經過變壓器變壓後的仍然是交流電,需要轉換為直流電才能提供給后級電路,這個轉換電路就是整流電路。在直流穩壓電源中利用二極體的單項導電特性,將方向變化的交流電整流為直流電。
(1)半波整流電路
半波整流電路見圖2-3-2。其中b1是電源變壓器,d1是整流二極體,r1是負載。b1次級是乙個方向和大小隨時間變化的正弦波電壓,波形如圖 2-3-3(a)所示。0~π期間是這個電壓的正半周,這時b1次級上端為正下端為負,二極體d1正嚮導通,電源電壓加到負載r1上,負載r1中有電流通過;π~2π期間是這個電壓的負半周,這時b1次級上端為負下端為正,二極體d1反向截止,沒有電壓加到負載r1上,負載r1中沒有電流通過。在 2π~3π、3π~4π等後續週期中重複上述過程,這樣電源負半周的波形被「削」掉,得到乙個單一方向的電壓,波形如圖2-3-3(b)所示。由於這樣得到的電壓波形大小還是隨時間變化,我們稱其為脈動直流。
設b1次級電壓為e,理想狀態下負載r1兩端的電壓可用下面的公式求出:
整流二極體d1承受的反向峰值電壓為:
由於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、小電流等少數情況下使用,一般電源電路中很少使用。
(2)全波整流電路:
由於半波整流電路的效率較低,於是人們很自然的想到將電源的負半周也利用起來,這樣就有了全波整流電路。全波整流電路圖見圖2-3-6。相對半波整流電路,全波整流電路多用了乙個整流二極體d2,變壓器b1的次級也增加了乙個中心抽頭。這個電路實質上是將兩個半波整流電路組合到一起。在0~π期間b1次級上端為正下端為負,d1正嚮導通,電源電壓加到r1上,r1兩端的電壓上端為正下端為負,其波形如圖2-3-7(b)所示,其電流流向如圖2-3-8所示;在π~2π期間b1次級上端為負下端為正,d2正嚮導通,電源電壓加到r1上,r1兩端的電壓還是上端為正下端為負,其波形如圖2-3-7(c)所示,其電流流向如圖2-3-9所示。在2π~3π、3π~4π等後續週期中重複上述過程,這樣電源正負兩個半周的電壓經過d1、d2整流後分別加到r1兩端,r1上得到的電壓總是上正下負,其波形如圖2-3-7(d)所示。
設b1次級電壓為e,理想狀態下負載r1兩端的電壓可用下面的公式求出:
整流二極體d1和d2承受的反向峰值電壓為:
全波整流電路每個整流二極體上流過的電流只是負載電流的一半,比半波整流小一倍。
(3)橋式整流電路:
由於全波整流電路需要特製的變壓器,製作起來比較麻煩,於是出現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整流二極體。由於四個整流二極體連線成電橋形式,所以稱這種整流電路為橋式整流電路。
由圖2-3-13可以看出在電源正半周時,b1次級上端為正,下端為負,整流二極體d4和d2導通,電流由變壓器b1次級上端經過d4、r1、d2回到變壓器b1次級下端;由圖2-3-14可以看出在電源負半周時,b1次級下端為正,上端為負,整流二極體d1和d3導通,電流由變壓器b1次級下端經過 d1、r1、d3回到變壓器b1次級上端。r1兩端的電壓始終是上正下負,其波形與全波整流時一致。
設b1次級電壓為e,理想狀態下負載r1兩端的電壓可用下面的公式求出:
整流二極體d1和d2承受的反向峰值電壓為:
橋式整流電路每個整流二極體上流過的電流是負載電流的一半,與全波整流相同。
通常情況下橋式整流電路都簡化成圖2-3-17的形式。
(4)倍壓整流電路:
前面介紹的三種整流電路輸出電壓都小於輸入交流電壓的有效值,如果需要輸出電壓大於輸入交流電壓有效值時可以採用倍壓電路,見圖2-3-18。由圖 2-3-19可知,在電源的正半周,變壓器b1次級上端為正下端為負,d1導通,d2截止,c1通過d1充電,充電後c1兩端電壓接近b1次級電壓峰值,方向為左端正右端負;由圖2-3-20可知,在電源的負半周,變壓器b1次級上端為負下端為正,d1截止,d2導通,c2通過d1充電,充電後c2兩端電壓接近c1兩端電壓與b1次級電壓峰值之和,方向為下端正上端負。由於負載r1與c1併聯,當r1足夠大時,r1兩端的電壓即為接近2倍b1次級電壓。
二倍壓整流電路還有另外一種形式的畫法,見圖2-3-21,其原理與圖2-3-18完全一致,只是表現形式不一樣。
二倍壓電路還可以很容易的擴充套件為n倍壓電路,具體電路見圖2-3-22。
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