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使用快恢复二极管的整流电路分析

作者:海飞乐技术 时间:2016-12-12 12:09

电力网供给用户的是交流电,而各种无线电装置需要用直流电。整流,就是把交流电变为直流电的过程。利用具有单向导电特性的器件,可以把方向和大小交变的电流变换为直流电。下面介绍利用快恢复二极管组成的各种整流电路。
 
 1、半波整流电路 
 图1 一种最简单的整流电路
 图1 一种最简单的整流电路
 
 图1是一种最简单的整流电路。它由电源变压器B 、整流二极管D 和负载电阻RL组成。变压器把市电电压(多为220V或380V)变换为所需要的交变电压u2,D 再把交流电变换为脉动直流电。 
 
  半波整流原理:变压器砍级电压u2,是一个方向和大小都随时间变化的正弦波电压,它的波形如图1所示。在0~K时间内,u2为正半周即变压器上端为正下端为负。此时二极管承受正向电压面导通,u2通过它加在负载电阻RL上,在π~2π 时间内,u2为负半周,变压器次级下端为正,上端为负。
 
  这时D承受反向电压,不导通,RL上无电压。在π~2π时间内,重复0~π 时间的过程,而在3π~4π时间内,又重复π~2π时间的过程。这样反复下去,交流电的负半周就被“削”掉了,只有正半周通过RL,在RL上获得了一个单一右向(上正下负)的电压,从而达到了整流的目的,但是,负载电压Usc以及负载电流的大小还随时间而变化,因此,通常称它为脉动直流。 
 
  这种除去半周、图下半周的整流方法,叫半波整流。不难看出,半波整流说是以"牺牲"一半交流为代价而换取整流效果的,电流利用率很低(计算表明,整流得出的半波电压在整个周期内的平均值,即负载上的直流电压Usc =0.45e2 )因此常用在高电压、小电流的场合,而在一般无线电装置中很少采用。 
 
 2、全波整流电路(单向桥式整流电路) 
 
 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2 快恢复二极管单向桥式整流电路
 图2 快恢复二极管单向桥式整流电路
 
 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。如图2所示,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)。
                        
注:图2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。  
  
3、桥式整流电路
 
桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。这种电路,只要增加两只二极管口连接成“桥”式结构,便具有全波整流电路的优点,而同时在一定程度上克服了它的缺点。 
(图3)快恢复二极管单相全波桥式整流电路
 
 (图3)快恢复二极管单相全波桥式整流电路
 
 桥式整流电路的工作原理如下:u2为正半周时,对D1、D3加正向电压,Dl,D3导通;对D2、D4加反向电压,D2、D4截止。
 
电路中构成u2、Dl、RL 、D3通电回路,在RL上形成上正下负的半波整洗电压,u2为负半周时,对D2、D4加正向电压,D2、D4导通;对D1、D3加反向电压,D1、D3截止。电路中构成u2、D2、RL  、D4通电回路,同样在RL 上形成上正下负的另外半波的整流电压。 如此重复下去,结果在RL 上便得到全波整流电压。
 
注:从图3中还不难看出,单相全波桥式整流电路其波形图和全波整流波形图是一样的。但是桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值,比全波整洗电路小一半! 



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