[杂谈]-快速了解半波和全波整流

快速了解半波和全波整流

整流器是一种将交流信号转换为脉动直流信号以及将交流电转换为直流电的电子电路。 我们日常生活中几乎所有的电子项目都会用到它。 根据周期传导，本文我们介绍将两种类型的整流器，即半波整流器和全波整流器。

在文章中，将介绍它些的电路连接、工作原理和应用。 在输出端获取的直流信号仍然存在一些波形，称为纹波。 为了减少输出端的这些纹波，使用了滤波器（电容滤波器）。

1、滤波

滤波是利用电容器对直流信号进行的处理。 整流器的输出不是纯直流电压。 这将与一些称为波纹的噪声混合在一起。 因此需要在输出端并联一个电容进行滤波。

常见不同类型的整流器如下：

• 半波整流器
• 全波整流器

下面将详细介绍这两种整流器。

2、半波整流器

它可以被描述为一种只允许交流波形的半个周期通过而阻止另一半周期的整流器。其电路示意图如下：

半波整流器工作原理

现在让我们讨论半波整流器如何将交流信号整流为直流信号。 首先，降压变压器的初级侧获得高交流电压。 之后，向二极管施加次级低电压。

在交流电压的正半周期期间，二极管获得正向偏置，在负半周期期间，二极管获得反向偏置。 当二极管处于正向偏置时，它充当闭合开关。 而且在反向偏置条件下，它充当打开的开关，而没有电流流向负载。 结果，输出电压为零。

半波整流器的特性方程

1）纹波系数

2）电流有效值（RMS）

3）形状（波形）因数

4）整流效率

缺点

• 在此整流过程中功率损耗过多。
• 整流后的输出电压低于所需电压。
• 它的输出包含大量交流纹波。

3、全波整流器

全波整流器定义为将交流电的半周期转换为脉动直流信号的整流器。其电路示意图如下：

全波整流器工作原理

在使用电容滤波器的全波整流电路中，电容 C 位于 RL 负载电阻两端。 该整流器的工作原理与半波整流器几乎相同。 唯一的区别是半波整流器只有一个半周期（正或负），而全波整流器有两个半周期（正和负）。

当在整个正半周期施加输入交流电压时，二极管 D1 获得正向偏置并允许电流流动，而二极管 D2 获得反向偏置并阻止电流流动。

在上述半个周期中，二极管 D1 中的电流经过滤波器并激活电容器。 但是，只有当施加的电压高于电容器电压时，电容器才会充电。 首先，电容器不会充电，因为电容器板之间不会留下电压。 因此，当电路中接通电压时，电容器将立即充电。

在整个传输时间内，电容器被充电至输入电源电压的最高值。 电容器在正半周期的四分之一波形处包含最高电荷。 最终，电源电压等于电容器的电压。 一旦交流电压开始下降并低于电容器的电压，之后电容器开始逐渐放电。

当输入交流电源电压出现负半周期时，二极管 D1 会反向偏置，但二极管 D2 会正向偏置。 在整个负半周期中，二极管 D2 中的电流使滤波器对电容器充电。 但是，当施加的交流电压高于电容器的电压时，电容器充电就会发生。

电路中的电容器没有充满电，因此充电不会立即发生。 一旦电源电压高于电容器的电压，电容器就会充电。 在两个半周期中，电流将以相同方向流过 RL 负载电阻。 因此，我们要么获得整个正半周期，要么获得负半周期。 这样，我们就可以得到总的正半周。

全波整流器特性方程

1）峰值反向电压

峰值反向电压定义为二极管在击穿前在反向偏置条件下可以承受的最大电压。 半波整流器的峰值反向电压为$V_{max}$。 因此，在全波整流器中，它是半波整流器的两倍。

2）直流输出电压

3）电流有效值（RMS）

4）形状（波形）因数

5）峰值系数

6）整流效率

优点

• 全波整流器的效率加倍。 原因是半波整流器仅利用输入信号的一半。 全整流器利用两个半整流器，因此效率加倍。
• 全波整流器输出中的残余交流纹波非常低。 同样的纹波百分比在半波整流器中非常高。 一个简单的滤波器就足以从全波整流器获得恒定的直流电压。
• 我们知道全波整流器的效率是半波整流器的两倍。 这意味着更高的输出电压、更高的变压器利用率和更高的输出功率。

缺点

• 当需要整流少量电流时，这是无用的。 我们知道，全波整流器中两个二极管串联，由于内阻而产生双倍压降。

4、常见问题

什么是半波整流器？

它可以被描述为一种只允许交流波形的半个周期通过的整流器。

什么是全波整流器？

全波整流器定义为将交流电的半周期转换为脉冲直流信号的整流器。

什么是波纹？

整流器用于将交流信号转换为脉冲直流信号。 但在此过程中，整流后的直流信号中总会存在不需要的交流分量。 这些不需要的交流分量称为纹波。

什么是纹波系数？

纹波系数是衡量整流电路有效性的指标。 它定义为输出波形中的交流分量（纹波）$I_{rms}$ 的有效值与输出波形中的直流分量$V_{DC}$ 的比值。

整流器使用哪个二极管？

肖特基二极管通常用于电源整流和信号整流，因为它只需要 0.2 至 0.3 伏的正向电压即可进行正向传导。