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图文详解二极管整流电路工作原理

作者:海飞乐技术 时间:2018-04-03 11:38

  二极管整流是利用了它具有单向导电性,也就是电流只能从正极流向负极,而不能从负极流向正极。只有在二极管两端加正向电压并且大于一定值时,二极管才会导通,导通后二极管的电阻很小,相当于一根导线。而在二极管两端加反向电压时,二极管因为内部PN结的关系,反向电流很小,可以忽略不计,可以看做是截止状态。

二极管单向导电性 
图1 二极管单向导电性
 
  图2是一个利用二极管半波整流的电路。
二极管半波整流电路 
图2 二极管半波整流电路
 
  图2中220V 50HZ交流电经过变压器变压输出U2,U2也是一个正弦交流电压,大小和方向不断变化,波形如下图中上面的那个。当正半周流过二极管的时候,A点电位处于高电位,B点为低电位,二极管为正向偏置,此时二极管导通,当负半周流过二极管时,由于此时B点电位比A点电位高,二极管反偏,处于截止状态,没有电流流过。最终形成了图2中那个波形,只有正半周流过二极管,负半周被二极管给截止掉了,这种波形由于都是一个方向的大小变化,所以叫做脉动直流电。
脉动直流电波形 
图3 脉动直流电波形
 
  上面是二极管半波整流原理,一般在后面加滤波电容来使用,不过这种电路因为电流利用率不高,很少用到。现在大多都是采用的桥式整流。由一个变压器,四只二极管,一个负载组成,其中四只二极管组成电桥电路。如下图。
桥式整流电路 
图4  桥式整流电路
 
  桥式整流电路都是利用了二极管单向导电性来整流的,只不过没有浪费,它把负半周的信号翻上去,凑成连续的一个波形。因为这种电路对输入正弦波的利用效率高,成为一种整流最常用的电路。
交流、直流电波形 
图5 交流、直流电波形
 
  全波整流电路
  如果把整流电路的结构作一些调整,可以得到一种能充分利用电能的全波整流电路。图6是全波整流电路的原理图。
全波整流电路的原理图 
图6 全波整流电路的原理图
 
  全波整流电路,可以看作是由两个半波整流电路组合成的。变压器次级线圈中间需要引出一个抽头,把次组线圈分成两个对称的绕组,从而引出大小相等但极性相反的两个电压e2a、e2b,构成e2a、D1、Rfz与e2b、D2、Rfz,两个通电回路。
 
  全波整流电路的工作原理,可用图7所示的波形图说明。在0~π间内,e2a对Dl为正向电压,D1导通,在Rfz上得到上正下负的电压;e2b对D2为反向电压,D2不导通(见图7(b)。在π-2π时间内,e2b对D2为正向电压,D2导通,在Rfz上得到的仍然是上正下负的电压;e2a对D1为反向电压,D1不导通(见图7(C)。
全波整流波形 
图7 全波整流波形
 
  如此反复,由于两个整流元件D1、D2轮流导电,结果负载电阻Rfz上在正、负两个半周作用期间,都有同一方向的电流通过,如图5-4(b)所示的那样,因此称为全波整流,全波整流不仅利用了正半周,而且还巧妙地利用了负半周,从而大大地提高了整流效率(Usc=0.9e2,比半波整流时大一倍)。
 
  图6所示的全波整滤电路,需要变压器有一个使两端对称的次级中心抽头,这给制作上带来很多的麻烦。另外,这种电路中,每只整流二极管承受的最大反向电压,是变压器次级电压最大值的两倍,因此需用能承受较高电压的二极管。




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