二极管整流电路简介

来源：发表日期：2021年11月12日浏览次数：

　　二极管的一个重要应用是在整流器电路的设计中。简单地说，该电路将交流电(AC)转换为直流电(DC)。这是交流转直流电源设计中必不可少的电路。

　　整流电路

　　为了给任何电路供电，都需要一个电源;如果您想通过交流电源为电子设备供电，则需要整流器。

　　图 1.1 说明了直流电源的示意图。有一条 120 V (rms)、60 Hz 的交流线路为电源供电，该电源将电压V O传送到电子电路(负载块)。V O必须是稳定的直流电压，以确保电子电路正常工作。

　　图 1.1

　　首先我们看到了变压器。该变压器是一种降压变压器，可将高交流输入电压“降压”为较低的交流电压以输入到整流器中。该变压器由两个独立的线圈绕组(初级和次级绕组)组成，它们具有不同的匝数，N 1用于初级，N 2用于次级。因此，AC电压v小号-可被写为120(N 2 / N 1)V(有效值)并且在次级绕组的两个端子之间测量的。

　　接下来，二极管整流器将交流电压v S转换为直流电压。该电压将表现出很大的变化，因此不适用于电子电路。过滤器用于消除这些变化。

　　然而，即使在滤波之后，电压也会表现出称为纹波的微小变化。因此，使用稳压器来大大降低纹波并建立可靠的直流电源轨。

　　半波整流电路

　　半波整流器消除了输入正弦波的负部分。在图 1.2 (A) 中，说明了半波整流器。在本文中，我们将使用二极管的恒压降 (CVD) 模型，因为它很简单。从这个模型中，我们得到了

　　v0=0v0=0 当 vS

　　公式 1.1 (A)

　　v0=vS−VDv0=vS−VD 当 vS geqVDvS geqVD

　　公式 1.1 (B)

　　其中V D ≈ 0.7 V。上述等式导致传输特性如图 1.2 (B) 所示。图 1.2 (C) 说明了当输入电压v S 为正弦波时提供的电压输出。

　　图 1.2 (A) 半波整流器

　　图 1.2 (B) 整流电路的传递特性

　　图 1.2 (C) 输入输出波形

　　在确定在整流电路中使用哪些二极管时，需要考虑两件事：1) 二极管处理电流的能力，必须根据二极管预期传导的最大电流进行选择，以及 2 ) 峰值反向电压 (PIV)，即二极管将承受的最高反向电压;二极管必须能够承受 PIV。看图1.2(A)，我们可以观察到，当电压 v S 为负时，二极管将被截止，电压 v O为零，导致二极管两端的反向电压为v S . 因此，PIV 是v S的峰值：

　　PIV = V S

　　公式 1.2

　　其中V S(带有大写 V)表示输入正弦波的峰值幅度。

　　值得注意的一件事是，当输入正弦波的峰值幅度不明显高于V D时，电路显然不会有效运行。例如，峰值幅度为 200 mV 的正弦输入根本不会被整流，因为二极管永远不会“开启”，即它永远不会传导大量电流。

　　全波整流电路

　　与半波整流器不同，全波整流器可以利用交流输入电压的负部分和正部分。为了实现单极性输出，必须反转正弦波形的负部分。这可以通过使用图 1.3 (A) 所示的电路来实现。

　　图 1.3 (A) 全波整流电路;变压器有一个中心抽头的次级绕组

　　在这种配置中，降压变压器的次级绕组是所谓的“中心抽头”。中心抽头或 CT 是沿绕组中途形成的电触点。该 CT 用于在变压器次级绕组的两半之间提供两个相等的电压 v S。当输入电压为正时，两个v S 信号也将为正，当输入电压大于V D 时，二极管 D 1 将导通，二极管 D 2 将反向偏置。流入二极管D 1的电流也将流经电阻 R 然后回到CT。在输入正弦波的正半周期间，该电路的行为就像半波整流器。

　　在负半周期间，两个 v S 电压都将为负。现在，二极管 D 1反向偏置，二极管 D 2导通。流经D 2的电流随后将流经电阻器 R 并返回 CT。

　　因此，电流在两个半周期内流动，而且通过电阻器的电流将始终以相同的方向流动。结果是单极性输出电压，如图 1.3 (C) 所示。