全波整流器電路圖分享

什么是全波整流器？

全波整流器被定義為一種將交流波（交流信號(hào)）每個(gè)周期的兩半轉(zhuǎn)換為脈動(dòng)直流信號(hào)的整流器。全波整流器用于將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，需要多個(gè)二極管來(lái)構(gòu)建。全波整流是將交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)的過(guò)程。

將交流電 (AC) 轉(zhuǎn)換為直流電的電路稱(chēng)為整流器。如果這種整流器對(duì)輸入交流波形的正半周和負(fù)半周都進(jìn)行整流，則該整流器是全波整流器。

全波整流器通過(guò)使用一組二極管實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。二極管僅允許一個(gè)方向的電流并阻止另一方向的電流。

全波整流器的工作原理

在該電路中，我們使用兩個(gè)二極管，每半個(gè)波一個(gè)。使用多繞組變壓器，其次級(jí)繞組通過(guò)公共中心抽頭連接被平均分成兩半。配置導(dǎo)致每個(gè)二極管在其陽(yáng)極端子相對(duì)于變壓器中心點(diǎn) C 為正時(shí)依次導(dǎo)通，在兩個(gè)半周期期間產(chǎn)生輸出。與半波整流器相比，這種整流器的優(yōu)點(diǎn)是靈活。

該電路由連接到單個(gè)負(fù)載電阻 (RL) 的兩個(gè)功率二極管組成，每個(gè)二極管依次向負(fù)載電阻提供電流。當(dāng)變壓器的A點(diǎn)相對(duì)于A點(diǎn)為正時(shí)，二極管D1正向?qū)?，如箭頭所示。當(dāng)B點(diǎn)相對(duì)于C點(diǎn)在負(fù)半周期內(nèi)為正值時(shí)，二極管D2正向?qū)?，流?jīng)電阻R的電流在波形的兩個(gè)半周期內(nèi)方向相同。

電阻R兩端的輸出電壓是兩個(gè)波形的相量和，也稱(chēng)為雙相電路。每個(gè)二極管產(chǎn)生的每個(gè)半波之間的空間現(xiàn)在被另一個(gè)二極管填充。負(fù)載電阻兩端的平均直流輸出電壓現(xiàn)在是單個(gè)半波整流器電路的兩倍，并且假設(shè)沒(méi)有損耗，約為峰值電壓的 0.637Vmax。 VMAX 是次級(jí)繞組一半的最大峰值，VRMS 是 RMS 值。

全波整流器電路圖分享

1、帶電容濾波器的全波整流器電路圖

全波整流器的主要功能是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。顧名思義，該整流器對(duì) i/p 交流信號(hào)的兩個(gè)半周期進(jìn)行整流，但在 o/p 處獲取的直流信號(hào)仍然有一些波形。為了減少輸出端的這些波，使用了這個(gè)濾波器。

在使用電容濾波器的全波整流電路中，電容C位于RL負(fù)載電阻兩端。該整流器的工作原理與半波整流器幾乎相同。唯一的區(qū)別是半波整流器只有二分之一周期（正或負(fù)），而全波整流器有兩個(gè)周期（正和負(fù)）。

一旦在整個(gè)正半周期內(nèi)施加 i/p 交流電壓，D1 二極管就會(huì)獲得正向偏置并允許電流流動(dòng)，而 D2 二極管則獲得反向偏置并阻止電流流動(dòng)。

在上述半個(gè)周期中，D1 二極管中的電流經(jīng)過(guò)濾波器并為電容器供電。但是，只有當(dāng)施加的電壓高于電容器電壓時(shí)，電容器才會(huì)充電。首先，電容器不會(huì)充電，因?yàn)殡娙萜靼逯g不會(huì)留下電壓。因此，當(dāng)電壓接通時(shí)，電容器將立即充電。

在整個(gè)傳輸時(shí)間內(nèi)，電容器被充電至 i/p 電源電壓的最高值。電容器在正半周期的四分之一波形處包含最高電荷。此時(shí)，電源電壓相當(dāng)于電容器的電壓。一旦交流電壓開(kāi)始下降并低于電容器的電壓，之后電容器開(kāi)始逐漸放電。

當(dāng) i/p 交流電壓源出現(xiàn)負(fù)半周期時(shí)，D1 二極管會(huì)出現(xiàn)反向偏置，但 D2 二極管會(huì)出現(xiàn)正向偏置。在整個(gè)負(fù)半周期中，第二個(gè)二極管中的電流使濾波器對(duì)電容器充電。但是，當(dāng)施加的交流電壓高于電容器的電壓時(shí)，電容器充電就會(huì)簡(jiǎn)單地發(fā)生。

電路中的電容器沒(méi)有充滿(mǎn)電，因此充電不會(huì)立即發(fā)生。一旦電源電壓高于電容器的電壓，電容器就會(huì)充電。在這兩個(gè)半周期中，電流將以相似的方向流過(guò) RL 負(fù)載電阻。因此，我們要么獲得整個(gè)正半周期，要么獲得負(fù)半周期。這樣，我們就可以得到總的正半周。

2、全波二極管整流器電路圖

全波二極管整流器的電路圖如下：

全波整流也可以使用由四個(gè)二極管組成的橋式整流器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)該圖，當(dāng)D1和D3正向偏置時(shí)，它們導(dǎo)通，但D2和D4以及D1和D3上的反向偏置在兩種情況下負(fù)載電流在相同方向上。

橋式整流器比簡(jiǎn)單的全波整流器有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。它的性能和效率優(yōu)于簡(jiǎn)單的全時(shí)整流器。

3、中心抽頭全波整流器電路圖

中心抽頭全波整流電路的電路圖如下所示。該整流器電路可以設(shè)計(jì)有一個(gè)交流電源、兩個(gè)二極管、一個(gè)負(fù)載電阻和一個(gè)中心抽頭變壓器。如下電路圖所示，兩個(gè)二極管連接到中心抽頭變壓器的兩端。

電路內(nèi)的交流電源提供給中心抽頭變壓器的主繞組。連接在次級(jí)（次要）繞組中心的中心抽頭或額外導(dǎo)線(xiàn)將 i/p 電壓分為兩部分。

次級(jí)繞組的較高部分耦合到“D1”二極管，而較低部分耦合到“D2”二極管。兩個(gè)二極管都使用中心抽頭變壓器簡(jiǎn)單地連接到負(fù)載電阻 (RL)。通常，中心抽頭被視為接地點(diǎn)或零電壓參考。

4、使用SCR的全波整流器電路圖

對(duì)于 全波整流 ，兩個(gè) SCR 連接在中心膠帶次級(jí)上，如圖所示。兩個(gè) SCR 的柵極均由兩個(gè)柵極控制電源電路供電。

一個(gè) SCR 在正半周期間導(dǎo)通，另一個(gè)在負(fù)半周期間導(dǎo)通，因此負(fù)載電路中電流單向流動(dòng)。該電路相對(duì)于普通全波整流電路的主要優(yōu)點(diǎn)是可以通過(guò)調(diào)節(jié)柵極電流來(lái)控制輸出電壓。

5、使用CA3140運(yùn)算放大器的單電源精密全波整流器電路圖

下圖描述了精密全波整流電路。該電路僅需要一個(gè)電源，使其適用于電池供電的設(shè)備。

在輸入的正周期期間，信號(hào)通過(guò)反饋網(wǎng)絡(luò)直接饋送到輸出，給出Vout=R3/(R1+R2+R3)的傳遞函數(shù)。在輸入的正周期，二極管1N914斷開(kāi)運(yùn)算放大器輸出，因?yàn)檫\(yùn)算放大器輸出為零。

在輸入信號(hào)的負(fù)周期期間，CA3140 用作普通反相放大器，增益等于 -R2/R1。當(dāng)滿(mǎn)足圖中所示的兩個(gè)方程的等式時(shí)，全波輸出是對(duì)稱(chēng)的。請(qǐng)注意，輸出沒(méi)有緩沖，因此輸出應(yīng)僅連接到高阻抗級(jí)，其阻抗遠(yuǎn)高于 R3。注意：圖中顯示的方程GAIN=(R2/R1)=X=(R3/(R1R2+R3))是錯(cuò)誤的，正確的公式應(yīng)該是GAIN=(R2/R1)=X=(R3/ (R1+R2+R3))。

6、單運(yùn)放全波整流器電路圖

下圖所示的全波整流電路即使采用 5 V 單電源供電，也能提供高達(dá) ±2.5 V 的輸入信號(hào)絕對(duì)值。

該放大器充當(dāng)負(fù)輸入的單位增益逆變器。運(yùn)算放大器輸出由正信號(hào)強(qiáng)制接地。 1N914 二極管變?yōu)榉聪蚱茫盘?hào)通過(guò) R1 和 R2 到達(dá)輸出。負(fù)載阻抗會(huì)導(dǎo)致輸出不對(duì)稱(chēng)，因?yàn)檩敵鲎杩谷Q于輸入極性。這可以通過(guò)減小 R2 以實(shí)現(xiàn)恒定負(fù)載阻抗來(lái)糾正。第二個(gè) OP90 可以緩沖變化的負(fù)載或重負(fù)載。具有 4 Vp-p、10 Hz 輸入信號(hào)的全波整流器的輸出也如圖所示。