二極管整流電路和工作原理解析

晶體二極管實際上就是一個P-N結所構成，它具有單向導電性，能使交流電變為直流電，這種作用稱為整流。

1.二極管整流電路作用

 “整流電路”（rectifying circuit）是把交流電能轉換為直流電能的電路。大多數整流電路由變壓器、整流主電路和濾波器等組成。它在直流電動機的調速、發電機的勵磁調節、電解、電鍍等領域得到廣泛應用。20世紀70年代以后，主電路多用硅整流二極管和晶閘管組成。濾波器接在主電路與負載之間，用于濾除脈動直流電壓中的交流成分。變壓器設置與否視具體情況而定。變壓器的作用是實現交流輸入電壓與直流輸出電壓間的匹配以及交流電網與整流電路之間的電隔離。

整流電路的作用是將交流降壓電路輸出的電壓較低的交流電轉換成單向脈動性直流電，這就是交流電的整流過程，整流電路主要由整流二極管組成。經過整流電路之后的電壓已經不是交流電壓，而是一種含有直流電壓和交流電壓的混合電壓。習慣上稱單向脈動性直流電壓。

半波整流電路是一種除去半周、圖下半周的整流方法。不難看出，半波整波可以說是以"犧牲"一半交流為代價而換取整流效果的，電流利用率很低（計算表明，整流得出的半波電壓在整個周期內的平均值，即負載上的直流電壓Usc =0.45e2 ）因此常用在高電壓、小電流的場合，而在一般無線電裝置中很少采用。

全波整流電路可以看作是由兩個半波整流電路組合成的。變壓器次級線圈中間需要引出一個抽頭，把次組線圈分成兩個對稱的繞組，從而引出大小相等但極性相反的兩個電壓e2a 、e2b ，構成e2a 、D1、Rfz與e2b 、D2 、Rfz ，兩個通電回路。

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"式結構，便具有全波整流電路的優點，而同時在一定程度上克服了它的缺點。

2.二極管整流電路圖

3.二極管整流電路原理

1、半波整流電路

一種最簡單的整流電路。它由電源變壓器B 、整流二極管D 和負載電阻Rfz ,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直流電。

變壓器砍級電壓e2,是一個方向和大小都隨時間變化的正弦波電壓,在0~K時間內,e2為正半周即變壓器上端為正下端為負。此時二極管承受正向電壓面導通,e2通過它加在負載電阻Rfz上,在π~2π 時間內,e2為負半周,變壓器次級下端為正,上端為負。這時D承受反向電壓,不導通,Rfz,上無電壓。在π~2π時間內,重復0~π 時間的過程,而在3π~4π時間內,又重復π~2π時間的過程…這樣反復下去,交流電的負半周就被"削"掉了,只有正半周通過Rfz,在Rfz上獲得了一個單一右向(上正下負)的電壓,達到了整流的目的,但是,負載電壓Usc。以及負載電流的大小還隨時間而變化,因此,通常稱它為脈動直流。

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"一半交流為代價而換取整流效果的,電流利用率很低(計算表明,整流得出的半波電壓在整個周期內的平均值,即負載上的直流電壓Usc =0.45e2 )因此常用在高電壓、小電流的場合,而在一般無線電裝置中很少采用。

2、全波整流電路

全波整流電路,可以看作是由兩個半波整流電路組合成的。變壓器次級線圈中間需要引出一個抽頭,把次組線圈分成兩個對稱的繞組,從而引出大小相等但極性相反的兩個電壓e2a 、e2b ,構成e2a、D1、Rfz與e2b、D2、Rfz,兩個通電回路。

在0~π間內,e2a對Dl為正向電壓,D1 導通,在Rfz上得到上正下負的電壓;e2b對D2為反向電壓,D2 不導通。在π-2π時間內,e2b 對D2為正向電壓,D2導通,在Rfz 上得到的仍然是上正下負的電壓;e2a對D1為反向電壓,D1 不導通。

如此反復,由于兩個整流元件D1、D2輪流導電,結果負載電阻Rfz 上在正、負兩個半周作用期間,都有同一方向的電流通過,因此稱為全波整流,全波整流不僅利用了正半周,而且還巧妙地利用了負半周,從而大大地提高了整流效率(Usc=0.9e2,比半波整流時大一倍)。

3、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"式結構,便具有全波整流電路的優點,而同時在一定程度上克服了它的缺點。

e2為正半周時,對D1、D3和方向電壓,Dl,D3導通;對D2、D4加反向電壓,D2、D4截止。電路中構成e2、Dl、Rfz 、D3通電回路,在Rfz ,上形成上正下負的半波整洗電壓,e2為負半周時,對D2、D4加正向電壓,D2、D4導通;對D1、D3加反向電壓,D1、D3截止。電路中構成e2、D2Rfz  、D4通電回路,同樣在Rfz 上形成上正下負的另外半波的整流電壓。

此重復下去,結果在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。橋式電路中每只二極管承受的反向電壓等于變壓器次級電壓的最大值,比全波整洗電路小一半!

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