiǎn)化為圖 1(c 的形式。橋式整流電路克服了全波整流電路要求變壓器次級(jí)有中心抽頭和二極管承受反壓大的缺點(diǎn), 但多用了兩只二極 管。在半導(dǎo)體器件發(fā)展快,成本較低的今天,此缺點(diǎn)并不突出,因而橋式整流電路在

3、實(shí)際中應(yīng)用較為廣泛。 電設(shè)計(jì)網(wǎng)( 二極管整流電路原理與分析半波整流二極管半波整流電路實(shí)際上利用了二極管的單向?qū)щ娞匦浴．?dāng)輸入電壓處于交流電壓的正半周時(shí), 二極管導(dǎo)通, 輸出電壓 v o =v i -v d 。 當(dāng)輸入電壓處于交流電壓的負(fù)半周時(shí), 二極管截止,輸出電壓 v o =0。半波整流電路輸入和輸出電壓的波形如圖所示。電設(shè)計(jì)網(wǎng)( 圖 3二極管半波整流電路對(duì)于使用直流電源的電動(dòng)機(jī)等功率型的電氣設(shè)備,半波整流輸出的脈動(dòng)電壓就足夠了。但對(duì)于電子電路,這種 電壓則不能直接作為半導(dǎo)體器件的電源,還必須經(jīng)過平滑(濾波處理。平滑處理電路實(shí)際上就是在半波整流的輸 出端接一個(gè)電容,在交流電壓正半周時(shí),交流電

4、源在通過二極管向負(fù)載提供電源的同時(shí)對(duì)電容充電,在交流電壓負(fù) 半周時(shí),電容通過負(fù)載電阻放電。 圖 4電容輸出的二極管半波整流電路通過上述分析可以得到半波整流電路的基本特點(diǎn)如下:(1半波整流輸出的是一個(gè)直流脈動(dòng)電壓。(2半波整流電路的交流利用率為 50%。(3電容輸出半波整流電路中,二極管承擔(dān)最大反向電壓為 2倍交流峰值電壓(電容輸出時(shí)電壓疊加 。 (3實(shí)際電路中,半波整流電路二極管和電容的選擇必須滿足負(fù)載對(duì)電流的要求。全波整流當(dāng)輸入電壓處于交流電壓的正半周時(shí),二極管 D 1導(dǎo)通,輸出電壓 V o =v i -V D 1。當(dāng)輸入電壓處于交流電壓的負(fù)半周 時(shí),二極管 D 2導(dǎo)通,輸出電壓 V o =

5、v i -V D 2。 圖 5二極管全波整流電路由上述分析可知, 二極管全波整流電路輸出的仍然是一個(gè)方向不變的脈動(dòng)電壓, 但脈動(dòng)頻率是半波整流的一倍。 通過與半波整流相類似的計(jì)算,可以得到全波整流輸出電壓有效值 V o rsm =0.9U rsm 。全波整流輸出的直流脈動(dòng)電壓仍然不能滿足電子電路對(duì)直流電源的要求,必須經(jīng)過平滑(濾波處理。與半波 整流相同,平滑處理電路是在全波整流的輸出端接一個(gè)電容。電容在脈動(dòng)電壓的兩個(gè)峰值之間向負(fù)載放電,使輸出 電壓得到相應(yīng)的平滑。電設(shè)計(jì)網(wǎng)( 圖 6 電容輸出的二極管全波整流電路通過上述分析可以得到全波整流電路的基本特點(diǎn)如下:(1全波整流輸出的是一個(gè)直流脈動(dòng)電壓

6、。(2全波整流電路的交流利用率為 100%。(3電容輸出全波整流電路,二極管承擔(dān)的最大反向電壓為 2倍交流峰值電壓(電容輸出時(shí)電壓疊加 。(4實(shí)際電路中,全波整流電路中二極管和電容的選擇必須滿足負(fù)載對(duì)電流的要求。橋式整流所謂橋式整流電路,就是用二極管組成一個(gè)整流電橋。當(dāng)輸入電壓處于交流電壓正半周時(shí),二極管 D 1、負(fù)載電阻 R L 、 D 3構(gòu)成一個(gè)回路(圖 5中虛線所示 ,輸出電壓 V o =v i -V D 1-V D 3。輸入電壓處于交流電壓負(fù)半周時(shí),二極管 D 2、負(fù)載電阻 R L 、 D 4構(gòu)成一個(gè)回路,輸出電壓 V o =v i -V D 2-V D 4。 圖中濾波電容的工作狀態(tài)。

7、圖 7二極管橋式整流電路由上述分析可知,二極管橋式整流電路輸出的也是一個(gè)方向不變的脈動(dòng)電壓,但脈動(dòng)頻率是半波整流的一 倍。 與半波整流輸出電壓有效值計(jì)算相類似,可以得到橋式整流輸出電壓有效值 V o rsm =0.9U rs m 。通過上述分析,可以得到橋式整流電路的基本特點(diǎn)如下:(1橋式整流輸出的是一個(gè)直流脈動(dòng)電壓。(2橋式整流電路的交流利用率為 100%。(3電容輸出橋式整流電路,二極管承擔(dān)的最大反向電壓為 2倍的交流峰值電壓(電容輸出時(shí)電壓疊加 。(4橋式整流電路二極管的負(fù)載電流僅為半波整流的一半。(5實(shí)際電路中,橋式整流電路中二極管和電容的選擇必須滿足負(fù)載對(duì)電流的要求。 各種整流電路及

8、工作原理介紹本文介紹一下利用二極管組成的各種整流電路及工作原理一、半波整流電路圖 5-1、是一種 最簡(jiǎn)單的整流電路。它由電源變壓器 B 、整流二極管 D 和負(fù)載電阻 R fz ,組成。變壓器把市 電電壓(多為 220伏變換為所需要的交變電壓 e2, D 再把交流電變換為脈動(dòng)直流電。下面從圖 5-2的波形圖上看著二極管是怎樣整流的。變壓器砍級(jí)電壓 e2,是一個(gè)方向和大小都隨時(shí)間變化的正弦波電壓,它的波形如圖 5-2(a 所示。在 0 K 時(shí)間內(nèi), e2為正半周即變壓器上端為正下端為負(fù)。此時(shí)二極管承受正向電壓面導(dǎo)通, e2通過它加在負(fù)載電阻 R fz 上,在 2時(shí)間內(nèi), e2為負(fù)半周,變壓器次級(jí)下

9、端為正,上端為負(fù)。這時(shí) D 承受反向電壓,不導(dǎo)通, R fz ,上 無電壓。在 2時(shí)間內(nèi),重復(fù) 0時(shí)間的過程,而在 34時(shí)間內(nèi),又重復(fù) 2時(shí)間的過程這樣 反復(fù)下去,交流電的負(fù)半周就被 " 削 " 掉了,只有正半周通過 R fz ,在 R fz 上獲得了一個(gè)單一右向(上正下負(fù)的電 壓,如圖 5-2(b 所示,達(dá)到了整流的目的,但是,負(fù)載電壓 Usc 。以及負(fù)載電流的大小還隨時(shí)間而變化,因此, 通常稱它為脈動(dòng)直流。這種除去半周、 圖下半周的整流方法, 叫半波整流。不難看出, 半波整說是以 " 犧牲 " 一半交流為代價(jià)而換 取整流效果的, 電流利用率很低 (計(jì)

10、算表明, 整流得出的半波電壓在整個(gè)周期內(nèi)的平均值, 即負(fù)載上的直流電壓 Usc =0.45e2 因此常用在高電壓、小電流的場(chǎng)合,而在一般無線電裝置中很少采用。電設(shè)計(jì)網(wǎng)( 電設(shè)計(jì)網(wǎng)( 電設(shè)計(jì)網(wǎng)（） 二、全波整流電路 如果把整流電路的結(jié)構(gòu)作一些調(diào)整， 可以得到一種能充分利用電能的全波整流電路。 5-3 是全波整流電 圖 路的電原理圖。 全波整流電路， 可以看作是由兩個(gè)半波整流電路組合成的。 變壓器次級(jí)線圈中間需要引出一個(gè)抽頭， 把次組線圈分成兩個(gè)對(duì)稱的繞組，從而引出大小相等但極性相反的兩個(gè)電壓 e2a 、e2b ，構(gòu)成 e2a 與 e2b 、D2、Rfz ，兩個(gè)通電回路。 全波整流電路的工作原理，

11、 可用圖 5-4 所示的波形圖說明。 0 間內(nèi)， 在 e2a 通，在 Rfz 上得到上正下負(fù)的電壓；e2b 對(duì) Dl 為正向電壓， 導(dǎo) D1 、D1、Rfz 對(duì) D2 為反向電壓，D2 不導(dǎo)通（見圖 5-4（b）。在 -2 時(shí)間內(nèi)，e2b 對(duì) D1 為反向電壓，D1 不導(dǎo)通（見圖 對(duì) D2 為正向電壓，D2 導(dǎo)通，在 Rfz 上得到的仍然是上正下負(fù)的電壓；e2a 5-4 C） （ 。 電設(shè)計(jì)網(wǎng)（） 6 電設(shè)計(jì)網(wǎng)（） 如此反復(fù)，由于兩個(gè)整流元件 D1、D2 輪流導(dǎo)電，結(jié)果負(fù)載電阻 Rfz 上在正、負(fù)兩個(gè)半周作用期間，都有同一 方向的電流通過，如圖 5-4（b）所示的那樣，因此稱為全波整流，全波整

12、流不僅利用了正半周，而且還巧妙地利用 了負(fù)半周，從而大大地提高了整流效率（Usc0.9e2，比半波整流時(shí)大一倍）。 圖 5-3 所示的全波整濾電路，需要變壓器有一個(gè)使兩端對(duì)稱的次級(jí)中心抽頭，這給制作上帶來很多的麻煩。另 外，這種電路中，每只整流二極管承受的最大反向電壓，是變壓器次級(jí)電壓最大值的兩倍，因此需用能承受較高電 壓的二極管。 電設(shè)計(jì)網(wǎng)（） 圖 5-5（a）為橋式整流電路圖 （b）圖為其簡(jiǎn)化畫法 三、橋式整流電路 橋式整流電路是使用最多的一種整流電路。這種電路，只要增加兩只二極管口連接成"橋"式結(jié)構(gòu)，便具有全波 整流電路的優(yōu)點(diǎn)，而同時(shí)在一定程度上克服了它的缺點(diǎn)。 橋式

13、整流電路的工作原理如下：e2 為正半周時(shí)，對(duì) D1、D3 和方向電壓，Dl，D3 導(dǎo)通；對(duì) D2、D4 加反向電壓， D2、D4 截止。電路中構(gòu)成 e2、Dl、Rfz 、D3 通電回路，在 Rfz ，上形成上正下負(fù)的半波整洗電壓，e2 為負(fù)半周時(shí)， 對(duì) D2、D4 加正向電壓，D2、D4 導(dǎo)通；對(duì) D1、D3 加反向電壓，D1、D3 截止。電路中構(gòu)成 e2、D2Rfz 、D4 通電回 路，同樣在 Rfz 上形成上正下負(fù)的另外半波的整流電壓。 電設(shè)計(jì)網(wǎng)（） 7 電設(shè)計(jì)網(wǎng)（） 如此重復(fù)下去，結(jié)果在 Rfz ，上便得到全波整流電壓。其波形圖和全波整流波形圖是一樣的。從圖 5-6 中還不 難看出，橋式

14、電路中每只二極管承受的反向電壓等于變壓器次級(jí)電壓的最大值，比全波整洗電路小一半！ 四、整流元件的選擇和運(yùn)用 需要特別指出的是，二極管作為整流元件，要根據(jù)不同的整流方式和負(fù)載大小加以選擇。如選擇不當(dāng)，則或 者不能安全工作，甚至燒了管子；或者大材小用，造成浪費(fèi)。表 5-1 所列參數(shù)可供選擇二極管時(shí)參考。 另外，在高電壓或大電流的情況下，如果手頭沒有承受高電壓或整定大電濾的整流元件，可以把二極管串聯(lián)或 并聯(lián)起來使用。 圖 5-7 示出了二極管并聯(lián)的情況：兩只二極管并聯(lián)、每只分擔(dān)電路總電流的一半口三只二極管并聯(lián)，每只分擔(dān) 電路總電流的三分之一。總之，有幾只二極管并聯(lián)，"流經(jīng)每只二極管的電流就等于總電流的幾分之一。但是，在 實(shí)際并聯(lián)運(yùn)用時(shí)"，由于各二極管特性不完全一致，不能均分所通過的電流，會(huì)使有的管子困負(fù)擔(dān)過重而燒毀。因 此需在每只二極管上串聯(lián)一只阻值相同的小電阻器，使各并聯(lián)二極管流過的電流接近一致。這種均流電阻 R 一般選 用零點(diǎn)幾歐至幾十歐的電阻器。電流越大，R 應(yīng)選得越小。 圖 5-8 示出了二極管串聯(lián)的情況。顯然在理想條件下，有幾只管子