把交流电(AC)转换成直流电(DC)的电路叫做整流器。如果这种整流器同时校正输入交流波形的正半周和负半周,这种整流器称为全波整流器。或者,我们可以说整流器是一种把交流电(AC)转换成直流电(DC)的装置。它是用a来做的二极管或者一组二极管。我们知道二极管只允许一个方向的电流,并阻断电流当前的在另一个。我们用这个原理来构造各种整流器。
我们可以将整流器分为两种类型:
- 单相半波整流电路
- 全波整流
我们将在这里讨论全波整流。当我们使用半波整流,当每个循环只有一半通过,而另一个循环被阻塞时,大量的电能被浪费了。此外,半波整流器效率不高(40.6%),不能用于需要平滑稳定直流输出的应用。为了更有效和稳定的直流,我们将使用全波整流器。
我们可以进一步分类全波整流器成
- 中心抽头全波整流器
- 全波桥式整流器
中心抽头全波整流器
中心抽头全波整流器结构
中心抽头全波整流系统包括:
- 中心抽头变压器
- 两个二极管
- 电阻性负载
中心抽头变压器:这是正常的变压器只做了一点小小的修改。它还有一根额外的电线连接到次级绕组的精确中心。这种结构将交流电压分为两个相等且相反的电压,即+Ve电压(V一个)和-Ve电压(Vb)。总输出电压是
电路图如下
中心抽头全波整流器工作
我们在输入端加一个交流电压变压器。在交流电压的正半周期间,端子1为正,中心抽头电位为零,端子2电位为负。这将导致二极管D的正向偏压1并导致当前的流过它。在这段时间里,二极管D2是反向偏压,将阻断电流通过它。
在输入交流电压的负半周期间,相对于端子2和中心抽头,端子2将变成正的。这将导致二极管D的正向偏压2并使电流通过。在此期间,二极管D1是反向偏压,将阻断电流通过它。
在正周期,二极管D1二极管D的导通和负周期2进行和在正周期期间。结果,允许两个半循环通过。此处的平均输出直流电压几乎是直流输出的两倍电压的半波整流。
输出波形
滤波电路
当中心抽头的全波整流器输出时,我们得到一个带有大量波纹的脉动直流电压。我们不能在实际应用中使用这种脉动。因此,为了将脉冲直流电压转换为纯直流电压,我们使用如上所示的滤波电路。这里我们放一个电容器在负载。容性滤波电路的工作原理是缩短纹波并阻塞直流分量,使其通过另一条路径流过负载。在正半波期间,二极管D1开始进行。电容器是不充电的,当我们施加一个输入交流电压恰好大于电容器电压时,它立即给电容器充电到输入电压的最大值。此时,电源电压等于电容电压。
当施加的交流电压开始下降且小于电容时,电容器开始卸货缓慢,但是这个相对于电容器充电而且没有足够的时间完全放电,重新开始充电。所以电容中大约一半的电荷被释放了。在消极的周期中,二极管D2开始传导,上述过程再次发生。这将导致当前的沿同一方向流过负载。
全波桥式整流器
全波桥式整流结构
全波桥式整流器是一种用四个或四个以上二极管组成的桥式整流器。全波桥整流系统由
- 四个二极管
- 电阻性负载
我们使用二极管A、B、C和D组成一个桥式电路。电路图如下
全波桥整流原理
我们在桥上加交流电。在正半循环期间,终端1变成正的,终端2变成负的。这将导致二极管A和C变成正向偏压,电流将通过它。同时,二极管B和D将变成反向偏置并阻塞电流通过它们。电流将从1到4流向3到2。
在负极半周期内,端子1变为负极,端子2变为正极。这将导致二极管B和D变成正向偏压,并允许电流通过它们。同时,二极管A和C将是反向偏置的,并将阻塞通过它们的电流。的当前的将流量从2到4到3到1流。
滤波电路
作为全波桥式整流器的输出,我们得到一个带有大量波纹的脉冲直流电压。我们不能把这个电压用于实际应用。因此,为了将脉冲直流电压转换为纯直流电压,我们使用如上所示的滤波电路。这里我们在负载上放置一个电容器。容性滤波电路的工作原理是缩短波纹并阻塞直流分量,使其通过另一条路径,也就是通过负载。在半波期间,二极管A和C导电。它立即给电容器充电到输入电压的最大值。当整流的脉动电压开始下降并且小于电容电压时,电容开始放电并向负载提供电流。与电容器充电相比,这种放电速度较慢,并且没有足够的时间完全放电,在整流电压波形的下一个脉冲中再次开始充电。所以电容中大约一半的电荷被释放了。 During the negative cycle, the diodes B and D start conducting, and the above process happens again. This causes, the current continues to flow through the same direction across the load.
全波整流器的特性
涟漪因子(γ)
我们将从整流器得到的输出将由交流和直流元件组成。交流分量对我们来说是不需要的,并且会在输出中引起脉动。这种不需要的交流元件称为纹波。纹波系数的表达式如上所示,其中Vrms是均方根值交流分量和V直流是整流器中的直流分量。
对于中心抽头全波整流器,我们得到γ = 0.48
注意:为了构造一个好的整流器,我们需要使纹波系数尽可能的小。我们可以使用电容或电感来减少电路中的纹波。
整流效率(η)
整流效率是输出直流功率与输入交流功率之比。
对于中心抽头全波整流器,η马克斯= 81.2%
形式因素(F.F)
形式系数是两者的比率均方根值和平均值。
对于中心抽头全波整流器,FF = 1.11
全波整流器的优点
全波整流器的缺点
- 中心抽头整流器比半波整流器昂贵,而且往往占用大量空间。