整流器电路：一般基础知识、工作原理和要求说明
整流器电路：一般基础知识、工作原理和要求说明
整流器电路是电子设备中将交流电转换为直流电的关键组件。本文将详细介绍整流器电路的基础知识、工作原理、各种类型及其设计注意事项，帮助读者全面了解这一重要电路。
1. 什么是整流电路？
整流器是一种将交流电从市电电压转换为单向直流电的电气设备。通过将电网的主电源交流电压更改为直流电压，它的工作原理最简单。最重要的是，我们依赖的许多电器都需要直流电。
整流器一词是因为该设备使电流的定向流动变直。使用电子滤波器来平滑整流器输出是一种增长趋势。因此，现代硅半导体整流器导致了硒基整流器、机械整流器、氧化铜整流器和真空管整流器的退出。
由于高内阻，机械和真空管整流器（用于阴极射线管）效率低下。但是，氧化铜和硒基整流器比 SCR（可控硅整流器）具有更好的瞬时电压耐受性。与硅二极管相比，这是一个巨大的优势。
用二极管电桥和电容将交流电转为直流电
2. 整流器的种类
单相和三相整流器
在单相和三相整流器中，都经历半波整流和全波整流。
单相整流器具有一相交流电源的输入。结构非常简单。它们需要一个、两个或四个二极管（取决于系统的类型）。
对于单相交流电，会产生很高的纹波系数。这是因为它的二极管连接到单相变压器的次级绕组。而且，它只使用变压器次级线圈的单相进行整流。
另一方面，在三相整流器中，结构需要三个或六个二极管。当所有二极管都连接到变压器次级绕组的每一相时，纹波电压就会降低。进一步创造了较高的变压器利用率。
单相整流器的优点
- 适用于简单结构
三相整流器的优点
- 首先，在使用大型系统时是首选
- 其次，它提供大量电力
- 此外，不需要任何额外的滤波器组件来降低射频
- 效率高，TUF 更多
单相整流器的缺点
- 首先，它会提供少量电力。
- 此外，变压器利用率 (TUF) 较低
半波和全波整流器
在半波整流，整流器完全阻断了二分之一的脉动输入信号。然后，在每个完整周期中仅供应一半。这意味着一半的交流电源被浪费了。
半波整流需要一个二极管单相电源或三相电源中的三个。整流电压的平均电平是输入电压电平的一半。然而，正电压具有与输入电压相同的峰值交流输入电压电平。
有两种设计半波整流器的方法。例如，在第一个模型中，交流电源直接与输出的负极端子相连。下一个设计将交流电源直接连接到输出的正极。
优势
- 首先，它具有高压输出
- 另外，它很便宜，因为它在电源整流中只使用一个二极管。
最后，它不需要电源变压器
半波整流电路图
全波整流器
该整流器将丢失或阻塞的负输入交流源信号反转。结果，它提高了输出信号的平均值。它还使输入交流电压波形频率加倍，这是半桥整流器无法实现的功能。并且，在产生的波形中，输入峰值和输出峰值是相等的。
设计全波整流器的两种常用方法是：中心抽头变压器和二极管电桥电路。它还可以用作有源稳压器，允许大部分电流流向负载电路。
优势
- 首先，整流效率高（81.2%）
- 其次，它具有较低的 RF (0.48)
- 另外，具有比较高的TUF
缺点
- 首先，它需要一个转换器来运行
- 不幸的是，交流电源的内部电阻相当大
- 最后，它使用昂贵的双二极管
外形尺寸：波形因数是电流有效值与直流输出电流的比值。
FormFactor=当前直流输出电流的RMS值Form Factor=当前直流输出电流的RMS值。
全波整流器的外形尺寸为1.11。
桥式整流器
桥式整流器是一种交流到直流的转换器，可将主交流输入整流为直流输出。桥式电路是一种整流器，用于为电气设备和电子元件提供直流电压的电源。一个简单的桥式整流器通常使用负载电阻。结果，这保证了流过它的电流在整个负半周期和正半周期中都是相等的。桥式整流器是电子电源中最常见的部件之一。
桥式整流器布置具有四个相邻的二极管，也称为二极管桥。峰值反向电压是二极管在负半周期反向偏置连接时记录的最高电压。在正半周期间，两个二极管处于导通点。其余对处于桥式整流的非导通位置。整流器输出记录发生在负载电阻上。
桥式整流器的优点
- 一是整流效率更高（81.2%）
- 还降低了纹波电压
- 桥式整流器运行无需变压器
- 此外，使用中心抽头整流器称重时具有较高的 TUF
- 最后，通过简单的滤波获得高频
缺点
- 首先，桥式整流器的建设成本较高，因为它使用四个二极管
- 由于系统中的电压降而降低了输出电压
- 同样，系统配置相当复杂
- 最后，它在以较低电压运行时会产生很大的内阻。
桥式整流器很好。在第一个交流循环中，二极管 D2 和 D4 正向偏置，从而导通。正电压在 D2 的阳极上，而 D4 的阴极端有负电压。信号的前半部分通过这两个二极管。在周期的后半段，二极管 D1 和 D3 正向偏置，从而导通。整体效果是两半的交流电都能通过。之后，负半部分反转，变为正值。
非可控整流器和可控整流器
非受控整流器
非受控整流器的名称是指为特定交流电源提供固定直流输出电压的整流器类型。不受控制的整流器只使用二极管，可以是；全波控制或半波控制整流器。但是，它们的效率较低，因为二极管只能打开或关闭。
可控整流器
该电路使用晶闸管将交流电源转换为直流电源，以控制负载的电源。半波可控整流器由单个 SCR（可控硅整流器）组成。它们具有与非受控整流器相同的设计，但它们使用 SCR。半波控制整流器可提供恒定功率控制，从而限制功率浪费。
3. 整流器电路在电子产品中的工作原理
整流电路的工作原理
整流电路只需将交流电源转换为直流电源即可工作。它包括跨系统互锁的二极管，以产生仅向前移动的电子以驱动设备。当交流电流过整流器电路时，二极管消除了交流电源的负电压摆幅。因此，它只留下正电压。一个简单的二极管只允许电流单向流动，阻止电流反向流动。
此图像描绘了来自整流二极管的交流电压波形。电流波形在电压的短暂增加和无电压周期之间具有交替间隔。它是直流电，因为它只有正电压。
4. 整流电路设计注意事项
在任何电气设备中设计整流器电路时，您需要考虑一些预防措施。为了澄清起见，我们讨论了影响整流器设计选择的最重要的预防措施。
正半周期
在正半周期期间，阳极和阴极两端出现的电压为正。这意味着二极管是正向偏置的。假设电路连接到理想二极管并且额定功率是恒定的。峰值电压为Vm，指没有电压降的峰值电压值。
但是，我们应该将某些二极管上的电压降视为具有 0.7V（电压降）的硅二极管。只有当施加的输入电压超过阈值电压 (0.7V) 时，它才会正向偏置。因此，电路开始导通。
峰值电压 =Vm – 0.7V（电压降）
负半周期
它与负半周期不同，因为阳极和阴极上出现的电压是负的。整流器电路中的二极管反向偏置，因此充当开路开关。它导致没有电流流动。这会导致输出端的电压读数为零。
而且，在负半周，即使考虑到使用的二极管，二极管两端的电压也是负的。这意味着输出端的读数仍为 0V。
电压下降：
电源电压通常承载大量功率。电流通过电路时电势的部分功率损失称为电压降。
VD=(2LR*I) / 1000
计算整流器的散热：
通常，这是整流过程中由于二极管内出现电压降和电阻而损失的热量。因此，了解电路中使用的特定二极管的电压降很重要。
Pheat（功率损耗）=Pmax（系统最大输出功率）/Eff（整流模块效率）-Pmax（系统最大输出功率。
峰值反向电压：
PIV是指二极管在反向偏压下可以承受的最大电压。因此，如果超过，二极管可能会击穿。峰值反向电压等于输入电压。
峰值反向电压(PIV) =2Vs max =2Vsmax。
5. 平滑电容器
平滑电容器是一种平衡信号供应变化的系统。它们主要应用于整流器或电源电压之后。在半周期期间，电容器充电和放电时会产生平滑过渡。充电过程发生在电流流过正半周时。
带平滑电容的全波整流器
平滑电容器有助于改善二极管上的不完整输出纹波。因此，平滑电容通过二极管并联，以保持稳定的电压进入负载电路。
负载布置落在全波桥式整流器的输出端。然后电容器增加直流输出。结果，平滑电容器将整流器的纹波输出转换为更平滑的直流输出。
纹波电压与平滑电容值成反比。这两个值是相关的
Vripple =Iload/(fxC)
或者，可以使用稳压集成电路来提供恒定的直流电源。
5uF平滑电容
通过 5uF 平滑电容器的电荷和电容因电路内的连接而异。对于并联的电容器，等效电容将是电路中连接的所有电容器的总和。
50uF 平滑电容
同样，同样的原理也适用于 50uF 平滑电容器。所有电容器的并联电路连接中的电压相同。但是，50uF 的平滑电容比 5uF 的电容要强。
电容器图片
6. 结论
本文建立了使用整流电路的各种设备。一种应用是稳压器，而另一种常见用途包括用于无线电信号的电源组件和幅度调制检测器 (AMD)。该设备也曾在早期无线电接收器中被称为晶体探测器。
我们希望这篇文章能回答您关于整流器电路的所有问题。请随时与我们联系，了解制作整流器电路的基本组件。期待协助您的项目。