二极管整流器的工作(无控制整流器)

简介

用于转换的电路交流电(交流)输入电源进入直接 当前的(直流)输出功率称为整流电路。整流器几乎存在于所有的设备中,从低压电池充电器到高压直流输电系统。整流器基本上分为受控整流器和非受控整流器。在可控整流器中,半导体开关如晶闸管,bjt, mosfet, IGBT等被使用。利用半导体开关可以很容易地控制可控整流器的输出参数。本文只讨论了无控制整流器。顾名思义,这些整流器不能从外部控制。可控整流器是由一些二极管和调节元件,如电容器。

无控制整流器的分类

无控制整流器可分为以下几种:

  1. 单相半波整流电路
  2. 全波整流
  3. 桥式整流器。

在这三种不受控整流器中,最常用的是桥式整流器。桥式整流器是三者中效率最高的。那么,让我们先来讨论一下桥式整流器。

1.全波桥式整流器

全波桥式整流电路如图所示。单相全波桥式整流器由四个二极管连接形成一个称为“桥”的闭环。全波桥式整流器的输出与普通全波整流器相同,但优点是不需要中心抽头变压器。因此,降低了电路的成本和尺寸。
全波桥式整流器
全波桥式整流器

积极的著

在全波桥整流器中,两个二极管将为每半个周期导电。其余的二极管将反向偏压。在电源的正半周期内,二极管D1和D2向前偏置并将导电。二极管D3和D4是反向偏压的,不会导电。

全波桥式整流负循环
全波桥式整流器

消极的著

在电源二极管的负半周期内,D3和D4向前偏置,并将导电。二极管D1和D2是反向偏置的,不会导电。
在两个半周期中,流过负载的电流是单向的。因此,跨负载发展的电压也是单向的。输出电压包含电压波动,可以通过连接电容与负载并联来控制。

全波桥式整流器
全波桥式整流器

2.半波整流

半波整流器由一个与负载串联的二极管组成。在半波整流中,当单相交流电源连接到半波整流时,二极管只通过电源的正半周而阻塞负半周。由于整流器只通过一半的电源,它被称为半波整流器。

半波整流电路

单相半波整流电路
单相半波整流电路

在交流正弦波的每个正半周期中,阳极相对于阴极是正的。因此二极管是正向偏压。在正向偏置条件下,二极管就像一个闭合的开关,导致电流流过二极管。在交流正弦波的每个“负”半周期中,阳极相对于阴极是负的。因此二极管是反向偏置就像一个打开的开关。没有电流流过二极管或电路。

3.全波整流

全波整流
全波整流

半波整流器产生的波纹过大,导致输出电流不连续。这些缺点使它不适合许多应用,特别是在需要“稳定和平滑”直流电源电压的电路中。使用全波整流器可以提高波纹和效率。
在全波整流器中,我们可以在正半周和负半周期间获得输出电压。因此,它比半波整流器提供了更高的效率。它产生的输出电压是纯直流的。对于全波整流器,平均直流输出电压高于半波整流器,全波整流器的输出波纹比半波整流器的输出波纹小得多,输出波形更平滑。
在一个阶段中,全波无控制整流器现在使用的是电路二二极管。只有一个二极管将向前偏压,并在每半个周期进行。全波整流器采用中心抽头变压器,如图所示。

使用平滑电容减少桥式整流器波纹的研究

带滤波器的桥式整流器
带滤波器的桥式整流器

如前所述,电压波动可以通过连接一个平滑电容与负载并联来控制。它将整流器的全波纹波输出转换为平滑的直流输出电压。但是电容的使用是受电路的成本因素和电路的尺寸所限制的。平滑电容控制纹波如下:

常用的光滑电容器是100uF或更高的铝电解型。在选择合适的电容值时考虑的参数是其工作电压和电容值,这决定了在输出处出现波纹的数量。

用平滑电容抑制半波整流器中的波纹

整流后获得的直接电压包含一定的电压波动,可以通过使用较大的电容值来减小电压波动。对于半波整流器,这是不必要的。这是因为在半波整流器将增加而不是减少波纹。半波整流器由于效率低、损耗大,在实际应用中并不多见。

带滤波器的全波整流器
带滤波器的全波整流器

整流器的应用程序。

整流器广泛应用于所有电子设备中,从可用的交流电源中提供直流电源。高压直流输电系统采用可控整流器,将产生的交流电转换为直流电进行传输。此外,它也用于电池充电,家用逆变器等。

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  1. Kuldeep古普塔

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