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二极管是怎样进行整流工作的?

作者:五金加工
文章来源:本站

  二极管又叫晶体二极管,它是一种具有单向传导电流功能的电子器件。半导体二极管内部有PN结且有两个引线端子,把它按照外加电压方向,则具备单向传导电流的特性。

  二极管在电路中的整流,例如单向半波整流电路。单向半波整流电路有变压器、整流二极管、负载三部分构成。如下单向半波整流电路图

  当变压器的次级线圈电压U2为正半周期,整流二极管承受的是正向电压而导通,负载RL就有电流流过。不考虑整流二极管的压降,此时负载电压Uo=U2。变压器的次级线圈电压U2为负半周期,整流二极管承受反向电压而截止,负载RL就没有电流流过,其负载电压Uo=0。

  流过负载RL电流的平均值,Io=Uo/RL=0.45U2/RL。因此流过整流二极管的电流平均值和负载电流平均值相等。也可以知道整流二极管处于截止状态其最大承受反向电压就是U2的最大值,sqr2×U2。

  单向全波整流电路图

  

二极管是怎样进行整流工作的?

  当交流电压U2为正半周期,V1承受正向电压而导通,V2承受反向电压而截止,当交流电压U2为负半周期,V1承受反向电压而截止,V2承受正向电压而导通。若忽视整流二极管的压降,负载两端电压Ud=U2。由单向半波整流可知,单相全波整流电路中的负载整流和负载整流电流比单相半波整流波形高一倍,即有Ud=0.9U2,流过负载Rd的平均电流Id=0.9U2/Rd。在单相全波整流电路中,负载的直流电流是整流二极管V1、V2轮流导通,因此流过整流二极管的平均电流应是负载平均直流电流的一半,即0.45U2/Rd。整流二极管处于截止状态所承受最大反向电压为Uab最大值,2sqr2U2。单相全波整流的优点,输出电压脉动小。

  单相桥式整流电路中的负载的整流电压、电流跟单相全波整流电路波形一致,其输出的直流电压平均值,负载电流的平均值都是一致的,也具有输出电压脉动小的优点。因为单相桥式整流电路中的负载直流电流由一对相对的整流二极管分别轮流导通,所以流过整流二极管的平均电流应该是负载直流电流的一半。跟单相全波整流电路不同的就是单相桥式整流电路中整流二极管截止状态所承受最大电压是输入电压sqr2倍。

  二极管基本特性就是单向导电,好象水管阀门中的止回阀,水只能从一端流向另一端,不能反流,二极管在电路中也就是个单向阀,交流电是方向幅度随时间不断变化的电流,当交流电路中串入一只整流二极管,就阻断了交流电的反向流动,只能从二极管正极流向负极,从而将交流电的一个半周阻断,变成了方向固定的脉动直流电,从这个原理来说也可将整流理解成调整电流方向,再经过滤波电路就变成了平滑的直流电了,以上是以半波整流电路为例,对二极管整流原理的简述,实用电路中有全波整流,桥式整流等多种整流电路,原理相同,只是效率更高,效果更好,下面有三个简图可以做参考,更能理解。不当之处请各位修正。

  二极管电路中,整流二极管的应用非常多。整流二极管就是专门用于电源电路中将交流电转换成单向脉动直流电的,有整流二极管构成的电路就是二极管整流电路。

  二极管整流电路有很多种,最常见的有4种:半波整流电路、全波整流电路、桥式整流电路、倍压整流电路。

  如下图所示。

  下面我们来简单了解一下这四种整流电路。

  

二极管是怎样进行整流工作的?

  半波整流电路如下图所示。

  220V交流市电从变压器一次绕组输入,二次绕组输出。

  整流电路的分析需要考虑交流电的正、负半周。

  1、交流电正半周时,交流电压使VD1正极上电压高于地线电压,如下图所示,二极管负极通过电阻R1与地端相连。此时VD1正极电压大于负极电压,二极管VD1处于正向导通状态。

  2、交流电负半周时,交流输入电压使二极管VD1正极电压低于负极电压,此时VD1处于反向偏置状态,二极管截止、相当于开路,电路中无电流流动。整流电路没有电压输出。

  综合分析:整流二极管在交流输入电压正半周期间处于导通状态,由于正半周交流输入电压大小在变化,所以流过电阻的电流大小也在变化,这样,整流电路输出电压大小也在相应变化,并与输入电压的半波周期波形相同。而在交流输入电压负半周期间,整流二极管处于截止状态,电路无法形成回路,电阻上也就没有电压。

  通过这一整流电路,输入电压的负半周被切除,最后得到正极性(正半周)的单向脉动直流输出电压。

  下图是全波整流电路(正极性全波整流)。从图中可以看出,全波整流电路有两个特征:全波整流电路使用两个整流二极管;电源变压器二次绕组必须有中心抽头。

  整流二极管VD1导通时的电流回路:二次绕组L1上端-整流二极管VD1正极-VD1负极-R1-地-二次绕组中心抽头-二次绕组L1。

  整流二极管VD2导通时的电流回路:二次绕组L2下端-整流二极管VD2正极-VD2负极-R1-地-二次绕组中心抽头-二次绕组L2。

  

二极管是怎样进行整流工作的?

  由此可见,全波整流电路能够将交流电压的负半周电压转换成负载上的正极性单向脉动直流电压。

  还有一点需要注意的是:因为将交流输入电压的负半周电压转换成了正半周电压,所以频率提高了一倍。

  桥式整流电路是最常用的一种整流电路。下图所示是典型的桥式整流电路(正极性),VD1~VD4是整流二极管。

  在交流输入电压的一个半周内,桥路的对边两只整流二极管同时导通,另一组对边的两只整流二极管同时截止,交流输入电压变化到另一个半周时,两组整流二极管交换导通与截止状态。

  分析流过导通整流二极管的回路电流时,从二次绕组上端或下端出发,找出正极与绕组端点相连的整流二极管,进行电流回路的分析。

  下图所示为典型的二倍压整流电路。

  电路分析:

  当交流输入电压负半周时,电压通过C1加到VD1负极,从而使VD1正向导通,这时会对C1进行充电,C1上充为右正左负的直流电压,此时VD2反向截止,负载电阻上没有输出电压。

  当交流输入电压正半周时,这一正半周电压通过C1加到VD1的负极,从而VD1反向截止。同时,这一输入电压的正半周电压和C1上充到的电压方向一致,都是右正左负,即这两个电压串联起来了,这时VD2处于正向导通状态,负载电阻上就得到了两个电压之和,也就是交流电压峰值电压两倍的直流电压,这就是二倍压的形成。

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