桥式整流电路

桥式整流电路

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电力网供给用户的是交流电,而各种无线电装置需要用直流电。整流,就是把交流电变为直流电的过程。利用具有单向导电特性的器件,可以把方向和大小交变的电流变换为直流电。下面介绍利用晶体二极管组成的各种整流电路。
一、半波整流电路

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      图5-1、是一种最简单的整流电路。它由电源变压器B 、整流二极管D 和负载电阻Rfz ,组成。变压器把市电电压(多为220伏)变换为所需要的交变电压e2 ,D 再把交流电变换为脉动直流电。

下面从图5-2的波形图上看着二极管是怎样整流的。

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      变压器砍级电压e2 ,是一个方向和大小都随时间变化的正弦波电压,它的波形如图5-2(a)所示。在0~K时间内,e2 为正半周即变压器上端为正下端为负。此时二极管承受正向电压面导通,e2 通过它加在负载电阻Rfz上,在π~2π 时间内,e2 为负半周,变压器次级下端为正,上端为负。这时D 承受反向电压,不导通,Rfz,上无电压。在π~2π 时间内,重复0~π 时间的过程,而在3π~4π时间内,又重复π~2π 时间的过程…这样反复下去,交流电的负半周就被"削"掉了,只有正半周通过Rfz,在Rfz上获得了一个单一右向(上正下负)的电压,如图5-2(b)所示,达到了整流的目的,但是,负载电压Usc 。以及负载电流的大小还随时间而变化,因此,通常称它为脉动直流。

  这种除去半周、图下半周的整流方法,叫半波整流。不难看出,半波整说是以"牺牲"一半交流为代价而换取整流效果的,电流利用率很低(计算表明,整流得出的半波电压在整个周期内的平均值,即负载上的直流电压Usc =0.45e2 )因此常用在高电压、小电流的场合,而在一般无线电装置中很少采用。

  二、全波整流电路

  如果把整流电路的结构作一些调整,可以得到一种能充分利用电能的全波整流电路。图5-3 是全波整流电路的电原理图。

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      全波整流电路,可以看作是由两个半波整流电路组合成的。变压器次级线圈中间需要引出一个抽头,把次组线圈分成两个对称的绕组,从而引出大小相等但极性相反的两个电压e2a 、e2b ,构成e2a 、D1、Rfz与e2b 、D2 、Rfz ,两个通电回路。

  全波整流电路的工作原理,可用图5-4 所示的波形图说明。在0~π 间内,e2a 对Dl为正向电压,D1 导通,在Rfz 上得到上正下负的电压;e2b 对D2 为反向电压, D2 不导通(见图5-4(b)。在π-2π时间内,e2b 对D2 为正向电压,D2 导通,在Rfz 上得到的仍然是上正下负的电压;e2a 对D1 为反向电压,D1 不导通(见图5-4(C)。

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      如此反复,由于两个整流元件D1 、D2 轮流导电,结果负载电阻Rfz 上在正、负两个半周作用期间,都有同一方向的电流通过,如图5-4(b)所示的那样,因此称为全波整流,全波整流不仅利用了正半周,而且还巧妙地利用了负半周,从而大大地提高了整流效率(Usc =0.9e2,比半波整流时大一倍)。

  图5-3所示的全波整滤电路,需要变压器有一个使两端对称的次级中心抽头,这给制作上带来很多的麻烦。另外,这种电路中,每只整流二极管承受的{zd0}反向电压,是变压器次级电压{zd0}值的两倍,因此需用能承受较高电压的二极管。

图5-5(a )为桥式整流电路图,(b)图为其简化画法。

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三、桥式整流电路

  桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。这种电路,只要增加两只二极管口连接成"桥"式结构,便具有全波整流电路的优点,而同时在一定程度上克服了它的缺点。

  桥式整流电路的工作原理如下:e2 为正半周时,对D1 、D3 和方向电压,Dl,D3 导通;对D2 、D4 加反向电压,D2 、D4 截止。电路中构成e2 、Dl、Rfz 、D3 通电回路,在Rfz ,上形成上正下负的半波整洗电压,e2 为负半周时,对D2 、D4 加正向电压,D2 、D4 导通;对D1 、D3 加反向电压,D1 、D3 截止。电路中构成e2 、D2 Rfz 、D4 通电回路,同样在Rfz 上形成上正下负的另外半波的整流电压。

上述工作状态分别如图5-6(A) (B)所示。

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      如此重复下去,结果在Rfz ,上便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波形图是一样的。从图5-6中还不难看出,桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的{zd0}值,比全波整洗电路小一半!

      需要特别指出的是,二极管作为整流元件,要根据不同的整流方式和负载大小加以选择。。如选择不当,则或者不能安全工作,甚至烧了管子;或者大材小用,造成浪费。表5-1 所列参数可供选择二极管时参考

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"另外,在高电压或大电流的情况下,如果手头没有承受高电压或整定大电滤的整流元件,可以把二极管串联或并联起来使用。

  图5-7 示出了二极管并联的情况:两只二极管并联、每只分担电路总电流的一半口三只二极管并联,每只分担电路总电流的三分之一。总之,有几只二极管并联,"流经每只二极管的电流就等于总电流的几分之一。但是,在实际并联运用时",由于各二极管特性不xx一致,不能均分所通过的电流,会使有的管子困负担过重而烧毁。因此需在每只二极管上串联一只阻值相同的小电阻器,使各并联二极管流过的电流接近一致。这种均流电阻R一般选用零点几欧至几十欧的电阻器。电流越大,R应选得越小。

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     图5-8示出了二极管串联的情况。显然在理想条件下,有几只管子串联,每只管子承受的反向电压就应等于总电压的几分之一。但因为每只二极管的反向电阻不尽相同,会造成电压分配不均:内阻大的二极管,有可能由于电压过高而被击穿,并由此引起连锁反应,逐个把二极管击穿。在二极管上并联的电阻R,可以使电压分配均匀。均压电阻要取阻值比二极管反向电阻值小的电阻器,各个电阻器的阻值要相

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