整流電路工作原理詳解

電力網(wǎng)供給用戶的是交流電,而各種無線電裝置需要用直流電。整流,就是把交流電變?yōu)橹绷麟姷倪^程。利用具有單向?qū)щ娞匦缘钠骷?可以把方向和大小交變的電流變換為直流電。下面介紹利用晶體二極管組成的各種整流電路。

一、半波整流電路

圖5-1、是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(fù)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(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。

全波整流電路的工作原理,可用圖5-4 所示的波形圖說明。在0~π間內(nèi),e2a 對(duì)Dl為正向電壓,D1 導(dǎo)通,在Rfz 上得到上正下負(fù)的電壓;e2b 對(duì)D2為反向電壓,D2 不導(dǎo)通(見圖5-4(b)。在π-2π時(shí)間內(nèi),e2b 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 對(duì)D1為反向電壓,D1 不導(dǎo)通(見圖5-4(C)。

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(Usc=0.9e2,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。

圖5-5(a )為橋式整流電路圖,(b)圖為其簡化畫法。

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。

上述工作狀態(tài)分別如圖5-6(A) (B)所示。

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?？傊?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,有幾只管子串聯(lián),每只管子承受的反向電壓就應(yīng)等于總電壓的幾分之一。但因?yàn)槊恐欢O管的反向電阻不盡相同,會(huì)造成電壓分配不均:內(nèi)阻大的二極管,有可能由于電壓過高而被擊穿,并由此引起連鎖反應(yīng),逐個(gè)把二極管擊穿。在二極管上并聯(lián)的電阻R,可以使電壓分配均勻。均壓電阻要取阻值比二極管反向電阻值小的電阻器,各個(gè)電阻器的阻值要相等。

審核編輯：湯梓紅