深度剖析半波整流的過程

半波整流

下圖顯示了施加到二極管的時變信號的最簡單圖表：

在這里，我們可以看到一個交流波形，其中周期T表示波形的一個完整周期，它是中心軸上方和下方的部分或駝峰的平均值或代數(shù)和。

這種類型的電路，其中單個整流二極管與時變正弦交流信號輸入一起施加以產(chǎn)生具有輸入值一半的直流輸出，稱為半波整流器。二極管在此電路中稱為整流器。

在交流波形的t = 0→

T/2之間的時間段內(nèi)，電壓vi的極性在下圖所示的方向上產(chǎn)生“壓力”。這允許二極管接通并以二極管符號正上方所示的極性導通。

由于二極管完全導通，用短路代替二極管將產(chǎn)生輸出，如上圖右側圖像所示。

毫無疑問，生成的輸出似乎是波形中心軸上方施加的輸入信號的精確復制。

在T/2→T期間，輸入信號vi的極性變?yōu)樨?，這導致二極管關斷，導致二極管端子上出現(xiàn)等效開路。因此，電荷在T/2→

T期間無法流過二極管路徑，導致vo為：

vo = iR = 0R = 0 V（使用歐姆定律）。響應可以在下圖中可視化：

在此圖中，我們可以看到二極管的直流輸出Vo在輸入完整周期的軸上方產(chǎn)生一個凈平均正區(qū)域，該區(qū)域可以通過以下公式確定：

Vdc = 0.318 Vm（半波）

二極管半波整流過程中的輸入vi和輸出vo電壓如下圖所示：

從上面的圖表和解釋中，我們可以將半波整流定義為二極管在其輸出端消除一半輸入周期的過程。

使用硅二極管

當硅二極管用作整流二極管時，由于它具有VT = 0.7 V的正向壓降特性，因此會產(chǎn)生正向偏置區(qū)域，如下圖所示：

VT = 0.7 V意味著現(xiàn)在輸入信號必須至少為0.7 V，以確保二極管成功導通。如果輸入VT小于0.7

V，則無法打開二極管，二極管將繼續(xù)處于開路模式，Vo = 0 V。

當二極管在整流過程中導通時，它會產(chǎn)生一個直流輸出，該輸出承載電壓差vo - vi的固定電壓電平，等于上述0.7

V的正向壓降。我們可以用以下公式表示這個固定水平：

vo = vi - VT

這會導致軸上方的平均輸出電壓降低，導致二極管的整流輸出略有凈降低。

參考上圖，如果我們認為Vm（峰值信號電平）比VT足夠高，使得Vm》》VT，我們可以使用以下公式非常準確地評估二極管的平均直流輸出值。

Vdc ? 0.318（Vm - VT）

更準確地說，如果輸入交流峰值足夠高于二極管的VT（正向壓降），那么我們可以簡單地使用前面的公式來估計二極管的整流直流輸出：

Vdc = 0.318 Vm

半橋整流器求解示例

問題：

評估輸出vo并找出輸出的直流幅度，用于如下所示的電路設計：

溶液：對于上述電路網(wǎng)絡，二極管將為輸入信號的負部分打開，vo將如下圖所示。

對于輸入交流周期的整個周期，直流輸出將為：

Vdc = 0.318Vm = - 0.318（20 V） = - 6.36 V

負號表示輸出直流的極性，與問題下圖中提供的符號相反。

問題#2：考慮到二極管是硅二極管，解決上述問題。

如果是硅二極管，輸出波形如下所示：

輸出直流可以按如下說明計算：

V 直流 ? - 0.318（Vm - 0.7 V） = - 0.318（19.3 V） ? - 6.14 V

0.7 V系數(shù)引起的輸出直流電壓降約為0.22V或約3.5%