二極管最流行的應(yīng)用是整流。簡(jiǎn)單定義，整流是將交流電(AC)轉(zhuǎn)換為直流電(DC)。這涉及一種僅允許電荷單向流動(dòng)的裝置，最簡(jiǎn)單的整流電路是半波整流器，它只允許交流波形的一半通過(guò)到負(fù)載。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(zhuǎn)換成單向脈動(dòng)性直流電，這就是交流電的整流過(guò)程，整流電路主要由整流二極管組成。經(jīng)過(guò)整流電路之后的電壓已經(jīng)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(xí)慣上稱(chēng)單向脈動(dòng)性直流電壓。下面小編為大家介紹幾種由二極管組成的整流電路：
1.半波整流電路
半波整流電路見(jiàn)圖1。其中B1是電源變壓器，D1是整流二極管，R1是負(fù)載。B1次級(jí)是一個(gè)方向和大小隨時(shí)間變化的正弦波電壓，波形如圖2(a)所示。0～π期間是這個(gè)電壓的正半周，這時(shí)B1次級(jí)上端為正下端為負(fù)，二極管D1正向?qū)ǎ娫措妷杭拥截?fù)載R1上，負(fù)載R1中有電流通過(guò);π～2π期間是這個(gè)電壓的負(fù)半周，這時(shí)B1次級(jí)上端為負(fù)下端為正，二極管D1反向截止，沒(méi)有電壓加到負(fù)載R1上，負(fù)載R1中沒(méi)有電流通過(guò)。在2π～3π、3π～4π等后續(xù)周期中重復(fù)上述過(guò)程，這樣電源負(fù)半周的波形被“削”掉，得到一個(gè)單一方向的電壓，波形如圖2(b)所示。由于這樣得到的電壓波形大小還是隨時(shí)間變化，被稱(chēng)為脈動(dòng)直流。
圖1半波整流電路圖
圖2半波整流波形圖
設(shè)B1次級(jí)電壓為E，理想狀態(tài)下負(fù)載R1兩端的電壓可用下面的公式求出：
整流二極管D1承受的反向峰值電壓為：
由于半波整流電路只利用電源的正半周，電源的利用效率非常低，所以半波整流電路僅在高電壓、小電流等少數(shù)情況下使用，一般電源電路中很少使用。
2.全波整流電路
由于半波整流電路的效率較低，于是人們很自然的想到將電源的負(fù)半周也利用起來(lái)，這樣就有了全波整流電路。全波整流電路圖見(jiàn)圖3。相對(duì)半波整流電路，全波整流電路多用了一個(gè)整流二極管D2，變壓器B1的次級(jí)也增加了一個(gè)中心抽頭。這個(gè)電路實(shí)質(zhì)上是將兩個(gè)半波整流電路組合到一起。在0～π期間B1次級(jí)上端為正下端為負(fù)，D1正向?qū)ǎ娫措妷杭拥絉1上，R1兩端的電壓上端為正下端為負(fù)，其波形如圖4(b)所示，其電流流向如圖5所示;在π～2π期間B1次級(jí)上端為負(fù)下端為正，D2正向?qū)ǎ娫措妷杭拥絉1上，R1兩端的電壓還是上端為正下端為負(fù)，其波形如圖4(c)所示，其電流流向如圖6所示。在2π～3π、3π～4π等后續(xù)周期中重復(fù)上述過(guò)程，這樣電源正負(fù)兩個(gè)半周的電壓經(jīng)過(guò)D1、D2整流后分別加到R1兩端，R1上得到的電壓總是上正下負(fù)，其波形如圖4(d)所示。
圖3全波整流電路圖
圖4全波整流波形圖
圖5全波整流電路原理分析1
圖6全波整流電路原理分析2
設(shè)B1次級(jí)電壓為E，理想狀態(tài)下負(fù)載R1兩端的電壓可用下面的公式求出：
整流二極管D1和D2承受的反向峰值電壓為：
全波整流電路每個(gè)整流二極管上流過(guò)的電流只是負(fù)載電流的一半，比半波整流小一倍。
3.橋式整流電路
由于全波整流電路需要特制的變壓器，制作起來(lái)比較麻煩，于是出現(xiàn)了一種橋式整流電路。這種整流電路使用普通的變壓器，但是比全波整流多用了兩個(gè)整流二極管。由于四個(gè)整流二極管連接成電橋形式，所以稱(chēng)這種整流電路為橋式整流電路，如圖7所示。
圖7橋式整流電路圖
由圖8可以看出在電源正半周時(shí)，B1次級(jí)上端為正，下端為負(fù)，整流二極管D4和D2導(dǎo)通，電流由變壓器B1次級(jí)上端經(jīng)過(guò)D4、R1、D2回到變壓器B1次級(jí)下端;由圖9可以看出在電源負(fù)半周時(shí)，B1次級(jí)下端為正，上端為負(fù)，整流二極管D1和D3導(dǎo)通，電流由變壓器B1次級(jí)下端經(jīng)過(guò)D1、R1、D3回到變壓器B1次級(jí)上端。R1兩端的電壓始終是上正下負(fù)，其波形與全波整流時(shí)一致。
圖8橋式整流原理原理分析1
圖9橋式整流原理原理分析2
設(shè)B1次級(jí)電壓為E，理想狀態(tài)下負(fù)載R1兩端的電壓可用下面的公式求出：
整流二極管D1和D2承受的反向峰值電壓為：
橋式整流電路每個(gè)整流二極管上流過(guò)的電流是負(fù)載電流的一半，與全波整流相同。
通常情況下橋式整流電路都簡(jiǎn)化成圖10的形式。
圖10橋式整流簡(jiǎn)化形成電路圖
4.整流二極管選用
(1)選用整流二極管時(shí)，主要應(yīng)考慮其最大整流電流、最大反向工作電流、截止頻率及反向恢復(fù)時(shí)間等參數(shù)。
(2)普通串聯(lián)穩(wěn)壓電源電路中使用的整流二極管，對(duì)截止頻率的反向恢復(fù)時(shí)間要求不高，只要根據(jù)電路的要求選擇最大整流電流和最大反向工作電流符合要求的整流二極管即可。例如，1N系列、2CZ系列、RLR系列等。
(3)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的整流電路及脈沖整流電路中使用的整流二極管，應(yīng)選用工作頻率較高、反向恢復(fù)時(shí)間較短的整流二極管(例如RU系列、EU系列、V系列、1SR系列等)或選擇快恢復(fù)二極管。
5.關(guān)于二極管整流電路的常見(jiàn)問(wèn)題
5.1什么是二極管整流電路?
二極管整流電路是電子設(shè)備中使用的關(guān)鍵電路之一。它們可用于開(kāi)關(guān)模式電源和線(xiàn)性電源、RF信號(hào)解調(diào)、RF功率感測(cè)等等。
5.2整流電路中二極管的作用是什么?
二極管的特性是根據(jù)施加電壓的方向，電流流動(dòng)(正向)或電流不流動(dòng)(反向)。這用于將交流(AC)電壓轉(zhuǎn)換為直流(DC)。
5.3二極管整流器的工作原理是什么?
整流器是一種通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)接觸二極管將交流電(AC)轉(zhuǎn)換為直流電(DC)的設(shè)備。二極管只允許一個(gè)方向的電流,二極管的這種獨(dú)特特性使其可以通過(guò)將交流電轉(zhuǎn)換為直流電源來(lái)充當(dāng)整流器。
5.4二極管是整流器嗎?
整流器是一種特殊類(lèi)型的二極管，可將交流電(AC)轉(zhuǎn)換為直流電(DC)。這是一個(gè)重要的過(guò)程，因?yàn)榻涣麟娔軌蛑芷谛缘胤崔D(zhuǎn)方向，而直流電始終以單一方向流動(dòng)，因此易于控制。
5.5二極管整流器的局限性是什么?
這種整流器很難找到次級(jí)繞組上的中心抽頭。直流輸出很小，因?yàn)槭褂妹總€(gè)二極管只利用了變壓器次級(jí)電壓的一半。當(dāng)需要小電壓整流時(shí)，不適合采用全波整流電路。
5.6二極管整流電路的目的是什么?
整流二極管的目的是在電源中用于將交流電(AC)轉(zhuǎn)換為直流電(DC)，這一過(guò)程稱(chēng)為整流。它們還用于需要大電流通過(guò)二極管的電路中的其他地方。
以上就是二極管整流電路工作原理圖的介紹了。在此特別指出的是，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)。另外，在高電壓或大電流的情況下，如果手上沒(méi)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(lái)使用。
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