電力網(wǎng)供給用戶的是交流電,而各種無線電裝置需要用直流電,。整流,,就是把交流電變?yōu)橹绷麟姷倪^程。利用具有單向?qū)щ娞匦缘钠骷?,可以把方向和大小交變的電流變換為直流電,。下面介紹利用晶體二極管組成的各種整流電路。
一,、半波整流電路
上圖是一種最簡(jiǎn)單的整流電路,。它由電源變壓器B ,、整流二極管D 和負(fù)載電阻Rfz ,組成,。變壓器把市電電壓(多為220伏)變換為所需要的交變電壓e2 ,,D 再把交流電變換為脈動(dòng)直流電。
下面從波形圖上看著二極管是怎樣整流的
變壓器砍級(jí)電壓e2 ,,是一個(gè)方向和大小都隨時(shí)間變化的正弦波電壓,,它的波形如圖5-2(a)所示。在0~K時(shí)間內(nèi),,e2 為正半周即變壓器上端為正下端為負(fù),。此時(shí)二極管承受正向電壓面導(dǎo)通,e2 通過它加在負(fù)載電阻Rfz上,,在π~2π 時(shí)間內(nèi),,e2 為負(fù)半周,變壓器次級(jí)下端為正,,上端為負(fù),。這時(shí)D 承受反向電壓,不導(dǎo)通,,Rfz,,上無電壓。在π~2π 時(shí)間內(nèi),,重復(fù)0~π 時(shí)間的過程,,而在3π~4π時(shí)間內(nèi),,又重復(fù)π~2π 時(shí)間的過程…這樣反復(fù)下去,,交流電的負(fù)半周就被“削”掉了,只有正半周通過Rfz,,在Rfz上獲得了一個(gè)單一右向(上正下負(fù))的電壓,,如圖5-2(b)所示,達(dá)到了整流的目的,,但是,,負(fù)載電壓Usc 。以及負(fù)載電流的大小還隨時(shí)間而變化,,因此,,通常稱它為脈動(dòng)直流。
這種除去半周,、圖下半周的整流方法,,叫半波整流。不難看出,,半波整說是以“犧牲”一半交流為代價(jià)而換取整流效果的,,電流利用率很低(計(jì)算表明,,整流得出的半波電壓在整個(gè)周期內(nèi)的平均值,即負(fù)載上的直流電壓Usc =0.45e2 )因此常用在高電壓,、小電流的場(chǎng)合,,而在一般無線電裝置中很少采用。
二,、全波整流電路
如果把整流電路的結(jié)構(gòu)作一些調(diào)整,,可以得到一種能充分利用電能的全波整流電路。下圖是全波整流電路的電原理圖,。
全波整流電路,,可以看作是由兩個(gè)半波整流電路組合成的。變壓器次級(jí)線圈中間需要引出一個(gè)抽頭,,把次組線圈分成兩個(gè)對(duì)稱的繞組,,從而引出大小相等但極性相反的兩個(gè)電壓e2a 、e2b ,,構(gòu)成e2a ,、D1、Rfz與e2b ,、D2 ,、Rfz ,兩個(gè)通電回路,。
全波整流電路的工作原理,,可用圖5-4 所示的波形圖說明。在0~π 間內(nèi),,e2a 對(duì)Dl為正向電壓,,D1 導(dǎo)通,在Rfz 上得到上正下負(fù)的電壓,;e2b 對(duì)D2 為反向電壓,, D2 不導(dǎo)通(見下圖在π-2π時(shí)間內(nèi),e2b 對(duì)D2 為正向電壓,,D2 導(dǎo)通,,在Rfz 上得到的仍然是上正下負(fù)的電壓;e2a 對(duì)D1 為反向電壓,,D1 不導(dǎo)通(見下圖如此反復(fù),,由于兩個(gè)整流元件D1 、D2 輪流導(dǎo)電,,結(jié)果負(fù)載電阻Rfz 上在正,、負(fù)兩個(gè)半周作用期間,都有同一方向的電流通過,,如圖所示的那樣,,因此稱為全波整流,,全波整流不僅利用了正半周,而且還巧妙地利用了負(fù)半周,,從而大大地提高了整流效率(Usc =0.9e2,,比半波整流時(shí)大一倍)。
圖3所示的全波整濾電路,,需要變壓器有一個(gè)使兩端對(duì)稱的次級(jí)中心抽頭,,這給制作上帶來很多的麻煩。另外,,這種電路中,,每只整流二極管承受的最大反向電壓,是變壓器次級(jí)電壓最大值的兩倍,,因此需用能承受較高電壓的二極管,。
三、橋式整流電路
橋式整流電路是使用最多的一種整流電路,。這種電路,,只要增加兩只二極管口連接成“橋”式結(jié)構(gòu),便具有全波整流電路的優(yōu)點(diǎn),,而同時(shí)在一定程度上克服了它的缺點(diǎn),。
橋式整流電路的工作原理如下:e2 為正半周時(shí),對(duì)D1 ,、D3 和方向電壓,,Dl,D3 導(dǎo)通,;對(duì)D2 ,、D4 加反向電壓,D2 ,、D4 截止,。電路中構(gòu)成e2 ,、Dl,、Rfz 、D3 通電回路,,在Rfz ,,上形成上正下負(fù)的半波整洗電壓,e2 為負(fù)半周時(shí),,對(duì)D2 ,、D4 加正向電壓,D2 ,、D4 導(dǎo)通,;對(duì)D1 ,、D3 加反向電壓,D1 ,、D3 截止,。電路中構(gòu)成e2 、D2 Rfz ,、D4 通電回路,,同樣在Rfz 上形成上正下負(fù)的另外半波的整流電壓。上述工作狀態(tài)分別如圖所示,。
如此重復(fù)下去,,結(jié)果在Rfz ,上便得到全波整流電壓,。其波形圖和全波整流波形圖是一樣的,。從圖5-6中還不難看出,橋式電路中每只二極管承受的反向電壓等于變壓器次級(jí)電壓的最大值,,比全波整洗電路小一半,!
四、整流元件的選擇和運(yùn)用
需要特別指出的是,,二極管作為整流元件,,要根據(jù)不同的整流方式和負(fù)載大小加以選擇。,。如選擇不當(dāng),,則或者不能安全工作,甚至燒了管子,;或者大材小用,,造成浪費(fèi)。表5-1 所列參數(shù)可供選擇二極管時(shí)參考,。
“另外,,在高電壓或大電流的情況下,如果手頭沒有承受高電壓或整定大電濾的整流元件,,可以把二極管串聯(lián)或并聯(lián)起來使用,。
下圖示出了二極管并聯(lián)的情況:兩只二極管并聯(lián)、每只分擔(dān)電路總電流的一半口三只二極管并聯(lián),,每只分擔(dān)電路總電流的三分之一,。總之,,有幾只二極管并聯(lián),,”流經(jīng)每只二極管的電流就等于總電流的幾分之一。但是,在實(shí)際并聯(lián)運(yùn)用時(shí)“,,由于各二極管特性不完全一致,,不能均分所通過的電流,會(huì)使有的管子困負(fù)擔(dān)過重而燒毀,。因此需在每只二極管上串聯(lián)一只阻值相同的小電阻器,,使各并聯(lián)二極管流過的電流接近一致。這種均流電阻R一般選用零點(diǎn)幾歐至幾十歐的電阻器,。電流越大,,R應(yīng)選得越小。
圖示出了二極管串聯(lián)的情況,。顯然在理想條件下,,有幾只管子串聯(lián),每只管子承受的反向電壓就應(yīng)等于總電壓的幾分之一,。但因?yàn)槊恐欢O管的反向電阻不盡相同,,會(huì)造成電壓分配不均:內(nèi)阻大的二極管,有可能由于電壓過高而被擊穿,,并由此引起連鎖反應(yīng),,逐個(gè)把二極管擊穿。在二極管上并聯(lián)的電阻R,,可以使電壓分配均勻,。均壓電阻要取阻值比二極管反向電阻值小的電阻器,各個(gè)電阻器的阻值要相等,。