一文詳解橋式全波整流器

先舉個(gè)二極管的應(yīng)用例子。比如說手機(jī)充電器，需要把交流轉(zhuǎn)化為直流。

那怎么做呢？簡(jiǎn)單的講，是通過兩個(gè)步驟：

(1) 通過變壓器，將交流電壓220V降低到接近5V的交流電壓，比如說5.5V；

(2) 再將5.5V的交流電壓轉(zhuǎn)換成5V的直流電壓。

但是通過變壓器轉(zhuǎn)換成的5.5V交流電，正半軸和負(fù)半軸相等，平均值為0V，沒有直流。沒法用啊。所以呢，需要想辦法把平均值提上來。

那怎么個(gè)操作呢?

假設(shè)我們有辦法，只通過交流電的正半軸，但是不讓交流電的負(fù)半軸通過，那不就平均值不為0了么？然后再通過低通濾波器，直流就產(chǎn)生了。

那怎樣才能得到上面的結(jié)果呢？哪種元器件可以得到這種效果呢，電阻顯然不行。我們需要一種元器件，在正半軸的時(shí)候接通，在負(fù)半軸的時(shí)候斷開。

一個(gè)理想的二極管正好能完成這樣的操作。

假設(shè)

那么，當(dāng)VD>0時(shí)，其正偏，接通；VD<0時(shí)，其反偏，斷開。

但是，這樣說，還不太直觀啊。

可以考慮用圖形來表示二極管的I/V特性，這樣就更方便理解啦。

既然，理想二極管分別表現(xiàn)出短路和斷路的特性，即：

也就是說，VD<0時(shí)，R=∞；VD>0時(shí)，R=0時(shí)。即如下圖所示。

那再回到開頭的例子，怎樣才能實(shí)現(xiàn)只有正半軸的波形轉(zhuǎn)換呢？

理所當(dāng)然，先在電路上串個(gè)二極管，如下圖所示。

但是，理想很豐滿，現(xiàn)實(shí)很骨感。因?yàn)槎O管的陰極開路，所以輸出電流始終為0，二極管處于不確定的狀態(tài)，也就是也許導(dǎo)通，也許關(guān)斷。

所以，就要對(duì)電路做個(gè)調(diào)整，加個(gè)電阻到地。

上面這個(gè)電路，就是“半波整流器”。但是呢？目前這個(gè)電路產(chǎn)生的輸出并沒有什么用處，因?yàn)樗请S時(shí)間變化，所以無法給電子產(chǎn)品供電。

電子產(chǎn)品需要的是恒定的輸出電壓。

那怎么辦呢？

假設(shè)我們把上面的電阻，換成電容，那會(huì)咋樣？看下圖就知道啦。

另外，可以看到，當(dāng)t=t3時(shí)，Vin=-Vp, Vout=Vp-VD,on

所以二極管D1上承受著2Vp-VD,on的反偏電壓。因此，對(duì)整流器上的二極管進(jìn)行選型時(shí)，需要考慮到二極管能承受的反向電壓。

但是但是，這和實(shí)際電路還是有差別，因?yàn)樵趯?shí)際應(yīng)用中，肯定需要能向負(fù)載提供電流的。

一旦負(fù)載加上去，電容就有地方去釋放電荷了，所以電路的響應(yīng)也會(huì)有變化。

所以，分析時(shí)，有必要把RL也帶上，如下圖所示。

現(xiàn)在，C1在幾乎整個(gè)周期內(nèi)都會(huì)放電，所以，如果需要輸出的負(fù)載電流很大的話，那VR(紋波)就會(huì)很大。那怎么辦呢？可以怎樣來改善呢？

半波整流器，是通過交流的正半軸，阻止交流的負(fù)半軸。但如果有這樣一個(gè)電路，可以通過正半軸，并且可以把負(fù)半軸變正，即全波整流器。那么紋波其實(shí)就可以減半。

但怎樣實(shí)現(xiàn)這種電路呢？可以看看下圖。

因?yàn)殡娙葜辉诎雮€(gè)周期內(nèi)釋放電荷，所以紋波大小變?yōu)榧s原來的一半。而且，二極管上承載的最大電壓約為Vp.

審核編輯：湯梓紅