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常见的几种二极管整流电路解析,可控硅整流电路波形剖析

常见的几种二极管整流电路解析,可控硅整流电路波形分析-当输入电压处于交流电压的正半周时,二极管导通,输出电压vo=vi-vd。当输入电压处于交流电压的负半周时,二极管截止,输出电压vo=0。半波整流电

  常见的几种二极管整流电路解析:

  二极管半波整流电路实践上利用了二极管的单向导电特性。

  当输入电压处于沟通电压的正半周时,二极管导通,输出电压vo=vi-vd。当输入电压处于沟通电压的负半周时,二极管截止,输出电压vo=0。半波整流电路输入和输出电压的波形如图所示。

  关于运用直流电源的电动机等功率型的电气设备,半波整流输出的脉动电压就足够了。但关于电子电路,这种电压则不能直接作为半导体器材的电源,还有必要经过滑润(滤波)处理。滑润处理电路实践上就是在半波整流的输出端接一个电容,在沟通电压正半周时,沟通电源在经过二极管向负载供给电源的一起对电容充电,在沟通电压负半周时,电容经过负载电阻放电。

  经过上述剖析能够得到半波整流电路的根本特色如下:

  (1)半波整流输出的是一个直流脉动电压。

  (2)半波整流电路的沟通利用率为50%。

  (3)电容输出半波整流电路中,二极管承当最大反向电压为2倍沟通峰值电压(电容输出时电压叠加)。

  (3)实践电路中,半波整流电路二极管和%&&&&&%的挑选有必要满意负载对电流的要求。

  全波整流

  当输入电压处于沟通电压的正半周时,二极管D1导通,输出电压Vo=vi-VD1。当输入电压处于沟通电压的负半周时,二极管D2导通,输出电压Vo=vi-VD2。

  由上述剖析可知,二极管全波整流电路输出的仍然是一个方向不变的脉动电压,但脉动频率是半波整流的一倍。

  晶体二极管组成的各种整流电路。

  一、半波整流电路

  下面从图5-2的波形图上看着二极管是怎样整流的。  图5-1、是一种最简略的整流电路。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)变换为所需求的交变电压e2,D 再把沟通电变换为脉动直流电。

  变压器砍级电压e2,是一个方向和巨细都随时刻改变的正弦波电压,它的波形如图5-2(a)所示。在0~K时刻内,e2为正半周即变压器上端为正下端为负。此刻二极管接受正向电压面导通,e2经过它加在负载电阻Rfz上,在π~2π 时刻内,e2为负半周,变压器次级下端为正,上端为负。这时D接受反向电压,不导通,Rfz,上无电压。在π~2π时刻内,重复0~π 时刻的进程,而在3π~4π时刻内,又重复π~2π时刻的进程…这样重复下去,沟通电的负半周就被“削”掉了,只需正半周经过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,到达了整流的意图,可是,负载电压Usc。以及负载电流的巨细还随时刻而改变,因而,一般称它为脉动直流。

  这种除掉半周、图下半周的整流办法,叫半波整流。不难看出,半波整说是以“献身”一半沟通为价值而交换整流效果的,电流利用率很低(核算标明,整流得出的半波电压在整个周期内的均匀值,即负载上的直流电压Usc =0.45e2 )因而常用在高电压、小电流的场合,而在一般无线电设备中很少选用。

  二极管整流电路电路赏析

  全波整流电路

  假如把整流电路的结构作一些调整,能够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。

  全波整流电路,能够看作是由两个半波整流电路组合成的。变压器次级线圈中心需求引出一个抽头,把次组线圈分红两个对称的绕组,然后引出巨细持平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。

  全波整流电路的作业原理,可用图5-4 所示的波形图阐明。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时刻内,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)。

  如此重复,由于两个整流元件D1、D2轮番导电,成果负载电阻Rfz 上在正、负两个半周效果期间,都有同一方向的电流经过,如图5-4(b)所示的那样,因而称为全波整流,全波整流不只利用了正半周,并且还奇妙有利地势用了负半周,然后大大地提高了整流功率(Usc=0.9e2,比半波整流时大一倍)。

  图5-3所示的全波整滤电路,需求变压器有一个使两头对称的次级中心抽头,这给制造上带来许多的费事。别的,这种电路中,每只整流二极管接受的最大反向电压,是变压器次级电压最大值的两倍,因而需用能接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。

  桥式整流电路

  桥式整流电路是运用最多的一种整流电路。这种电路,只需添加两只二极管口连接成“桥”式结构,便具有全波整流电路的长处,而一起在必定程度上克服了它的缺陷。

  桥式整流电路的作业原理如下: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 ,上构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、D2Rfz 、D4通电回路,相同在Rfz 上构成上正下负的别的半波的整流电压。

  上述作业状况别离如图5-6(A) (B)所示。

  如此重复下去,成果在Rfz ,上便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波形图是相同的。从图5-6中还不难看出,桥式电路中每只二极管接受的反向电压等于变压器次级电压的最大值,比全波整洗电路小一半!

  整流元件的挑选和运用

  需求特别指出的是,二极管作为整流元件,要依据不同的整流方法和负载巨细加以挑选。。如挑选不妥,则或许不能安全作业,乃至烧了管子;或许大材小用,形成糟蹋。表5-1 所列参数可供挑选二极管时参阅。

  “别的,在高电压或大电流的状况下,假如手头没有接受高电压或整定大电滤的整流元件,能够把二极管串联或并联起来运用。

  图5-7 示出了二极管并联的状况:两只二极管并联、每只分管电路总电流的一半口三只二极管并联,每只分管电路总电流的三分之一。总归,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。可是,在实践并联运用时“,由于各二极管特性不完全共同,不能均分所经过的电流,会使有的管子困负担过重而焚毁。因而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挨近共同。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。

  图5-8示出了二极管串联的状况。显然在抱负条件下,有几只管子串联,每只管子接受的反向电压就应等于总电压的几分之一。但由于每只二极管的反向电阻不尽相同,会形成电压分配不均:内阻大的二极管,有或许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,能够使电压分配均匀。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持平。  向电阻值小的电阻器,各个电阻器的阻值要持平。

  可控硅整流电路波形原理剖析:

  某一电压(或电流)的有效值与其均匀值之比,咱们称之为波形系数。在可控硅整流电路中波形系数是个值得留意的问题。为阐明这个问题,咱们先按图1所示的可控硅半波整流电路做个试验,各元件的类型和参数仅供参阅。

  先将R值调至最大,接通电源,此刻直流电压表指示为零,灯泡不亮。然后渐渐减小R值,电压表读数逐步增大,灯泡逐步增亮。咱们会发现当直流电压表指示为10伏时,灯泡便到达正常亮度了,这就是说灯泡的功耗已达额外功率了,若再持续增高电压,灯泡就或许焚毁。为什么电压表的读数还远没有到达灯泡的额外电压36伏,而灯泡的功耗却已到达额外功率了呢?

  灯火中流过的电流是单向脉动电流,灯泡两头的电压为单向脉动电压,其波形如图2中实线所示。直流电压表的读数是这种脉动电压的均匀值,而刁;是它的有效值。其有效值却要比均匀值大得多。

  依据电工学常识,这种周期性的单向脉动电压的有效值U。乃是瞬时值的平方在一个周期内均匀值的算术平方根(均方根值),即

  将不同的Q值代入式(3),就得到相应的K值,如表一所示。由表一能够看出,当可控硅的移相角由零变到n时,波形系数K值逐步增大,并且增大的速度越来越快,当。挨近,I时,K值将急聚添加(而U和Uo都急聚下降。)

  现在再来看看试验成果。据式(2)可算出,当直流电压表指示10伏即U。=10伏时,CO$n=-0.7979,波形系数K~3.57, Uo~35.7伏。Uo己适当挨近灯泡的额外电压了,所以灯泡到达正常亮度。

  依据相同的道理可算出, 当G相一起,在电阻性负载的全波可控整流电路中,输出脉动电压(波形见图3中的实线)系数的1//2倍。在上述核算中,均疏忽了可控硅导通时的正向压降。对其他方式的整流电路以及负载呈电理性时输出电压的波形系数,本文不再赘述。

  由上面的剖析可知,在用可控硅进一行整流时,直流电压表(或电流表)上L的读数是输出电压(或电流)的均匀1K值,不能将读数直接代入公式卜U2 L来核算负载上的功耗,这是由于式中U为负载R,上的电压有效值,即U=Uo。

  如欲减小波形系数,使输出出电压有效值挨近于均匀值,有三条办法可取:

  (1) 尽量减小可控硅的移相角,如Q:o时,则K=I.57(单相半波): (2)当负载额外电压比输入沟通电压的有效值低得多时,先用变压器降压再进行整流; (3)尽量选用单向可控整流或三相可控整流电路。如忽视波形系数的影响,虽然电压表的读数还远未到达负载的额外电压,但仍有或许焚毁电器,致使形成不该有的丢失。这是有必要留意的。

  在实践使用中,为便利起见,咱们可依据表二来预算不同的输出直流电压时的波形系数,然后预算出输出电压的有效值。表二中的n为直流电压表的读数U。与输入沟通电压有效值U的比。即 23 (3),便可得到相应的波形系数K。例如在图1所示的电路中,当直流电压表指示为 50伏时,n=50/220~0.23,依据表二可预算出此刻波形系数K在2.32和1.98之间。

  关于全波可控整流电路来说,

  依据相同的道理,可得出全波可控整流电路中,对应于不同n值(可控硅全导通时n获得最大值0.9)时的波形系数K

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