李新
摘 要:在精密儀器和家用電器中往往需要直流穩(wěn)壓電源,而穩(wěn)壓電源的第一部分是整流電路,文章主要對(duì)單相半波整流電路和單相橋式整流電路進(jìn)行了分析比較。
關(guān)鍵詞:半波整流電路;橋式整流電路;分析
引言
在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中,一般使用交流電,但在精密儀器和家用電器中往往需要直流穩(wěn)壓電源,而穩(wěn)壓電源的第一部分是整流電路,它的作用是把大小和方向都變化的正弦交流電壓變?yōu)閱蜗蛎}動(dòng)電壓。常用的整流電路有單相半波整流電路和單相橋式整流電路。
1 單相半波整流電路
1.1 電路的結(jié)構(gòu)及工作原理
單相半波整流電路如圖1所示。該電路中,在電源電壓的一個(gè)周期內(nèi),流過負(fù)載的電流和負(fù)載兩端的電壓只有半個(gè)周期,所以稱為半波整流。
圖1 單相半波整流電路 圖2 單相橋式整流電路
設(shè)u2為正半周時(shí),極性為上正下負(fù),這時(shí)加在二極管兩端的為正向電壓,因此二極管導(dǎo)通,電路中有電流流過,并且負(fù)載和二極管上的電流相等,因?yàn)槎O管的正向電壓很小,可以忽略不計(jì),所以負(fù)載兩端的輸出電壓近似等于變壓器副邊電壓,輸出電壓的波形和變壓器副邊的電壓相同。
當(dāng)u2為負(fù)半周時(shí),極性為上負(fù)下正,這時(shí)加在二極管兩端的為反向電壓,因此二極管截止,電路中沒有電流,輸出電壓uo=0,變壓器副邊電壓全部加在二極管上。[1]
1.2 參數(shù)計(jì)算
1.2.1 負(fù)載上的電壓平均值和電流平均值
負(fù)載上得到的整流電壓雖然是單方向的,但大小是變化的,常用一個(gè)周期的平均值來衡量這種單向脈動(dòng)電壓的大小。單相半波整流電路輸出電壓的平均值為
負(fù)載RL上的電流平均值為
1.2.2 整流二極管的電流平均值和承受的最高反向電壓
由圖1可知,流過整流二極管的平均電流IV與流過負(fù)載的電流相等,即
二極管承受的最高反向電壓URM是二極管截止時(shí)兩端電壓的最大值,它等于變壓器副邊電壓的最大值,即
URM=■U2
實(shí)際中,根據(jù)IV和URM選擇合適的整流二極管。二極管的反向峰值電壓要選得比URM大一倍左右。
半波整流電路的優(yōu)點(diǎn)是電路簡單,缺點(diǎn)是電源的利用率低,輸出電壓低,脈動(dòng)大,只適用于要求不高的場合。[2]
2 單相橋式整流電路
單相橋式整流電路可以克服單相半波整流電路的缺點(diǎn)。
2.1 電路結(jié)構(gòu)及工作原理
單相橋式整流電路如圖2所示,它是由四個(gè)整流二極管接成電橋的形式構(gòu)成的。
設(shè)u2正半周時(shí),極性為上正下負(fù),這時(shí)加在二極管V1、V3兩端的為正向電壓,因此二極管V1、V3導(dǎo)通,而加在二極管V2、V4兩端的為反向電壓,因此二極管V2、V4截止。此時(shí)電流的路徑為a→V1→RL→V3→b。
當(dāng)u2負(fù)半周時(shí),極性為上負(fù)下正,這時(shí)加在二極管V2、V4兩端的為正向電壓,因此二極管V2、V4導(dǎo)通,而加在二極管V1、V3兩端的為反向電壓,因此二極管V1、V3截止。此時(shí)電流的路徑為b→V2→RL→V4→a。
可見,在電壓u2變化的一個(gè)周期內(nèi),負(fù)載RL上都有相同方向的電流流過。
2.2 參數(shù)計(jì)算
2.2.1 負(fù)載上的電壓平均值和電流平均值
由上述分析可知,橋式整流電路中負(fù)載上的電壓和電流是半波整流的2倍。即
Uo=0.9U2
2.2.2 整流二極管的電流平均值和承受的最高反向電壓
在橋式整流電路中,由于二極管V1、V3和V2、V4在電源電壓變化的一個(gè)周期內(nèi)輪流導(dǎo)通,所以流過每個(gè)二極管的電流都等于負(fù)載電流的一半,即
二極管承受的最高反向電壓URM是二極管截止時(shí)兩端電壓的最大值,它等于變壓器副邊電壓的最大值,即
URM=■U2
橋式整流電路與半波整流電路相比,電源利用率提高了1倍,同時(shí)輸出電壓提高,波動(dòng)成分減少[3],因此橋式整流電路應(yīng)用非常廣泛。橋式整流電路的缺點(diǎn)是二極管用得較多,容易出錯(cuò),因此,常將四只二極管集成在一起構(gòu)成整流橋,內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外形如圖3所示。
圖3 橋堆內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外形圖
(a)半橋堆;(b)全橋堆
使用一個(gè)“全橋”或“半橋“,就可構(gòu)成橋式整流電路,非常方便。
參考文獻(xiàn)
[1]李仁華,馮 .電子技術(shù)[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2010(86).
[2]黃冬梅.電子技術(shù)[M].北京:中國輕工業(yè)出版社,2011(10).
[3]蘇士美.模擬電子技術(shù)[M].北京:人民郵電出版社,2007(182).